張家口地區(qū)一次典型暴雨天氣過程分析

王淼 孟繁華 黃山江

摘要 對2013年7月14—15日張家口地區(qū)的一次強降雨過程的成因進行了總結(jié)分析。結(jié)果表明：該次暴雨過程，副熱帶高壓穩(wěn)定維持，最西段位于120°E附近，呈阻擋態(tài)勢；高空槽東移發(fā)展加強，張家口位于槽前正渦度平流區(qū)，動力條件充分，是形成此次較長時間降水的主要原因；該次暴雨系統(tǒng)開始為明顯的后傾結(jié)構(gòu)，深厚的濕層、較小的高低層溫差，使得過程以層狀云降雨開始；15日8：00后700 hPa和850 hPa的切變幾乎接近垂直，午后出現(xiàn)強對流天氣；整個強降水過程中，700 hPa和850 hPa一直存在西南風(fēng)暖濕急流，為暴雨區(qū)輸送水汽、能量的同時，也提供了動力抬升條件，是該次暴雨過程持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵因素。

關(guān)鍵詞 暴雨；強對流；高空急流；中尺度對流系統(tǒng)

中圖分類號：P458 文獻標識碼：A 文章編號：2095-3305（2018）02-037-03

DOI： 10.19383/j.cnki.nyzhyj.2018.02.015

暴雨常在非常短的時間內(nèi)造成嚴重的洪澇災(zāi)害，由于其突發(fā)性和局地性均較強，因此難以預(yù)報和追蹤。近年來隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展和城市的不斷擴大，由暴雨導(dǎo)致的城市內(nèi)澇常對國民經(jīng)濟建設(shè)、人民生命財產(chǎn)和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成越來越嚴重的影響[1-7]。

張家口位于內(nèi)蒙古高原與華北平原銜接處，屬于溫帶大陸性干旱與半干旱季風(fēng)氣候，常年干旱少雨，年平均降水量僅為384 mm，夏季多局地性短時暴雨，大于50 mm的暴雨平均每年有1～2次，為小概率事件，預(yù)報難度極大。文中以2013年7月14日張家口地區(qū)出現(xiàn)的年度最大強度降水天氣過程為例，分析了暴雨形成及發(fā)展機制的特點，以期為做好當(dāng)?shù)乇┯隇?zāi)害的預(yù)防和預(yù)警工作提供參考。

1 天氣概況

受西風(fēng)槽和副熱帶高壓外圍暖濕氣流共同影響，2013年7月14日下午到15日夜間，張家口市出現(xiàn)了全市范圍的降水過程，過程持續(xù)時間長，累積降水量大，大部分地區(qū)達到大雨，局部暴雨。全市平均降水量42.9 mm，大于50 mm的鄉(xiāng)鎮(zhèn)98個，大于100 mm的鄉(xiāng)鎮(zhèn)2個。最大為崇禮的塞北滑雪場128.6 mm。受該次強降雨影響，共計 6個縣的32個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，153個行政村遭受了不同程度的洪澇災(zāi)害。受災(zāi)人口653戶，1 763人；受災(zāi)面積18.7 hm2，其中成災(zāi)18.7 hm2，絕收15.3 hm2；倒塌房屋446間，嚴重損毀351間；造成直接經(jīng)濟損失520萬元，其中農(nóng)業(yè)損失33.6 萬元，家庭財產(chǎn)損失275.1萬元。

從圖1可以看出，張家口市區(qū)降水開始時間是14日的夜間，主要降水時段是從14日夜間至15日白天。從14日傍晚開始低層濕度明顯增大，溫度露點差一直保持在2℃左右，接近飽和狀態(tài)并持續(xù)到過程結(jié)束；從14日23：00起張家口地區(qū)受地面低壓控制，氣壓持續(xù)下降，上升運動明顯加強。

2 環(huán)流形勢和影響系統(tǒng)

2.1 500 hPa環(huán)流形勢演變

從圖2可以看出，造成張家口地區(qū)該次強降水主要是由從貝加爾湖到河套地區(qū)的西風(fēng)槽緩慢東移與副熱帶高壓外圍的暖濕氣流相互作用的結(jié)果。副熱帶高壓勢力較強位置少變，同時由于第7號臺風(fēng)蘇力的影響，從14日8：00—20：00，584線一直位于40°N附近，位置較為偏北，這不僅為強降水前水汽和能量的輸送及積累提供了較好的條件，而且形成了“西低東阻”態(tài)勢，降水系統(tǒng)東移緩慢，導(dǎo)致降水持續(xù)時間較長。

