2017年6月22日內(nèi)蒙古西部短時(shí)強(qiáng)降水分析

劉東巖

摘 要： 2017年6月22日白天，內(nèi)蒙古中西部出現(xiàn)強(qiáng)降水和雷點(diǎn)天氣，局地伴有冰雹和大風(fēng)，強(qiáng)降水主要出現(xiàn)在鄂爾多斯中部和呼和浩特市區(qū)附近。本文從強(qiáng)降水發(fā)生的水汽條件、動(dòng)力條件入手，分析強(qiáng)降水發(fā)生的原因，為短時(shí)強(qiáng)降水預(yù)報(bào)提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞： 短時(shí)強(qiáng)降水;颮線

【中圖分類號(hào)】P426.6 ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A ? ? 【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.29.239

1 前沿

2017年6月22日白天，內(nèi)蒙古中西部出現(xiàn)強(qiáng)降水和雷點(diǎn)天氣，局地伴有冰雹和大風(fēng)，強(qiáng)降水主要出現(xiàn)在鄂爾多斯中部和呼和浩特市區(qū)附近。午后鄂爾多斯烏審旗和包頭土默特右旗有冰雹出現(xiàn)，并伴有16.8m/s的瞬時(shí)大風(fēng)天氣。

2 天氣背景

2.1 高低空主要系統(tǒng)配置

22日08時(shí)，內(nèi)蒙古地區(qū)受冷渦天氣影響，冷渦中心位于內(nèi)蒙古中西部，冷中心位于冷渦后部，在熱成風(fēng)渦度平流的影響下，并在后期進(jìn)一步加強(qiáng)，中心由572加強(qiáng)為568，移動(dòng)速度緩慢，降水天氣持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。700hPa和850hPa，內(nèi)蒙古鄂爾多斯和呼和浩特浩特為低渦東南象限，有持續(xù)的暖濕平流，并在700hPa以下，形成一個(gè)高濕區(qū)，上述地位于濕舌伸展方向上，對(duì)不穩(wěn)定度的加大十分有利。從高低空流場(chǎng)的配置來看，到22日20時(shí)，冷渦后部西部氣流加強(qiáng)，冷平流的侵入，加強(qiáng)對(duì)流不穩(wěn)定，并提供了大尺度的抬升條件。

海平面氣壓場(chǎng)上，22日08時(shí)，內(nèi)蒙古中西部受高壓前沿地面倒槽影響，高壓前部冷鋒位于對(duì)流區(qū)上方，為主要地點(diǎn)抬升觸發(fā)天氣系統(tǒng)。

高低空系統(tǒng)的配合使得天氣系統(tǒng)在內(nèi)蒙古中西部長(zhǎng)時(shí)間維持，對(duì)流云團(tuán)反復(fù)出現(xiàn)，同時(shí)，高空系統(tǒng)加強(qiáng)，上升運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)，進(jìn)一步加強(qiáng)地面天氣系統(tǒng)，使得對(duì)流在午后強(qiáng)烈發(fā)展。同時(shí)由于此次過程主要由冷鋒觸發(fā)，易形成颮線對(duì)流系統(tǒng)。

2.2 環(huán)境場(chǎng)條件分析

2.2.1 水汽條件

過程發(fā)生之前，22日08時(shí)，內(nèi)蒙古鄂爾多斯、呼和浩特地區(qū)700hPa及以下層次氣溫和露點(diǎn)溫度非常接近，為高濕區(qū)，在東南和偏南風(fēng)的暖濕氣流作用下，水汽條件進(jìn)一步改善。從呼和浩特站（53463）和東勝站（53543）的探空資料顯示，700hPa比濕在5.5-7g/kg，850hPa均在11g/kg以上，近地層含水量豐富，由于含水量累計(jì)區(qū)高度較低，在零度層以下，有利強(qiáng)降水的生成。

2.2.2 熱力和不穩(wěn)定條件

22日08是呼和浩特站和東勝站的假相當(dāng)位溫均在60K以上，呼和浩特站K指數(shù)為36℃。通過訂正，對(duì)流發(fā)生前兩站的對(duì)流有效位能達(dá)1500-2040J/kg，表面在內(nèi)蒙古中西部大氣處于不穩(wěn)定狀態(tài)。另外從探空曲線圖上可以看到，呼和浩特站的對(duì)流有效位能呈狹長(zhǎng)結(jié)構(gòu)，抬升凝結(jié)高度、對(duì)流凝結(jié)高度、自由對(duì)流高度都在850hPa以下近地層附近，表面對(duì)流天氣的觸發(fā)對(duì)抬升條件的要求不高，一斷觸發(fā)，易發(fā)生短時(shí)強(qiáng)降水。在東勝站，600hPa以上，轉(zhuǎn)為干層控制，喇叭口狀的層結(jié)結(jié)構(gòu)，有利在降水過程中干冷空氣的侵入，形成地面大風(fēng)。

2.2.3 對(duì)流初生階段觸發(fā)機(jī)制分析

從上述分析可以看到，此次過程內(nèi)蒙古中西部地區(qū)濕層相對(duì)集中，低層含水量豐富，大氣處于不穩(wěn)定狀態(tài)，且具有較強(qiáng)的對(duì)流不穩(wěn)定能量，為中尺度對(duì)流系統(tǒng)的形成提供了有利的環(huán)境長(zhǎng)條件，只有具有一定的抬升觸發(fā)機(jī)制，就可以使對(duì)流不穩(wěn)定能量釋放，從而造成對(duì)流性天氣，產(chǎn)生強(qiáng)降水。低渦的冷暖切變和冷鋒提供了大尺度的上升運(yùn)動(dòng)條件。

