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摘要 利用常规天气图资料、观测资料和NCEP 1°×1°再分析资料对2013年5月25～27日鲁西南暴雨天气过程进行分析，结果表明，强降水发生在高空急流轴右后方低空急流轴的左前方以及江淮气旋顶端；充沛的水汽条件、相对湿度从地面到300 hPa均达到饱和，低层辐合高层辐散导致强烈的上升运动触发了强降水；高低空急流的耦合和地面气旋配合较好；大气散度、涡度和垂直速度中心与暴雨落区有较好的对应关系；此次暴雨主要是由层状混合性云系造成的。
关键词 暴雨；垂直运动；流场分析；水汽条件
中图分类号 S165 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2015）12-162-04
Abstract Based on conventional weather data， observational data and NCEP reanalysis data， a heavy rainfall event occurred in the southwest of Shandong Province during 25 and 27 May 2013 was analyzed. The results showed that： heavy rainfall occurred in the right rear of the upperlevel jet stream axis， the left front of the lowlevel jet axis and the top of the Jianghuai cyclone. Moisture condition was abundant and the relative humidity from the ground up to 300 hPa was saturated. The low level convergence and the high level divergence resulted in a strong upward movement and triggered the rainstorm. The surface cyclone cooperated with the interaction of lowlevel jet and upperlevel jet very well. And the center of atmospheric divergence vorticity and vertical velocity has a good coincidence with the heavy rainfall area. This rainstorm was mainly caused by a mixing of the stratiform cloud systems.
Key words Rainstorm； Vertical movement； Flow field analysis； Moisture condition
鲁西南是气象灾害多发、频发地区之一，其中暴雨引发的灾害占很大的比重，对人民的生命财产造成严重威胁。由于其突发性和局地性均比较强，因此难以预报和追踪，且近年来随着经济社会发展和城市扩大，由暴雨形成的灾害常造成越来越大的生命财产损失，成为气象预报服务的重点和难点。许多气象工作者对此做了大量工作，如雷雨顺等分析指出特大暴雨的发生条件之一是从地面到300 hPa 为准饱和深厚湿层[1]。近年来对影响山东暴雨相关研究较多[2-6]，如曹钢锋等研究表明台风外围或登陆减弱后的低压环流影响山东时，常与中纬度系统结合，更易引发暴雨和大暴雨，雨量常达100～200 mm[4]；赵宇等通过诊断和数值模拟的方法分析了登陆北上台风造成山东暴雨的形成机制[5-7]，台风的远距离作用有时也会导致山东暴雨[8-11]；孙兴池等对纬向切变线的暴雨落区进行了精细分析，认为虽然低层切变线的位置对暴雨落区很重要，但不是判断暴雨落区的唯一依据，影响系统的空间结构及冷暖空气的相互作用对暴雨落区的精细预报至关重要[12]。笔者在此利用常规天气图资料、观测资料和NCEP 1°×1°再分析资料对2013年5月25～27日鲁西南罕见的降雨天气特征和中尺度系统发生发展特点进行分析，探讨产生持续强降水的中尺度系统特征，为进一步认识该类天气提供一定依据。
1 天气实况
1.1 降水实况
2013年5月25日14：00～27日02：00，由于受江淮气旋影响，菏泽地区出现暴雨，其中成武和单县为大暴雨，全市平均降水量为82.4 mm，50～100 mm的有97个自动站，超过100 mm的有47个自动站，成武的孙寺降水量最大，为126.3 mm（图1）。
1.2 降水特点
1.2.1
降水持续时间长。从25日16：00开始，到26日21：00结束，持续时间达29 h；全市平均小时降水量>3 mm主要集中在26日08：00～17：00，长达8 h。
1.2.2 范围广。暴雨覆盖整个菏泽地区，降水最少县站为鄄城（57.1 mm），最多是成武（112.7 mm），全市8县全部达到暴雨这种个例并不多见。
