呼倫貝爾市暴雨天氣分型研究

苗冬梅

暴雨天氣是導(dǎo)致洪澇、滑坡和泥石流等多種災(zāi)害的關(guān)鍵因素，對暴雨過程的診斷分析和預(yù)報研究一直是氣象工作者的研究重點(diǎn)，并取得了很多有價值的成果。研究暴雨的天氣分型，總結(jié)提煉其預(yù)報指標(biāo)對于預(yù)報工作具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。常煜[1]等對呼倫貝爾市暴雨進(jìn)行了分析研究，從西風(fēng)帶系統(tǒng)與其他天氣系統(tǒng)的相互作用角度將暴雨天氣大致分為四類。本文暴雨過程研究時間序列是從1960年至2012年，共53年190個暴雨過程。從500 hPa直接影響系統(tǒng)的角度進(jìn)行暴雨天氣分型，同時總結(jié)歸納了暴雨與西太平洋副熱帶高壓（簡稱副高，下同）、下游高壓、低空急流和熱帶擾動的相互關(guān)系，希望對今后暴雨災(zāi)害的預(yù)報預(yù)警提供新的指導(dǎo)及預(yù)報思路。

1 資料與方法

1.1 資料 本文利用1960-2012年呼倫貝爾市16個國家自動氣象站的暴雨資料以及NCEP再分析資料，暴雨是指日降水量≥50 mm且＜100 mm的降水，大暴雨指日降水量≥100 mm且＜250 mm的降水。

1.2 統(tǒng)計方法 暴雨過程次數(shù)：本文規(guī)定20：00-20：00（北京時，下同）24 h內(nèi)只要1個國家自動站及以上臺站出現(xiàn)暴雨即統(tǒng)計1次暴雨過程。

2 暴雨天氣分型

統(tǒng)計得知，呼倫貝爾市1960-2012年共有190次暴雨天氣過程。依據(jù)500 hPa高空西風(fēng)帶直接影響系統(tǒng)來分類天氣類型，共分為高空槽型、冷渦型、低渦型三種類型。當(dāng)然在業(yè)務(wù)中對暴雨影響系統(tǒng)的界定并非十分清晰，暴雨的影響系統(tǒng)之間也并非絕對的獨(dú)立。事實(shí)上影響暴雨的槽與渦是相互轉(zhuǎn)化演變的。本文分析總結(jié)時是以暴雨發(fā)生前后12 h的槽脊落區(qū)位置為準(zhǔn)。呼倫貝爾市暴雨天氣分型見表1。

表1 呼倫貝爾市暴雨天氣分型

2.1 高空槽型 經(jīng)統(tǒng)計，1960-2012年190次暴雨過程中93次為高空槽型（其中有14次為橫槽），占總暴雨過程的48．95%，是呼倫貝爾市主要的暴雨天氣類型。高空槽型暴雨，其原因是槽后冷平流侵入利于槽的經(jīng)向度加大，其引起的槽前暖平流及正渦度平流的加強(qiáng)有利于上升運(yùn)動，同時低層暖濕氣流配合中層西北氣流形成下暖濕上干冷的高低空配置，對激發(fā)不穩(wěn)定能量釋放起到增強(qiáng)作用，且高空槽型暴雨其下游多伴有高壓脊強(qiáng)烈發(fā)展形成高壓壩，阻擋高空槽東移，促進(jìn)降水長時間持續(xù)形成暴雨。暴雨的發(fā)生是在高空槽影響系統(tǒng)背景下的多尺度天氣相互作用的產(chǎn)物[2]，其物理特征及天氣學(xué)成因也是非常復(fù)雜多樣，業(yè)務(wù)中應(yīng)具體情況具體分析。如2011年7月24日至28日全市大范圍暴雨過程就是高空槽型，全市共有27個區(qū)域自動站出現(xiàn)暴雨，阿榮旗的三岔河日降水量多達(dá)104 mm，達(dá)到大暴雨量級。

2.2 冷渦型 冷渦型，本文是指500 hPa上至少有2根以上的閉合等高線，發(fā)展深厚并有冷中心相配合的閉合低值系統(tǒng)，其850 hPa的等高線也是閉合的。1960-2012年190次暴雨過程中67次為冷渦型，占總暴雨過程的35．26%。其中蒙古冷渦居多，其次是貝加爾湖分裂的冷渦，東北冷渦較少。經(jīng)統(tǒng)計得知冷渦型暴雨都伴有低空急流，風(fēng)場上形成氣旋性輻合中心，圍繞輻合中心環(huán)繞多支急流且強(qiáng)，有些暴雨過程低空風(fēng)速高達(dá)16～20 m/s。1998年7月28日至29日，呼倫貝爾市東南部兩次暴雨過程就是典型的冷渦型暴雨。其中8月9日至10日扎蘭屯市出現(xiàn)了124．6 mm的大暴雨，阿榮旗連續(xù)2 d日降水量均達(dá)到70 mm。

