2018年8月中旬周口市一次暴雨天氣過(guò)程分析

孟照祥

摘要 利用自動(dòng)氣象站資料、衛(wèi)星、雷達(dá)等相關(guān)氣象資料，分析2018年8月中旬周口市一次暴雨天氣過(guò)程。結(jié)果表明：此次暴雨天氣是由臺(tái)風(fēng)“溫比亞”登陸后減弱的低壓和倒槽的共同作用造成的。降水期間，水汽條件、動(dòng)力條件以及不穩(wěn)定能量條件均較好，這些條件共同促進(jìn)暴雨天氣過(guò)程的發(fā)生發(fā)展。衛(wèi)星云圖上臺(tái)風(fēng)外圍螺旋云帶多次經(jīng)過(guò)周口市及其附近區(qū)域，對(duì)應(yīng)雷達(dá)圖上回波強(qiáng)度較強(qiáng)的弧狀回波消散后，又生成反復(fù)經(jīng)過(guò)周口一帶產(chǎn)生強(qiáng)回波“列車(chē)效應(yīng)”，導(dǎo)致此次降水天氣的持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)。基于此，以2018年8月中旬周口市一次暴雨天氣過(guò)程為例，重點(diǎn)分析了暴雨天氣的環(huán)流形勢(shì)、物理量，以期掌握暴雨天氣的形成機(jī)制，為今后更好地開(kāi)展防災(zāi)減災(zāi)工作提供指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞 暴雨;環(huán)流形勢(shì);物理量場(chǎng);周口市

中圖分類(lèi)號(hào)：P458.121.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：2095–3305（2022）03–0054–03

在全球氣候變暖的大背景下，我國(guó)暴雨天氣頻發(fā)，引發(fā)的洪澇災(zāi)害越發(fā)嚴(yán)重[1-3]。近年來(lái)，關(guān)于暴雨天氣的研究已經(jīng)得到許多學(xué)者關(guān)注。孫仲毅等[4]研究了2010年7月19日出現(xiàn)在河南省中北部的一次暴雨天氣過(guò)程，認(rèn)為西太平洋副熱帶高壓加強(qiáng)西伸，中低層低渦的動(dòng)力抬升和西南低空急流強(qiáng)盛的水汽輸送，形成河南省中北部區(qū)域性暴雨天氣過(guò)程。陳蕾等[5]分析了2016年7月18—21日發(fā)生在豫北與河北南部一帶的暴雨主要天氣形勢(shì)和動(dòng)力成因。結(jié)果表明，暴雨發(fā)生在“東高西低”的有利環(huán)流形勢(shì)下。200 hPa高空急流發(fā)展增強(qiáng)，高空急流入口區(qū)右側(cè)出現(xiàn)較強(qiáng)輻散。低空700 hPa有西南低渦發(fā)展并加強(qiáng)東移，造成其東北側(cè)的輻合運(yùn)動(dòng)。伴隨這種高層輻散，底層輻合的運(yùn)動(dòng)，一支明顯的次級(jí)環(huán)流出現(xiàn)在河南河北一帶。雖然對(duì)暴雨天氣的研究較多，但是因?yàn)闅夂蚓哂袕?fù)雜性，不同地區(qū)在不同時(shí)間產(chǎn)生暴雨的原因也不同，因此加強(qiáng)對(duì)局部地區(qū)暴雨天氣的研究十分必要。

周口市隸屬于河南省，地處河南省東南部，黃淮平原腹地，地勢(shì)西北高，東南低，周口市位于中緯度區(qū)域，處于亞熱帶季風(fēng)氣候和暖溫帶季風(fēng)型氣候模糊地帶，整體氣候特點(diǎn)：四季分明，降水量豐富，冬季溫差較大，降水夏秋偏多冬季偏少。伴隨著氣候變暖趨勢(shì)的不斷加劇，暴雨出現(xiàn)的概率越來(lái)越高，常常給人們的生命財(cái)產(chǎn)和社會(huì)發(fā)展帶來(lái)較大的影響。

1 天氣實(shí)況

2018年8月18—19日，受2018年第18號(hào)臺(tái)風(fēng)“溫比亞”的影響，周口市大部分地區(qū)出現(xiàn)暴雨天氣過(guò)程，局部地區(qū)達(dá)到大暴雨、特大暴雨的程度;暴雨中心處于鹿邑和太康一帶，周口市平均降水量達(dá)197.80 mm，最大降水量為364.5 mm，出現(xiàn)在太康縣柳河站。此次暴雨天氣具備降水強(qiáng)度大、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、影響范圍廣等特征，給當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)、城市交通等領(lǐng)域均造成極大的危害。

