20120811石家莊暴雨落區(qū)分析

張立霞+房榮+候曉瑋

摘 要：應(yīng)用常規(guī)地面觀測資料、NCEP再分析資料（水平分辨率1°×1°，間隔6h），對2012年8月11日發(fā)生在石家莊的一次對流暴雨過程進行精細(xì)化分析。結(jié)果表明：暴雨落區(qū)的精細(xì)化預(yù)報更依賴于對冷暖空氣的相互作用、影響系統(tǒng)的空間結(jié)構(gòu)及其配置。在切變線影響時，當(dāng)東北地區(qū)有冷空氣入侵時，河北省處于東北高壓前部一致東北風(fēng)中，除了與切變線對應(yīng)的暴雨區(qū)外，應(yīng)注意鋒面抬升造成的降水強度的增加。11日20時高空冷空氣動量下傳侵入到低層對流不穩(wěn)定區(qū)，造成對流性強降水。在暴雨區(qū)上空及西側(cè)存在閉合的緯向環(huán)流圈，有利于降水持續(xù)時間長。暴雨區(qū)一直受高濕舌控制，輻合中心位于高濕舌的北側(cè)等比濕線梯度大值區(qū)。暴雨區(qū)發(fā)生在假相當(dāng)位溫密集區(qū)。濕位渦理論能很好地解釋這次暴雨的形成機制，850hPa等壓面上暴雨發(fā)生地位于MPV1零線附近。

關(guān)鍵詞：暴雨

一、降水實況

受高空槽、橫切變、地面冷空氣的共同影響，2012年8月11日—12日河北省出現(xiàn)了一次明顯的強降水天氣過程，暴雨區(qū)主要集中在石家莊的中部和邢臺的北部。從11日17時—12日14時石家莊出現(xiàn)了暴雨，局部大暴雨天氣過程。其中欒城的12小時降水量109.5mm。本文就此次暴雨天氣過程特征和成因進行診斷分析和研究，以期為進一步做好大暴雨預(yù)報提供重要的依據(jù)。

二、環(huán)流形勢分析

分析8月11日08時500hPa高空圖，河北省處在從巴湖分裂的短波槽槽前西南氣流；20時短波槽東移至到渤海灣，河北省處在槽后西北氣流里；700hPa河套有一低環(huán)流，配合有人字型切變；20時，人字形切變東移，橫切變南壓到陜西中部到河北中南部一帶；12日08時切變線移出河北??；11日08時850hPa與700hPa配合在河套也有一氣旋性環(huán)流，配合人字型切變，到20時橫切邊一直壓在石家莊上空；12日08時切變線移出河北省。11日20時地面圖河套北部是低壓倒槽，高壓中心位于貝湖東部，高壓前沿到黃渤海，冷空氣以偏東路徑影響河北省。

三、物理量場分析

1.水汽條件分析

分析11日20時到12日14時850hPa水汽通量發(fā)現(xiàn)，降水開始前暴雨區(qū)水汽通量值為4g·（cm·hPa·s）-1，降水開始后水汽通量為8g·（cm·hPa·s）-1，到12日08時隨著850hPa轉(zhuǎn)為東北風(fēng)后，水汽通量值增加明顯。從11日20時水汽通道除了西風(fēng)槽本身的西南氣流外，臺風(fēng)外圍的東南氣流（圖略）一直伸入河北省，建立了水汽通道。分析11日20時的700hPa水汽通量，水汽通量大值區(qū)呈帶狀分布，與西南風(fēng)風(fēng)速大值區(qū)對應(yīng)。由分析得出，這次暴雨過程850hPa水汽通量值較小，700hPa水汽通量值較大，在10g·（cm·hPa·s）-1，水汽通量與西南風(fēng)風(fēng)速大值區(qū)有很好的對應(yīng)關(guān)系。

分析850hPa水汽通量散度水平風(fēng)場可見，11日20時石家莊上空受氣旋性環(huán)流控制，造成了-20×10- g·cm-2·hPa-1·s-1的水汽通量輻合中心，且輻合一直維持到12日02時，維持時間長，12日08時隨著氣旋性環(huán)流東移，水汽通量輻合中心也移出石家莊。這次暴雨過程，水汽通量輻合中心都比水汽通量中心偏西，與水平風(fēng)場輻合中心一致，說明水汽輻合主要由風(fēng)場的輻合而成。

從產(chǎn)生大暴雨的欒城（114.69°E，37.87°N）的時間剖面圖發(fā)現(xiàn)：這次暴雨過程的水汽通量散度主要集中在800—1000hPa，中心最大值為-40×10 g·（cm·hPa·s）-1，出現(xiàn)在12日02時。

2.比濕的水平和垂直分布

源源不斷的水汽輸送和較強的上升運動時形成大范圍暴雨的基本條件。分析850hPa11日20時到12日14時850hPa散度、比濕的水平分布發(fā)現(xiàn)暴雨區(qū)一直受高濕舌控制，輻合中心位于高濕舌的北側(cè)等比濕線梯度大值區(qū)，這里為強輻合區(qū)，與暴雨區(qū)相對應(yīng)，可見動力作用在暴雨過程中的作用，而動力作用取決于冷暖空氣的相互作用、高低空系統(tǒng)的垂直配置。850hPa比濕達14g/kg，700hPa比濕為10g/kg。

