副高北抬過程中的“7.19”河套區(qū)域暴雨特征

袁慧敏 李瑞青

摘要 利用常規(guī)氣象資料、衛(wèi)星資料、多普勒雷達(dá)產(chǎn)品、FNL（1°× 1°）再分析資料，對(duì)2018年7月18—19日副高北抬降水過程中多個(gè)MCS的結(jié)構(gòu)特征、形成機(jī)制和可預(yù)報(bào)性進(jìn)行了分析。結(jié)果表明：該次副高北抬過程中，河套地區(qū)受850 hPa切變線和地面冷鋒東移南下影響，鋒面兩側(cè)濕度差異明顯，鋒前高溫高濕高能，降水多以對(duì)流性降水為主，雨量分布不均。19日17：00，系統(tǒng)主體已過，巴彥淖爾市南部一帶有850 hPa切變線南段滯留、θse密集，邊界層具有明顯偏東急流與輻合區(qū)，雷達(dá)回波在巴彥淖爾市東南部地區(qū)停留較長(zhǎng)時(shí)間，并向包頭緩慢移動(dòng)。

關(guān)鍵詞 副高北抬；冷空氣；MCS

中圖分類號(hào)：P426.62 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-3305（2018）05-024-05

DOI： 10.19383/j.cnki.nyzhyj.2018.05.010

2018年7月19日2：00—20：00，副高北抬伴隨850 hPa切變線和地面冷鋒東移南下，內(nèi)蒙古西部出現(xiàn)一次強(qiáng)降水過程。該次降水局地性強(qiáng)、雨量分布不均，主要災(zāi)情以雷電和短時(shí)強(qiáng)降水為主（圖1）。主要形成2個(gè)區(qū)域性暴雨區(qū)，一個(gè)位于巴彥淖爾市東南部、包頭市西部地區(qū)，過程雨量達(dá)大暴雨量級(jí)；另一個(gè)位于鄂爾多斯東北部包頭市東南部地區(qū)，過程雨量達(dá)暴雨量級(jí)。文中利用常規(guī)氣象資料、衛(wèi)星資料、多普勒雷達(dá)產(chǎn)品、FNL（1°×1°）再分析資料，就該次副高北抬降水過程中多個(gè)MCS的結(jié)構(gòu)特征、形成機(jī)制和可預(yù)報(bào)性進(jìn)行了探討。

1 天氣實(shí)況及特點(diǎn)

該次過程共出現(xiàn)大暴雨8個(gè)站，暴雨165個(gè)站，大雨502個(gè)站；最大降水量162 mm，過程175.4 mm（包頭市固陽(yáng)楊六圪卜）；小時(shí)雨強(qiáng)84.7 mm/h（圖2）。

降水主要分3個(gè)階段：第1階段為19日2：00，在巴彥淖爾市中部偏北生成的MCS云團(tuán)由于出流較弱而下山減弱，在巴彥淖爾市東南部與包頭市西部造成強(qiáng)降水；第2階段為19日05：00，烏拉特前旗與大佘太北部地區(qū)生成新的MCS由且與上一個(gè)對(duì)流單體合并形成多個(gè)對(duì)流單體組合，在列車效應(yīng)下造成巴彥淖爾市東南部與包頭市西南部的強(qiáng)降水。上述MCS伴隨切變線和冷鋒而生成、移動(dòng)；第3階段為19日07：00，低層冷空氣滲透，杭錦后旗中南部平原地區(qū)存在中尺度輻合線，在杭錦后旗中南部與臨河北部地區(qū)觸發(fā)對(duì)流云團(tuán)，與寧夏東北上的對(duì)流云團(tuán)合并，在高溫高濕高能的環(huán)境中逐漸發(fā)展成為MCC，并沿引導(dǎo)氣流向東南方向移動(dòng)，造成鄂爾多斯市東北部強(qiáng)降水。

2 天氣形勢(shì)分析

2.1 背景形勢(shì)

7月18—19日，500 hPa上副高明顯北抬，貝湖南部有冷空氣活動(dòng)，588線邊緣伴隨高空急流的南側(cè)邊界（圖3a，b）。低層850 hPa有一東北西南向切變線東移南壓（圖3c），19日05：00河套切變線的南端位于臨河北部且長(zhǎng)時(shí)間維持，切變線南側(cè)伴隨西南急流輸送水汽，地面氣壓場(chǎng)呈東高西低的型式（圖3d），鋒面兩側(cè)濕度差異很大，鋒前暖區(qū)有倒槽輻合，河套地區(qū)中南部地區(qū)高溫高濕能量積聚（19日夜間T≥24℃，Td≥19℃）。

