近10年保定夏季暴雨過程中地面水汽壓的分布特征

于雷　丁和悅　馬鴻青

摘要 文章選取了2010—2019年保定19個國家站的238站/次暴雨過程，對降水發(fā)生前地面最大水汽壓的分布狀態(tài)進(jìn)行了分析，并以1981—2010年的區(qū)域平均作為氣候值，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：3個以上臺站的地面最大水汽壓在7月中旬—8月中旬超過氣候值4 hPa、其余時段超過5 hPa可作為暴雨預(yù)報(bào)的指標(biāo);配合不穩(wěn)定形勢，1—2個臺站在7月中、下旬達(dá)到氣候值，或其余時段超過氣候值2 hPa可作為單站暴雨的參考依據(jù);7月中、下旬，暖區(qū)降水和高空槽降水疊加時，地面最大水汽壓達(dá)到25 hPa和29 hPa分別為50 mm和150 mm降水的預(yù)報(bào)指標(biāo);8月下旬，山區(qū)地面最大水汽壓達(dá)到氣候值時臺站可能出現(xiàn)可暴雨。

關(guān)鍵詞 地面水汽壓;暴雨;散點(diǎn)

中圖分類號：P426 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095–3305（2020）06–0–02

DOI：10.19383/j.cnki.nyzhyj.2020.06.026

暴雨產(chǎn)生需要充沛的水汽供應(yīng)，為提升暴雨天氣的預(yù)報(bào)預(yù)警和災(zāi)害防御能力，近年來氣象工作者針對空中水汽含量展開了大量研究，目前業(yè)務(wù)上常用比濕、大氣可降水量等物理量來表征空中水汽含量的多寡。但由于探空站點(diǎn)較為稀疏，僅憑觀測資料很難準(zhǔn)確反映某地區(qū)空中水汽分布情況。

鑒于此，有學(xué)者提出利用地面氣象資料來推算大氣含水量，楊景梅等[1]提出大氣可降水量W與地面水汽壓e可用線性公式W=a+be表示，a和b為常數(shù)，不同氣象臺站間的a、b存在差別;王炳忠等[2]發(fā)現(xiàn)若分別給a、b賦值0.093和0.185，則能普遍適用于各個臺站;張學(xué)文[3]根據(jù)308組不同地點(diǎn)、不同季節(jié)的氣候數(shù)據(jù)，將上述線性公式訂正為W=1.74e。向玉春等[4]通過比較評估，指出上述這種通過地面氣象資料計(jì)算的空中水汽含量相較于其他方法精度更高。為綜合評估水汽演變狀態(tài)，另有多名學(xué)者針對不同地區(qū)的水汽壓時空分布特征和演變趨勢等展開了分析，得到了大量有意義的結(jié)論[5-7]。

但上述研究多是從氣候?qū)W角度出發(fā)，針對暴雨天氣過程中地面水汽壓分布的研究仍較少。文章選取了河北省保定市及雄安新區(qū)共19個國家站2010—2019年間的238站/次暴雨過程，分析了上述區(qū)域內(nèi)暴雨發(fā)生前地面最大水汽壓的分布狀態(tài)，以期為當(dāng)?shù)氐念A(yù)報(bào)預(yù)警工作提供參考依據(jù)。

1 暴雨站/次統(tǒng)計(jì)

采用氣象部門標(biāo)準(zhǔn)，即24 h雨量超過50 mm即為暴雨。為便于統(tǒng)計(jì)分析，規(guī)定如下：同一次降水天氣中，僅有1～2個臺站出現(xiàn)暴雨，定為“局地暴雨”;某日某臺站出現(xiàn)了暴雨，但其實(shí)際降水時間超過了24 h，定為“長時段暴雨”;保定地形西高東低，8月下旬山區(qū)氣溫明顯降低，山區(qū)與平原溫差明顯，將此時段內(nèi)山區(qū)的暴雨定為“早秋山區(qū)暴雨”;余下的為“一般暴雨”。結(jié)合天氣形勢，局地暴雨主要由短時強(qiáng)降水造成，天氣的對流性強(qiáng);長時段暴雨主要因?yàn)樵诟呖詹劢邓?，地面已?jīng)出現(xiàn)了暖區(qū)降水。