2.2 影響系統(tǒng)演變

從14日20：00到15日20：00低層系統(tǒng)演變過程可知，14日20：00 500 hPa槽線明顯落后于700 hPa和850 hPa的切變，且位置相對較遠，高低層系統(tǒng)配配置穩(wěn)定少變；到15日8：00，700 hPa和850 hPa的切變近乎垂直，有利于對流天氣的出現(xiàn)，直至15日20：00 700 hPa切變移出張家口地區(qū)，降水趨于結(jié)束。

3 物理量場分析

3.1 TlogP圖分析

由圖3a可知，整層的濕度較大，但是沒有不穩(wěn)定能量，Cape值為0，K指數(shù)34，沙氏指數(shù)1.86，層結(jié)較為穩(wěn)定，這樣的條件有利于出現(xiàn)持續(xù)性的強降水，不利于強對流、雷電天氣的產(chǎn)生；到了15日8：00（圖3b），400 hPa以下幾乎飽和，Cape值和K指數(shù)都有所增加，而且有一定的不穩(wěn)定能量，表明午后出現(xiàn)強對流天氣的可能性增大。

3.2 強天氣分析

從圖4可以看出，從14日20：00到15日8：00系統(tǒng)移動較為緩慢，整個系統(tǒng)后傾，500 hPa槽線遠落后于700和850 hPa切變線；到15日8：00，700和850 hPa的切變位置基本重合，與地面輻合線位置配合較好，更有力于對流天氣的發(fā)生，位置仍位于張家口西部；低層一直有急流存在，位置沿著副高外圍相對張家口區(qū)較為偏東，到15日8：00急流加強且位置更為偏西偏北，濕舌的位置隨著低空急流逐漸北移，850 hPa低空急流為降水提供源源不斷的水汽輸送，也為該次強降水提供能量和動力抬升條件。200 hPa高空也有急流存在，影響區(qū)位于高空急流的南側(cè)，高空的輻散起到抽吸作用，高低空急流相互作用為該次暴雨過程提供了較好的動力條件。

3.3 水汽條件

水汽是否充足是強降水的必要條件，通過分析水汽通量散度可知（圖5），從14日20：00開始，850到700 hPa之間水汽通量散度開始明顯減小，到15日8：00，850 hPa中心值達-16 g/（hPa·cm2·s），低層水汽輻合明顯，這與之前分析的低空急流的加強有關(guān)。沿著114°E做比濕的空間剖面（圖6），也可以看出低層整層的濕度條件較好，最大中心達到17 g/kg。

3.4 熱力條件

假相當(dāng)位溫θse是一個重要的溫濕特征參數(shù)，是表征大氣溫度、壓力、濕度的綜合特征量，能有效的反應(yīng)大氣中能量的分布特征，表明大氣的層結(jié)狀態(tài)。從圖7可以看出，14日20：00張家口附近高低層均有假相當(dāng)位溫的大值中心，中心強度達到76℃，為暴雨天氣的發(fā)生提供了充足的水汽和能量條件。

4 雷達回波特征分析

從圖8可以看出，回波長達18 h且一直穩(wěn)定的層狀云回波降水系統(tǒng)，最大回波強度40 dBZ，這在張家口地區(qū)較為少見。到了15日15：00張家口西北部開始出現(xiàn)對流性回波，并逐漸發(fā)展成帶狀回波，最強回波強度為58 dBZ，20：00逐漸減弱移出影響區(qū)域。

5 小結(jié)

（1）由于該次過程副高勢力較強，使西風(fēng)槽移動至張家口上游時速度減慢并加強，影響區(qū)較長時間處于高空槽的東南象限，是形成該次較長時間降水的主要原因，也是干旱與半干旱區(qū)域暴雨最主要特征之一。

（2）該次系統(tǒng)為明顯的后傾結(jié)構(gòu)，深厚的濕層、較小的高低層溫差，過程以層狀云降雨為主。

（3）強降水的產(chǎn)生僅靠暴雨區(qū)上空的水汽積累是遠遠不夠的，還需要源源不斷的水汽輸送。該次降水開始到結(jié)束，700、850 hpa一直存在急流，西南風(fēng)急流在為暴雨區(qū)帶來水汽輸送了大量的能量的同時，也提供了動力抬升條件，是該次暴雨過程持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵因素。

（4）雷達反射率因子表明這是一次開始主要是長時間的層狀云穩(wěn)定性降水，15日8：00又有部分對流性降水強力補充。

參考文獻

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責(zé)任編輯：劉赟