东营 9月 19日～ 20日暴雨天气成因分析
摘要:利用常规气象资料、雷达资料，针对东营2021年9月19日～20日暴雨天气，应用天气学分析、物理量诊断分析、雷达回波形态分析等方法对本次天气过程进行分析和探讨，结果表明:此次暴雨是以稳定性降水为主，由径向型深槽东移引导中低层低涡切变，并配合副高边缘强的偏南暖湿气流所引起的。充足的水汽供应、强的辐合抬升以及较长的降水时间是此次暴雨发生的环境场特征。
关键词：暴雨；气旋；低涡；切变线；急流；副高
引言
进入8月份下旬以来，西北太平洋副高异常偏强偏北，副高边缘的偏南暖湿气流和西风带弱冷空气频繁在华北地区交绥，形成了极为罕见的秋雨。9月1日～30日，东营市全市平均降水量149.9毫米，较常年偏多2.5倍，较去年同期偏多2.8 倍，为1971 年以来历史同期最多值；降水日数有 15天，为历史同期并列最多；暴雨日数有2天，出现在9月19日～20 日，本文就19日～20日暴雨天气进行分析探讨。
1天气过程概况
9月18日20时至20日20时，我市普降暴雨，局部大暴雨，全市平均降水量91.6毫米，其中东营105.3、广饶101.8、垦利87.7、利津81.0、河口77.1，全市17个站点降水量超过100毫米。从空间分布来看，中南部更大；从时间分布来看主要降水时段从19日下午13时至20日07时，最大小时降水量23.0毫米，出现在19日22时至23时（广饶大监站），最大降水量123.5毫米，出现在东营南站。
2天气形势分析
本次过程影响系统为黄淮气旋、低空低涡、副高边缘和高空槽，见图1。
17日白天副热带高压增强并北抬，18日20时588线北缘抵达鲁苏交界地区，副高边缘西南急流开始影响我省西南地区，19日白天北支高空槽与中支槽合并加深成南北向深槽，深槽与副高构成华北地区暴雨天气典型的东高西低环流形势[1-2]。20日20时槽线位于鲁西北至鲁中西部，副高588线南撤至日本海一线。
低空切变线19日08发展成低涡，我省中西部均处于东南急流控制，19日下午低涡从鲁西南进
入我省，沿引导气流向东北移动，其中心强度加强且移速明显减慢。我市转为南到西南暖湿气流控制，急流最大超过20m/s，为暴雨天气提供了较好动力和水汽条件[1-3,5]：一是暖性切变稳定在冀鲁交界附近，低空急流使得高温、高湿水汽向鲁西和鲁西北输送辐合，能量集聚；二是高空辐散（200hPa处于急流出口区）、低层辐合，抽吸作用进一步促进抬升运动；三是低涡移速减慢，影响时间较长。20日上午低涡在滨州近海入海，我市转为低涡底部控制，降水过程结束。
地面倒槽18日20时开始影响我省鲁西南地区，19日08时前后发展为黄淮气旋并缓慢向东北移动，19日20时气旋中心位于鲁西南区域，我市处于气旋顶部影响，降水和大风加强，随后气旋沿黄河一线向东北移动，其中心强度逐渐加强。20日11时气旋中心位于东营北部近海，受气旋底后部影响，降水结束，风力仍较强，20日20时气旋中心移至辽东湾，风力明显减弱。
图1 9月19日20时地面和各层高空图
3物理量分析
3.1水汽条件
19日20时鲁西南到鲁西北存在水汽辐合中心，最大超过20g/（cm-2·hPa·s），远大于华北暴雨所要求的低空水汽通量量级[1]；急流最大20m/s出现在鲁中地区，比湿>10g/kg，可降水量最大超过60mm；整层大气自高空200hPa至地面湿区都较好，水汽供应充足，见图2。
3.2抬升条件
从图2垂直速度场及风廓线可知，近地面一直到高层整层抬升条件好，特别是850hPa至700hPha存在上升速度大值区，最大超过2pa/s，配合高温、高湿水汽急流输送并抬升凝结，进而有利于暴雨生成。
3.3不稳定层结
暴雨发生前后，从低层到高层我市均处于偏南气流控制中，鲁南地区整层存在假相当位温大
值区, K指数>35，见图2。K指数、假相当位温高值区对预报暴雨尤其强降水落区有较好指示意义[4-5]。偏南急流向北输送高湿、高能，同时促进能量再生维持。
从章丘站探空显示：温湿层结曲线几乎重叠，可见整层湿度非常好，抬升凝结高度（LCL=353m）高度较低，配合较强的抬升运动，有利于水汽凝结降落产生大的降水。风顺时针旋转且均存在偏南急流，表征暖平流旺盛。状态曲线在层结曲线左侧，对流有效位能CAPE=0,各参数T850-T500=20.5℃，环境垂直温度递减率较小[2]，说明对流形势较弱。此外本地处于切变右侧暖湿气流控制，无明显冷空气侵入，其潜在不稳定能量较弱，综上所述说明本次暴雨过程对流性较弱，降水形势为暖切稳定性降水为主。
图2 物理量场分析
4雷达回波分析
18日夜间我市受零散层状云回波影响，小时降水量均<1 毫米。19日下午主体回波前部的块状回波达到我市南部地区，广饶出现5毫米左右的降水，在22时以前为层状云絮状回波结构特征[3]，最大反射因子低于35dBz，回波比较均匀且梯度不大。22时后回波结构进一步紧实，并出现了小许的对流泡体，最大发射率因子超过了50dBz，受其影响降水强度明显增强，最大出现在广饶23毫米/小时。04时前后回波主体移出我市，08时我市已基本无回波，降水结束。
从基本速度 (V) 产品可以看到暴雨天气的主要速度特征[1]：一是存在正负速度区基本成对称分布且相对稳定的低空急流，最大速度达到了26m/s；二是存在气旋性辐合。
综上所述：我市降水以层状云稳定性降水为主，回波高度低于9公里；回波不断从我市西南方向向东北移动，形成列车效应，此外系统移速减慢，影响时间长，进而造成暴雨到大暴雨天气。
（a）
（d）
（f）
图3 9月19日滨州雷达组合反射率（CR）和基本速度图（V）
5数值预报检验360天气
低涡切变线、急流及副高的变化是本次降水预报难点，各家模式在不断的调整，19日08时各
家模式趋于一致。就我市降水实况而言，从多模式不同时次的降水预报对比来看，18日20时起报场，CMA全球天气模式准确报出我市暴雨到大暴雨天气，且与实况比较吻合；EC全球模式、CMA北京模式、CMA上海9公里强降雨中心落区位置均偏北，NECP全球模式落区偏北且中南部地区降水强度明显偏弱。19日08时起报场，各家模式暴雨落区均向北调整，预报较实况均偏北约50公里左右。从暴雨落区和中心强度综合来看，CMA全球天气模式优于其他模式。