2015年7月27—28日張家口地區(qū)一次暴雨過程分析

姬雪帥 黃若男 石文伯

摘要 ?應(yīng)用MICAPS常規(guī)資料和區(qū)域站降水資料，對(duì)2015年7月27—28日發(fā)生在張家口地區(qū)的一次暴雨過程進(jìn)行綜合分析。結(jié)果表明，此次強(qiáng)降水過程是由于冷空氣東移南下與副高外圍的暖濕氣流交匯產(chǎn)生的，冷渦系統(tǒng)，短波槽、低層切變線以及副高外圍暖濕氣流，地面存在倒槽結(jié)構(gòu)，這些系統(tǒng)為暴雨產(chǎn)生提供大的環(huán)流背景。各物理量分析表明，張家口地區(qū)動(dòng)力條件、熱力條件、水汽條件配合較好，均有利于強(qiáng)降水的發(fā)生。

關(guān)鍵詞 暴雨;暖濕氣流;冷空氣

中圖分類號(hào)：P458.121.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-3305（2019）04-037-03

DOI： 10.19383/j.cnki.nyzhyj.2019.04.016

Abstract Based on MICAPS conventional meteorological data and national station precipitation data，a rainstorm process which occurred on July 27-28，2015 in Zhangjiakou was analyzed. The results showed that the heavy precipitation process was caused by the convergence of cold air moving eastward and southward with the warm and moist air around the subtropical high pressure. There were inverted grooves on the ground in the cold vortex system，short'wave trough，low'layer shear line and the warm and wet air around the subtropical high pressure. These systems provided a large circulation background for the rainstorm. The analysis of various physical quantities showed that the dynamic，thermal and water vapor conditions in Zhangjiakou area cooperated well，which were all conducive to the occurrence of heavy precipitation.

Key words ? Rainstorm;Warm and moist air;The cold air

暴雨是我國(guó)主要的災(zāi)害性天氣之一，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)和城市群的迅速發(fā)展，短歷時(shí)、強(qiáng)度大的局地暴雨給城市帶來的氣象災(zāi)害及城市次生災(zāi)害也越來越嚴(yán)重。長(zhǎng)期以來，廣大氣象工作者對(duì)暴雨的影響系統(tǒng)、形成機(jī)理進(jìn)行了較深入的研究[1]。王憲彬等[2]對(duì)2008年7月發(fā)生在我國(guó)東北地區(qū)的暴雨過程進(jìn)行了診斷分析;陳傳雷等[3]對(duì)2009年7月遼寧省3次局地短時(shí)暴雨的位勢(shì)高度場(chǎng)、垂直速度場(chǎng)、θse場(chǎng)和水汽通量場(chǎng)進(jìn)行了對(duì)比分析;王叢梅等[4]的分析表明西北渦和東蒙冷渦是河北省低渦暴雨的主要影響系統(tǒng)。筆者應(yīng)用MICAPS常規(guī)資料和區(qū)域站降水資料，對(duì)2015年7月27—28日發(fā)生在張家口地區(qū)的一次暴雨過程進(jìn)行綜合分析，研究結(jié)果對(duì)于暴雨天氣的分析和預(yù)報(bào)具有參考作用。

1 天氣過程實(shí)況

2015年7月27—28日，受高空槽和副高外圍暖濕氣流的共同影響，張家口全市出現(xiàn)了雷陣雨天氣過程，降水量分布不均（圖略），平均雨量為中到大雨，部分地區(qū)暴雨，個(gè)別點(diǎn)達(dá)到了大暴雨。在張家口市的加密站中，降水量大于25 mm的站點(diǎn)224個(gè)，大于50 mm的站點(diǎn)98個(gè)，大于100 mm的站點(diǎn)3個(gè)，降水量較大的區(qū)域主要在中南部。

2 環(huán)流形勢(shì)特征

2.1 高低空環(huán)流形勢(shì)

7月27日08：00 500 hPa高空?qǐng)D（圖1a）為兩槽一脊形勢(shì)，新疆北部，巴爾喀什湖以東地區(qū)是一個(gè)高空冷渦，中心強(qiáng)度為548 dagpm，-20℃;在脊后渦前有一股冷空氣在西北氣流的引導(dǎo)下逐漸東移南下，同時(shí)副高中心位于海上，副高不斷西伸北抬;在7月27日20：00（圖1b），東移南下的冷空氣開始形成閉合的低渦系統(tǒng)，受冷渦系統(tǒng)的影響，西風(fēng)帶系統(tǒng)中出現(xiàn)波動(dòng)，副高進(jìn)一步西伸北抬，這樣副高外圍的暖濕氣流與東移南下的冷空氣交匯，形成了此次的強(qiáng)降水。700與850 hPa上（圖略），西南風(fēng)風(fēng)速達(dá)到低空急流的強(qiáng)度，這樣在低層形成了明顯的水汽輸送帶，水汽不斷從南海向北輸送，這樣暖濕氣流與冷渦前部的冷空氣不斷交匯，產(chǎn)生了強(qiáng)降水。

