概念
暖式切變主要在對流層中低層,在700hPa和850hPa等壓面上最為顯著。切變線是風場中具有氣旋式切變的不連續線。其兩側的風矢量平行於該線的分量有突變。多在西風槽南段移速慢於北段成為橫槽時或產生於兩高壓之間。它常和地面鋒系配合,是主要降水天氣系統之一。
暖式切變暴雨前期雲場若干特徵
攀雨前24小時雲場特徵
圖1是六次典型暖式切變暴雨開始前24小時雲圖合成圖的示意圖,其雲場特徵是:
(1)從日本到江南、華南有一近東西向的冷式切變、靜止鋒雲帶(這裡簡稱東雲帶),東二夭已經影響過江西或正在影響江西惑蠢咎履降水或暴雨,雲帶北側有高壓控制的晴空區,晴空區偏北偏東。
(2)高原東部有南支小槽雲系或西南季風雲系,小槽西北側大約33°N90°E附近有低槽、冷鋒雲系。小槽雲系不象中緯度低槽、冷鋒雲系範圍寬廣、雲系濃密,有些開始只是中、高雲,但移動較快,發展迅速;有些在東雲帶尾部的西北側形成條狀、排狀捲雲羽,並迅速向東北推進;有些象一撮毛髮的捲雲;有些已形成東西向的中、低雲帶。
(3)連續觀測西南地區雲系發展增厚極快,由於中、高層西南風強盛,所以北抬較快,抬到一定位置比如西南風明顯減小的地區就減速靜止下來。而冷式切變靜止鋒雲系南移速度就相對慢些,有時在一個地區可維持一夭。在考慮降水落區時這些因素必須考慮。新生的暖式切變雲系大致位於大理、河內、南寧、廣州、郴州到桂林、貴陽、畢節一帶。
暴雨前12小時左右雲場特徵
圖2是4次典型暖式切變暴雨開始前12小時雲圖合成圖示意圖,其雲場特徵是:
(1)東雲帶繼續減弱鬆散並東移。
(2)在東雲帶尾部或尾部的西北側中低雲系迅速發展、增強,有些已發展成積狀、團狀對流雲。
從東雲帶南移到暖式切變北抬影響江西,連續觀側雲系的變化有一個增強—減弱—再加強的演變過程,抓住最後一個增強過程是預報暖式切變暴雨的關鍵時刻,即使沒有暴雨也要在上游實況雨量的等級上加量級預報。
(3)統計東雲帶尾部新生雲區,對應地面圖上最大三站六小時雨量(6RR)表明,有二次個例已經有較強降水,而且是雷雨區,有二次個例新生雲區6RR雨量小,最強一次三站6RR雨量分別為25、13、10mm,最小的一次三站6RR雨量分別為4、1、0.0mm,象這種前期雨量小,12小時之後有區域性暴雨的類型帶有突發性的特點,這種情況不能用簡單的線性外推。必須結合天氣形勢、雲圖、雷達數值預報等進行綜合分析和加密監瀏。
雲場與天氣形勢的對應關係
前面提到的暖式切變暴雨前期日本到江南、華南有一多雲帶,北側有晴空區,高原東部有小槽雲系,它們與夭氣圖的對應關係是:多雲帶是副高位置的反映,平時我們很多預報指標用副高脊線,這裡用副高北部邊緣的輻合帶,表明江西汛期,渤海灣到黃海、南海為暖高壓脊或高壓中心,冷高壓中心在長江流域以北,沿黃淮流域東移入海。高壓後部有一支東南氣流從長江口吹向河南,江南處在高原小槽前、副高北側強西南氣流中,西南氣流與東南氣流在長江中下游匯合,形成暖式切變。高原小槽前四川到雲貴有低值系統等東出。另一種情況是中緯度又有低槽,冷鋒逼近,槽前強西南風使江南南部冷式切變北抬加強。
研究結論
在查找1983年—1988年6年4—6月間12小時暴雨過程中,118個樣本,暖式切變暴雨所占比例不多,大概占總數的五分之一左右,有一部分是暖式切變轉變成冷式切變引起的暴雨,暖式切變暴雨總的形勢特點是中、低層入海高壓右部,高壓中心東移到長江口東面東海到黃海一帶,江南有暖式切變,鋒區強、西南到江南暖平流強,高原東部有南支槽東出,地面有倒槽和靜止鋒,中低層部分伴有低渦。雲場上,前24小時西南地區貴陽、桂林到郴州附近有中、高雲系向東北推進發展,前12小時有中、低雲系迅速發展,有些已形成對流雲,對應地面圖有雷雨區和較大六小時雨量,有些則沒有.在大形勢差不多的情況下,注意西南地區雲系的發展,加強短時監測,進行綜合分析,提高預報準確率。
東北冷渦前期暖式切變降水天氣分析
2009年6月,錦州地區先後經歷了4次東北冷渦天氣過程,都沒有產生明顯對流性降水,而6月19日受東北冷渦前暖式切變影響錦州全區出現中到大雨天氣。以前預報員普遍關注冷渦系統的降水研究,對受冷渦前期的暖式切變系統影響的較強降水認識不足,為此,筆者針對這一問題進行具體分析,力求找到預報著眼點,總結和積累一些預報此類天氣的經驗,以期為此類天氣的預報提供參考。
天氣實況
此次降水從6月18日22時起到19日20時結束,全區普降中到大雨,北鎮羅羅卜和黑山新興達到暴雨,降水量分別為52.3、61 mm。整個降水分為兩個強降水時段,西部強降水時段:19日00—08時;東部強降水時段:19日16—20時;降水性質為不穩定降水,有15個站先後出現短時強對流降水(1h雨量>10mm/h)。
天氣形勢
(1)高空形勢
