[摘 要]本文主要利用自动站观测资料和MICAPS部分分析资料对2015年6月16日夜间至17日白天常熟一次梅雨期强对流致暴雨过程的环流背景、水汽条件、层结不稳定条件进行了分析。结果表明：（1）此次梅雨期间，500hPa西风带系统上基本维持的两槽一脊的环流形势，而低空的低涡和低层切变是这次过程的主要影响系统；（2）高低空的急流位置对暴雨强度和落区有着显著的影响，尤其是低空西南急流是低空天气尺度上上升气流的建立者和不稳定能量释放的触发者；（3）K指数结合水汽通量散度场对暴雨的落区有较好的指示作用。本次暴雨过程与水汽、不稳定能量、动力等条件均有较好的对应关系。
　　[关键词]暴雨；低空急流；不稳定能量；K指数
　　中图分类号：P461.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）16-0214-03
　　引言
　　梅雨期暴雨一般是在有利的环境形势，不同尺度天气系统共同相互作用所形成[1]。研究表明，梅雨汛期暴雨不仅仅与高低空急流、水汽输送、干冷空气的活动密切相关，天气尺度系统也有利于暴雨的发生[2]。另外，西太平洋副热带高压也是梅雨得以在江淮流域维持的决定性因素之一[3]。不同尺度分析已经有较多的论述。但是，关于梅雨期暴雨过程中不同尺度主要天气系统特征的影响尚需更深入的研究。
　　根据中国气象局国家气候中心使用的长江流域梅雨季定义标准，2015年苏州地区梅雨期于6月5日开始，7月13日结束。梅雨期间，常熟地区出现了3次强降水过程。其中，16-17日常熟市出现了一次强降水天气，持续时间长、小时强度大，历史罕见，常熟多地严重积水，个别地区水深达50cm以上，给公众生产生活造成较大影响，受灾人数和经济损失较为严重。本文主要利用自动站观测资料和MICAPS分析资料对16-17日的一次强降水期间的高低空环流及相关物理量作简要分析和探讨，研究结论旨在为今后的暴雨预报工作提供一些参考。
　　1 过程实况
　　自6月15日我市入梅以来，降雨逐渐增大，强降雨从16日早晨开始，持续到17日上午，全市普遍出现大暴雨。平均梅雨量已接近常年总梅雨量的八成。我市各镇自动站雨量统计详见下表：
　　本次降水强度强，范围广，根据常熟本站观测，此次主要降水时段为16日20时到17日08时，小时最大雨强26.6mm，12小时累计降水量115mm，达到大暴雨级别，期间多次出现局地强降水和大风天气，并伴有雷电活动。
　　2 环流背景
　　此次江淮梅雨期强降水过程中，亚洲区域500hPa西风带系统基本上维持两槽一脊的环流形势，一槽位于里海，一槽位于我国东北上空，中间为宽阔的脊（图1）。东北冷涡的生成在环流系统中有着较明显的影响，在冷涡形成前，高空槽后北段有暖平流切入，而在其南部有较强的冷平流，在冷暖平流的作用下，槽的南部不断加深，槽的北部有加压的作用，使得南部和北部断裂，形成了闭合环流的冷涡。由于东北冷涡的更新换代和稳定维持的较强副高的共同作用，导致了500hPa沿北纬30度附近多小冷槽活动并东移，以及高低纬度环流的相互作用[4]，使得北面的冷空气频繁南下，和西南的暖湿空气共同持续向我国长江中下游一带输送[5]。
　　700hPa高度场上表现为稳定的江淮切变线（图2），且位于高空槽前，槽前有正涡度和负散度项发展，有利于在切变线上生产低涡并东移，从而引起暴雨过程。由图所知，此次副高较强，我市处于584线边缘，500hPa小槽的槽前，同时700hPa切变线缓慢东移，850hPa切变有所北抬，西南急流向北伸展，强雨带因此北抬。
　　在對6月16时20时500hPa、850hPa涡度场（图3）的分析中可以看出，槽前的对流层中，中高层为闭合的低值中心，低层存在闭合的涡度高值中心，根据涡度方程中涡度垂直输送项可知，当低层的高值中心向中高层发展时，即存在上升运动，暴雨易发生。江淮地区处于高空槽前，槽前涡度的垂直输送项作用使得低层的高值中心向对流层高层发展，槽前整层正涡度增加，槽向前移动，这有利于出现深厚的对流运动。
　　3 急流与水汽输送
　　已有的研究表明[6.7]，形成暴雨的必要条件之一，就是要有足够的水汽，单靠本地的水汽肯定不足，必须要有水汽源源不断的输入暴雨区，而水汽通量的辐合对于暴雨的发生和维持具有重要的意义，水汽通量散度可以定量描述水汽输送的方向、大小及水汽在何处集中。
