呼倫貝爾市夏季一次強降雨天氣過程診斷分析

劉思彤

（呼倫貝爾市氣象臺，內蒙古呼倫貝爾 021000）

0 引言

強降雨天氣是內蒙古夏季災害性天氣之一，呼倫貝爾地處內蒙古東北部，境內的呼倫貝爾草原是世界四大草原之一，被稱為世界上最好的草原。強降雨天氣會造成牧草減產，草原牲畜健康也將受到威脅，同時影響糧食生產，甚至引發(fā)山洪、泥石流等自然災害。因此，對強降雨天氣的本地化研究和分析非常有必要。本文利用呼倫貝爾市高空探測資料及地面、高低空實況天氣圖資料，利用天氣學方法，對呼倫貝爾地區(qū)2020年8月8～9日的強降雨天氣過程環(huán)流形勢、影響系統(tǒng)及天氣學成因進行了詳盡的分析，以期進一步了解呼倫貝爾地區(qū)強降雨天氣過程的發(fā)生發(fā)展過程，提高強降雨天氣預報預警的準確率。

1 天氣過程概況及特點

受高空冷渦影響，2020年8月8日8：00至9日8：00，呼倫貝爾市266個監(jiān)測站共206個站有降雨（圖1）。其中，暴雨（50～99.9 mm）7個站，大雨（25～49.9 mm）39個站，中雨（10～24.9 mm）66個站，小雨（0.1～9.9 mm）94個站。最大降雨量出現(xiàn)在扎蘭屯市道南村，為91.2 mm，最大小時雨強也出現(xiàn)在扎蘭屯市道南村，為48 mm/h（9日5：00～6：00）。此次強降雨過程對農業(yè)、牧業(yè)及人民生產生活產生明顯影響。

圖1 呼倫貝爾市8月8日8：00至9日8：00時降水量實況圖

2 天氣形勢

2.1 環(huán)流背景特征

此次強降雨天氣過程，亞歐中高緯環(huán)流形勢為“兩脊一槽”型（倒Ω流型）。西西伯利亞平原有一高脊，東北地區(qū)也有一高脊正在發(fā)展，貝加爾湖地區(qū)有一中心強度為568 dagpm的低渦，8日20：00低渦東移至呼倫貝爾市西側并且中心值加強為560 dagpm，此時低值系統(tǒng)達到最強，相應的降水天氣過程也達到最強。之后，低渦逐漸崩潰減弱為低槽，降水過程隨之減弱。

700 hpa上，貝加爾湖地區(qū)有一低渦東移并加強影響呼倫貝爾市，8日20：00低渦中心位于呼倫貝爾市西側，中心值達到296 dagpm，風場氣旋性旋轉位于呼倫貝爾市西側。對比500 hPa低渦中心，位置基本一致。850 hPa上，低渦略有東移南下并加強，8：00東部地區(qū)存在風速的輻合，20：00有風場切變存在，為強降雨提供了有利的動力條件。

2.2 地面形勢

地面形勢表現(xiàn)為低值系統(tǒng)控制，低值中心向東北方向移動，但中心強度有所減弱，數(shù)值從987.5 hPa減弱為992.5 hPa。7日20：00，等壓線密集，氣壓梯度大，對應實況出現(xiàn)大風天氣。8日20：00，地面氣旋向東北方向移動至我市西部。

3 天氣學成因分析

3.1 動力條件

3.1.1 渦度場。水平輻合輻散一定程度上可以由渦度來反映。高層輻散、低層輻合對垂直運動的發(fā)展有利，從而與寒潮降雪過程有很好的對應關系。高層渦度和底層渦度之間的差值越大，越有利于降水的發(fā)展和持續(xù)。由此次降雨天氣過程中的各個時次的850 hPa渦度場分布來看，隨著低渦向東移動，低層正渦度區(qū)也向東移動，強降水發(fā)生在低層正渦度的大值區(qū)域。8日8：00，850 hPa正渦度中心處于貝加爾湖以西地區(qū)，到了8日20：00，850 hPa渦度中心移到了呼倫貝爾市北部地區(qū)，中心強度為44×10-5/s，說明有強盛的地面氣旋發(fā)展，并有較強的上升運動。

3.1.2 散度場。類似于渦度場的特點，散度場也能在一定程度上表示流體的水平輻合輻散程度。同理，高層散度和低層散度之間的差值越大，對降雪系統(tǒng)的發(fā)展和維持越有利。此次寒潮過程的垂直分布的配置形勢為高空輻散、低空輻合。高空200 hPa有較強的輻散場，其強的抽吸作用可以產生強的上升運動，從而為降水的產生提供可靠的動力條件。

8日8：00，200 hPa上，貝加爾湖東北側至我國內蒙古東北部地區(qū)為正散度區(qū)，有兩個散度中心，中心數(shù)值達到36×10-5/s。8日20：00，北部的散度中心有所南移并加強為48×10-5/s，另一個向東北方向移出呼倫貝爾市。與此同時，850 hPa上，我國內蒙古東北地區(qū)大部為負的散度區(qū)，尤其8日8：00中心數(shù)值達到-40×10-5/s，這樣高空輻散、低空輻合地配置形勢已然形成。

