2014年9月1—3日北京市房山區(qū)局地暴雨天氣過程分析

李杰 宋歌 張薇

摘要 本文利用MICAPS常規(guī)氣象資料和自動(dòng)站實(shí)況數(shù)據(jù)，從天氣形勢(shì)場(chǎng)和物理量場(chǎng)2個(gè)方面對(duì)2014年9月1—3日北京市房山區(qū)暴雨天氣過程進(jìn)行分析。結(jié)果表明，此次暴雨過程是在比較有利的天氣背景條件下發(fā)生的；動(dòng)量條件、能量條件、水汽條件均有利于暴雨的發(fā)生，500 hPa的西風(fēng)槽、對(duì)流層中低層的低渦切變線是天氣尺度的主要影響系統(tǒng)；同時(shí)由于低渦系統(tǒng)強(qiáng)烈發(fā)展、副熱帶高壓西伸且穩(wěn)定地維持在云南—四川一帶，使降水持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)。

關(guān)鍵詞 暴雨；強(qiáng)對(duì)流；北京市；房山區(qū)；2014年9月1—3日

中圖分類號(hào) P458.1+21.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-5739（2018）12-0196-02

暴雨是我國(guó)主要自然災(zāi)害之一，具有降水強(qiáng)度大、突發(fā)性強(qiáng)、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)等特點(diǎn)，常引發(fā)洪水泛濫、滑坡、泥石流等次生災(zāi)害，導(dǎo)致江河橫溢、水庫(kù)垮壩、農(nóng)田和房屋被淹沒、交通和電訊中斷，給人們的生產(chǎn)、生活和生命財(cái)產(chǎn)安全帶來(lái)嚴(yán)重危害[1]。

本文利用MICAPS常規(guī)氣象資料和自動(dòng)站實(shí)況數(shù)據(jù)，從天氣形勢(shì)場(chǎng)和物理量場(chǎng)2個(gè)方面對(duì)2014年9月1—3日北京市房山區(qū)暴雨天氣過程進(jìn)行分析，以期為突發(fā)性暴雨預(yù)報(bào)提供預(yù)報(bào)依據(jù)。

1 天氣實(shí)況

2014年9月1日傍晚至3日凌晨，北京市房山區(qū)出現(xiàn)中到大雨天氣過程，局地出現(xiàn)暴雨，雨量分布不均。此次暴雨過程中全區(qū)平均降水量為19.8 mm，最大降水出現(xiàn)在南召，過程雨量為111.7 mm（圖1）。此次降水過程強(qiáng)度大、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，給房山區(qū)交通帶來(lái)嚴(yán)重的影響。

2 環(huán)流形勢(shì)分析

此次暴雨暴發(fā)前期，8月31日8：00，500 hPa在新疆與內(nèi)蒙古交界處有一寬廣的高空冷槽。在冷槽東移南壓的過程中，副高西伸加強(qiáng)，導(dǎo)致冷槽底部移動(dòng)速度減慢，豎槽逐漸轉(zhuǎn)為橫槽。由于副高穩(wěn)定地維持在云南—四川一帶，使降水持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)。9月1日20：00前冷槽臨近房山區(qū)，直至3日才徹底過境。副熱帶高壓外圍與大槽之間存在一西南急流，是暴雨水汽的主要攜帶和輸送者。8月31日20：00，700 hPa在黑龍江省一帶有一低渦，房山區(qū)處于低渦底部，隨著低渦南壓逐漸影響房山區(qū)，在此過程中，房山區(qū)700 hPa降溫明顯。9月1日20：00，河北—山西一帶有一明顯的風(fēng)切變，房山區(qū)處于西南氣流中，水汽條件良好。但切變線移動(dòng)速度較快，2日20：00已移至河北東部地區(qū)。從地面圖來(lái)看，房山區(qū)處于2個(gè)高壓中心之間的鞍形場(chǎng)控制中（圖2）。在鞍形場(chǎng)作用下，低層不斷聚集大量暖濕空氣，而在高層有冷干空氣侵入，從而導(dǎo)致了低渦系統(tǒng)強(qiáng)烈發(fā)展。

