2021年8月21-22日黑龍江省通河縣區(qū)域性暴雨天氣過程特征分析

譚雪玥，余 輝，王鑫楚

（1.通河縣氣象局，黑龍江 哈爾濱 150900；2.贛州市氣象局，江西 贛州 341000）

1 引言

近年來，隨著全球氣候變暖，一些極端天氣氣候事件出現(xiàn)頻次增加， 對社會經(jīng)濟發(fā)展和人民生產(chǎn)生活的影響也日益加劇。 暴雨是一種極端天氣事件，也是黑龍江省夏季的主要災害性天氣之一,不僅造成城市內(nèi)澇、交通堵塞、農(nóng)田被淹、樹木被毀等，還將產(chǎn)生泥石流、滑坡、洪水等次生災害，給國民經(jīng)濟和人民財產(chǎn)安全造成巨大損失。 因此，針對暴雨的形成機制和預報理論進行研究是十分必要的。 國內(nèi)外此領域研究成果頗豐[1-8]，如徐玥等[1]從環(huán)流特征、水汽條件、不穩(wěn)定條件和中尺度對流系統(tǒng)特征等角度分析了2014年7月19日黑龍江克山一次伴有龍卷的暖區(qū)暴雨過程的成因。 許英杰等[2]重點對比分析了2012年臺風“布拉萬”和“三巴”登陸后變性北上給黑龍江省造成的大范圍暴雨天氣過程成因，得出臺風“布拉萬”和“三八”受不同大氣環(huán)流背景影響導致臺風北上的路徑不同； 登陸北上后與冷空氣結(jié)合形成不同的溫壓場結(jié)構(gòu)、 垂直上升運動大值區(qū)及云系導致降水落區(qū)和強度的不同。

通河縣位于黑龍江省中部， 其地理坐標為128°09′-129°25′E，45°53′-46°40′N， 總面積為5678 km2。地形由北向南傾斜，北部為山區(qū)淺山區(qū)，中部為低山丘陵和山前臺地；南部是松花江洪積、沖積平原，屬于溫帶大陸性季風氣候。 據(jù)統(tǒng)計，通河縣年平均氣溫為2.4 ℃，年平均降水量為610 mm。暴雨是當?shù)叵募境Ｒ姷臍庀鬄暮χ?主要集中在7-8月，造成的損失較大，預報難度相對較大。 為此，以2021年8月21-22日通河縣暴雨過程為例，重點探討此次暴雨天氣過程的成因， 以期能夠為掌握暴雨天氣的形成機理，做好暴雨災害的預報預警工作，進而最大限度地減少暴雨災害造成的影響和損失。

2 降水實況

2021年8月21-22日，受東北冷渦過境影響，通河縣出現(xiàn)了一次區(qū)域性暴雨天氣過程。 21日20 時-22日20 時24 h 降 水 量 通 河90.3 mm， 三 站91.5 mm、烏鴉泡91.1 mm、鳳山89.6 mm、祥順71.4 mm、富林58.7 mm、清河43.7 mm、濃河32.7 mm。 其中三站、烏鴉泡、鳳山、祥順、富林降水量超過50 mm，達到暴雨標準（圖1）。

圖1 2021年8月21日20 時-22日20 時通河縣雨量分布圖

降雨同時伴隨出現(xiàn)4-6 級風，陣風達7 級以上，最大陣風出現(xiàn)在祥順14.5 m/s。

3 環(huán)流形勢特征

8月20日08 時500 hPa， 亞洲中高緯地區(qū)為兩槽兩脊， 在黑龍江省西部與貝加爾湖之間有一高空槽，槽后有冷溫槽配合，槽前有強西南急流，急流強度達22 m/s，此時急流中心位于黑龍江省西部，較強的偏南急流為水汽輸送提供良好的條件；20日20時，系統(tǒng)東移并有所減弱，在貝湖東側(cè)形成冷渦，鄂海阻高加強， 系統(tǒng)移動緩慢， 西南高空急流東移減弱，大風速帶移動至黑龍江省北部地區(qū)，此時通河縣處于西南氣流中，但風場呈輻散形勢。

