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摘要 利用常规天气资料和加密自动站观测资料，对2016年7月12—13日和8月24—25日2次暴雨过程进行分析对比。结果表明，2次暴雨过程都是低槽冷锋类暴雨过程。从环流形势、物理量场等方面应用常规气象观测资料进行诊断分析，2次过程虽然均是低槽冷锋暴雨，但两者存在不同之处，通过对比2次过程的环流形势以及物理量场的差异，以期为开展低槽冷锋形势的降水预报提供参考。
关键词 暴雨；低槽冷锋；副高边缘；山东省；夏季
中图分类号 P458.1 21.1 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2017）12-0220-03
造成山东省暴雨的天气系统，主要分为气旋暴雨、低槽冷锋暴雨、切变线暴雨和台风暴雨[1]。研究表明，气旋暴雨、切变线暴雨和台风暴雨区域范围一般较大，而低槽冷锋类暴雨范围较为零散。在实际业务中，有些低槽冷锋由于低层系统不明显，强降水的预报往往被忽略[2]，且每次由于天气系统配置的差异，暴雨强度和落区较难把握，故此类暴雨预报存在相当大的难度，以致突发性暴雨灾害时有发生[3]。因此，加强此类暴雨的研究尤为重要，本文通过对2016年2次低槽冷锋暴雨过程进行分析比较，进一步探讨低槽冷锋暴雨的强度以及落区，以期为今后的预报提供可靠参考。
1 天气实况
受高空低槽和地面冷锋影响，2016年7月12—13日和8月24—25日，山东省均出现了暴雨天气过程，部分地区出现大暴雨。7月12—13日的过程，强降水主要出现在鲁西和鲁南部分地区，而8月24—25日的过程，强降水主要出现在鲁西北地区。统计结果表明，“7·12”过程全省平均降水量14 mm，其中大雨8站次、暴雨8站次、大暴雨1站次，最大降水量出现在峄城（114.6 mm）；“8·24”過程全省平均降水量16.9 mm，其中大雨21站次、暴雨12站次、大暴雨1站次，最大降水量出现在宁津（113.8 mm）。从图1、2可以看出，“8·24”过程出现强降水的范围要明显大于“7·12”过程。
另外，从图2（a）可以看出，“7·12”暴雨过程主要分为2段，以12日20：00为分界点，12日20：00之前有3站次出现暴雨，12日20：00之后有5站次出现暴雨，1站次出现大暴雨。强降水从鲁西开始，逐渐向鲁南方向移动，其中最大雨强出现在13日2：00台儿庄（49.6 mm），过程最大降水量为114.6 mm，出现在峄城。此次过程暴雨落区较为分散、局地性强、雨量分布不均，且强降水过程中略有间歇，分为2个时间段。由图2（b）可以看出，“8·24”暴雨过程，鲁西北大部分地区均出现了暴雨，强降水时间段较为集中，主要在25日4：00—12：00。其中，最大雨强出现在25日7：00宁津（49.8 mm），过程最大降水量为113.8 mm，也出现在宁津。此次过程暴雨区比“7·12”过程分布广，且落区和强降水时段较为集中，整体降水强度较强。
综上所述，2次过程均是低槽冷锋影响，“7·12”和“8·24”2次暴雨过程最大小时雨强接近，前者为49.6 mm，后者为49.8 mm；过程最大降水量也基本相同，前者为114.6 mm，后者为113.8 mm。不同之处在于2次过程在暴雨落区分布上有所差异，前者小而分散，后者明显比前者范围广且暴雨站点较为集中，暴雨站点也比前者多。2次过程的共同点是均有较强的局地性，同时雨区的移动具有一定的方向性。
2 天气形势及影响系统
2次暴雨过程，中高纬度均为“两槽一脊”形势，高空槽东移发展，同时对应地面冷锋南压，副高边缘有冷空气南下，系统相互作用，暖湿空气受锋面抬升，形成锋前暖区暴雨，以锋面降水为主。从图3可以看出，这2次过程低层系统并不明显，没有低空急流配置。2次过程环流形势存在几点不同之处：①副高位置不同。“7·12”过程副高位置偏南，内陆588 dagpm线在30°N以南，副高势力偏弱；而“8·24”过程副高位置明显偏北，588 dagpm线在鲁中一带，且西脊点延伸至70°E以西，副高势力强盛。②冷空气源地和强度不同。“7·12”过程冷空气源地在东西伯利亚北部，位于125°E，70°N的冷涡有-28 ℃的冷中心配合，冷中心较为靠北，对山东省影响偏弱；“8·24”过程冷空气源地在贝加尔湖以东，位于120°E，55°N的冷涡有-22 ℃的冷中心配合。③冷锋路径不同。“7·12”过程冷空气取西路进入山东省，而“8·24”过程冷空气取西北路南下。④冷锋移速不同。“7·12”过程冷锋移动速度较慢，而“8·24”过程冷锋移动速度较快。⑤“8·24”过程冷锋过境时带来鲁西北地区沿海以及内陆的东北大风，而“7·12”过程未有明显的大风天气。
