保定兩次暴雨對(duì)比診斷分析

徐義國(guó) 高萬(wàn)泉 馬鴻青 王志超

摘要 利用國(guó)家自動(dòng)站觀測(cè)資料、NCEP1°×1°資料、以及加密觀測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)2019年7月22日和29日的保定暴雨進(jìn)行診斷分析。結(jié)果表明：（1）兩次過程都是受到高空槽、切變線以及副熱帶高壓共同作用產(chǎn)生的暴雨天氣過程。（2）22日過程的副高位置整體偏南，阻擋作用不如29日過程明顯，因而在降水的持續(xù)時(shí)間方面較弱。（3）29日過程的副高外圍的西南急流較強(qiáng)盛，因而水汽、熱力條件都要更好，降水更劇烈。（4）兩次過程地面風(fēng)場(chǎng)輻合的地方降水較強(qiáng)，地面輻合觸發(fā)強(qiáng)對(duì)流天氣，同時(shí)加強(qiáng)對(duì)流的發(fā)展;29日過程的偏南風(fēng)力強(qiáng)勁，與偏北風(fēng)的輻合較強(qiáng)，觸發(fā)的強(qiáng)對(duì)流天氣更加劇烈。

關(guān)鍵詞 保定;暴雨;對(duì)比;輻合線

中圖分類號(hào)：P45 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095–3305（2021）05–0061–03

1 實(shí)況分析

22日過程：大暴雨17站，暴雨181站，大雨101站，中雨22站，小雨15站，最大降水出現(xiàn)在淶源白石山（134.9 mm），降水時(shí)段主要在22日下午到凌晨，最大雨強(qiáng)出現(xiàn)在高陽(yáng)龐口，為52.5 mm/h。29日過程：大暴雨49站、暴雨192站、大雨79站、中雨19站、小雨7站，最大降水出現(xiàn)在定州子位鎮(zhèn)（161 mm）。降水共出現(xiàn)兩個(gè)時(shí)間段的強(qiáng)降水過程，一個(gè)時(shí)間在28日夜間，另一個(gè)在29日白天段，最大雨強(qiáng)出現(xiàn)在順平安陽(yáng)鄉(xiāng)，為80.2 mm/h，出現(xiàn)3站大風(fēng)，最大風(fēng)力22 m/s（圖1）。

2 形勢(shì)場(chǎng)分析

受到高空槽、副高以及低空切變線共同作用產(chǎn)生強(qiáng)對(duì)流（圖2）。不同之處在于：23日過程副高位置偏南，對(duì)高空槽的阻擋作用不如29日過程的明顯[1]。同時(shí)，29日的副高外圍的西南急流更加明顯，29日水汽輸送方面更加有優(yōu)勢(shì)。從冷空氣的強(qiáng)度來看，22日冷平流的強(qiáng)度不如29日的強(qiáng)，冷暖平流交匯后的劇烈程度也是29日更加強(qiáng)。地面形勢(shì)場(chǎng)上，22日地面存在倒槽，而29日雖然沒有倒槽的出現(xiàn)，但一直處于低值區(qū)[2]。

3 加密資料

22日13：00保定淺山區(qū)出現(xiàn)地面風(fēng)場(chǎng)輻合，此時(shí)淺山區(qū)觸發(fā)強(qiáng)對(duì)流出現(xiàn)，隨著輻合的東移，降水也隨之東移，到21：00系統(tǒng)已經(jīng)移至河北東部，系統(tǒng)移動(dòng)速度較快，和副高的位置偏南有關(guān)，阻擋作用不明顯（圖4）。29日的過程分為兩個(gè)階段：第一階段28日22：00，保定的西部和北部受到切變線的影響出現(xiàn)強(qiáng)對(duì)流，而地面風(fēng)場(chǎng)的輻合不明顯，這時(shí)強(qiáng)對(duì)流主要受到850切變線的影響產(chǎn)生，23：00，保定中部出現(xiàn)一條地面輻合線，輻合線附近的降水開始加劇。23日00：00，輻合線不斷加強(qiáng)，降水云團(tuán)不斷變大，23日01：00，輻合線東移，強(qiáng)降水也隨之往東移動(dòng)，一直到05：00，強(qiáng)降水基本移出保定，第一階段的降水持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)[3]，第二階段，29日08：00分別在保定的東部、石家莊、以及山西出現(xiàn)弱的輻合，隨之對(duì)流天氣開始出現(xiàn)，不過尺度較小。11：00，偏南風(fēng)力加強(qiáng)，風(fēng)場(chǎng)輻合開始得到加強(qiáng)，三地的對(duì)流也得到發(fā)展壯大，保定、廊坊、滄州交界處出現(xiàn)輻合中心，同時(shí)山西、與河北南部交界處也有個(gè)風(fēng)場(chǎng)輻合中心，這兩處的輻合加大，對(duì)流云發(fā)展旺盛，且在逐步合并加強(qiáng)。15：00完成合并，對(duì)流云發(fā)展較強(qiáng)，強(qiáng)盛的對(duì)流云團(tuán)一直持續(xù)到18：00，輻合還很強(qiáng)，到19：00偏南風(fēng)力減弱，輻合也開始減弱，強(qiáng)降水也基本移出保定，影響河北東部地區(qū)[4-5]。