從19日08時200hPa高空圖(圖3)看出,在40—50°N中高緯度地區為偏西風急流控制,錦州上空為西北風;20日08時,中高緯度地區偏西風急流加強,錦州上空由西北風轉為西南風,風速場上出現輻散形勢。從18日08時500hPa高空圖(圖3)看出,貝加爾湖到巴爾喀什湖之間為冷渦系統控制,河套地區暖脊發展東移,錦州上空為偏西北風;18日20時,貝加爾湖東部冷渦南壓,河套地區暖脊繼續東移,錦州上空由西北風轉為西南風控制;19日08時,貝加爾湖冷渦繼續東移南下,冷渦中心接近貝加爾湖,河套暖脊繼續東移影響遼寧西部地區,錦州上空西南風加大,暖平流增強;20日08時,錦州處於冷渦底部,暖區降水結構被完全破壞。
(2)低空形勢
從18日08時700 hPa低空圖(圖4)看出,在河套西側暖區內有一高空槽,貝加爾湖低渦前部有切變線存在;18日20時,河套高空槽東移至河套東部地區,仍處於暖區內,貝加爾湖切變線隨著冷空氣東移南下發展,位於河套北側地區;19日08時,切變線東移至錦州北部上空,與東移北上的高空槽形成明顯“丁”字槽,錦州處於暖平流區;20日08時,冷渦東移控制東北地區,錦州上空為冷平流控制。
從18日05時850 hPa低空圖(圖4)看出,高空槽位於河套西側,錦州處於暖平流區;18日20時,高空槽東移至河套東部地區,副熱帶高壓西側西南低空急流形成,錦州處於暖區控制,急流頂部到達錦州上空;19日08時,高空槽東移北上到遼寧西部地區,高空低渦東移南壓,在高空槽北側生成一橫切變,與高空槽形成明顯“丁”字槽,急流北上東移至遼河流域地區;20日08時,高空冷渦錦州地區,高空槽人海東移,西南低空急流偏東移出遼寧。
925 hPa18日20時,低空急流形成,其頂部指向錦州地區上空;19日08時,低空急流東移至遼河以東地區,與850hPa形勢接近。
(3)地面形勢
18日20時,貝加爾湖到河套地區之間為蒙古低壓控制,中心強度達到992.5 hPa;19日08時,蒙古低壓中心向北收縮,同時中心強度加強為987.5 hPa,錦州處於低壓的右下方;19日14—20時,低壓中心繼續加強北上,錦州受其底部冷鋒影響產生降水天氣。
數值預報
(1)歐洲中心
500hPa 17日20時預報19日20時(17日20時48h預報),整個40—60都要30°N中高緯度地區為大低壓帶控制,貝加爾湖低渦中心東移南壓到內蒙古地區;850 hPa高空槽東移北上至遼寧西部地區,低空急流頂部已到達吉林、黑龍江地區,風場上在高空槽頂部有冷渦橫切變存在,與高空槽形成明顯“丁”字槽,這與實況形勢完全符合。海平面氣壓場17日20時預報18日20時(24h預報),蒙古低壓位於貝加爾湖至河套地區之間,中心強度達到988hPa;17日20時預報19日20時(48h預報)蒙古低壓中心東移北抬,其尾部冷鋒影響遼西地區,與地面實況氣壓場形勢吻合。
(2)日本傳真
18日20時預報19日20時(24h預報)782圖上,高空槽正位於錦州上空,西南急流位於錦州偏東地區;783圖上,高空槽線繼續東移強度略微減弱;高空形勢預報與實況形勢較為接近。18日20時預報19日20時(24h預報)02圖上的降水預報,錦州處於15—25mm,與實況相比大部分量級準確,只有北鎮地區降水量級偏小一個量級;蒙古低壓的位置預報準確,中心強度為984 hPa,較實況強了3.5hPa,錦州降水受其底部冷鋒影響預報準確。
衛星雲圖產品
18日21—22時,較強雲帶已位於遼寧西部地區,雲帶後部邊緣較為整齊,其後部暗區明顯,說明雲區後部正有冷空氣人侵;雲帶下方有一條水汽輸送帶,雲帶的右下方出現乾涌邊界,指示雲帶將向北移動。19日00時,雲帶後部冷空氣推動雲帶主體向偏東方向移動,雲帶下方乾區明顯向北擴展,在雲帶下邊緣形成明顯的內邊界,對雲帶東移起到阻擋作用,促使雲主體北上,同時西南水汽輸送帶上不斷有中小尺度系統雲團生成,沿著低空急流北上,持續影響錦州乃至遼寧和吉林地區降水。19日17時,隨著雲帶後部冷空氣大量注人,在錦州北側形成大範圍雲帶內邊界,推動雲主體向偏東方向移動,水汽通道隨之東移其頂部已達到吉林地區,預示錦州上空穩壓場結構(暖區降水結構)遭到徹底破壞,冷空氣南下,錦州降水結束。
研究結論
(1)高空冷渦前部暖式切變與北上高空槽形成明顯“丁”字槽、地面蒙古低壓冷鋒是本次天氣過程的主要影響系統。
(2)衛星雲圖在降水過程中,雲帶的乾涌邊界、內邊界以及水汽通道反映明顯,對降水的持續時間、降水強度有很好的指示意義。
(3)數值預報產品分析發現,日本傳真和歐洲中心的形勢預報較為準確,日本傳真的低壓中心強度偏強(強了3.5hPa)降水預報量級略偏小;歐洲中心的高低空形勢以及系統的移動速度與實況較為接近,有很好的指示意義。