　　针对此次暴雨过程的水汽通量散度的分析可知（图略），16日20时在500hPa存在一条明显的东北-西南走向的水汽输送道，700hPa上也同样存在一条东北-西南走向的水汽输送道，这和风场也相一致。在850hPa上，我区附近存在一个较强的水汽辐合中心，且范围较广，从实况可以看出，此次水汽辐合中心范围较广，强度也较强，导致了短时强降水强度大且范围广。
　　低空急流通常指850hPa等压面上风速≧12m/s，或700hPa等压面上风速≧16m/s的西南风极大风速带[8]。它的作用就是通过强风速的中尺度脉动形式向暴雨区持续输送水汽，通过强烈地辐合上升运动形成暴雨。这就是暴雨等强对流天气的三个基本条件：①水汽条件；②不稳定层结；③抬升条件。也是说低空急流的出现有利于暴雨的形成[8]。
　　此次过程中，从风场来看，16日20时我区位于高空西风急流左侧，高空急流入口处左侧有正涡度平流，则有气流辐散，当与低空切变辐合抬升运动相结合，有利于暴雨形成。相对应的，700hPa上低空急流明显，20时我区正好位于出口区附近，低空急流为我区输送水汽和热量，加强了层结的不稳定度和底层的扰动，从而触发不稳定能量的释放。而图2中可以看出我区正好处于700hPa、850hPa急流的交汇处附近，降水最强，与自动站20时-23时测得的强降水量相吻合。
　　高空西风急流与低空西南急流对暴雨过程都有重要作用，但相对来说，低空的西南风急流起到了决定性作用，因为大量的水汽通量辐合是暴雨产生的根本条件。 　　4 位势不稳定
　　位势不稳定是指对流不稳定（或）和条件不稳定（）的结合。位势不稳定的建立主要取决于高、低层水汽和温度平流的差异，即高层冷平流或干平流，低层是暖平流和中低层比上层增暖或增湿更明显。
　　我们利用埃玛图（T-lnp）（图4）分析此次位势不稳定的建立过程，可见低空急流迅速带来暖湿空气，形成了深厚的湿层，在低空气层中存在明显的增温增湿作用。另外，当热带湿空气迅速从低层向北推进时，近地面层的空气中水汽的含量越来越高，与上层空气的湿度差越来越大，从而能迅速建立起不稳定层结。可见，它是低空天气尺度上上升气流的建立者和不稳定能量释放的触发者。同时较强的垂直风切变也有助于强对流发生。
　　暴雨的发生，湿度的层结不稳定必不可少，同时能量的不稳定也是重要的触发机制。从物理角度看，气块作加速垂直运动的动能由不稳定能量转化而来，当有了低空西南急流触发抬升作用，使气块强迫抬升，从而形成强大的上升运动。不稳定能量越大，气块上升速度越大从而对流性天气就越强。
　　5 K指数分析
　　除了用上述不稳定能量分析气层的对流稳定度外，还有许多判断热力稳定度的指数，如抬升指数（LI）、沙氏指数（SI）、简化沙氏指数（SSI）、K指数和A指数，这里重点分析K指数。
　　气团指标K公式为[9]：
　　K=2T850-（T-Td）850-（T-Td）700-T500
　　其中T为温度，Td为露点，下标为等压面数值，K值越大，越不稳定。统计得出：
　　气团指标（K）范围为：25　　具体是：K≤25时无雷暴；
　　25　　30　　从2015年6月16日08时的K指数场（图5a）可以看出，苏南、上海和浙北地区为K指数的大值区，大于36，大气层结不稳定，但水汽条件差，所以降水强度偏小。之后随着K指数大值区的西伸且增强，到16日20时（图5b），我市K指数也有所上升，再加之水汽条件好，降水强度加强，并伴有雷电活动。到17日08时（图5c）指数下降到32，降水强度减缓，可见，K指数可以作为暴雨产生的可能性指标，但无法指出暴雨的落区和发生持续时间，对由强对流产生的暴雨的预报仍需要对多种指数和物理量的综合判断。
　　6 总结
　　（1）暴雨的形成需要高低空各个系统的配合，此次副高较强，我市处于584线边缘，500hPa小槽的槽前，配合700hPa切变线缓慢东移，850hPa切变有所北抬，西南急流向北伸展，强雨带因此北抬影响我市；
　　（2）高低空急流配合，低空急流提供了产生暴雨的不稳定能量和水汽输送，高空急流有助于高层空气的疏散并产生上升运动，两种急流在这次暴雨过程中起到重要作用，而低空急流是决定性作用；
　　（3）高空冷平流和低空暖平流的高低空配合建立不稳定层结；
　　（4）K指数作为暴雨的可能性指标具有一定的参考价值，但仅靠单一指数预报容易产生偏差，需要多个物理量综合判断；
　　（5）暴雨是多种气象条件共同作用的结果，且日常预报中在落区和强度上面仍有偏差，所以各个气象条件要素所占的权重是以后需要继续探讨和研究的问题。
　　参考文献（Reference）
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