4 物理量分析

4.1 水汽條件

可以看出，22日的濕度大值集中在西部和南部地區(qū)，保定的比濕在8～12 g/kg，而29日的比濕大值中心位于河北中南部，保定的中東部和南部比濕達(dá)到18 g/kg，比濕要比22日的大很多，可以反映出29日西部降水弱，而中東部和南部降水較強(qiáng)。

4.2 壓能場(chǎng)

壓能Ep是個(gè)動(dòng)力學(xué)參數(shù)：Ep=gZ'+V2/2，式中g(shù)為重力加速度;Z'為對(duì)平均高度的偏差（Z'=Z-Z）;Z為等壓面上某一平均高度值，在300、500、700、850 hPa的Z分別取9 000、5 500、3 000、1 400 gpm;V2代表空氣質(zhì)量動(dòng)能，分析中壓能用Ep/Cp代替，單位為℃。當(dāng)出現(xiàn)明顯的壓能偏差時(shí)就會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的輻合、輻散和垂直運(yùn)動(dòng)，從而利于暴雨的發(fā)生。對(duì)于本次暴雨過程而言，取 850 hPa作為低層的代表層，300 hPa代表高層進(jìn)行分析。從降水開始到結(jié)束，300 hPa始終為正變壓能，說明高層一直有輻散。低層850 hPa，28日08：00，負(fù)變壓能中心位于甘肅東部，隨著系統(tǒng)發(fā)展，負(fù)變壓能中心向東移動(dòng);29日02：00，負(fù)變壓能中心已經(jīng)移到山西境內(nèi)，河北中南部大部分地區(qū)轉(zhuǎn)為負(fù)值，說明28日夜間河北中南部地區(qū)850 hPa已經(jīng)有明顯的上升運(yùn)動(dòng)，對(duì)應(yīng)強(qiáng)降水的開始;29日14：00，負(fù)變壓能中心已經(jīng)移至河北境內(nèi)，低層上升運(yùn)動(dòng)達(dá)到最強(qiáng)，對(duì)應(yīng)29日下午強(qiáng)降水時(shí)段（圖5、圖6）。可見壓能場(chǎng)的這種分布特征正是與低層輻合、高層輻散的“抽吸”機(jī)制對(duì)應(yīng)，這樣的機(jī)制有利于上升運(yùn)動(dòng)的發(fā)展，為暴雨的發(fā)生發(fā)展提供了有利條件，然而對(duì)比22日暴雨過程，22日的上升運(yùn)動(dòng)更加強(qiáng)，因而在本次強(qiáng)降水的上升運(yùn)動(dòng)方面還是22日更為有利。

4.3 濕焓場(chǎng)