從近10年保定夏季逐旬暴雨分布，可知暴雨過程主要集中在7月下旬和7月中旬，分別為63站/次和51站/次;8月中旬次之，為42站/次;8月上旬和7月上旬再次之，分別為26站/次和21站/次;8月下旬和6月上旬分別為15站/次和13站/次;6月下旬僅6站/次，6月中旬無暴雨。

不同暴雨類型分布情況：“長時段暴雨”集中在7月中旬;為31站/次，另7月下旬有6站/次;6月上旬無“局地暴雨”過程，6月下旬—7月中旬“局地暴雨”由1站/次緩慢增至8站/次，7月下旬減少至2站/次，8月上、中旬分別有4、5站/次，8月下旬再次減少至1站/次;8月下旬共7站/次“早秋山區(qū)暴雨”（圖1）。

由環(huán)流形勢可知暴雨站次的這種分布與大氣環(huán)流的季節(jié)調(diào)整有關(guān)，6月上旬的暴雨均由西南渦北上造成;6月下旬—7月上旬，華北多晴熱天氣，保定的年極端高溫多集中在此時段，此時副高尚未北跳，高低空溫差較大，因而多對流天氣;7月中旬副高北跳，華北進(jìn)入盛汛期，西風(fēng)帶降水發(fā)生前，常有副熱帶夏季風(fēng)北上造成暖區(qū)降水，因而7月中下旬多“長時段暴雨”;8月上旬副高達(dá)到最北，華北降水偏少;8月中旬副高南退，西風(fēng)槽東移帶來穩(wěn)定性降水;副高影響時段（7月中旬—8月中旬）副高邊緣的局地對流也會造成單站暴雨。

2 暴雨過程中水汽壓分布狀態(tài)

以1981—2010年的30年區(qū)域平均值作為保定的水汽壓氣候值，可知其呈“單峰”分布，6—7月保定的水汽壓氣候值不斷上升，8月開始下降。其中，7月下旬和8月上旬最多，分別為27.3 hPa和27.11 hPa;7月中旬和8月中旬次之，分別為25.64 hPa和25.06 hPa，這與副高控制時段基本對應(yīng)。需要說明的是，各旬暴雨站點(diǎn)最大水汽壓的平均值均明顯高于氣候值，但其時間分布特征呈“雙峰”型，7月中旬的站點(diǎn)平均值為30.3 hPa，低于7月上旬的31.1 hPa，這與“長時段暴雨”站次較多有關(guān)（圖2）。

為進(jìn)一步分析暴雨發(fā)生前地面水汽壓的分布特征，根據(jù)各類型暴雨及其對應(yīng)地面最大水汽壓的逐旬散點(diǎn)分布，可知，“局地暴雨”的降水量基本在50～100 mm之間，水汽壓離散度相對較大，除7月中下旬與氣候值基本相當(dāng)，其余時段最大水汽壓基本高于氣候值2 hPa;“早秋山區(qū)暴雨”的降水量同樣低于100 mm，其所對應(yīng)的地面最大水汽壓離散度相對較小，基本與氣候值相當(dāng)。保定超過150 mm的降水均由“長時段”造成，雨量為50～100 mm時，地面最大水汽壓分布在25～29 hPa，雨量超過100 mm后，其對應(yīng)地面最大水汽壓離散度隨雨量的增加而逐漸集中在29～31 hPa之間。一般暴雨過程中，地面最大水汽壓高于其他暴雨過程、比氣候值偏高5～10 hPa，其中7月中旬—8月中旬部分站點(diǎn)偏高4 hPa時也出現(xiàn)了暴雨（圖3）。