2 環(huán)流形勢(shì)分析

2018年8月17日08：00在500 hPa形勢(shì)場(chǎng)上，西太平洋副高表現(xiàn)為東西向帶狀，從朝鮮半島向西邊一直延伸到青海東部，江蘇省南部屬于臺(tái)風(fēng)“溫比亞”的中心區(qū)域，在西太平洋副熱帶高壓外圍偏東氣流的作用下不斷移向偏西區(qū)域。8月17日20：00，副高分裂為2個(gè)高壓中心，其中1個(gè)高壓中心處于朝鮮半島至冀北，另外1個(gè)高壓中心處于新疆至青海一帶，2個(gè)高壓之間的河套北部存在低槽活動(dòng);臺(tái)風(fēng)“溫比亞”中心移動(dòng)至安徽一帶，受臺(tái)風(fēng)“溫比亞”外圍偏東氣流的影響，豫東南開(kāi)始出現(xiàn)降水。8月18日08：00，在低槽東移的影響下，副高在短時(shí)間內(nèi)向東退到朝鮮半島一帶，臺(tái)風(fēng)“溫比亞”中心移到豫東南，受臺(tái)風(fēng)影響，周口市在暴雨落區(qū)內(nèi);在高層200 hPa形勢(shì)場(chǎng)上（圖1a）鄭州站和南陽(yáng)站有東南偏東風(fēng)，風(fēng)速大約為20.0 m/s，促使臺(tái)風(fēng)“溫比亞”移向西北偏西區(qū)域。8月18日20：00，臺(tái)風(fēng)“溫比亞”中心分布于豫中偏東地帶，北部有冷空氣進(jìn)入，推動(dòng)豫東、豫北降雨強(qiáng)度變強(qiáng);200 hPa形勢(shì)場(chǎng)河南省南陽(yáng)站依舊存在東南風(fēng)，但是風(fēng)速降到4.0 m/s，引導(dǎo)風(fēng)也有所變?nèi)?，加上受到河南省西高東低的地形的影響，導(dǎo)致臺(tái)風(fēng)“溫比亞”在豫中一帶移動(dòng)速度放緩。8月19日08：00河南省鄭州站高空200 hPa處的弱東南風(fēng)開(kāi)始變成較強(qiáng)的西南風(fēng)，并且500 hPa形勢(shì)場(chǎng)副高西側(cè)南風(fēng)分量增大，上下層共同影響促使“溫比亞”折向東北，由此暴雨中心開(kāi)始向山東省轉(zhuǎn)移，豫中北部地區(qū)仍有降水天氣，但是降水強(qiáng)度較弱（圖1 b）;8月19日20：00臺(tái)風(fēng)“溫比亞”變?nèi)醭傻筒鄄⒁瞥龊幽?，此次暴雨天氣過(guò)程結(jié)束。

3 物理量場(chǎng)分析

3.1 水汽條件分析

暴雨天氣的發(fā)生需要豐富的水汽條件[6]。在本次暴雨天氣過(guò)程中，水汽源地有2個(gè)，臺(tái)風(fēng)登陸前，水汽大多來(lái)自孟加拉灣和南海一帶，由南朝北輸送的水汽經(jīng)黃海構(gòu)成水汽通道，臺(tái)風(fēng)登陸后，伴隨著臺(tái)風(fēng)北上和大尺度環(huán)流形勢(shì)的變化，南海與黃海之間的水汽通道斷裂，水汽主要來(lái)源于東海、黃海中部。

由圖2可知，臺(tái)風(fēng)“溫比亞”引起的暴雨天氣過(guò)程涉及東風(fēng)、東南風(fēng)以及南風(fēng)產(chǎn)生的東邊界和南邊界2條水汽輸送通道，最大水汽通量超過(guò)48 g/（cm·hPa·s），水汽通量輻合中心處于豫東一帶;925 hPa水汽通量輻合中心與降雨大值區(qū)配合較好，水汽由3個(gè)方向河南省積聚后輻合抬升，導(dǎo)致周口及其周邊區(qū)域均出現(xiàn)了暴雨天氣過(guò)程，局部地區(qū)發(fā)生大暴雨、特大暴雨天氣。臺(tái)風(fēng)“溫比亞”過(guò)程河南省降水落區(qū)650 hPa處的比濕值達(dá)12 g/kg，低層持續(xù)超過(guò)18 g/kg;臺(tái)風(fēng)“溫比亞”濕層較為深厚，并且有源源不斷的水汽輸送到該地區(qū)，為周口市暴雨天氣的發(fā)生提供了有利的水汽條件。

