陽泉市“7·21”強(qiáng)降水天氣診斷分析

王妍 牛晨煜

摘要 利用常規(guī)觀測(cè)資料、地面自動(dòng)氣象站資料、衛(wèi)星和多普勒雷達(dá)等，分析了2021年7月21—22日出現(xiàn)在陽泉市的一次強(qiáng)降水天氣過程。結(jié)果表明：該降水天氣過程與冷渦和臺(tái)風(fēng)相關(guān)，副高異常偏北，發(fā)生在上冷下暖的環(huán)境配置下，東南季風(fēng)輸送水汽充足，對(duì)流在地面露點(diǎn)鋒和輻合線附近觸發(fā)。北京RMAPS 3公里模式對(duì)暴雨的位置和量級(jí)有較好的指示。

關(guān)鍵詞 暴雨;臺(tái)風(fēng);副高異常

中圖分類號(hào)：P458.121 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：2095–3305（2021）10–0104–03

暴雨是山西省危害較大的氣象災(zāi)害，7月下旬至8月上旬副高北跳，陽泉地區(qū)暴雨頻發(fā)。利用常規(guī)觀測(cè)資料、地面自動(dòng)氣象站資料、衛(wèi)星和雷達(dá)等，對(duì)2021年7月21—22日出現(xiàn)在陽泉市強(qiáng)降水過程進(jìn)行診斷，以期找到本次暴雨天氣成因。

1 “7·21”強(qiáng)降水天氣實(shí)況

2021年7月21—22日山西省陽泉市出現(xiàn)了強(qiáng)降水天氣，全市降水量介于42.3～117.4 mm之間。降水局地性強(qiáng)，為混合性降水，雨區(qū)呈塊狀和西北—東南走向的帶狀，暴雨中心位于陽泉東部沿太行山一帶和陽泉中部地區(qū)。陽泉國家站6 h最大雨量達(dá)49.7 mm，降水具有對(duì)流性質(zhì)，主要降水時(shí)段集中在21日白天和22日凌晨。

2 環(huán)流形勢(shì)和系統(tǒng)配置

2021年7月21日08：00 500 hPa為東高西低的環(huán)流形勢(shì)，歐亞中高緯多短波槽活動(dòng)，河套地區(qū)有華北西部渦（圖1）。副高極度偏強(qiáng)，5880 dagpm線到達(dá)了30°N以北，穩(wěn)定于120°～150°E，形成明顯的下游阻擋形勢(shì)，使上游低槽移速減慢，河套低渦在晉陜兩省交界處穩(wěn)定少動(dòng)。西太平洋上臺(tái)風(fēng)“煙花”維持并緩慢北上，在臺(tái)風(fēng)和副高西南側(cè)之間構(gòu)建了西北—東南向的水汽通道，有利于水汽和能量不斷向大陸輸送。700～850 hPa上空山西東部切變線明顯，配合東南風(fēng)急流中心左前方水汽的強(qiáng)烈輻合上升，有利于來自太平洋上的潮濕空氣在該處凝結(jié)，形成暴雨。200 hPa高空環(huán)流形勢(shì)為兩槽一脊，太平洋上有一低壓區(qū)，南亞高壓發(fā)展強(qiáng)盛，高低壓之間有最大風(fēng)速達(dá)54 m/s的急流軸，陽泉在急流出口區(qū)左側(cè)。21日白天陽泉地區(qū)在低層暖切和夜間急流加強(qiáng)共同作用下降水有增強(qiáng)趨勢(shì)。22日冷渦東移進(jìn)入山西在呂梁太原一帶擺動(dòng)，但隨著臺(tái)風(fēng)“煙花”北抬逐漸靠近我國，水汽供應(yīng)被切斷，同時(shí)700 hPa上位于陽泉的切變線消失，降水逐漸減弱。21日02：00河北東南部有地面輻合線出現(xiàn)，之后北移并維持在河北中部。22日02：00陽泉地區(qū)有東北西南向輻合線穿過，同時(shí)21—22日沿太行山一帶有露點(diǎn)鋒，提供了對(duì)流發(fā)生的條件（圖2）。陽泉市東、北、西北三面環(huán)山，在山脈之間分布著一些山間盆地，偏東氣流與太行山脈夾角較大，氣流受到地形強(qiáng)迫抬升運(yùn)動(dòng)強(qiáng)。在這些因素的共同作用下，使得對(duì)流系統(tǒng)激發(fā)并發(fā)展北移，在東側(cè)太行山阻擋下，使得陽泉市出現(xiàn)局地性暴雨天氣。

3 物理量分析

由于陽泉沒有探空資料，故選取上游邢臺(tái)站進(jìn)行分析。21日08：00顯示濕層深厚，特別是500 hPa以下相對(duì)濕度大，850 hPa到地面的比濕均大于 12 g/kg，從底層到高層一致的偏東風(fēng)，沒有明顯的風(fēng)向變化;K指數(shù)為35，850 hPa假相當(dāng)位溫為328 k，700 hPa以下風(fēng)隨高度順轉(zhuǎn)有暖平流，配合500 hPa冷中心，上冷下暖大氣層結(jié)不穩(wěn)定。零度層高度為4.8 km，TCL為0.2 km，暖云降水效率高。但0～6 km垂直風(fēng)切變?yōu)? m/s，Cape值較小，SI大于0，不利于產(chǎn)生雷暴大風(fēng)。陽泉市可降水量超過6.0 cm，達(dá)到山西省產(chǎn)生暴雨天氣的指標(biāo)。在200 hPa風(fēng)場(chǎng)上陽泉市位于急流分流區(qū)，對(duì)應(yīng)850 hPa存在垂直速度大值區(qū)，有強(qiáng)烈的上升運(yùn)動(dòng)。低層散度場(chǎng)急流軸兩側(cè)為較強(qiáng)的輻散區(qū)，低層輻合高層輻散抽吸作用明顯。21日白天與22日02：00低層輻合大值區(qū)與主要降水集中時(shí)段一致。