從比濕、上升運動的垂直剖面可見，欒城上空垂直速度和高濕舌配合好，出現(xiàn)最強上升運動，濕層較厚，水汽和垂直運動都利于暴雨發(fā)生。

3.假相當(dāng)位溫分析

11日20時假相當(dāng)位溫的分布可見，850hPa以下在39°N—40°N之間存在鋒區(qū)，鋒前350K線沿鋒面上凸，代表暖濕空氣沿鋒面爬升加強，在暴雨區(qū)（37.6°N—38.6°N）上空750hPa附近上升速度中心值為-8hPa·s-1，此時暴雨區(qū)上空從100—500hPa西北風(fēng)較14時風(fēng)速明顯加大，對應(yīng)在300hPa有中心值為4hPa·s-1的下沉速度，說明高空冷空氣動量下傳侵入到低層，低層650—1000hPa都是對流不穩(wěn)定區(qū)域，造成對流性降水。到12日02時隨著鋒區(qū)壓過暴雨區(qū)，暴雨區(qū)轉(zhuǎn)為對流穩(wěn)定區(qū)，上空700hPa由西南風(fēng)減弱，對流強度也減弱。結(jié)合發(fā)現(xiàn)在11日20時，暴雨區(qū)受西北路冷空氣和東路冷空氣的共同入侵，冷暖空氣在暴雨區(qū)交匯，強降水產(chǎn)生。

四、暴雨的濕位渦特征

1.等壓面上濕位渦的分布特征

（1）濕位渦正壓項（MPV1）分布 暴雨發(fā)生前3h（11日14時）700hPa等壓面上MPV1顯示，暴雨發(fā)生地西北側(cè)是MPV1正值區(qū)，東側(cè)是負(fù)值區(qū)，暴雨發(fā)生在MPV1零線附近，而此時850hPaMPV1顯示，暴雨發(fā)生地位于MPV1負(fù)值區(qū)；11日20時，700hPa等壓面上MPV1西北側(cè)的正值區(qū)控制暴雨區(qū)并向東南壓，零線位于邢臺、邯鄲的東部，此時850hPa暴雨發(fā)生地位于MPV1零線附近。綜合分析，強降水區(qū)隨850hPaMPV1的正負(fù)過度帶的移動而移動，700hPaMPV1的正值區(qū)疊加在850hPa的MPV1正負(fù)過渡帶上時降水產(chǎn)生。

（2）濕位渦斜壓項（MPV2）分布 暴雨發(fā)生前3小時11日14時850hPa等壓面上暴雨區(qū)MPV2（圖略）為弱負(fù)值區(qū)，南側(cè)為弱正值區(qū)。20時南側(cè)正值區(qū)向北移動，暴雨區(qū)位于MPV2零線附近。

（3）濕位渦（MPV）分布 暴雨發(fā)生在MPV的正負(fù)過渡帶上，所以這次暴雨不是發(fā)生在對流不穩(wěn)定和斜壓不穩(wěn)定最強時的位置，而是在對流不穩(wěn)定和斜壓不穩(wěn)定相結(jié)合的區(qū)域。

五、雷達資料分析

分析1.5°仰角的反射率因子，發(fā)現(xiàn)回波主體自西北向東南移動，主體回波是層狀云降水回波，在回波移動方向的前側(cè)不斷對流單體生成，并入到主體回波，再向東南方向移動。造成石家莊暴雨的降水回波主要是大片層狀云降水中夾雜著一條南北向的對流帶。這條組織性強的對流帶自西向東緩慢移動，造成暴雨的產(chǎn)生。

分析1.5°徑向速度圖，19：00低層700m以下是12.5m＼s的東北風(fēng)急流核，零等風(fēng)速線呈“S”型，風(fēng)隨高度順轉(zhuǎn)在第二個徑圈內(nèi)轉(zhuǎn)為東南風(fēng)，在第三個徑圈轉(zhuǎn)為西南風(fēng)。22：30的速度圖上有逆風(fēng)區(qū)存在，與暴雨區(qū)相對應(yīng)。

六、 結(jié)語

1.低層切變線是暴雨預(yù)報的重要影響系統(tǒng)，但僅根據(jù)切變線位置來判斷暴雨落區(qū)是不夠的，暴雨落區(qū)的精細(xì)化預(yù)報更依賴于對冷暖空氣的相互作用、影響系統(tǒng)的空間結(jié)構(gòu)的細(xì)致分析。

2.在切變線影響時，當(dāng)東北地區(qū)有冷空氣入侵時，河北省處于東北高壓前部一致東北風(fēng)中，除了與切變線對應(yīng)的暴雨區(qū)外，應(yīng)注意鋒面抬升（和迎風(fēng)坡抬升）造成的降水強度的增加。

3 .11日20時高空冷空氣動量下傳侵入到低層對流不穩(wěn)定區(qū)，造成對流性強降水。

4 .在暴雨區(qū)上空及西側(cè)存在閉合的緯向環(huán)流圈，有利于長時間持續(xù)降水。

5.暴雨區(qū)一直受高濕舌控制，輻合中心位于高濕舌的北側(cè)等比濕線梯度大值區(qū)。暴雨區(qū)發(fā)生在假相當(dāng)位溫密集區(qū)。

6.濕位渦理論能很好地解釋這次暴雨的形成機制，850hPa等壓面上暴雨發(fā)生地位于MPV1零線附近。endprint