1.2.3 降水量大。菏泽、郓城、巨野、成武、单县5站降水量突破本站5月份降水量历史极值。
2 影响天气系统
2.1 高空环流形势特点
2.1.1
500 hPa环流形势。25日08：00（图2a），贝湖西北部有一较深低涡，分裂冷空气扩散南下，推动长江中上游地区的西南气流北上，北支西风带和纬向锋区在38°N以北，太原济南以北为西风，以南为偏西风带，两股气流在38°N附近构成反气旋切变，580线位于青岛-徐州-武汉，呈东北—西南走向。 2.1.2 700 hPa环流形势。24日08：00，西南地区有小的涡旋，河套有一冷舌，冷空气从涡旋的西北部侵入，在高空低槽与冷空气的共同作用下发展；25日08：00发展成为西南涡（图2b），低涡生成后沿引导气流向东北方向移动，于26日08：00移至江淮（图2c），地面发展成为江淮气旋。
2.1.3 地面形势。24日地面东西倒槽已经形成，随着北部冷空气侵入，南部暖湿气流加强，25日倒槽逐渐发展成气旋。
2.2 高低空急流的耦合作用
分析26日08：00 200 hPa高空急流和850 hPa低空急流（图3）可见，菏泽正好位于在200 hPa高空急流入口区右侧的辐散区和850 hPa低空急流出口区的左前方的辐合区耦合，这样产生了高低空正的次级环流，次级环流的上升支正位于地面气旋右前方，二者相互作用，使上升气流更加强盛。
2.3 江淮气旋
25日08：00沿长江流域为一东西倒槽，到14：00，在云贵地区开始出现闭合性低压环流，随着高空西南暖湿引导气流加强北上，地面倒槽逐渐向北发展，由东西向转为东北-西南向，低压中心气压继续下降；26日08：00，低压中心位于河南东南部，鲁西南地区处在气旋前部的东南气流里；26日14：00，气旋中心位于河南东部地区，受海上高压阻挡，气旋东移速度减慢（图4）；11：00～20：00，鲁西南地区一直处在气旋顶端，该时段与强降水时段相对应；26日20：00以后，随着气旋东北移，菏泽地区处在气旋后部偏北风里，降雨逐渐减弱到结束。
3 物理量诊断分析
3.1 水汽条件
3.1.1 水汽通量。
由图5可见，25日20：00在850 hPa有一个水汽通量>0.021 g/（cm·hPa·s）的高值区；到26日08：00，水汽通量增大且迅速向东北伸展，中心数值在0.035 g/（cm·hPa·s）以上，菏泽市处在高值区内，这与暴雨区的分布基本一致。
3.1.2 水汽通量散度。
因为大暴雨落区主要集中在34°～37°N、115°～120°E，所以选择沿115°E作水汽通量散度的空间垂直剖面图。由图6可见，25日20：00在500 hPa以下有2个小于-0.4×10-6 g/（cm2·hPa·s）辐合区域；26日08：00，辐合中心北移并加强，小于-1.5×10-6 g/（cm2·hPa·s）强辐合中心集中在900 hPa以下，低空水汽强辐合区与大暴雨落区基本一致；26日20：00以后，中低层全部为水汽通量辐散场控制，强降水趋于结束。
3.1.3 湿度场。
25日20：00 850～500 hPa相对湿度较大，到26日08：00相对湿度从地面到300 hPa均达到饱和，这为菏泽市产生暴雨提供良好的水汽条件。
3.2 动力热力条件
3.2.1 散度、涡度与垂直速度。
沿115°E散度垂直剖面（图7）显示，25日20：00菏泽市上空700～500 hPa为弱辐合区，到 26日08：00自地面到500 hPa全市为辐合区，强辐合区中心位于800 hPa，500 hPa以上为辐散区，强辐散区中心位于200 hPa，低层辐合、高层辐散有利于上升运动加强和维持。
26日08：00前后鲁西南地区涡度达最大值，1 000～480 hPa为正涡度，其上为负涡度，发展达到最强（图8a）。
沿115°E做的大气垂直速度剖面图（图8b）显示，26日08：00垂直上升运动从地面到达200 hPa，强烈的上升运动与菏泽市大暴雨的实况一致。
3.2.2 流场分析。
水汽的输送和辐合主要靠风的辐合来实现，从850和925 hPa流场（图9）上看，26日08：00在山东省鲁南地区具有十分明显的气旋式辐合，促进了低层上升运动的发展和维持。
3.2.3 假相当位温θse。
从沿115°E做的假相当位温θse空间垂直剖面图（图10）可看出，25日20：00从地面到700 hPa鲁西南是一高能舌，26日08：00鲁西南处于高能锋区中，随着纬度的增加，锋区向北倾斜，降水最大。这与暴雨的落区对应比较好。
4 云图
此次暴雨主要是由层状混合性云系造成的，云的覆盖面积较大，涡旋云系由西南向东北移动，使菏泽市自西南向东北先后产生了暴雨到大暴雨天气。
5 小结
（1）此次暴雨天气过程是受江淮气旋影响产生的，高低空急流的耦合和地面江淮气旋配合较好。
（2）高低空水汽条件充沛，并有较大的水汽辐合。
（3）高低空急流的耦合为这次暴雨过程提供了垂直运动动力条件。
（4）大气散度、涡度和垂直速度中心与暴雨及大暴雨落区有较好的对应关系。
（5）此次暴雨主要是由层状混合性云系造成的。
参考文献
[1] 雷雨顺，吴宝俊，吴正华.用不稳定能量理论分析和预报夏季强风暴的一种方法[J].大气科学，1978，2（4）：297-306.
