7月23日齊齊哈爾一次暴雨過程分析

李雯婧　王佳寧　李萌　郭豐赫　張秋燁

摘要 利用常規(guī)觀測資料、云圖、雷達回波等資料，對2022年7月23日齊齊哈爾市發(fā)生的一次暴雨過程進行分析，得出以下結論：高空歐亞中高緯為兩槽一脊的環(huán)流形勢，齊齊哈爾受該低壓槽的控制，低壓槽東移加深，配合地面低壓。從地面到850 hPa低層輻合明顯，低層濕度好，并且存在水汽的輻合與聚集，有利于產(chǎn)生強降水。齊齊哈爾處于高空急流出口區(qū)的左側高層輻散區(qū)下方。高空急流為強降水的發(fā)生與發(fā)展提供了強有力的動力條件。

關鍵詞 暴雨；輻合；高空急流；層結不穩(wěn)定

中圖分類號：P458 文獻標識碼：B 文章編號：2095–3305（2023）06–0107-03

暴雨是黑龍江省汛期的主要災害性天氣，也是氣象部門一直研究的對象。對暴雨落區(qū)、強度和影響時間段的準確預報十分重要。夏季的暴雨多伴有雷暴、大風等強對流天氣，會造成嚴重的災害。利用常規(guī)觀測資料、云圖、雷達回波、自動站等資料，對2022年7月22—23日齊齊哈爾發(fā)生的一次暴雨過程進行分析。從環(huán)流形勢、水汽條件、中尺度條件、雷達回波等方面進行分析，嘗試揭示其形成原因，為防災減災提供服務。

1 天氣實況及特點

2022年7月22日20：00—7月23日20：00的暴雨過程中，齊齊哈爾全市平均降雨量為10.3 mm，但降雨量分布不均，局地性較強，最大小時雨強89.5 mm，出現(xiàn)在齊齊哈爾本站。降雨量超過25 mm的有13個站點，超過50 mm的有齊齊哈爾榆樹、龍江濟沁河、富裕塔哈、齊齊哈爾本站4個站點，超過100 mm的有1個站點，最大雨量出現(xiàn)在齊齊哈爾本站，雨量為121.5 mm，達到大暴雨量級。

強降水主要集中時段為7月23日白天。2022年7月23日齊齊哈爾站出現(xiàn)一次強對流天氣過程，本次強對流天氣產(chǎn)生的主要是短時強降水，同時伴有局地大風、雷電天氣。齊齊哈爾站13：00～16：00降水量為102.6 mm，達到大暴雨標準。13：00～14：00降水量為89.5 mm，最強時段10 min雨強達到34.6 mm。

從7月23日13：00～14：00的雨量圖（圖1）可以看出，同一時間段內(nèi)龍沙區(qū)降水量為0.3 mm，此次降水過程強度大、對流性強、局地性強、降水時間短、預報難度大。

從黑龍江省閃電定位監(jiān)測數(shù)據(jù)可知，過程當天有雷電天氣，主要集中在齊齊哈爾、龍江、富裕、泰來。根據(jù)自動站觀測記錄的小時極大風速數(shù)據(jù)可知，7月23日10：36在富裕塔哈站出現(xiàn)15.9 m/s的極大風速，風速達到7級。7月23日13：25在齊齊哈爾本站出現(xiàn)12.3 m/s的極大風速，風速達到6級。

2 環(huán)流形勢分析

2.1 高空環(huán)流形勢

2022年7月22日08：00 500 hPa（圖2）歐亞中高緯為兩槽一脊的環(huán)流形勢，由西伯利亞大槽分裂出的低壓槽自西北向東南傾斜，低壓槽的南端至我國河套地區(qū)，低壓槽后有較強的冷平流，使得冷空氣不斷南下，未來使低壓槽繼續(xù)加深發(fā)展，高壓脊位于黑龍江省西側。700 hPa和850 hPa上同樣是兩槽一脊的環(huán)流形勢，從低層到高層環(huán)流形勢系統(tǒng)深厚。

7月22日20：00，500 hPa低壓槽發(fā)展加深，高壓脊形成一個閉合的高壓中心，中心氣壓值為584 dagpm，高壓脊向北移動。7月22日20：00 700 hPa上高壓中心已經(jīng)北移出黑龍江。7月23日08：00，500 hPa上高壓中心已經(jīng)北移出齊齊哈爾，低壓槽繼續(xù)向東南加深發(fā)展，齊齊哈爾地區(qū)受該低壓槽的控制。

2.2 地面環(huán)流形勢

2022年7月23日11：00的海平面氣壓場上，齊齊哈爾東側有1個地面低壓中心。至14：00低壓中心向北移動，齊齊哈爾西部存在著風向風速的切變輻合，有利于垂直上升運動的發(fā)展。