由環(huán)流形勢(shì)的發(fā)展演變及垂直配置可以看出，該次過程500 hPa冷空氣活動(dòng)相對(duì)較弱，是一次副高北抬伴隨低層850 hPa切變線和地面冷鋒東移南壓的暖區(qū)暴雨過程，中低層和地面的動(dòng)力系統(tǒng)明顯，切變線和鋒面兩側(cè)濕度差異大。此外，河套地區(qū)中南部地區(qū)高溫高濕高能，層結(jié)為上干下濕，屬于不穩(wěn)定層結(jié)，地面倒槽輻合區(qū)易觸發(fā)局地對(duì)流。

從臨河、烏拉特中旗18日20：00和東勝、呼和浩特19日08：00的探空?qǐng)D（圖4）可以看出，降水開始前的統(tǒng)一特征表現(xiàn)為：CAPE值大、CIN值適中、LCL低、SI指數(shù)小、層結(jié)上干下濕，上述指標(biāo)顯示將出現(xiàn)短時(shí)強(qiáng)降水的可能性很大。

3 物理量分析

從不同降水時(shí)段850 hPa假相當(dāng)位溫的分布情況（圖5），可以看出河套地區(qū)中南部地區(qū)普遍達(dá)到355 K以上，說明暖濕氣團(tuán)非常強(qiáng)盛、中南部地區(qū)的溫濕和能量條件非常有利于短時(shí)強(qiáng)降水等對(duì)流性天氣發(fā)生，并且能量鋒區(qū)自北向南逐漸南壓至巴彥淖爾市東南部一帶。第1、2階段的強(qiáng)降水均發(fā)生在能量鋒區(qū)的前沿地帶，而第3階段的降水發(fā)生在能量高值中心。

從19日不同時(shí)段整層大氣可降水量和850 hPa比濕+風(fēng)場(chǎng)（圖6）可以看出，除西北部地區(qū)以外，河套地區(qū)中南部地區(qū)整層大氣可降水量可達(dá)76 mm以上，部分地區(qū)高達(dá)80 mm以上，局地水汽十分充沛。相應(yīng)地，850 hPa比濕達(dá)到16 g/kg及以上，絕對(duì)濕度大。但是從風(fēng)場(chǎng)配置來(lái)看，濕平流較強(qiáng)，河套南部一帶有低空急流存在，暴雨區(qū)位于低空急流出口區(qū)左側(cè)。

而不同降水時(shí)段850 hPa水汽通量散度的分布（圖7）則顯示出以下特征：19日凌晨的降水降水區(qū)沒有明顯的水汽通量輻合、甚至有水汽通量輻散，說明第1階段的降水水汽主要來(lái)自于本地，外來(lái)水汽輸送不顯著。19日白天的降水在強(qiáng)降水區(qū)伴隨有明顯的水汽通量輻合，說明第2、3階段的降水有外來(lái)水汽的輸送；

圖8給出了4個(gè)降水時(shí)段700 hPa相對(duì)渦度平流的分布情況，圖片顯示19日凌晨降水區(qū)為正相對(duì)渦度平流區(qū)，伴隨系統(tǒng)性上升運(yùn)動(dòng)，說明第1、2、3階段的降水有天氣尺度輻合上升運(yùn)動(dòng)相對(duì)應(yīng)，同時(shí)觸發(fā)中小尺度系統(tǒng)的上升運(yùn)動(dòng)共同影響（不同于局地暴雨僅有中小尺度系統(tǒng)觸發(fā)的上升運(yùn)動(dòng)）。

4 觸發(fā)與維持機(jī)制

4.1 第1階段降水（02：00—05：00）

從19日02：00臨河站的0.5°仰角的基本反射率和徑向速度中可以看出（圖9a，b），19日前半夜的降水對(duì)流單體呈帶狀分布強(qiáng)度較弱，達(dá)到40 dBZ以上，對(duì)流單體東北移，雷暴前方有明顯出流，其東南尾端不斷有新的對(duì)流單體觸發(fā)生成且有新的出流配合。03：00在兩條出流之間有新的對(duì)流單體觸發(fā)生成，其形成機(jī)制應(yīng)該是中尺度雷暴冷出流觸發(fā)生成。速度圖上以東南風(fēng)為主，且受北部山區(qū)地形影響自南向北風(fēng)速逐漸減小，存在明顯的風(fēng)速輻合，該MCS在下山后減弱，強(qiáng)降水區(qū)僅位于巴彥淖爾市北部山區(qū)。

19日前半夜在東北西南向的切變線雨帶上有圓形MCS發(fā)展，強(qiáng)降水發(fā)生在MCS西南側(cè)。從自動(dòng)站1 h自動(dòng)站風(fēng)場(chǎng)也可以看出地面存在大尺度地面輻合線，說明該次過程是大尺度系統(tǒng)觸發(fā)生成中尺度對(duì)流帶，隨著地面輻合線逐漸東移南壓，對(duì)流雨帶南壓與雷暴出流觸發(fā)的對(duì)流帶合并，在該過程中有對(duì)流單體沿輻合線東北移在其東北尾端逐漸合并形成帶狀MCS，造成巴彥淖爾市西北山區(qū)的暴雨。