[2] 杨成芳，阎丽凤，周雪松.利用加密探测资料分析冷式切变线类大暴雨的动力结构[J].气象，2012，38（7）：819-827.
[3] 游景炎，蒋尚城，陶祖钰，等.华北暴雨[M].北京：气象出版社，1992：45-46.
[4] 曹钢锋，张善君，朱官忠，等.山东天气分析与预报[M].北京：气象出版社，1988：65-77.
[5] 赵宇，杨晓霞，孙兴池.影响山东的台风暴雨天气的湿位涡诊断分析[J].气象，2004，30（4）：15-19.
[6] 赵宇，龚佃利，刘诗军，等.“99.8”山东特大暴雨形成机制的数值模拟分析[J].高原气象，2006，25（1）：951-954.
[7] 高留喜，丛春华，李本亮.非地转湿Q矢量在北上台风“桃芝”造成山东大暴雨中的应用[J].热带气象学报，2008，24（5）：533-538.
[8] 孙兴池，陈金敏，刁秀广，等.一次远距离台风暴雨过程分析[J].气象，2009，35（5）：35-41.
[9] 张少林，龚佃利，陈晓红，等.热带气旋远距离暴雨过程的诊断分析[J].气象，2006，32（4）：29-33.
[10] 杨晓霞，陈联寿，刘诗军，等.山东省远距离热带气旋暴雨研究[J].气象学报，2008，66（2）：236-250.
[11] 赵钢，杨瑞峰，张艳，等.山东一次远距离台风暴雨分析[J].安徽农业科学，2009，37（17）：80578-80579.
[12] 孙兴池，王西磊，周雪松.纬向切变线暴雨落区的精细化分析[J].气象，2012，38（7）：779-785.
关键词 暴雨；垂直运动；流场分析；水汽条件
中图分类号 S165 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2015）12-162-04
Abstract Based on conventional weather data， observational data and NCEP reanalysis data， a heavy rainfall event occurred in the southwest of Shandong Province during 25 and 27 May 2013 was analyzed. The results showed that： heavy rainfall occurred in the right rear of the upperlevel jet stream axis， the left front of the lowlevel jet axis and the top of the Jianghuai cyclone. Moisture condition was abundant and the relative humidity from the ground up to 300 hPa was saturated. The low level convergence and the high level divergence resulted in a strong upward movement and triggered the rainstorm. The surface cyclone cooperated with the interaction of lowlevel jet and upperlevel jet very well. And the center of atmospheric divergence vorticity and vertical velocity has a good coincidence with the heavy rainfall area. This rainstorm was mainly caused by a mixing of the stratiform cloud systems.