21日08 時位于日本東部海域的副高中心強度減弱（596 dagpm 降至592 dagpm），高空槽分裂為南北兩支，南段開始東移；20 時北支高空槽前的偏西氣流與南支高空槽前的偏南氣流形成風向輻合， 輻合中心位于哈爾濱北部區(qū)縣， 同時南支高空槽前的強偏南氣流提供較好的水汽輸送， 通河縣此時位于偏南氣流的輻合中心，水汽條件和動力條件相配合，黑龍江開始出現(xiàn)降水；22日08 時， 冷渦東移北抬至黑龍江中部， 通河縣位于冷渦前側(cè)， 最強降水時段開始。 強盛的兩脊長時間維持，使冷渦強度較為穩(wěn)定、移動緩慢，影響時間長。

8月20日850 hPa，切變線位于遼寧中部，呈南北向分布，黑龍江處偏南急流中（Vmax=14 m/s）；21日08 時，切變線開始北抬，并于20 時在黑龍江西部形成氣旋性輻合中心， 隨后向東南緩慢移動；22日08 時在黑龍江東南部加強為低渦切變線向西北方向移動。 850 hPa 形勢場與500 hPa 形勢場發(fā)展過程相似，可以看出造成此次強降水的高空系統(tǒng)較為深厚，使得降水的強度強，持續(xù)時間長。

地面形勢場上，21日20 時在遼寧近海海域有一低壓系統(tǒng)，沿海岸線北上并不斷加強，中心氣壓值由1000 hPa 降至995 hPa， 此時通河縣位于低壓正北方。 22日05 時低壓從黑龍江東南角進入并轉(zhuǎn)向西北，22日08 時位于牡丹江附近， 通河縣位于低壓西北側(cè)，低壓中心是992 hPa。 到22日20 時北移過程中中心氣壓值降至987.5 hPa，通河縣位于低壓南側(cè)。

4 物理量特征和T-logp 圖分析

4.1 比濕和相對濕度

21日20 時，850 hPa 通河縣比濕達到10.5 g/kg，925 hPa 則有12.8 g/kg，1000 hPa14.9 g/kg。 相對濕度場上，500 hPa 及以下各層通河縣均處在80 %以上。由此可見，通河縣處在深厚的濕層環(huán)境中，是區(qū)域性暴雨發(fā)生的有利條件之一。

4.2 垂直速度

21日20 時-22日08 時850 hPa，通河縣位于大范圍上升運動區(qū)，并隨著時間推移而有所增強。 垂直方向上，上升運動一直延續(xù)到了400 hPa 高度場。 大范圍深厚的上升運動為降水的持續(xù)提供了保障。

4.3 T-logp 圖

從上游哈爾濱21日20 時T-logp 圖上可以看到：300 hPa 以上均為濕層；CAPE 值354 且為細長條形狀，有利于濕對流發(fā)展；K 指數(shù)35，上下層存在一定的熱力不穩(wěn)定條件；500 hPa 以下垂直風切變很小，但400 hPa-500 hPa 有8 m/s 的風速切變。

5 紅外云圖特征分析

紅外云圖上（圖略），高空冷渦云系形如標點符號中“，”的形狀，屬于逗點云系。21日20 時云系表現(xiàn)為渦旋中心處有一個尖點，具有“S”形后邊界，有一個寬的突起的頭部和尖的尾部云帶， 是一個正在發(fā)展的逗點云。 23 時，云系主要由渦度逗點云系、斜壓葉云系和變形場云帶組成：渦度逗點云系發(fā)展旺盛，以對流性中低云為主；斜壓葉云系以層狀云為主，頂部為卷層云，位于變形場云系南部；變形場云系以卷狀云為主。 根據(jù)上述特征判斷，此時逗點云已經(jīng)發(fā)展成熟。

整個逗點云從21日21 時開始影響通河縣，23時逗點云發(fā)展至成熟階段并位于通河縣上空，22日04 時減弱并移出，這段時間為通河縣最強降水時段，降水主要發(fā)生在渦度逗點云系中。

6 小結(jié)

2021年8月21-22日黑龍江省通河縣區(qū)域性暴雨天氣過程是一次典型的夏季冷渦環(huán)流形勢造成的，主要有以下特征：

（1） 主要影響系統(tǒng)有：高空冷渦、鄂海阻高、低層切變線和地面氣旋。 中高層系統(tǒng)穩(wěn)定，低層水汽充足且維持時間長是此次過程發(fā)生的主要原因之一。

（2）深厚的濕層、大范圍長時間維持的上升運動以及一定的熱力不穩(wěn)定條件是此次區(qū)域性暴雨發(fā)生的有利條件。

（3）紅外云圖上表現(xiàn)為渦旋逗點云，暴雨區(qū)主要分布在逗點云移動的左前方，渦度逗點云系內(nèi)。