2.3 鄂爾多斯颮線的衛(wèi)星雷達(dá)特征分析

2.3.1 衛(wèi)星特征分析

從11時(shí)30分紅外云圖分析，配合高空冷渦，在內(nèi)蒙古中西部存在渦旋云系，河套地區(qū)位于渦旋底層，有冷空氣的侵入的，午后在鄂爾多斯、包頭地區(qū)有對(duì)流云團(tuán)發(fā)展。在鄂爾多斯對(duì)流云圖前部，有弧狀云線形成，云線高度較低，為對(duì)流后期出流邊界，在對(duì)流云圖前部觸發(fā)新的對(duì)流，后期發(fā)展成為颮線?；钤凭€位于鄂爾多斯中部。

從云頂亮看，對(duì)流云圖的初始云頂亮溫達(dá)223K，表明對(duì)流發(fā)展迅速，發(fā)展旺盛，云頂高度較高。

2.3.2 雷達(dá)特征分析

分析雷達(dá)回波發(fā)射率因子特征，配合衛(wèi)星云圖的對(duì)流云線，12時(shí)30分在鄂爾多斯中部有弧狀回波形成，會(huì)在發(fā)展很快，12時(shí)59分颮線回波集訓(xùn)東移，同時(shí)回波南端繼續(xù)向南擴(kuò)展，在13時(shí)10分鄂爾多斯中部形成颮線回波，回波呈弓形，并有回波斷裂，分析斷裂處地面站資料，在地面觀測(cè)站53545伊旗站伴有16.5m/s大風(fēng)天氣，表面颮線回波后被強(qiáng)入流氣流。在鄂爾多斯伊金霍洛旗對(duì)流單體反射率強(qiáng)度達(dá)60dBz以上，13時(shí)30分，鄂爾多斯颮線回波逐漸斷裂分散，15時(shí)后，回波逐漸減弱，強(qiáng)回波持續(xù)階段和強(qiáng)降水發(fā)生時(shí)段對(duì)應(yīng)。

結(jié)合衛(wèi)星云圖和雷達(dá)反射率因子分析，鄂爾多斯強(qiáng)降水初始回波是有上游地區(qū)對(duì)流出流氣流強(qiáng)迫抬升暖區(qū)暖濕空氣形成，上游地區(qū)對(duì)流出流氣流風(fēng)力達(dá)16m/s以上，下面對(duì)鄂爾多斯強(qiáng)降水回波的維持和發(fā)展傳播機(jī)制進(jìn)行分析。

2.3.3 對(duì)流發(fā)展階段

通常情況下，做整層風(fēng)速都較弱，對(duì)流系統(tǒng)隨整層大氣的平均風(fēng)速移動(dòng)，平均風(fēng)方向與出流邊界層或雷達(dá)回波走向接近，對(duì)流單體的傳播方向與平流就接近，并將導(dǎo)致對(duì)流系統(tǒng)移速大于平均風(fēng)，移速較快。

2.3.4 對(duì)流強(qiáng)盛階段分析

在雷達(dá)回波的維持階段，鄂爾多斯伊金霍洛旗有回波強(qiáng)度達(dá)60dBz以上，高層強(qiáng)回波中心和低層接近，對(duì)流發(fā)展結(jié)構(gòu)較垂直，在強(qiáng)回波處存在中層徑向輻合，低層有西北-西南風(fēng)的輻合線，利于在出流方向形成強(qiáng)的下沉氣流，地面觀測(cè)到風(fēng)暴斷裂處有大風(fēng)形成。同一時(shí)次垂直累積液態(tài)水含量，強(qiáng)回波中心位置為40kg/m2。從雷達(dá)回波的垂直剖面來看，對(duì)流強(qiáng)盛階段，強(qiáng)回波中心位于4km一下，通過分析觀測(cè)站的層結(jié)廓線，0°層位于3600m附近，回波中心位于暖云層中，降水效率較高。這種垂直結(jié)構(gòu)，需要有持續(xù)的入流氣流來維持。

通常，在降水過程中降水粒子產(chǎn)生拖曳下沉氣流將環(huán)境中較干的空氣卷夾進(jìn)去，導(dǎo)致雨滴劇烈蒸發(fā)冷卻，使得下沉氣流在近地面形成冷池，在近地面向外擴(kuò)散并強(qiáng)迫抬升暖濕氣流而產(chǎn)生新的對(duì)流單體，形成對(duì)流系統(tǒng)內(nèi)部的再觸發(fā)機(jī)制，進(jìn)而使得風(fēng)暴維持。

2.4 小結(jié)

低層絕對(duì)濕度大，較強(qiáng)的對(duì)流不穩(wěn)定能量以及東移切變和地面冷鋒為此次對(duì)流系統(tǒng)的生成提供了有力的水汽、不穩(wěn)定能量和大尺度上升運(yùn)動(dòng)條件。

鄂爾多斯中部的颮線回波為西部對(duì)流單體減弱后，其強(qiáng)的下沉氣流形成對(duì)流前部強(qiáng)輻合觸發(fā)，回波的維持主要靠對(duì)流系統(tǒng)內(nèi)部的再觸發(fā)機(jī)制，使得對(duì)流單體不斷向南傳播，于垂直風(fēng)切變的方向一致。降雨夾卷中高層干空氣和雨滴的蒸發(fā)作用，形成強(qiáng)的下沉氣流和地面冷池，進(jìn)而形成颮線斷裂出處的大風(fēng)天氣，而強(qiáng)的不穩(wěn)定能量使得對(duì)流發(fā)展高度較高，云頂高度達(dá)11km，形成局地小冰雹天氣。

呼和浩特降雨以層狀云降水為主，6°仰角反射率圖上存在零度層亮帶。觸發(fā)和維持機(jī)制為冷鋒的強(qiáng)迫抬升作用，因此降水云系尺度大，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。