Key words Rainstorm； Vertical movement； Flow field analysis； Moisture condition
鲁西南是气象灾害多发、频发地区之一，其中暴雨引发的灾害占很大的比重，对人民的生命财产造成严重威胁。由于其突发性和局地性均比较强，因此难以预报和追踪，且近年来随着经济社会发展和城市扩大，由暴雨形成的灾害常造成越来越大的生命财产损失，成为气象预报服务的重点和难点。许多气象工作者对此做了大量工作，如雷雨顺等分析指出特大暴雨的发生条件之一是从地面到300 hPa 为准饱和深厚湿层[1]。近年来对影响山东暴雨相关研究较多[2-6]，如曹钢锋等研究表明台风外围或登陆减弱后的低压环流影响山东时，常与中纬度系统结合，更易引发暴雨和大暴雨，雨量常达100～200 mm[4]；赵宇等通过诊断和数值模拟的方法分析了登陆北上台风造成山东暴雨的形成机制[5-7]，台风的远距离作用有时也会导致山东暴雨[8-11]；孙兴池等对纬向切变线的暴雨落区进行了精细分析，认为虽然低层切变线的位置对暴雨落区很重要，但不是判断暴雨落区的唯一依据，影响系统的空间结构及冷暖空气的相互作用对暴雨落区的精细预报至关重要[12]。笔者在此利用常规天气图资料、观测资料和NCEP 1°×1°再分析资料对2013年5月25～27日鲁西南罕见的降雨天气特征和中尺度系统发生发展特点进行分析，探讨产生持续强降水的中尺度系统特征，为进一步认识该类天气提供一定依据。
1 天气实况
1.1 降水实况
2013年5月25日14：00～27日02：00，由于受江淮气旋影响，菏泽地区出现暴雨，其中成武和单县为大暴雨，全市平均降水量为82.4 mm，50～100 mm的有97个自动站，超过100 mm的有47个自动站，成武的孙寺降水量最大，为126.3 mm（图1）。
1.2 降水特点
1.2.1
降水持续时间长。从25日16：00开始，到26日21：00结束，持续时间达29 h；全市平均小时降水量>3 mm主要集中在26日08：00～17：00，长达8 h。
1.2.2 范围广。暴雨覆盖整个菏泽地区，降水最少县站为鄄城（57.1 mm），最多是成武（112.7 mm），全市8县全部达到暴雨这种个例并不多见。
1.2.3 降水量大。菏泽、郓城、巨野、成武、单县5站降水量突破本站5月份降水量历史极值。
2 影响天气系统
2.1 高空环流形势特点
2.1.1
500 hPa环流形势。25日08：00（图2a），贝湖西北部有一较深低涡，分裂冷空气扩散南下，推动长江中上游地区的西南气流北上，北支西风带和纬向锋区在38°N以北，太原济南以北为西风，以南为偏西风带，两股气流在38°N附近构成反气旋切变，580线位于青岛-徐州-武汉，呈东北—西南走向。 2.1.2 700 hPa环流形势。24日08：00，西南地区有小的涡旋，河套有一冷舌，冷空气从涡旋的西北部侵入，在高空低槽与冷空气的共同作用下发展；25日08：00发展成为西南涡（图2b），低涡生成后沿引导气流向东北方向移动，于26日08：00移至江淮（图2c），地面发展成为江淮气旋。
2.1.3 地面形势。24日地面东西倒槽已经形成，随着北部冷空气侵入，南部暖湿气流加强，25日倒槽逐渐发展成气旋。
2.2 高低空急流的耦合作用
分析26日08：00 200 hPa高空急流和850 hPa低空急流（图3）可见，菏泽正好位于在200 hPa高空急流入口区右侧的辐散区和850 hPa低空急流出口区的左前方的辐合区耦合，这样产生了高低空正的次级环流，次级环流的上升支正位于地面气旋右前方，二者相互作用，使上升气流更加强盛。
2.3 江淮气旋
25日08：00沿长江流域为一东西倒槽，到14：00，在云贵地区开始出现闭合性低压环流，随着高空西南暖湿引导气流加强北上，地面倒槽逐渐向北发展，由东西向转为东北-西南向，低压中心气压继续下降；26日08：00，低压中心位于河南东南部，鲁西南地区处在气旋前部的东南气流里；26日14：00，气旋中心位于河南东部地区，受海上高压阻挡，气旋东移速度减慢（图4）；11：00～20：00，鲁西南地区一直处在气旋顶端，该时段与强降水时段相对应；26日20：00以后，随着气旋东北移，菏泽地区处在气旋后部偏北风里，降雨逐渐减弱到结束。
3 物理量诊断分析
3.1 水汽条件
3.1.1 水汽通量。