暴雨的形成與高低空急流有關(guān)，高空輻散、低空輻合的配置促使垂直上升運(yùn)動(dòng)發(fā)展并加強(qiáng)，為強(qiáng)降水的產(chǎn)生提供必需的動(dòng)力和水汽條件[2]。由圖3可知，700 hPa上西南風(fēng)急流為房山區(qū)帶來(lái)了豐富的水汽，同時(shí)輸送大量的暖濕不穩(wěn)定能量，使低層增溫增濕，氣層不穩(wěn)定，從而為暴雨發(fā)生提供必要的物理?xiàng)l件。

3 物理量場(chǎng)分析

3.1 動(dòng)力條件

由圖4（a）可知，房山區(qū)降水發(fā)生前，由于受高壓脊控制，整層為負(fù)渦度。9月1日20：00，高層500 hPa已轉(zhuǎn)為弱的正渦度，底層的負(fù)渦度也有所減弱，有利于降水的發(fā)生。由圖4（b）可知，降水前700 hPa以下為輻合區(qū)，有利于氣流輻合上升。隨著降水的發(fā)生，輻合區(qū)逐漸向底層擴(kuò)散，且有加強(qiáng)趨勢(shì)。

3.2 水汽條件

水汽條件是影響降水強(qiáng)度的主要因子，源源不斷的水汽輸送是暴雨得以維持的關(guān)鍵[3]。由圖5（a）可知，8月31日20：00 850 hPa房山區(qū)水汽含量為11 g/kg，濕度條件較好。由圖5（b）可知，水汽輸送主要集中在700 hPa以下，以925 hPa最為明顯，房山區(qū)水汽輸送的主要通道為西南急流。

3.3 不穩(wěn)定能量

由圖6可知，9月1日20：00對(duì)流有效位能（CAPE）為622.5 J/kg。降水前CAPE值較小，之后CAPE值顯著增大，說明強(qiáng)降水發(fā)生前對(duì)流有效位能在較短的時(shí)間累積起來(lái)，而后釋放。由于能量釋放產(chǎn)生較強(qiáng)上升運(yùn)動(dòng)，為暴雨的產(chǎn)生提供了能量條件。

4 地形條件

地形對(duì)降水的產(chǎn)生具有2個(gè)作用，分別為動(dòng)力作用和云物理作用[4]。在動(dòng)力作用中，地形的強(qiáng)迫抬升為主要影響因素。此次降水過程是在西南氣流背景下產(chǎn)生，房山區(qū)西南部的張坊鎮(zhèn)降水顯著偏多。房山區(qū)地處華北平原與太行山交界地帶，西部和北部為山地、丘陵，東部和南部為沃野平原。由于地形強(qiáng)迫抬升，引起地面上升運(yùn)動(dòng)，上升運(yùn)動(dòng)動(dòng)力加強(qiáng)，同時(shí)改變降水形成的云物理過程，使已經(jīng)凝結(jié)的水分高效率下降成雨。

5 結(jié)論

（1）2014年9月1—3日北京市房山區(qū)暴雨過程是在比較有利的天氣背景條件下發(fā)生的；動(dòng)量條件、能量條件、水汽條件均有利于暴雨的發(fā)生；500 hPa的西風(fēng)槽、對(duì)流層中低層的低渦切變線是天氣尺度的主要影響系統(tǒng)。

（2）地面鞍形場(chǎng)作用下，低層不斷聚集大量暖濕空氣，而在高層有冷干空氣侵入，從而導(dǎo)致了低渦系統(tǒng)強(qiáng)烈發(fā)展。副熱帶高壓西伸且穩(wěn)定地維持在云南—四川一帶，使降水持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)。

6 參考文獻(xiàn)

[1] 張歡.基于風(fēng)場(chǎng)信息的強(qiáng)對(duì)流天氣預(yù)報(bào)研究[D].天津：天津大學(xué)，2010.

[2] 肖媚，王式功，劉志雄.湖南暴雨氣候特征及典型暴雨個(gè)例研究[D].蘭州：蘭州大學(xué)，2012.

[3] 胡國(guó)權(quán)，丁一匯.1991年江淮暴雨時(shí)期的能量和水汽循環(huán)研究[J].氣象學(xué)報(bào)，2003，61（2）：146-163.

[4] 廖菲，洪延超，鄭國(guó)光.地形對(duì)降水的影響研究概述[J].氣象科技，2007，35（3）：309-316.