2.2 ?T'logp分析

分析降水前7月27日08：00張家口的探空曲線，從整層來看，高空風(fēng)向隨高度順轉(zhuǎn)，為暖平流，深層（0～6 km）垂直風(fēng)切變大于10 m/s，較強(qiáng)的風(fēng)切變有利于產(chǎn)生強(qiáng)降水（圖2a）。K指數(shù)為37℃，說明大氣存在對(duì)流不穩(wěn)定，對(duì)流抑制能量為515.1 J/kg，抑制較強(qiáng)，有利于能量的積累。抬升凝結(jié)高度為817 m，0℃層高度為4 766 m，抬升凝結(jié)高度到0℃之間的高度可以作為暖云層的厚度，由于降水系統(tǒng)中暖云層越厚，越有利于高效率降水的產(chǎn)生，接近4 000 m表明張家口上空的大氣擁有較高的降水效率;7月27日20：00，抑制能量消失，午后時(shí)不穩(wěn)定被觸發(fā)，積累的能量大量釋放，K指數(shù)減小，沙氏指數(shù)增大，局地已經(jīng)出現(xiàn)了強(qiáng)降水（圖2b）。

3 物理量診斷

此次過程降水強(qiáng)度最大范圍主要集中在7月27日下午到夜間，故以下主要對(duì)這段時(shí)間進(jìn)行綜合診斷分析。

3.1 動(dòng)力條件

7月27日20：00沿115°E附近的渦度和散度經(jīng)向垂直剖面分析，張家口地區(qū)一致為正渦度區(qū)，渦度強(qiáng)度在10×10-5/s以下。正渦度區(qū)向北傾斜，在45°N，250 hPa出現(xiàn)強(qiáng)度為44×10-5/s的強(qiáng)渦度中心（圖3a）;同時(shí)刻散度垂直剖面圖上，負(fù)散度區(qū)也一直向北傾斜，一直到500 hPa，在400 hPa附近出現(xiàn)一個(gè)正散度中心（圖3b）。由準(zhǔn)地轉(zhuǎn)理論中的渦度方程可知，低層負(fù)散度中空氣向中心輻合，在地轉(zhuǎn)偏向力的作用下產(chǎn)生正渦度，由連續(xù)方程可知會(huì)產(chǎn)生上升運(yùn)動(dòng)，同時(shí)，低層正渦度區(qū)，科氏力由渦度中心指向外，必須有向心的氣壓梯度力與其平衡，導(dǎo)致中心氣壓降低，從而負(fù)散度加強(qiáng)，這樣的耦合形勢(shì)對(duì)降水持續(xù)和發(fā)展有重要作用。

3.2 水汽條件

對(duì)比濕q也做經(jīng)向垂直剖面圖，在40°～45°N為高濕區(qū)，根據(jù)本地指標(biāo)，q大于10 g/kg易產(chǎn)生暴雨，同時(shí)，在500 hPa以上有干空氣侵入（圖4）。從相對(duì)濕度（圖略）也可以看出，7月27日20：00到28日08：00，張家口地區(qū)700 hPa相對(duì)濕度大于70%，850 hPa相對(duì)濕度大于60%，這說明水汽條件比較好，對(duì)強(qiáng)降水產(chǎn)生有利，在28日20：00，700和850 hPa的相對(duì)濕度明顯減小，降水趨于結(jié)束。

3.3 熱力條件

由于假相當(dāng)位溫可以綜合反映大氣的溫度、濕度和氣壓等特征，對(duì)假相當(dāng)位溫進(jìn)行同樣的剖面分析，在40°～42.5°N，500 hPa以下，θse高值區(qū)自地面向上伸展，在40°N以北，500 hPa附近有小于55 K的舌狀低值區(qū)從北向南伸展，與底層的高值區(qū)相接，在張家口地區(qū)的上空500 hPa以下>0，為對(duì)流不穩(wěn)定層結(jié)，500 hPa以上<0，為對(duì)流穩(wěn)定區(qū)，同時(shí)，張家口地區(qū)K指數(shù)都大于36℃，表明張家口地區(qū)上空為上干冷下暖濕，大氣具備了較高的潛能，熱力條件較好。

4 結(jié)論

（1）此次張家口地區(qū)暴雨天氣產(chǎn)生主要是由于冷渦外圍分裂出來的冷空氣東移南下與不斷西伸北抬的副高外圍的暖濕氣流交匯，同時(shí)中低層的切變以及水汽輸送配合地面倒槽結(jié)構(gòu)，從而形成此次強(qiáng)降水。

（2）物理場(chǎng)量中渦度散度相互耦合，動(dòng)力條件比較有利，高中低層水汽充足，同時(shí)熱力條件提供了較強(qiáng)的能量，都為此次暴雨產(chǎn)生提供了有利條件。

參考文獻(xiàn)

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[2] 王憲彬，張旭辛，艷輝.東北地區(qū)一次暴雨過程落區(qū)研究[J].氣象與環(huán)境學(xué)報(bào)，2010，26（5）：36-40.

[3] 陳傳雷，閻琦，吳艷青，等.2009 年7 月遼寧3 次局地短時(shí)暴雨過程對(duì)比分析[J]. 氣象與環(huán)境學(xué)報(bào)，2010，26（4）：13-16.

[4] 王叢梅，丁治英.河北夏季低渦暴雨的統(tǒng)計(jì)研究[J].自然災(zāi)害學(xué)報(bào)，2006，15（5）：69-75.

責(zé)任編輯：鄭丹丹