2014年9月中旬山西省连阴雨天气诊断分析

2023-02-10

2014年9月10-17日, 山西省出现大范围连阴雨天气过程, 此次连阴雨天气过程降雨量大、影响范围广、持续时间长。其中10-16日降水量为9~163.5 mm, 中南部麦区降水量基本在25 mm以上, 南部大部降水量超过50mm, 运城、临汾、晋城的个别县 (市) 超过100 mm, 全省有27个县 (市) 出现连阴雨天气, 中南部有74个县 (市) 降水日数在4 d以上。15-16日高平、陵川、沁水等9县市降暴雨, 临汾市、晋中市、吕梁市的大部等53县 (市) 降大雨。过程降水最多的晋城市, 10-17日, 出现了持续7 d的连阴雨天气, 这次降雨过程是2014年晋城市最强的降雨过程, 也是晋城市建站以来最强的连阴雨天气过程, 各县气象观测站过程降雨量达147.8~202.9mm, 有4个自动雨量站雨量超过200 mm, 最大雨量出现在沁水县的中木亭村, 过程雨量为232.9 mm。

大范围强降水天气使山西省麦区储存了充足的水分, 但部分地区由于出现连阴雨, 导致土壤出现过湿现象, 既对部分秋收作物成熟收晒不利, 也不利于正茬冬小麦的适期播种, 致使山西省冬小麦适宜播种期将正常略偏晚。此外, 连日来的强降雨使黄河流域芮城段水位明显上涨, 15日现入汛以来最大黄河流量, 为2 470 s/m3, 水位为37.8 m, 晋城市、长治市等地多座水库的水位出现不同程度上涨。省内忻阜高速、吕梁高速、和榆高速、阳翼高速禁止7座及7座以上客车和危化品车上高速;晋城市省界至杨寨河段发生边坡崩塌, 因落石, 阳城去往济源方向和晋城去往长治方向匝道封闭, 道路中断。

1 环流背景及主要影响系统

9月10-17日连阴雨过程中, 200 h Pa高空, 38°~45°N、100°~130°E东亚地区频繁出现西风急流中心, 急流中心持续维持>50 m/s的风速。受其影响, 山西省大部分地区上空始终处在急流入口区右侧的高空辐散区控制范围内, 该省上空对流层生成和维持低层低涡或低值系统, 并抑制副热带高压北抬, 使其稳定维持。18日, 西风急流快速东移南压, 随着急流中心移至38°N、125°E一带, 影响山西省的连阴雨天气结束。500 h Pa上, 欧亚大陆中高纬地区呈两槽两脊型, 其中鄂毕海至巴尔喀什湖之间存在一宽广的低槽区, 而黑龙江以北至朝鲜半岛存在一西北东南走向的东亚低压, 贝加尔湖、鄂霍次克海分别存在为东北西南走向、西北东南走向的高压脊。东亚低压槽后大量冷空气堆积在朝鲜半岛上空, 并逐渐向西南扩散, 致使冷空气由东路影响华北南部地区[1]。中纬度地区环流平直, 鄂毕海至巴尔喀什湖一带深厚槽区内不断生成短波槽并向东移动。低纬度副热带高压为东西带状分布, 势力较强且稳定维持, 淮河以南大部分地区处于588 dagpm线控制范围内, 副热带高压脊线位于23°~30°N, 西伸脊点至110°E以西地区, 与常年同期相比显著偏西、偏强。副热带高压稳定维持且位置偏西、偏北是形成连阴雨天气的大气环流主要特征之一, 副热带高压脊线徘徊在23°~30°N一带, 对于山西省出现降水天气较为有利;同时, 副热带高压西侧偏南气流源源不断的为降雨区输送大量水汽, 强盛的副热带高压稳定少动, 使得山西省出现了长时间的阴雨天气。

2 物理量分析

2.1 水汽条件

持续稳定的水汽来源和湿空气的饱和度是形成连阴雨天气的必要条件之一。此次山西省整个连阴雨过程中, 500 h Pa和700 h Pa上强盛、稳定的副热带高压西侧偏南急流不断的将来自南海、孟加拉湾的大量水汽向降水区输送。其中16日山西省出现的暴雨天气过程中, 两支水汽输送通道在陕西南部汇合后进入暴雨区域, 山西省上空有明显的水汽辐合区, 水汽辐合区与暴雨区分布一致, 700 h Pa水汽通量散度场上, 台风外围水汽通量散度值均达超过14 g/ (cm2·h Pa·s) , 低空偏东南急流经水汽大值区输送水汽至暴雨区。

相对湿度是衡量空气湿度的条件, 空气达到饱和状态时, 通常相对湿度≥90%, 80%≤相对湿度<90%时表示空气湿润[2]。10日20:00-17日20:00, 700 h Pa上山西省除13日20:00外, 其余时间都处于湿区, 特别是在14日20:00-17日20:00, 山西省南部地区水汽达到了饱和状态。由此可见, 连阴雨期间山西大部分地区上空空气相对湿度较大, 空气湿润或达到饱和。

2.2 动力条件

动力条件也是形成降水的条件之一。以16日山西南部大到暴雨为例进行分析, 35.5°~35.8°N一带680 h Pa以下为正涡度区, 最大值>5×10-5/s的正涡度中心位于850h Pa;680 h Pa以上为负涡度区, 中心值<-6×10-5/s的最大涡度中心位于200 h Pa。由散度垂直剖面上, 暴雨区700h Pa以上为辐散区, 以下是辐合区。低层正涡度、辐合, 高层负涡度、辐散, 暴雨区上空整层形成强烈的上升气流运动, 有利于暴雨天气的持续维持。分析此次强降水的垂直速度可知, 暴雨区上空深厚的上升气流区一直延伸至200 h Pa, 最大上升速度为-46×10-2 h Pa/s, 上升速度大值区位于550 h Pa。大范围的垂直上升运动区为强降水的发生和持续提供了有利的动力条件。

3 结语

2014年9月10-17日, 山西省出现了降水强度大、持续时间长、影响范围广的连阴雨天气过程。在高空西风急流影响下, 山西省一直处于急流入口区右前方, 促使该地区对流层低层低涡或低值系统生成和维持, 并抑制副热带高压北抬, 使其稳定维持, 这是此次持续连阴雨天气的主要环流背景。强盛、稳定的副热带高压西侧偏南急流不断的将来自南海、孟加拉湾的大量水汽向降水区输送, 为降水区域提供了充足的水汽供应。同时, 连阴雨期间山西大部分地区上空空气相对湿度较大, 空气湿润或达到饱和。低层正涡度、辐合, 高层负涡度、辐散, 暴雨区上空整层形成强烈的上升气流运动, 为强降水的发生和持续提供了有利的动力条件, 有利于暴雨天气的持续维持。

摘要：2014年9月10-17日, 山西省多地出现入汛以来持续时间最长、强度最大的连阴雨天气。通过环流背景和物理量特征等分析可知, 西太平洋副热带高压稳定且位置偏西、偏北是此次连阴雨天气过程的大气环流特征, 副热带高压西侧偏南急流为降水区域提供了充足的水汽供应, 低层正涡度、辐合, 高层负涡度、辐散造成的强烈的上升气流运动是连阴雨期间强降水过程的触发机制。

关键词：连阴雨,环流背景,物理量,山西省