暴雨成因和地形影响分析-水文分析计算与水资源评价

2023-08-23 理论教育版权反馈

【摘要】：长江上游地区暴雨环流形势和影响系统。

暴雨是大气环流和各种不同尺度天气系统发展的结果，因此，应对暴雨的环流形势、暴雨天气系统、有关物理（气象）因子进行分析。地形对暴雨的影响也不能忽视。

10.2.2.1　暴雨环流形势分析

环流形势是暴雨天气系统发生、发展的背景，也是决定冷暖空气活动和水汽输送的基本条件。暴雨环流形势分析，主要是依据天气图及卫星云图资料，分析西风带、副热带和热带环流形势特征以及它们之间的相互作用。

西风带环流以长波系统和阻塞系统为主，这类系统移动缓慢、变化较小。要注意分析它们的位置以及稳定和演变情况。

副热带环流以西太平洋副热带高压、青藏高压及孟加拉湾低压槽为主，应分析它们的位置、强度及活动特点。西太平洋副热带高压的进退、维持和强度变化与我国暴雨关系最为密切，是分析的重点。

热带环流是暴雨水汽的主要输送者，应分析南亚和西太平洋辐合区的位置变化情况及西太平洋热带系统和孟加拉湾风暴等的活动。

我国大暴雨的环流形势可分为稳定经向型、稳定纬向型和过渡型3类。稳定经向型特征是西风带以经向环流为主，常伴有阻塞形势，长波系统移动缓慢或停滞少动，副热带高压也比较稳定，中、低纬系统易相互作用，冷暖空气南北交换强烈，暴雨带多呈南北向分布；稳定纬向型特征是西风带短波槽活动频繁，副热带高压呈东西向带状且较稳定，中低层多切变线活动，暴雨多呈东西向带状分布且持续时间较长，降雨强度不如经向型的大；过渡型特征主要是副热带高压位置不稳定，暴雨过程中常发生明显进退，天气系统移动速度快，降水历时短，强度也不如上述两种大。

在分析环流形势时，应着重分析不同环流条件下，暴雨系统的路径、移速、持续时间、出现次数和演变规律、冷暖气团的移动路径与活跃程度等。尤其需要研究特大暴雨期间的环流异常现象，如副热带高压与西风带槽脊的位置和强度以及它们之间的相互关系等是否属于准常态，或是与正常年份有显著不同。

通过环流形势分析，应明确认识形成设计流域的暴雨环流形势类型。

10.2.2.2　暴雨天气系统分析

暴雨是各种尺度天气系统相互作用的产物，尤其是特大暴雨或持续性暴雨，都是在几种不同尺度的天气系统相互作用与影响下产生的。

天气系统分为行星尺度、天气尺度、中间尺度、小尺度等系统。产生暴雨的天气系统有天气尺度、中间尺度、中尺度和小尺度系统。行星尺度天气系统（包括长波槽脊、极涡、副热带高压、青藏高压、急流、赤道辐合带等）虽不直接产生暴雨，但是通过直接影响暴雨天气尺度系统的活动对暴雨产生作用，主要是决定和制约天气尺度系统的活动、决定暴雨区范围及暴雨区的水汽来源；天气尺度系统包括锋面（冷、暖锋，锢囚锋，静止锋）、温带气旋、高空低槽、切变线和台风等，可以为中、小尺度天气系统的形成提供物理条件或环流场，对暴雨的作用主要是制约中尺度暴雨天气系统的活动、保证暴雨区水汽的供给与辐合集中、造成不稳定层结并为暴雨区输送不稳定能量；中间尺度系统如梅雨锋上的中低压、西南涡、西北涡等，和天气尺度系统可互相转化，对暴雨的作用与天气尺度系统相同；中尺度系统包括中尺度辐合线（切变线）、中高压、中低压等，是直接造成暴雨的天气系统，系统内上升运动强烈，水汽通量辐合激烈，位势不稳定明显，因而造成强烈暴雨；小尺度系统是指对流风暴、积雨云群或对流单体，上升运动极强，在短时间内造成大暴雨。

以估算可能最大暴雨为目的的暴雨天气系统分析，应着重分析形成大暴雨时的重要天气尺度系统和中间尺度系统，分析它们的相互配置和相互作用，温压场的结构和强度以及系统的移动速度、方向、路径和强度变化等。同时还应分析低空急流的渐变和突变位置、强度及其与暴雨的关系等。

【例10.2】　长江上游地区暴雨环流形势和影响系统。

在对长江上游地区一般暴雨特性分析的基础上，选择宜昌洪峰流量大于40000m3／s的大洪水30余场，分析了这些洪水期间的大气环流形势，主要有4种环流形势。

V型（贝湖大槽型），亚洲为二脊一槽型，贝加尔湖地区为大槽持续，有时在乌拉尔山和东西伯利亚地区有阻塞高压盘踞，高原上空高压活动频繁，西太平洋副高西缘偏于110°E以东，两高之间常形成一条切变。

B型（巴湖低槽型），亚洲基本为一槽一脊，巴尔喀什湖地区有一低槽持续，西太平洋副高位置偏北，脊线西端伸过110°E，巴湖低槽不断分裂小槽东移。

W型（两槽一脊型），亚洲为两槽一脊，贝湖地区有脊活动，从我国东北到西南地区常有一横槽（尾部有切变）持续，巴湖地区为低槽，并不断分裂小槽东移并入东部的切变中，西太平洋副热带高压偏南偏东。

Y型（移动性槽脊型），亚洲地区环流不稳定，槽脊移速每天大于8个经度以上。

在以上环流形势下，降水的主要影响系统，500hPa为低槽；700hPa、850hPa主要为西南涡和切变线；地面主要是冷锋。

10.2.2.3　暴雨物理因子分析

为了了解特大暴雨的形成规律并为暴雨放大计算提供依据，要分析形成大暴雨的物理因子。主要物理因子有：露点、水汽通量及水汽辐合量，流场、温压场、散度、涡度、垂直运动、不稳定能量等。这些物理因子可以计算得到，也可以利用气象台站的计算结果和图表。在工程设计中根据放大方法要求，选择所需要的物理量，并分析它们的量级、时空分布特点及与暴雨的关系等。

10.2.2.4　地形影响分析

暴雨与地形有密切的关系。通过对大量暴雨时空分布的研究，发现山区暴雨与非山区暴雨有许多差异，地形对暴雨天气系统和水汽输送都有重要影响。地形对暴雨的影响可归纳为对气流的抬升作用；对位势不稳定能量释放的触发作用；对中尺度天气系统生成的促进作用；地形的屏蔽与海拔高度对暴雨的削减作用；地形改变降水云系中的微观物理过程，迎风坡降水增强，飘雨对有些山地背风坡雨量的增加作用等。这些作用统称为地形对降水的增幅作用。流域的形状、方位、坡度对暴雨也有重要影响。在分析地形对暴雨的影响时，常绘制流域及邻近地区的山脉分布概略图，计算流域平均高程和边界分段平均高程，绘制地形纵剖面概略图及暴雨轮廓线图，在地形图上绘制暴雨等值线图，通过对比，定性或定量分析地形对水汽来源、天气系统及降水分布的影响。

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