3 水汽条件
高的比湿和充沛的水汽是形成暴雨的基本条件[4]。从850 hPa比湿场可知，2次过程发生强降水区域的水汽条件相当，暴雨区的比湿均在14～15 g/kg的范围内。2次过程在主要降水时段水汽条件充足，且维持时间较长，有利于产生较强降水，2次过程的高湿区与降水实况对应也较好。随着系统发展，2次过程后期比湿明显下降，水汽条件明显减弱，降水过程结束。从2次过程850 hPa水汽通量也可以得知，“7·12”过程在冀鲁豫交界处存在水汽通道（水汽通量大值区），水汽通量中心偏西，位于河北河南交界处，中心值达到16 g/（cm·hPa·s）；而“8·24”的水汽通道位于河北中南部，水汽通量中心位于河北与鲁西北交界处，中心值为17 g/（cm·hPa·s）。虽然2次过程水汽通道和水汽通量中心值均不在山东境内，但仍可以看出后者水汽输送条件好于前者。
4 动力条件——散度和垂直速度
“7·12”过程选取了临清（115.7°E，36.8°N）和峄城（117.8°E，34.8°N）2个站，分别对应此次过程的2个强降水时段，“8·24”过程强降水时段较为集中，只选取宁津（116.8°E，37.7°N）1个站，通过分析对比3个站在强降水时段各层的散度以及垂直速度，探讨动力条件对强降水的影响[5-7]。 对比分析2次过程各高度层的散度（图4），宁津在低层以下高度存在强辐合，8月25日8：00 1 000 hPa鲁西北一带有强辐合中心，散度值达到为-7.0×10-5 s-1，对应150 hPa有强辐散中心，散度值达到7.0×10-5 s-1。低层强辐合，高层强辐散，抽吸作用明显。而临清和峄城2个站各层散度，其低层辐合较弱，中心最大值为-3.0×10-5 s-1，200 hPa辐散中心散度值为4×10-5 s-1。对比2次过程，“7·12”低层辐合及高层的辐散均较“8·24”明显偏弱，辐合辐散层高度也小于后者，而且“7·12”辐合辐散层并不连续，中间有断层。可见“8·24”过程中整层的抽吸作用明显要强于“7·12”过程。“8·24”过程在低层强辐合和高层强辐散的动力条件下，必然形成强的上升运动，从图5中2次过程垂直速度场就可以看出。“8·24”过程宁津站最大上升速度位于700 hPa，中心强度为-8 Pa/s，而“7·12”过程最大上升速度位于700 hPa，中心强度为-4 Pa/s，“8·24”的上升运动比“7·12”强1倍。
5 热力条件
假相当位温（θse）表征大气温、湿、压的综合特征[8]，同时考虑了气压和水汽的凝结蒸发对温度的影响，其水平分布常用来反映大气中潜在的能量分布，其高值区即高温高湿能量区。2次过程在强降水开始前，低层θse逐渐增大，并有高能舌出现，高能舌从地面伸展到700 hPa附近，等θse线分布变密集；700 hPa以下为不稳定层结，随着高能舌的消失，低层不稳定层结逐渐转为中性层结，降水逐渐减弱直至停止。
6 结论
低槽冷锋是造成山东省暴雨的主要影响系统之一，本文选取了2016年2次低槽冷锋暴雨过程，从高空环流形势以及物理量场进行分析对比，得出以下结论：
（1）2次过程在环流形势上较为接近，没有明显低空急流配合，高空槽略偏后于冷锋，而冷锋位置与850 hPa切变位置接近，强降水出现在锋面附近，同时雨区与锋面移动路径也有较好对应。
（2）“7·12”冷锋为偏西路径，冷空气偏弱，移速较慢，强降水的区域也较为分散；而“8·24”为西北路径，移速较快，整体降水也较前者偏强，强降水的地区也较为集中，且过程中鲁西北地区还有东北大风。
（3）2次过程强降水开始之前，低层大气高温、高湿，从地面到低层均有高能舌伸展，有能量的积聚，具有层结不稳定性；降水过后能量得到释放，形势趋于稳定。
（4）“8·24”过程整层的抽吸作用明显强于“7·12”过程，在强降水时段，“8·24”过程整层的垂直上升运动比“7·12”過程也明显偏强。
7 参考文献
[1] 阎丽凤，杨成芳.山东省灾害性天气预报技术手册[M].北京：气象出版社，2014：32-40.
