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2008年8月20~21日山东暴雨天气分析

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  摘要 利用常规天气资料对2008年8月20~ 21日山东地区暴雨至大暴雨天气的环流背景及主要影响系统进行了较先进的总结分析,表明这场降雨主要是由西风槽、黄淮暖切变等多个天气系统所产生的。
  关键词 高空槽;暴雨;暖切变;2008年8月;山东
  中图分类号 P458.1+21.1文献标识码A文章编号1007-5739(2008)22-0341-02
  
  2008年8月21日凌晨开始,受西风槽和东北冷涡副高边缘暖湿气流共同影响,山东出现了大范围的降水天气,从全省降雨分布情况来看(图1),暴雨区主要集中在鲁南南部。从逐小时降雨量来看,鲁南地区雨强也比较大,强降雨时段主要集中在21日02~05时和14~17时。此次过程以强降水为主要特点,没有出现大风和冰雹天气。自2008年20日20时至21日20时,鲁南共有12个县市出现暴雨,大暴雨站6个,暴雨主要集中在鲁南的南部地区,济宁市149个观测点平均降水量为32.7mm,其中暴雨24个站,最大降雨点出现在济宁的柳行,为81.6mm。
  
  1环流背景及主要影响系统
  
  1.1500hpa高空环流形式演变
  19日500hPa为两槽一脊形势,副热带高压与西风带高压同位相叠加,副高明显加强西伸,呈东西带状分布,19日20时副高脊线位于30°N附近,同时大陆高压势力强大,脊线呈东北西南走向,中高纬地区在85~90°E有一明显的西风槽,槽前多弱的短波槽活动。20日08时(图1a)副高略有南落,大陆高压仍然强大,西风槽东移缓慢,脊线从40°N延伸到65°N,河套西部位于105°E有一弱中支槽,我省受高压脊控制,但是西风槽线上有明显的冷平流,预计未来槽将继续加深,同时高压脊也将加强,使得西风槽移动缓慢。20日20时(图1b)中支槽线东移至108°E附近,表明低槽移动非常缓慢,山东省仍然处于高压脊线上,21日08时槽线位于110°E附近。
  1.2低层形式场分析
  19日700hPa形势与500hPa相似,20日08时分裂出来的中支短波槽线位于105°E附近,槽后冷平流明显,预示未来槽要加强,20时(图2a)中支槽东移至109°E附近,副高边缘西南气流与槽前西南气流交汇,使得其间高度梯度增大,西南风速加强,槽的势力明显加强,且槽区向南伸展,21日08时(图2b)随着副高北侧的南落,中支槽北端移速快于南端,槽线呈东北西南走向,风速辐合明显。
  20日08时(图3a)850hPa切变线从四川东北部延伸至山东南部,河套西部有非常弱的西风槽,到了20时切变线强度及位置变化不大,但在冷平流的作用下,弱西风槽略有加强,21日08时(图3b)西风槽继续加强,原切变线衍生一暖切位于35°N附近。
  
  2物理场诊断分析
  
  2.1水汽通量散度
  大暴雨的产生需要充分的水汽供应和强辐合,分析20日20时700hPa和850hPa水汽通量散度场看出:700hPa水汽通量散度场在20时从湖北、河南伸向鲁西南地区有一个较强的辐合带往北输送,同时850hPa水汽通量图上鲁西北、鲁西南也存在一个较强的南北向的辐合带,为降水的发生创造了水平辐合条件;至21日20时,700hPa水汽通量散度高值区往东北发展,中心为鲁中东部地区,也就是从20~21日水汽通量辐合区有一个从西南向东北输送的过程。从21日20时200hPa、500hPa、700hPa水汽通量散度可以看出,大气从低层到高层水汽都有一个明显的辐合,为大暴雨的产生创造了条件。也就是说,在暴雨产生前,上游水汽通量散度的较强辐合是个预报的先兆。
  2.2螺旋度
  螺旋度是一个描述环境风场气流沿运动方向的旋转程度和运动强弱的物理参数,它反映了大气的运动场特征,能够很好地描述大气运动的性质和特点。分析20日20时和21日20时螺旋度分布看出, 20日20时在安徽北部有个大于100m2/s2的强中心,到21日20时大值中心移动到了半岛北部,并且中心值增大为200 m2/s2,从移动路径分析,大气动力和热力高能中心加强穿越鲁南地区,为大暴雨的产生提供了动力热力基础。
  2.3对流有效位能(CAPE)
  CAPE为气块在自由对流高度和平衡高度之间受环境正浮力累积做的功,表征对流不稳定能量的大小。一个地区上空短时间内自身生成的不稳定能量毕竟是小量,这样不稳定能量的水平输送就非常重要。在20日20时CAPE区域分布图上,鲁西、鲁西南、30°N以南为一个东西带状大于1 000 J/KG的高值区,至21日20时,大于1 000 J/KG的高值区西段东南移,东段中心区略往东北移,大于1 000 J/KG的高值区域控制鲁南大部分,临沂、枣庄在大值区内,整个CAPE高值带呈西南东北向,显示有充足的对流不稳定能量沿低空急流向保育区输送。
  
  3小结
  
  (1)本次强降水过程是由西风槽带来的弱冷空气与减弱南撤的副高北部边缘暖湿气流在鲁南地区交汇造成的,低空切变线强烈的风速、风向辐合和低空西南急流为强降水提供了丰富的水汽。
  (2)地面气旋的生成发展是不稳定能量得以释放的触发机制,并且气旋的位置确定了暴雨中心落区在鲁南地区,我市处于强降水的北部边缘。
  (3)水汽通量散度场在暴雨区的较强辐合加大了对流发展,使暴雨量级增大。
  (4)螺旋度高值区经过地区和对流不稳定能量(CAPE)大值区重叠地区为大暴雨的落区,副高北部边缘对流不稳定能量向暴雨区的输送为持续降水提供了充足的热力动力来源。
  
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