淮河上游短时强降水天气学分型与物理诊断量阈值初探

张一平,乔春贵,梁俊平.淮河上游短时强降水天气学分型与物理诊断量阈值初探[J].暴雨灾害,2014,33(2):129-138ZHANG Yiping,QIAO Chungui,LIANG Junping.Tentative discussion on synoptic type and physical diagnostic threshold of short-time strong precipitation in upper reaches of the Huaihe River [J].Torrential Rain and Disasters,2014,33(2):129-138淮河上游短时强降水天气学分型与物理诊断量阈值初探张一平1,2，乔春贵1,2，梁俊平2（1.河南省农业气象保障与应用技术重点实验室，郑州450003；2.河南省气象台，郑州450003）摘要：利用常规高空、地面气象观测资料和NCEP 1°×1°再分析资料，对2001—2010年淮河上游短时强降水过程进行中尺度天气分析和物理量场诊断。

然后，根据该区域短时强降水的环流形势和主要影响系统，将短时强降水过程分为副高边缘型、低槽型和台风倒槽型，其中副高边缘型又分为副高和低槽共同影响型、副高控制型和下滑槽副高型，归纳各类短时强降水天气系统配置模型，并提炼出表征短时强降水天气的物理量阈值。

结果表明，淮河上游77.8%的短时强降水与西太平洋副热带高压有关，中低层多有急流、切变线和低涡，地面影响系统多为倒槽、辐合线和弱冷锋。

短时强降水发生在低层辐合、高层辐散、低层正涡度以及中层上升运动的动力条件下；中低层有较强暖湿空气输送，湿区深厚，强降水发生在假相当位温(θse )大值区顶部；0℃层高度较高，中层风切变小，低层风切变较大，有利于短时强降水发生。

关键词：淮河上游；短时强降水；天气模型；诊断量阈值中图法分类号:P458.1+21文献标志码：Ａdoi:10.3969/j.issn.1004-9045.2014.02.005收稿日期：2014-01-06；定稿日期：2013-06-13资助项目：淮河流域气象开放研究基金项目(HRM201105)第一作者：张一平，主要从事短时天气预报和强对流天气研究。

E-mail:zhangyiping618@Tentative discussion on synoptic type and physical diagnostic threshold of short-timestrong precipitation in upper reaches of the Huaihe RiverZHANG Yiping 1,2,QIAO Chungui 1,2,LIANG Junping 2(1.Henan Key Laboratory of Agrometeorological Ensuring and Applied Technique,Zhengzhou 450003;2.Henan Meteorological Observatory ,Zhengzhou 450003)Abstract ：Mesoscale weather analysis and physical diagnostics for the short-time strong precipitation cases in upper reaches of the Huaihe River from 2001to 2010are performed using routine upper-air and surface observations and 1°×1°resolution NCEP reanalysis data.Based on the circulation situation and main influential systems of the short-term strong precipitation in this reaches,the short-term strong precipita-tion cases are classified into three types:(1)subtropical high edge pattern (PatternⅠ),(2)low-trough pattern (PatternⅡ)and (3)typhoon in-verted trough pattern (PatternⅢ).In addition,PatternⅠis further classified into three sub-patterns,namely consociation of subtropical high and low trough,subtropical high-controlled,and declined trough in the edge of subtropical high.Analyzing all types of the configuration sys-tem models of the short time strong precipitation,the physical thresholds that characterize the short-term strong precipitation are established.The results indicate that 77.8%of the short-time strong precipitation cases in upper reaches of the Huaihe River are related to subtropical high over the west Pacific;there are jet stream,shear line and vortex in the mid-and low-level,and inverted trough,convergence line and weak cold front in ground level.The short-time strong precipitation occurred under the dynamic conditions of convergence and positive vortic-ity advection in the low-level,divergence in the upper level and ascending movement in the medium level.Heavy precipitation occurs at the top of the large value area of θse with strong transportation of warm and wet air in the mid-and low-level and deep wet areas.High zero-tem-perature level,weak wind shear in the mid-level and strong wind shear in the low-level are factors in favor of the occurrence of the short-time heavy precipitation.Key words ：the upper reaches of the Huaihe River;the short-time heavy precipitation;weather models;diagnosticsthreshold暴雨灾害第33卷引言淮河流域是我国洪涝灾害多发区之一。

多年来，气象工作者对该流域暴雨进行了大量卓有成效的研究，取得丰硕成果。

这些研究不仅揭示了淮河流域强降水的大尺度环流特征[1-4]和中尺度特征[5-8]；还从淮河流域大暴雨结构以及维持机制、中尺度对流系统、暴雨落区、水汽输送与收支等方面进行了诊断分析[9-17]；也有人对淮河流域暴雨过程进行了数值模拟研究[18-21]。

随着气象业务现代化迅速发展，气象卫星和多普勒天气雷达建设为深入分析强降水天气提供了可靠依据，这使得在淮河流域MCS 普查与观测分析、大暴雨TBB 场特征、致洪暴雨综合定量估测及预警等方面也取得较多有价值的成果[22-25]。

此外，佘敦先等[26]利用淮河流域27个气象站点近50a 逐日降水观测资料，分析了该流域年极端降水事件时空变化趋势和降水极值统计特征。

近几年来，气象专家对短时强降水研究逐渐增多，樊李苗等[27]分析了中国短时强对流天气环境参数特征，指出短时强降水与雷暴大风、强冰雹等在环境参数上的区别。

郝莹等[28]研究了安徽短时强降水多尺度特征及临近预警。

以上研究对淮河流域开展抗洪减灾气象决策服务发挥了重要作用。

淮河发源于河南南部的桐柏县，其上游(淮源—洪河口段)长360km 、地面落差178m ，中下游(洪河口—三江营段)长640km 、地面落差仅23m ，这种特殊地形使当其上游出现暴雨时给中下游地区造成很大抗洪压力。

特别是当淮河上游在暴雨或大暴雨过程中成片出现大于等于20mm ·h -1的短时强降水时，往往因雨势猛、雨量集中，容易导致该流域严重洪涝灾害。

淮河上游流域面积3.06×104km 2，主要包括河南东南部驻马店、信阳两地区和平顶山、南阳两市东部地区，其中共有22个国家气象站。

本文利用上述22个国家气象站逐时降水资料，结合常规高空地面气象观测、NCEP 再分析资料，对淮河上游短时强降水过程进行中尺度天气分析和物理量诊断，试图归纳其短时强降水特征、天气模型与物理量诊断指标，期望为淮河上游短时强降水预报预警提供参考，以及为淮河流域防汛抗洪提供依据。

1资料与样本选取王家坝位于淮河上、中游结合部，在该流域防洪中占有重要位置，因此分析淮河流域王家坝以上(以下简称淮河上游，图1)短时强降水天气十分必要。

我国在开展中尺度天气分析时，一般将1h 降水量(R 1h )大于等于20mm 作为短时强降水标准。

本文利用2001—2010年淮河上游22个气象站5—9月逐时降水量资料，将1d 雨量分为02—08、08—14、14—20、20—02时4个时段，规定6h 内豫东南有5站以上出现R 1h ≥20mm (或2h 降水量大于等于30mm 或3h 降水量大于等于50mm)作为一次区域性短时强降水过程，只要满足上述条件之一，即统计为1次短时强降水过程。