2.3 低渦型 低渦型，本文所說的低渦，是淺薄的低值系統(tǒng)，相對于冷渦而言，500 hPa只有一根閉合等高線，沒有冷中心相配合。統(tǒng)計1960-2012年的190次暴雨過程，30次為低渦型，占總暴雨過程的15．79%。這種類型的暴雨，由于系統(tǒng)垂直發(fā)展不深厚，一般維持時間較短。預(yù)報業(yè)務(wù)中分析思路與冷渦暴雨基本相似。

3 暴雨與其他系統(tǒng)的相互關(guān)系

3.1 暴雨與副熱帶高壓 統(tǒng)計全市1960-2012年暴雨天氣過程副高特征得知，80%的暴雨過程的副高588線北界位置在北緯35°～40°、西伸脊點(diǎn)在東經(jīng)100°～110°，其中6月的暴雨過程副高588線位置偏東、偏南，588脊線位置多在北緯25°～20°，東經(jīng)120°以東。還有一種類型是副高發(fā)展特別強(qiáng)盛，或與日本海高壓脊合并，588脊線位置可達(dá)北緯40°～45°。副高對暴雨的作用，一方面表現(xiàn)在其西側(cè)的偏南風(fēng)或西南風(fēng)利于將渤海、日本海的水汽和能量向本地輸送，另一方面表現(xiàn)在副高與高空槽或冷渦的相互作用上。

3.2 暴雨與下游高壓 《內(nèi)蒙古預(yù)報手冊》[3]中明確指出，呼倫貝爾市暴雨與鄂霍茨克海阻高密切相關(guān)。統(tǒng)計了呼倫貝爾市1960-2012年190次暴雨過程，其中35%～45%暴雨過程下游伴有鄂霍茨克海阻高；35%暴雨過程下游的高壓脊較弱，沒形成阻塞形勢，且位置在日本海一帶。約8次暴雨過程副高與鄂霍茨克海阻高合并，形成更為強(qiáng)盛的下游阻高系統(tǒng)；約5次暴雨過程鄂海一帶為深厚的冷渦。由此可見，有70%的暴雨過程下游伴有高壓系統(tǒng)，其使上游低值系統(tǒng)停滯少動，對暴雨的產(chǎn)生起到十分關(guān)鍵作用。

3.3 暴雨與熱帶擾動 本文把臺風(fēng)和副熱帶輻合帶統(tǒng)稱為熱帶擾動。呼倫貝爾市位置雖然相對偏北，但統(tǒng)計1960-2012年暴雨過程中有25%的暴雨天氣過程伴有熱帶擾動，其中8次暴雨過程伴隨著臺風(fēng)登陸，多數(shù)在北緯15°附近菲律賓島以東洋面上生成；9次暴雨過程伴隨的熱帶擾動在北緯25°～30°一帶生成；8次暴雨過程熱帶擾動產(chǎn)生在菲律賓島以西。如2011年7月25日暴雨過程，就是沿著低空急流的對流云團(tuán)北涌造成的暴雨。

3.4 暴雨與低空急流 統(tǒng)計呼倫貝爾市190次暴雨過程，80%的暴雨過程伴有低空急流，低空急流將水汽與能量向本地輸送，促進(jìn)水汽通量輻合和不穩(wěn)定層結(jié)的形成，低空急流對暴雨有正反饋的作用。20%的暴雨過程，低層也伴隨西南或偏南風(fēng)，但達(dá)不到低空急流標(biāo)準(zhǔn)。研究中還發(fā)現(xiàn)2個以上氣象站出現(xiàn)暴雨過程的低空急流特強(qiáng)，最大風(fēng)速≥16 m/s，有的達(dá)到20 m/s。

4 結(jié)語

一是呼倫貝爾市暴雨以500 hPa影響系統(tǒng)分為高空槽型、冷渦型、低渦型三種類型，其中高空槽型約占48．95%，是主要暴雨天氣類型。二是呼倫貝爾市80%暴雨過程的副高588線北界位置在北緯35°～40°、西伸脊點(diǎn)在東經(jīng)100°～110°。三是呼倫貝爾市70%的暴雨過程下游伴有高壓系統(tǒng)，其中35%～45%暴雨過程下游伴有鄂霍茨克海阻高，阻擋低值系統(tǒng)在該市上空長時間維持，有效延長降水時間。四是呼倫貝爾市25%的暴雨天氣過程在低緯度有熱帶擾動，遠(yuǎn)距離水汽輸送對本地暴雨天氣的產(chǎn)生具有積極作用。五是呼倫貝爾市80%的暴雨過程伴有低空急流，可見，低空急流提供的水汽條件和能量條件對暴雨的發(fā)生十分關(guān)鍵。