[2] 郑丽娜，孙兴池，孟伟.夏季两次低槽冷锋型暴雨成因对比分析[J].气象科技，2015，43（6）：1133-1141.
[3] 侯淑梅，盛春岩，万文龙，等.山东省极端强降水天气概念模型研究[J].大气科学学报，2014，37（2）：163-174.
[4] 张楠，何群英，刘一玮，等.天津地区两次副高边缘特大暴雨过程的多尺度对比分析[J].暴雨灾害，2014，33（4）：372-379.
[5] 周黎明，王庆，龚佃利，等.2015年春季山东一场转折性降水微物理特征分析[J].干旱气象，2016，34（4）：678-684.
[6] 朱义清，郭宝阳，王玉亮，等.一次低槽冷锋暴雨数值模拟和诊断分析[J].山东气象，2016，36（3）：13-19.
[7] 王福侠，张南，赵玉广，等.河北盛夏2次大暴雨过程分析[J].干旱气象，2015，33（1）：110-118.
[8] 朱义清，魏玉朋，胡顺起，等.2011年7月3日山东局地大暴雨过程的观测分析[J].暴雨灾害，2012，31（4）：358-364.
关键词 暴雨；低槽冷锋；副高边缘；山东省；夏季
中图分类号 P458.1 21.1 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2017）12-0220-03
造成山东省暴雨的天气系统，主要分为气旋暴雨、低槽冷锋暴雨、切变线暴雨和台风暴雨[1]。研究表明，气旋暴雨、切变线暴雨和台风暴雨区域范围一般较大，而低槽冷锋类暴雨范围较为零散。在实际业务中，有些低槽冷锋由于低层系统不明显，强降水的预报往往被忽略[2]，且每次由于天气系统配置的差异，暴雨强度和落区较难把握，故此类暴雨预报存在相当大的难度，以致突发性暴雨灾害时有发生[3]。因此，加强此类暴雨的研究尤为重要，本文通过对2016年2次低槽冷锋暴雨过程进行分析比较，进一步探讨低槽冷锋暴雨的强度以及落区，以期为今后的预报提供可靠参考。
1 天气实况
受高空低槽和地面冷锋影响，2016年7月12—13日和8月24—25日，山东省均出现了暴雨天气过程，部分地区出现大暴雨。7月12—13日的过程，强降水主要出现在鲁西和鲁南部分地区，而8月24—25日的过程，强降水主要出现在鲁西北地区。统计结果表明，“7·12”过程全省平均降水量14 mm，其中大雨8站次、暴雨8站次、大暴雨1站次，最大降水量出现在峄城（114.6 mm）；“8·24”過程全省平均降水量16.9 mm，其中大雨21站次、暴雨12站次、大暴雨1站次，最大降水量出现在宁津（113.8 mm）。从图1、2可以看出，“8·24”过程出现强降水的范围要明显大于“7·12”过程。
另外，从图2（a）可以看出，“7·12”暴雨过程主要分为2段，以12日20：00为分界点，12日20：00之前有3站次出现暴雨，12日20：00之后有5站次出现暴雨，1站次出现大暴雨。强降水从鲁西开始，逐渐向鲁南方向移动，其中最大雨强出现在13日2：00台儿庄（49.6 mm），过程最大降水量为114.6 mm，出现在峄城。此次过程暴雨落区较为分散、局地性强、雨量分布不均，且强降水过程中略有间歇，分为2个时间段。由图2（b）可以看出，“8·24”暴雨过程，鲁西北大部分地区均出现了暴雨，强降水时间段较为集中，主要在25日4：00—12：00。其中，最大雨强出现在25日7：00宁津（49.8 mm），过程最大降水量为113.8 mm，也出现在宁津。此次过程暴雨区比“7·12”过程分布广，且落区和强降水时段较为集中，整体降水强度较强。