3 中尺度分析

從2022年7月23日14：00的中尺度分析圖（圖3）可知，齊齊哈爾西部存在一條地面輻合線，有風向風速的切變。850 hPa的輻合線貫穿整個齊齊哈爾地區(qū)，從地面至850 hPa低層輻合明顯，加強了垂直上升運動，這是有利的動力條件。整個黑龍江省在850 hPa位于濕區(qū)，低層濕度條件較好，良好的水汽條件是暴雨發(fā)生的必要條件之一。而齊齊哈爾本站在500 hPa處于干舌，這種上層干、下層濕的大氣結構是不穩(wěn)定的層結條件，這種不穩(wěn)定層結有利于大氣不穩(wěn)定能量的釋放，有利于對流的發(fā)生，容易形成短時強降水、雷暴大風等強對流天氣[1]。

4 物理量場分析

4.1 水汽條件

充沛的水汽是產(chǎn)生暴雨的必要條件，水汽含量的大小會影響降水的多少，水汽的分布直接影響降水落區(qū)的分布[2-3]。通過對水汽通量場的分析可以得知，此次降水過程的水汽來源是渤海。

2022年7月23日08：00 850 hPa相對濕度場上，齊齊哈爾西部地區(qū)相對濕度＞90％，低層的濕度大，濕度大值區(qū)與暴雨落區(qū)較一致。7月23日08：00 850 hPa的水汽通量散度場上，齊齊哈爾西部處于水汽通量散度場的負值區(qū)，說明齊市西部存在水汽的輻合和聚集，低層水汽輻合上升加強了水汽的垂直輸送，有利于產(chǎn)生強降水。

4.2 動力條件

2022年7月23日08：00齊齊哈爾850hPa和700 hPa的散度場處于負值區(qū)，高層處于正值區(qū)，齊齊哈爾地區(qū)低層輻合、高層輻散有利于上升運動和垂直運動的加強。7月23日08：00 200 hPa高空觀測風場上，齊齊哈爾南部存在一條高空急流。齊齊哈爾處于高空急流出口區(qū)的左側高層輻散區(qū)下方。高空急流可以提供強大的抬升條件，可以觸發(fā)并且加強垂直運動，為強降水的發(fā)生發(fā)展提供了強有力的動力條件。

4.3 探空圖分析

圖4為2022年7月23日08：00齊齊哈爾站的探空圖。沙氏指數(shù)（SI）、K指數(shù)和對流有效位能（CAPE）可以作為大氣穩(wěn)定度的參考依據(jù)和判定指數(shù)。

SI＜0表示大氣層結不穩(wěn)定，并且負值越大，大氣層結不穩(wěn)定度越大。而SI＜-6表示有發(fā)生嚴重對流性天氣的危險。由齊齊哈爾站的探空圖上可以看出SI=-1.33，因此，齊齊哈爾上空的大氣層結是不穩(wěn)定的。有研究表明：黑龍江省強對流發(fā)生日的K指數(shù)特征7、8月一般在30～40 ℃之間，此次過程K=36，但CAPE值為273.8 J/kg，可以看出此次過程發(fā)生在低CAPE值的情況下。探空圖可以看出對流層中高層較干，低層較濕，上干下濕的不穩(wěn)定結構有利于對流天氣的發(fā)生。

5 衛(wèi)星云圖分析

利用風云四號A星可見光云圖資料，結合此次對流天氣過程實況，對孤立的對流云團、出流邊界的可見光云團特征進行了分析。2022年7月23日11：55可見光云圖可以看到清晰的弧狀對流云線，弧狀對流云線是產(chǎn)生對流天氣的一個重要特征，在衛(wèi)星云圖上弧狀對流云線表現(xiàn)為一條很窄的云線，這一邊界稱為陣風鋒（雷暴出流邊界）。12：20可見光云圖表明（圖5），對流云團生成期在高分辨率的可見光云圖上通常表現(xiàn)為孤立的亮點，之后迅速發(fā)展，呈亮白的橢圓形云團。孤立云團發(fā)展過程中的合并，通常預示著對流天氣的進一步發(fā)展，容易產(chǎn)生短時強降水和雷暴大風等強對流天氣，與齊齊哈爾的天氣實況相對應。

6 雷達回波分析

用多普勒雷達分析此次天氣過程，2022年7月23日10：59位于富裕與齊齊哈爾交界處的強回波出現(xiàn)明顯的出流邊界，出流邊界不僅可產(chǎn)生大風天氣，同時可以觸發(fā)新的對流天氣發(fā)展。7月23日10：36在富裕塔哈站出現(xiàn)15.9 m/s的極大風速，風速達到7級。

7月23日13：01在齊齊哈爾本站和西北側各有一強回波，西北側的強回波為帶狀。13：18齊齊哈爾本站的強回波中心不斷加強，西北側的帶狀強回波向東南方向發(fā)展延伸，連成一條長的帶狀強回波。齊齊哈爾本站的降水中心回波強度在45～55 dBz之間變化，并且齊齊哈爾本站一直位于強回波區(qū)，回波移動速度緩慢，最終形成了短時暴雨天氣過程。