4 衛(wèi)星云圖和雷達(dá)回波特征

20日00：00，河南北部有云頂亮溫為-59℃、-58℃、-58℃、-55℃的中尺度對(duì)流云團(tuán)A、B、C、D生成，云團(tuán)C東南側(cè)出現(xiàn)卷云砧（圖3a）;02：00，A云團(tuán)發(fā)展，B云團(tuán)北移進(jìn)入山西省，C云團(tuán)從中部斷裂東退減弱，D云團(tuán)逐漸減弱消失;03：00，云團(tuán)A、B、C在新鄉(xiāng)合并（圖3b）;10：00，合并的對(duì)流云團(tuán)E發(fā)展呈渦旋狀;17：00，云團(tuán)E破碎減弱逐漸與其南部新生成的小顆粒狀對(duì)流單體合并成中尺度對(duì)流復(fù)合體F。

受對(duì)流云影響，河南省20日出現(xiàn)特大暴雨天氣，自動(dòng)站單日降水量突破400 mm。經(jīng)過近10個(gè)小時(shí)的發(fā)展，21日02：00（地面輻合線附近）對(duì)流復(fù)合體F演變成熟，云頂亮溫低至-75℃，其尾部有新生對(duì)流K發(fā)展并開始影響陽泉市，導(dǎo)致出現(xiàn)局地暴雨天氣（圖3c）。

對(duì)應(yīng)云圖的變化，石家莊雷達(dá)記錄了對(duì)流云團(tuán)演變。21日08：18雷達(dá)顯示陽泉市附近有大片絮狀混合云降水回波，太原和壽陽之間有超過40 dBz的對(duì)流雨團(tuán)，平均徑向速度圖上存在相應(yīng)的風(fēng)場(chǎng)氣旋式輻合（圖4）。08：36回波單體發(fā)展增強(qiáng)，對(duì)流單體反射率因子最大55 dBz達(dá)到6 km。

5 模式檢驗(yàn)

從21日08：00起報(bào)的EC模式來看，對(duì)副高和臺(tái)風(fēng)位置和強(qiáng)度預(yù)報(bào)較為準(zhǔn)確，但對(duì)低渦的移動(dòng)路徑預(yù)報(bào)有偏差，預(yù)報(bào)為低渦在陜西境內(nèi)南移，實(shí)況為氣旋式東移進(jìn)入山西省并維持;EC模式預(yù)報(bào)陽泉市大部有暴雨，與實(shí)況相差較大，對(duì)降水落區(qū)和降水量級(jí)預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率低。經(jīng)檢驗(yàn)，北京RMAPS 3公里模式預(yù)報(bào)與實(shí)況趨于一致，對(duì)暴雨的位置和量級(jí)有較好的指示。

6 結(jié)論

（1）副高異常偏北形成明顯的下游阻擋形勢(shì)，使河套低渦在晉陜兩省交界處穩(wěn)定、少動(dòng)。

（2）西太平洋有臺(tái)風(fēng)發(fā)展北上，與副高維持較強(qiáng)的低空東南季風(fēng)急流，使山西省增暖增濕。

（3）在露點(diǎn)鋒和地面輻合線觸發(fā)條件下，河北南部激發(fā)對(duì)流并發(fā)展北移，在太行山脈阻擋下，陽泉市出現(xiàn)局地性暴雨天氣。

（4）北京RMAPS 3公里模式對(duì)本次暴雨位置和量級(jí)有較好的指示。

參考文獻(xiàn)

[1] 朱乾根，林錦瑞，壽紹文，等.天氣學(xué)原理和方法[M].北京：氣象出版社，2000：431.

[2] 俞小鼎，姚秀萍，熊廷南等.多普勒天氣雷達(dá)原理與業(yè)務(wù)應(yīng)用[M].北京：氣象出版社，2006：116-122.

責(zé)任編輯：黃艷飛

Analysis on the Cause of “7·21” Heavy Rain in Yangquan

WANG Yan et al（Yangquan Meteoro-logical Bureau of Shanxi Province， Yangquan， Shanxi 045000）

Abstract Based on the observation data， ground automatic weather station data，satellite data and Doppler radar，analyze a heavy rain in Yangquan City from July 21 to 22， 2021.The results show that the heavy rain is related to the cold vortex and typhoon.The western pacific subtropical high anomalous northward.It occurs the upper cold and lower warm environment configuration.The southeast monsoon transports abundant water to the inland，and the convection is triggered close to the dew-point front and convergence line on the ground.The RMAPS-3km weather forecasting model of Beijing has a good indication for the location and magnitude of the rainstorm.

Key words Torrential rain; Typhoon; The western pacific subtropical high anomalous