3.2 不穩(wěn)定能量分析

通常情況下，臺(tái)風(fēng)環(huán)流中的中小尺度系統(tǒng)是引起臺(tái)風(fēng)暴雨的主要因子，中小尺度系統(tǒng)形成的強(qiáng)對(duì)流具有降水效率高和局地性強(qiáng)等特點(diǎn)，是造成暴雨中心分布不均勻的主因，而強(qiáng)對(duì)流的出現(xiàn)與有利的環(huán)境聯(lián)系密切[7-8]。在本次暴雨天氣過(guò)程中，河南省大部分區(qū)域500 hPa以下具有對(duì)流不穩(wěn)定性（圖3），不穩(wěn)定中心處于周口及其附近區(qū)域，同時(shí)該區(qū)域低層有假相當(dāng)位溫的高能脊，這說(shuō)明不穩(wěn)定能量條件好，促進(jìn)周口市暴雨天氣的發(fā)生發(fā)展。

3.3 動(dòng)力條件分析

通過(guò)分析此次天氣過(guò)程散度場(chǎng)可知，在暴雨發(fā)生時(shí)倒槽附近對(duì)流層中低層存在顯著的輻合，低層為較強(qiáng)的輻合場(chǎng)，到中層不斷變?nèi)酰邔愚D(zhuǎn)換成輻散場(chǎng)。500 hPa以下輻合區(qū)進(jìn)行疊加能夠獲悉8月17日 20：00（圖4a），在冷空氣的作用下，雖然該時(shí)次倒槽系統(tǒng)正壓性很強(qiáng)，但是其倒槽附近的輻合區(qū)不集中，呈帶狀彎曲處在倒槽兩邊（圖4c），與實(shí)況降水分布相吻合，伴隨著冷空氣的南下，8月17日夜間至18日上午，輻合區(qū)強(qiáng)度變?nèi)酰▓D4b），強(qiáng)輻合范圍逐漸集中，基本位于倒槽附近。18日20：00，伴隨著又一次西風(fēng)槽東移的作用，輻合區(qū)移動(dòng)，強(qiáng)度開(kāi)始變強(qiáng)，同時(shí)輻合區(qū)的范圍、位置與降水落區(qū)保持對(duì)應(yīng)。此外，由此次暴雨天氣過(guò)程垂直速度場(chǎng)可知，臺(tái)風(fēng)“溫比亞”在2018年8月18日02：00～20：00期間，豫中、豫東200 hPa高空以下均存在較強(qiáng)的上升運(yùn)動(dòng)，上升運(yùn)動(dòng)中心處于600 hPa，中心強(qiáng)度值為-3.0 m/s，18日08：00為最強(qiáng)時(shí)次，這于臺(tái)風(fēng)北部螺旋云帶經(jīng)過(guò)暴雨落區(qū)保持對(duì)應(yīng)。

4 衛(wèi)星云圖和雷達(dá)資料分析

4.1 衛(wèi)星云圖

由此次天氣期間可見(jiàn)光云圖可知（圖5），2018年8月18日凌晨維持熱帶風(fēng)暴強(qiáng)度的臺(tái)風(fēng)“溫比亞”開(kāi)始對(duì)河南南部、中部以及東部產(chǎn)生影響。臺(tái)風(fēng)外圍持續(xù)有螺旋云帶向河南周口一帶移動(dòng)消散后，又存在新的螺旋云帶生成繼續(xù)對(duì)這些區(qū)域產(chǎn)生影響。8月18日04：00～20：00有數(shù)十次螺旋云帶更替發(fā)展，促進(jìn)周口強(qiáng)降雨天氣持續(xù)出現(xiàn)。強(qiáng)降水出現(xiàn)時(shí)間和螺旋雨帶到達(dá)的位置有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