7 預報服務和數(shù)值預報檢驗

此次暴雨天氣過程，齊齊哈爾氣象臺全過程滾動跟蹤預報服務。7月21日氣象臺發(fā)布第25期重要氣象信息，提到預計22日夜間至24日齊齊哈爾市將有一次降雨天氣過程，此次天氣過程易發(fā)生短時強降雨、雷暴、大風等強對流天氣，局地性較強。當天，氣象臺及時發(fā)布預警和臨近天氣預報，關注境內(nèi)不斷發(fā)展的雷達回波，并通過微信、電話等渠道及時通知相關政府部門，針對此次強降水制作了三期重要氣象情報。

從7月22日20：00起預報的未來24 h的各家數(shù)值模式來看（圖6），CMA的3種模式和EC模式預報的雨量都偏小。只有CMA-MESO報出了暴雨點，但暴雨點范圍偏小，有一定的偏差，但可以起到暴雨預報的提醒作用。

8 結論

（1）高空歐亞中高緯為兩槽一脊的環(huán)流形勢。齊齊哈爾受該低壓槽的控制，低壓槽東移加深，配合地面低壓。

（2）齊齊哈爾從地面到850 hPa低層輻合明顯，加強了垂直上升運動。整個黑龍江省在850 hPa位于濕區(qū)，低層濕度條件較好。而齊齊哈爾本站在500 hPa處于干舌，這種上層干、下層濕的大氣結構是不穩(wěn)定的層結條件，有利于大氣不穩(wěn)定能量的釋放，容易形成短時強降水、雷暴大風等強對流天氣。

（3）此次降水過程的水汽來源是渤海。在850 hPa相對濕度場上，齊齊哈爾西部地區(qū)相對濕度＞90％，濕度大值區(qū)與暴雨落區(qū)較一致。在850 hPa的水汽通量散度場上，齊齊哈爾西部處于水汽通量散度場的負值區(qū)，齊市西部存在水汽的輻合和聚集，有利于產(chǎn)生強降水。

（4）低層的散度場處于負值區(qū)，高層處于正值區(qū)，齊齊哈爾地區(qū)低層輻合、高層輻散有利于垂直運動的加強。齊齊哈爾處于高空急流出口區(qū)的左側高層輻散區(qū)下方。高空急流可以提供強大的抬升條件，觸發(fā)并且加強垂直運動，為強降水的發(fā)生發(fā)展提供強有力的動力條件。

（5）探空圖上SI為-1.33，齊齊哈爾上空的大氣層結不穩(wěn)定。此次過程K為36，CAPE值為273.8 J/kg，可以看出此次過程發(fā)生在低CAPE值的情況。從探空圖可以看出對流層中高層較干、低層較濕，上干下濕的不穩(wěn)定結構有利于對流天氣的發(fā)生。

（6）通過衛(wèi)星云圖和雷達的結合，可以有效判斷降水過程的發(fā)生與發(fā)展。齊齊哈爾本站的降水中心回波強度在45～55 dBz之間變化，并且齊齊哈爾本站一直位于強回波區(qū)，回波移動速度緩慢，最終形成了短時暴雨天氣過程。

參考文獻

[1] 壽紹文，勵申申，壽亦萱，等.中尺度氣象學[M].北京：氣象出版社，2015.

[2] 潘啟學，莫乙冬，趙杰，等.黔南一次大范圍暴雨天氣成因分析[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2021（12）：204-207.

[3] 王祿祿，崔一鳴，辛得，等.鐵嶺主汛期一次大暴雨過程成因分析[J].安徽農(nóng)學通報，2021，27（13）：182-183.

責任編輯：黃艷飛

Analysis of A Rainstorm Process in Qiqihar on July 23

Li Wen-jing et al（Qiqihar Meteorological Bureau， Qiqihar， Heilongjiang 161000）

Abstract Based on the conventional observation data， cloud image， radar echo and other data， analyzed a rainstorm process in Qiqihar on July 23， 2022， and drew the following conclusions： the upper Eurasian middle and high latitudes were the circulation situation of two troughs and one ridge. Qiqihar was controlled by the low pressure trough， and the low pressure trough moved eastward and deepens， in coordination with the ground low pressure. From the ground to 850 hPa， the low layer convergence was obvious， the low layer humidity was good， and there was convergence and accumulation of water vapor， which was conducive to the generation of strong precipitation. Qiqihar was located below the upper level divergence zone on the left of the upper jet exit zone. The upper jet provides a powerful dynamic condition for the occurrence and development of heavy precipitation.

Key words Rainstorm; Convergence; Upper jet stream; Stratification instability

作者簡介 李雯婧（1995—），女，河南唐河人，助理工程師，主要從事短期預報工作。

收稿日期 2023-03-26