综上所述，2次过程均是低槽冷锋影响，“7·12”和“8·24”2次暴雨过程最大小时雨强接近，前者为49.6 mm，后者为49.8 mm；过程最大降水量也基本相同，前者为114.6 mm，后者为113.8 mm。不同之处在于2次过程在暴雨落区分布上有所差异，前者小而分散，后者明显比前者范围广且暴雨站点较为集中，暴雨站点也比前者多。2次过程的共同点是均有较强的局地性，同时雨区的移动具有一定的方向性。
2 天气形势及影响系统
2次暴雨过程，中高纬度均为“两槽一脊”形势，高空槽东移发展，同时对应地面冷锋南压，副高边缘有冷空气南下，系统相互作用，暖湿空气受锋面抬升，形成锋前暖区暴雨，以锋面降水为主。从图3可以看出，这2次过程低层系统并不明显，没有低空急流配置。2次过程环流形势存在几点不同之处：①副高位置不同。“7·12”过程副高位置偏南，内陆588 dagpm线在30°N以南，副高势力偏弱；而“8·24”过程副高位置明显偏北，588 dagpm线在鲁中一带，且西脊点延伸至70°E以西，副高势力强盛。②冷空气源地和强度不同。“7·12”过程冷空气源地在东西伯利亚北部，位于125°E，70°N的冷涡有-28 ℃的冷中心配合，冷中心较为靠北，对山东省影响偏弱；“8·24”过程冷空气源地在贝加尔湖以东，位于120°E，55°N的冷涡有-22 ℃的冷中心配合。③冷锋路径不同。“7·12”过程冷空气取西路进入山东省，而“8·24”过程冷空气取西北路南下。④冷锋移速不同。“7·12”过程冷锋移动速度较慢，而“8·24”过程冷锋移动速度较快。⑤“8·24”过程冷锋过境时带来鲁西北地区沿海以及内陆的东北大风，而“7·12”过程未有明显的大风天气。
3 水汽条件
高的比湿和充沛的水汽是形成暴雨的基本条件[4]。从850 hPa比湿场可知，2次过程发生强降水区域的水汽条件相当，暴雨区的比湿均在14～15 g/kg的范围内。2次过程在主要降水时段水汽条件充足，且维持时间较长，有利于产生较强降水，2次过程的高湿区与降水实况对应也较好。随着系统发展，2次过程后期比湿明显下降，水汽条件明显减弱，降水过程结束。从2次过程850 hPa水汽通量也可以得知，“7·12”过程在冀鲁豫交界处存在水汽通道（水汽通量大值区），水汽通量中心偏西，位于河北河南交界处，中心值达到16 g/（cm·hPa·s）；而“8·24”的水汽通道位于河北中南部，水汽通量中心位于河北与鲁西北交界处，中心值为17 g/（cm·hPa·s）。虽然2次过程水汽通道和水汽通量中心值均不在山东境内，但仍可以看出后者水汽输送条件好于前者。
4 动力条件——散度和垂直速度
“7·12”过程选取了临清（115.7°E，36.8°N）和峄城（117.8°E，34.8°N）2个站，分别对应此次过程的2个强降水时段，“8·24”过程强降水时段较为集中，只选取宁津（116.8°E，37.7°N）1个站，通过分析对比3个站在强降水时段各层的散度以及垂直速度，探讨动力条件对强降水的影响[5-7]。 对比分析2次过程各高度层的散度（图4），宁津在低层以下高度存在强辐合，8月25日8：00 1 000 hPa鲁西北一带有强辐合中心，散度值达到为-7.0×10-5 s-1，对应150 hPa有强辐散中心，散度值达到7.0×10-5 s-1。低层强辐合，高层强辐散，抽吸作用明显。