4.2 第2降水階段（05：00—07：00）

從鄂爾多斯19日05：00 0.5°仰角的基本反射率、平均徑向速度、自動(dòng)站與云圖（圖10）可以看出，積狀云回波呈塊狀向東北方向移動(dòng)，雷暴前方不斷有新生單體生成（烏拉山迎風(fēng)坡），速度圖上風(fēng)隨高度順轉(zhuǎn)有暖平流，低層存在東北風(fēng)急流；多個(gè)對(duì)流單體形成列車效應(yīng)，造成巴彥淖爾市東南部、包頭市西部的大暴雨。

4.3 第3降水階段（07：00—17：00）

從鄂爾多斯站19日07：00 0.5°仰角的基本反射率、平均徑向速度、自動(dòng)站以及相應(yīng)的云圖（圖11）可以看出，該階段的雷達(dá)回波結(jié)構(gòu)密實(shí)、尺度較小、移速緩慢，速度圖上有明顯輻合；包頭市南部、鄂爾多斯東北部附近有強(qiáng)回波影響，單體強(qiáng)度超過45 dBZ，持續(xù)時(shí)間3 h以上，使得該時(shí)段內(nèi)逐小時(shí)降水量維持在30～50 mm的較高水平上。到了15：00鄂爾多斯后部有副冷鋒影響，觸發(fā)新的對(duì)流單體，向東南移動(dòng)，受前后2次對(duì)流帶影響造成上述區(qū)域的暴雨過程。

通過以上分析可見，第1、2、3階段的降水回波具有以下共同的特征：①均為積狀云降水回波，結(jié)構(gòu)密實(shí)，反射率因子梯度大，強(qiáng)度中心>45 dBZ；②對(duì)流單體回波高度<10 km，降水效率高；③均受多個(gè)對(duì)流單體影響，強(qiáng)單體影響時(shí)間與短時(shí)強(qiáng)降水時(shí)段有較好對(duì)應(yīng)關(guān)系。其不同點(diǎn)為回波形狀不同（帶狀或塊狀）；對(duì)流單體的移速不同、生命史長(zhǎng)短不一；列車效應(yīng)的有無(wú)；徑向速度場(chǎng)的特征不同。

綜上分析可知，19日夜間的MCS主要由天氣尺度系統(tǒng)（850 hPa切變線、地面冷鋒輻合線）在東移南下過程中觸發(fā)，期間由于能量條件好、水汽條件好等原因造成暴雨；19日的MCS是在副高北抬、中緯度西風(fēng)帶系統(tǒng)主體東移以后，在能量條件和局地水汽條件好的情況下，由低層冷空氣滲透、中尺度輻合線、列車效應(yīng)以及地面副冷鋒等原因觸發(fā)造成巴彥淖爾市、包頭市、鄂爾多斯市的暴雨、局地大暴雨過程。

5 小結(jié)

（1）副高北抬過程中，伴隨850 hPa切變線和地面冷鋒東移南下影響河套地區(qū)巴彥淖爾市北部地區(qū)，鋒面兩側(cè)濕度差異明顯，南部地區(qū)高溫高濕高能，降水多以對(duì)流性降水為主，雨量分布不均。

（2）19日03：00，在巴彥淖爾市中部偏北生成的MCS云團(tuán)由于出流較弱而下山減弱，在巴彥淖爾市都東南部與包頭市西部造成強(qiáng)降水；05：00，烏拉特前旗與大佘太北部地區(qū)生成新的MCS由且與上一個(gè)對(duì)流單體合并形成多個(gè)對(duì)流單體組合，在列車效應(yīng)下造成巴彥淖爾市東南部與包頭市西南部的強(qiáng)降水。上述MCS伴隨切變線和冷鋒而生成、移動(dòng)。

（3）19日07：00，低層冷空氣滲透，杭錦后旗中南部平原地區(qū)存在中尺度輻合線，在杭錦后旗中南部與臨河北部地區(qū)觸發(fā)對(duì)流云團(tuán)，與寧夏東北上的對(duì)流云團(tuán)合并，在高溫高濕高能的環(huán)境中逐漸發(fā)展成為MCC，并沿引導(dǎo)氣流向東南方向移動(dòng)，造成鄂爾多斯市東北部強(qiáng)降水。

（4）19日17：00，系統(tǒng)主體已過，該次過程巴彥淖爾市南部一帶有850 hPa切變線南段滯留、θse密集，邊界層具有明顯偏東急流與輻合區(qū)，雷達(dá)回波在巴彥淖爾市東南部地區(qū)停留較長(zhǎng)時(shí)間，并向包頭緩慢移動(dòng)。

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責(zé)任編輯：劉赟