3 結(jié)論

（1）在相應(yīng)天氣形勢的配合下，可將3個以上的臺站地面最大水汽壓超過氣候值5 hPa作為暴雨預(yù)報(bào)的指標(biāo)，7月中旬—8月中旬超過4 hPa即可。

（2）在不穩(wěn)定形勢的配合下，地面水汽壓超過氣候值2 hPa可作為單站暴雨的參考依據(jù)，其中7月中、下旬達(dá)到氣候值即可能出現(xiàn)單站暴雨。

（3）7月中、下旬，在副熱帶夏季風(fēng)向北爆發(fā)且有高空槽東移經(jīng)過保定時，若地面水汽壓超過25 hPa可作為暴雨預(yù)報(bào)指標(biāo)，超過29 hPa可作為150 mm以上的降水的預(yù)報(bào)指標(biāo)。

（4）8月下旬，山區(qū)地面最大水汽壓達(dá)到氣候值可作為山區(qū)區(qū)域性暴雨的預(yù)報(bào)指標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

[1] 楊景梅，邱金桓.我國可降水量同地面水汽壓關(guān)系的經(jīng)驗(yàn)表達(dá)式[J].大氣科學(xué)，1996（5）：620–626.

[2] 王炳忠，申彥波.我國上空的水汽含量及其氣候?qū)W估算[J].應(yīng)用氣象學(xué)報(bào)，2012，23（6）：763–768.

[3] 張學(xué)文.可降水量與地面水汽壓力的關(guān)系[J].氣象，2004（2）：9–11.

[4] 向玉春，陳正洪，徐桂榮，等.三種大氣可降水量推算方法結(jié)果的比較分析[J].氣象，2009，35（11）：48–54.

[5] 張雁飛.臨河區(qū)近57年平均地面水汽壓變化特征分析[J].農(nóng)業(yè)災(zāi)害研究，2019，9（2）：27–29.

[6] 王曉立，王恬茹，楊萌，等.濰坊市地面水汽壓時空分布特征及其影響因素[J].氣象與環(huán)境學(xué)報(bào)，2018，34（3）：78–85.

[7] 卓世新，李如琦，苗運(yùn)玲，等.哈密地區(qū)空中水汽及增水潛力分析[J].沙漠與綠洲氣象，2016，10（6）：68–72.

責(zé)任編輯：黃艷飛

Distribution Characteristics of Surface Vapor Pressure during Summer Rainstorm of Baoding in Recent 10 Years

YU Lei et al （Baoding Meteorological Bureau ，Baoding， Hebei 071000）

Abstract This study analyzes the distribution of maximum surface vapor pressure before precipitationbased on 238 timesrainstormevents of 19 national stations in Baoding city from 2010 to 2019.It takes the regional average value of maximum surface water vapor pressure from 1981 to 2010 as climatic value. The results show that the maximum surface water vapor pressure of more than 3 stations exceeded 4 hPa from mid-July to mid-August， and exceeded 5 hPa in other time periods， which could be used as the index of rainstorm forecast.In accordance with the unstable situation， 1-2 stations reach the climatic value in mid-july and late July， or exceed the climatic value of 2 hPa in other time periods， which can be used as the reference basis for the rainstorm of a single station.In mid-july and late July， when the precipitation in the warm sector and the precipitation caused by high trough were superposed， the forecast index of50 mm precipitation requires a surface water pressure of 25 hPa， meanwhile， the forecast index of 150 mm precipitation requires a surface water pressure of 29 hPa， Heavy rain may occur at the station when the maximum water vapor pressure on the ground reaches the climatic value In late August.

Key words Surface vapour pressure; Rainstorm scatter; Point

基金項(xiàng)目 保定市氣象局科研項(xiàng)目——保定市極端降水特征研究（19bdky10）。

作者簡介 于雷（1985–），男，河北博野人，工程師，主要從事災(zāi)害性天氣預(yù)報(bào)預(yù)警及服務(wù)工作研究。

收稿日期 2020–05–28