由图5可见，25日20：00在850 hPa有一个水汽通量>0.021 g/（cm·hPa·s）的高值区；到26日08：00，水汽通量增大且迅速向东北伸展，中心数值在0.035 g/（cm·hPa·s）以上，菏泽市处在高值区内，这与暴雨区的分布基本一致。
3.1.2 水汽通量散度。
因为大暴雨落区主要集中在34°～37°N、115°～120°E，所以选择沿115°E作水汽通量散度的空间垂直剖面图。由图6可见，25日20：00在500 hPa以下有2个小于-0.4×10-6 g/（cm2·hPa·s）辐合区域；26日08：00，辐合中心北移并加强，小于-1.5×10-6 g/（cm2·hPa·s）强辐合中心集中在900 hPa以下，低空水汽强辐合区与大暴雨落区基本一致；26日20：00以后，中低层全部为水汽通量辐散场控制，强降水趋于结束。
3.1.3 湿度场。
25日20：00 850～500 hPa相对湿度较大，到26日08：00相对湿度从地面到300 hPa均达到饱和，这为菏泽市产生暴雨提供良好的水汽条件。
3.2 动力热力条件
3.2.1 散度、涡度与垂直速度。
沿115°E散度垂直剖面（图7）显示，25日20：00菏泽市上空700～500 hPa为弱辐合区，到 26日08：00自地面到500 hPa全市为辐合区，强辐合区中心位于800 hPa，500 hPa以上为辐散区，强辐散区中心位于200 hPa，低层辐合、高层辐散有利于上升运动加强和维持。
26日08：00前后鲁西南地区涡度达最大值，1 000～480 hPa为正涡度，其上为负涡度，发展达到最强（图8a）。
沿115°E做的大气垂直速度剖面图（图8b）显示，26日08：00垂直上升运动从地面到达200 hPa，强烈的上升运动与菏泽市大暴雨的实况一致。
3.2.2 流场分析。
水汽的输送和辐合主要靠风的辐合来实现，从850和925 hPa流场（图9）上看，26日08：00在山东省鲁南地区具有十分明显的气旋式辐合，促进了低层上升运动的发展和维持。
3.2.3 假相当位温θse。
从沿115°E做的假相当位温θse空间垂直剖面图（图10）可看出，25日20：00从地面到700 hPa鲁西南是一高能舌，26日08：00鲁西南处于高能锋区中，随着纬度的增加，锋区向北倾斜，降水最大。这与暴雨的落区对应比较好。
4 云图
此次暴雨主要是由层状混合性云系造成的，云的覆盖面积较大，涡旋云系由西南向东北移动，使菏泽市自西南向东北先后产生了暴雨到大暴雨天气。
5 小结
（1）此次暴雨天气过程是受江淮气旋影响产生的，高低空急流的耦合和地面江淮气旋配合较好。
（2）高低空水汽条件充沛，并有较大的水汽辐合。
（3）高低空急流的耦合为这次暴雨过程提供了垂直运动动力条件。
（4）大气散度、涡度和垂直速度中心与暴雨及大暴雨落区有较好的对应关系。
（5）此次暴雨主要是由层状混合性云系造成的。
参考文献
[1] 雷雨顺，吴宝俊，吴正华.用不稳定能量理论分析和预报夏季强风暴的一种方法[J].大气科学，1978，2（4）：297-306.
[2] 杨成芳，阎丽凤，周雪松.利用加密探测资料分析冷式切变线类大暴雨的动力结构[J].气象，2012，38（7）：819-827.
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[6] 赵宇，龚佃利，刘诗军，等.“99.8”山东特大暴雨形成机制的数值模拟分析[J].高原气象，2006，25（1）：951-954.
[7] 高留喜，丛春华，李本亮.非地转湿Q矢量在北上台风“桃芝”造成山东大暴雨中的应用[J].热带气象学报，2008，24（5）：533-538.
[8] 孙兴池，陈金敏，刁秀广，等.一次远距离台风暴雨过程分析[J].气象，2009，35（5）：35-41.
[9] 张少林，龚佃利，陈晓红，等.热带气旋远距离暴雨过程的诊断分析[J].气象，2006，32（4）：29-33.
[10] 杨晓霞，陈联寿，刘诗军，等.山东省远距离热带气旋暴雨研究[J].气象学报，2008，66（2）：236-250.
[11] 赵钢，杨瑞峰，张艳，等.山东一次远距离台风暴雨分析[J].安徽农业科学，2009，37（17）：80578-80579.
[12] 孙兴池，王西磊，周雪松.纬向切变线暴雨落区的精细化分析[J].气象，2012，38（7）：779-785.