而临清和峄城2个站各层散度，其低层辐合较弱，中心最大值为-3.0×10-5 s-1，200 hPa辐散中心散度值为4×10-5 s-1。对比2次过程，“7·12”低层辐合及高层的辐散均较“8·24”明显偏弱，辐合辐散层高度也小于后者，而且“7·12”辐合辐散层并不连续，中间有断层。可见“8·24”过程中整层的抽吸作用明显要强于“7·12”过程。“8·24”过程在低层强辐合和高层强辐散的动力条件下，必然形成强的上升运动，从图5中2次过程垂直速度场就可以看出。“8·24”过程宁津站最大上升速度位于700 hPa，中心强度为-8 Pa/s，而“7·12”过程最大上升速度位于700 hPa，中心强度为-4 Pa/s，“8·24”的上升运动比“7·12”强1倍。
5 热力条件
假相当位温（θse）表征大气温、湿、压的综合特征[8]，同时考虑了气压和水汽的凝结蒸发对温度的影响，其水平分布常用来反映大气中潜在的能量分布，其高值区即高温高湿能量区。2次过程在强降水开始前，低层θse逐渐增大，并有高能舌出现，高能舌从地面伸展到700 hPa附近，等θse线分布变密集；700 hPa以下为不稳定层结，随着高能舌的消失，低层不稳定层结逐渐转为中性层结，降水逐渐减弱直至停止。
6 结论
低槽冷锋是造成山东省暴雨的主要影响系统之一，本文选取了2016年2次低槽冷锋暴雨过程，从高空环流形势以及物理量场进行分析对比，得出以下结论：
（1）2次过程在环流形势上较为接近，没有明显低空急流配合，高空槽略偏后于冷锋，而冷锋位置与850 hPa切变位置接近，强降水出现在锋面附近，同时雨区与锋面移动路径也有较好对应。
（2）“7·12”冷锋为偏西路径，冷空气偏弱，移速较慢，强降水的区域也较为分散；而“8·24”为西北路径，移速较快，整体降水也较前者偏强，强降水的地区也较为集中，且过程中鲁西北地区还有东北大风。
（3）2次过程强降水开始之前，低层大气高温、高湿，从地面到低层均有高能舌伸展，有能量的积聚，具有层结不稳定性；降水过后能量得到释放，形势趋于稳定。
（4）“8·24”过程整层的抽吸作用明显强于“7·12”过程，在强降水时段，“8·24”过程整层的垂直上升运动比“7·12”過程也明显偏强。
7 参考文献
[1] 阎丽凤，杨成芳.山东省灾害性天气预报技术手册[M].北京：气象出版社，2014：32-40.
[2] 郑丽娜，孙兴池，孟伟.夏季两次低槽冷锋型暴雨成因对比分析[J].气象科技，2015，43（6）：1133-1141.
[3] 侯淑梅，盛春岩，万文龙，等.山东省极端强降水天气概念模型研究[J].大气科学学报，2014，37（2）：163-174.
[4] 张楠，何群英，刘一玮，等.天津地区两次副高边缘特大暴雨过程的多尺度对比分析[J].暴雨灾害，2014，33（4）：372-379.
[5] 周黎明，王庆，龚佃利，等.2015年春季山东一场转折性降水微物理特征分析[J].干旱气象，2016，34（4）：678-684.
[6] 朱义清，郭宝阳，王玉亮，等.一次低槽冷锋暴雨数值模拟和诊断分析[J].山东气象，2016，36（3）：13-19.
[7] 王福侠，张南，赵玉广，等.河北盛夏2次大暴雨过程分析[J].干旱气象，2015，33（1）：110-118.
[8] 朱义清，魏玉朋，胡顺起，等.2011年7月3日山东局地大暴雨过程的观测分析[J].暴雨灾害，2012，31（4）：358-364.