4.2 雷達(dá)資料分析

通過(guò)此次天氣過(guò)程中雷達(dá)組合反射率圖發(fā)現(xiàn)（圖6），2018年8月18日03：00以后雷達(dá)回波開(kāi)始處于安徽與河南交界地帶，并且對(duì)河南省造成影響，回波和云圖相對(duì)應(yīng)主要分布特點(diǎn)為東北西南向圓弧狀。8月18日08：00出現(xiàn)大范圍50 dBZ強(qiáng)度回波且降水強(qiáng)度持續(xù)增強(qiáng)。之后呈弧狀分布的強(qiáng)回波帶在不斷向西部區(qū)域移動(dòng)過(guò)程中減弱消散，然后有新的強(qiáng)回波帶生成，對(duì)周口及其附近區(qū)域造成影響，產(chǎn)生“列車(chē)效應(yīng)”，降水持續(xù)時(shí)間非常長(zhǎng)。一直到8月18日09：30左右回波前沿已對(duì)開(kāi)封、許昌一帶造成影響，周口市回波強(qiáng)度仍舊為50 dBZ。8月18日13：00粉色強(qiáng)回波影響許昌一帶，周口市仍舊保持強(qiáng)回波狀態(tài)。強(qiáng)回波消散后，持續(xù)有新的強(qiáng)回波帶生成，途徑商丘一帶上空西移減弱且消失。8月18日20：00后回波減弱，降水強(qiáng)度逐漸減小。呈弧狀分布的強(qiáng)回波帶與衛(wèi)星云圖上臺(tái)風(fēng)外圍螺旋云帶相對(duì)應(yīng)，持續(xù)更替維持，導(dǎo)致強(qiáng)降水持續(xù)發(fā)生。

5 結(jié)論

（1）此次暴雨天氣是由臺(tái)風(fēng)“溫比亞”登陸后減弱的低壓和倒槽的共同作用造成的。在低槽東移的影響下，副高在短時(shí)間內(nèi)向東退到朝鮮半島一帶，臺(tái)風(fēng)“溫比亞”中心移動(dòng)到豫東南，受臺(tái)風(fēng)影響，周口市在暴雨落區(qū)內(nèi)。

（2）降水期間，水汽條件、動(dòng)力條件以及不穩(wěn)定能量條件均較好，這些因素共同促進(jìn)暴雨天氣的發(fā)生發(fā)展。在水汽條件方面，臺(tái)風(fēng)“溫比亞”引起的暴雨天氣過(guò)程涉及東風(fēng)、東南風(fēng)以及南風(fēng)產(chǎn)生的東邊界和南邊界2個(gè)水汽輸送通道，水汽通量輻合中心處于豫東一帶。在不穩(wěn)定能量條件方面，河南省大多數(shù)區(qū)域500 hPa以下具有對(duì)流不穩(wěn)定性，不穩(wěn)定中心處于周口及其附近區(qū)域，同時(shí)該區(qū)域低層有假相當(dāng)位溫的高能脊。在動(dòng)力條件方面，垂直速度場(chǎng)上，豫中、豫東200 hPa高空以下均存在較強(qiáng)的上升運(yùn)動(dòng)。

（3）衛(wèi)星云圖上臺(tái)風(fēng)外圍螺旋云帶多次經(jīng)過(guò)周口市及其附近區(qū)域，對(duì)應(yīng)雷達(dá)圖上回波強(qiáng)度較強(qiáng)的弧狀回波消散后又生成反復(fù)經(jīng)過(guò)周口一帶產(chǎn)生強(qiáng)回波“列車(chē)效應(yīng)”，導(dǎo)致此次降水天氣持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)。

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責(zé)任編輯：黃艷飛

Analysis of a Rainstorm Weather Process in Zhou-kou City in Mid-August 2018

MENG Zhaoxiang （Meteorological Bureau of Taikang County， Taikang， Henan 461400）

Abstract Based on automatic weather station data， satellite and radar data， a rainstorm process in Zhoukou city in mid-August 2018 was analyzed. The results showed that the heavy rain was caused by the combined action of the weakened low pressure and inverted trough after the landing of typhoon“Humbia”. During precipitation， water vapor conditions， dynamic conditions and unstable energy conditions are good， which promote the occurrence and development of rainstorm weather. On the satellite image， the spiral cloud belt outside the typhoon passed Zhoukou city and its nearby area for many times. After the arc-shaped echo with strong echo intensity dissipated on the corresponding radar map， the“train effect”with strong echo repeatedly passed Zhoukou area was generated， resulting in the long duration of the precipitation weather. Based on this， a rainstorm weather process in Zhoukou city in mid-August 2018 was taken as an example to analyze the circulation situation and physical quantities of rainstorm weather， so as to grasp the formation mechanism of rainstorm weather and provide guidance for better disaster prevention and reduction work in the future.

Key words Heavy rain; Circulation situation; Physical quantity field; Zhoukou city