3.1.3 垂直速度場。垂直運動會引起熱量、水汽、渦度、動量等的垂直輸送，從而實現(xiàn)大氣中的能量轉換。水汽冷卻和凝結的主要條件就是上升運動的抬升作用，一般情況下強降水的落區(qū)在垂直上升運動的下方。通過對垂直速度場的分析，發(fā)現(xiàn)寒潮過程具有很強的垂直上升運動。500 hPa上，8日8：00，內蒙古以及內蒙古東部為上升區(qū)，中心位于呼倫貝爾市西側。8日20：00，中心位置向東南方向移動到呼倫貝爾市南部，中心值達到-75×10-3hPa/s。上升區(qū)中心位置與強水地區(qū)有較好的對應關系。整層的上升運動為近地層的輻合加速，對地面氣旋的發(fā)展非常有利，同時又推動了水汽向輻合區(qū)域輸送，為降水的發(fā)生提供了充分的動力和水汽條件。

3.2 水汽條件分析

3.2.1 比濕。分析850 hPa比濕場，7日20：00蒙古、東北地區(qū)及以南地區(qū)為大范圍的高比濕區(qū)，呼倫貝爾市比濕強度達到10 g/kg左右，雖然8日20：00比濕有所減弱，但全市仍在9 g/kg以上。可知，此次降水水汽條件充沛，有利于暴雨天氣的發(fā)生。

3.2.2 水汽通量。水汽通量是用來表征水汽的輸送強度和方向。分析8日至9日850 hPa的水汽通量圖，可以看出，此次過程的源地和水汽路徑主要有兩個：東南路徑，來自黃海、渤海的水汽；西南路徑，來自我國南海的水汽。在有利的環(huán)流條件下，從海面上獲得的大量水汽和被急流所輸送的水汽匯合在一起并被抬升，之后被向北部輸送至我國北方地區(qū)，為此次強降水過程提供了充沛的水汽。

3.2.3 水汽通量散度。水汽通量散度是用來表征水汽的輻合和輻散強弱，這個物理量與垂直運動密切相關。水汽通量輻合區(qū)與垂直上升運動區(qū)往往是一致的。8日8：00，水汽通量散度的負值區(qū)位于呼倫貝爾市西部地區(qū)一帶，中心值為-40×10-5g·s-1·cm-2·hPa-1。到20：00，500 hPa以下全部為水汽輻合區(qū)，水汽通量散度的負值區(qū)東移至呼倫貝爾市南部，強度減弱，中心值為-28×10-5g·s-1·cm-2·hPa-1，充沛的水汽輸送主要來源于大氣的中低層。

3.2.4 溫度露點差。在8日8：00～20：00，700 hPa的溫度露點差分布場上，呼倫貝爾市大部的T-Td＜4℃。表明，該區(qū)域處于高濕度區(qū)，水汽堆積明顯，有利于呼倫貝爾地區(qū)出現(xiàn)強降雨天氣。

3.3 不穩(wěn)定條件

從相關數(shù)據(jù)可知，8日20：00有較強的對流潛勢，cape值達到1 070 J。可知，此次降水天氣過程以對流性降水為主，易發(fā)生短時強降水、雷電等強對流天氣。

3.4 雷達、衛(wèi)星資料分析

從相關數(shù)據(jù)可知，8日15：00額爾古納市南部出現(xiàn)組合反射率大55 dbZ的強回波，此時額爾古納市南部出現(xiàn)h雨強＞20 mm的強降水。雷達圖對短時的強天氣過程有很好的指示作用，在有強天氣過程的預報服務中，應更多加以應用。從相關數(shù)據(jù)可知，8～9日，貝加爾湖地區(qū)有一渦旋云系逐漸向東北方向移動，對地面低壓系統(tǒng)相適應，在此過程中不斷形成對流云團，給我市局部帶來降水天氣。

4 結語

此次強降水天氣過程中，亞歐中高緯環(huán)流形勢緯“兩脊一槽”型，以對流性降水為主。關注低空急流位置、出口區(qū)左前側、風速輻合和風向切變，對大量級降水有很好的指示作用。高空輻散、低空輻合地配置形勢以及較強的上升運動有利大量級降水。濕舌強度、位置，溫度露點差的分析有利于對流性降水的判斷。對EC模式預報檢驗表明，在本次強降水天氣過程中，500 hPa高度場與實況形勢場位置基本一致，但強度偏弱。海平面氣壓場上，該模式預報氣壓場中心氣壓值偏小，位置偏北，表示在此強降水天氣過程中歐洲數(shù)值模式整體較指示性偏弱。本臺對降水落區(qū)及量級的預報訂正能力有待提高。