濕空氣的焓簡(jiǎn)稱“濕焓”，是顯熱能和潛熱能之和，通常以EI表示，EI=CpT+Lq，其中Cp、T、L、q分別為空氣的定壓比熱、氣溫、水的凝結(jié)潛熱、比濕。分析中用EI/Cp代替，單位為℃。濕焓能很好地反映空氣熱能的累積狀況，高濕焓區(qū)往往對(duì)應(yīng)高溫、高濕、強(qiáng)的能量聚集區(qū)，強(qiáng)降水往往發(fā)生在濕焓密集帶附近。主要分析暴雨發(fā)生前后低層850 hPa濕焓場(chǎng)的變化情況（圖7）：28日08：00河北南部濕焓值為60℃，河北中北部地區(qū)均在60℃以下;28日20：00整個(gè)河北地區(qū)濕焓中心值明顯增大，除西北部外均超過60℃，中南部地區(qū)已高達(dá)65℃，保定地區(qū)12 h濕焓值劇增10℃左右。此外在河北的西北部地區(qū)有一條東北-西南走向的濕焓密集帶，為濕焓梯度的大值區(qū)，此密集帶以南是高濕焓區(qū)，對(duì)應(yīng)河北中南部暴雨區(qū)。隨著降水的產(chǎn)生，能量和水汽得到釋放，濕焓值開始減小，29日20：00，河北除東部地區(qū)外，基本都降到55℃以下，保定地區(qū)降到50℃以下，對(duì)應(yīng)河北中南部地區(qū)強(qiáng)降水結(jié)束。由此可見，濕焓值與降水有著很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。從濕焓值隨時(shí)間演變過程可以看出，隨著低層偏南暖濕氣流的加強(qiáng)，高值區(qū)隨之北頂，在向北擴(kuò)張的過程中與北方冷空氣相遇，形成高溫濕能等值線密集帶，強(qiáng)降水也出現(xiàn)在等值線密集帶南側(cè)。和22日過程對(duì)比來看，保定29日的濕焓值整體要比22日的大10℃，因而29日的能量、濕度更加有利于強(qiáng)對(duì)流的發(fā)展[6]。

5 結(jié)論

（1）兩次過程都是受到高空槽、切變線以及副熱帶高壓共同作用產(chǎn)生暴雨天氣過程。

（2）22日過程的副高位置整體偏南，阻擋作用不如29日過程明顯，因而在降水的持續(xù)時(shí)間方面要較弱。

（3）29日過程的副高外圍的西南急流較強(qiáng)盛，因而水汽、熱力條件都要更好，降水更劇烈。

（4）兩次過程地面風(fēng)場(chǎng)輻合的地方降水較強(qiáng)，地面輻合觸發(fā)強(qiáng)對(duì)流天氣，同時(shí)加強(qiáng)對(duì)流的發(fā)展。29日過程的偏南風(fēng)力強(qiáng)，與偏北風(fēng)的輻合較強(qiáng)，因而觸發(fā)的強(qiáng)對(duì)流天氣更加劇烈。

參考文獻(xiàn)

[1] 王華，李宏宇，仲躋芹，等.京津冀一次罕見的雙雨帶暴雨過程成因分析[J].高原氣象， 2019， 38（4）： 856-871.

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

[3] 蒙偉光，王安宇，李江南，等.華南暴雨 MCS的形成和濕位渦分析[J]. 大氣科學(xué)， 2004， 28（3）： 330-341.

[4] 閆敬華，薛紀(jì)善.“5·24”華南中尺度暴雨系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的數(shù)值模擬分析[J].熱帶氣象學(xué)報(bào)， 2002， 18（3）： 302-308.

[5] 于德華，王樹雄.2007年8月大連地區(qū)一次暴雨過程特征分析[J]. 氣象與環(huán)境學(xué)報(bào)， 2008， 24（6）： 19-23.

[6] 閻琦，孫欣，喬小湜，等.“20110730”遼寧大暴雨過程分析[J]. 氣象與環(huán)境學(xué)報(bào)， 2013， 29（5）： 6-11.

責(zé)任編輯：黃艷飛

Comparative Diagnostic Analysis of Two Rainstorms in Baoding

XU Yi-guo et al（ Baoding Meteorological Bureau， Baoding， Hebei 071000）

Abstract Based on the observation data of national automatic weather station and NCEP1°×1°. ?The Baoding Rainstorm on July 22nd and 29th， 2019 is diagnosed and analyzed by using the data of the meteorological data and intensive observation data. The results show that： （1）The two processes are caused by the high trough， shear line and subtropical high. （2）The position of the subtropical high on the 22nd day is South as a whole， and the blocking effect is not as obvious as that on the 29th day， so the duration of precipitation is worse. （3）The southwest jet around the subtropical high during the 29th day is stronger， so the water vapor and thermal conditions are better， and the precipitation is more severe. （4）The precipitation is stronger in the convergence area of the two processes， which triggers the severe convective weather and strengthens the development of convection. However， the southerly wind in the 29th process is stronger than the northerly wind， so the severe convective weather is more severe.

Key words Baoding; Rainstorm; Contrast; Convergence line