哈爾濱一次典型暴雨天氣的診斷分析

雷呈瑞,欒寶東,劉宇飛

（哈爾濱市氣象局，黑龍江 哈爾濱150030）

1 引言

歷年降水資料顯示， 每年七月下旬到八月上旬是哈爾濱市降水頻發(fā)時期， 也是防汛的關(guān)鍵時期，2012年7月26 -29日的短時暴雨就出現(xiàn)在此期間。其主要特點就是冷渦控制時間長， 分段降水由東北冷渦結(jié)合不同系統(tǒng)而產(chǎn)生， 副熱帶高壓脊的南退與此次降水密切相關(guān)， 對降水帶來重大影響的強輻合區(qū)在哈爾濱市停留超過12 h， 本文通過實況分析與數(shù)值預(yù)報模式的對比就短時暴雨的成因展開分析。

2 降水和溫度實況變化

2.1 降水實況

此次冷渦天氣控制影響超過4 d，都是由來自蒙古的東北冷渦結(jié)合西來蒙古低壓和南來暖式水汽共同作用而形成的降水。 第一次2012年7月26日08時到27日14時， 主要為東北冷渦低槽和蒙古低壓的共同作用；哈爾濱各區(qū)縣普降小雨，降水區(qū)域主要出現(xiàn)在西北部和北部；第二次28日20時到29日22時受高空冷空氣和南來暖濕水汽的共同作用， 降水65.1 mm，大暴雨，哈爾濱各區(qū)縣市暴雨主要出現(xiàn)在西南部分縣市，后期隨冷鋒過境又有1.1 mm 降水。

2.2 溫度實況

由于此次降水時段長，溫度變化也比較大，27日白天到28日夜間哈爾濱市在冷渦的底部，前一渦中心東移，哈爾濱市處在兩渦之間，西南氣流當中，白天氣溫較高，28日夜間到29日白天， 新生冷渦東移進入哈爾濱市，受強的渦前偏東氣流的控制，冷空氣開始影響，氣溫下降，29日夜間到31日白天，冷渦中心東北移動，哈爾濱市由強的西北氣流控制，氣溫持續(xù)偏低。

3 環(huán)流形勢分析

3.1 東北冷渦與地面低壓共同作用

26日08時到27日14時降水是由東北冷渦與地面低壓共同作用而產(chǎn)生的。 25日20時冷渦形成，26日向東北移動，27日減弱東移， 中心在黑龍江省北部，850 hPa 溫度脊控制哈爾濱（以下簡稱哈市）的東部，地面上蒙古低壓中心一直偏西偏北，哈爾濱市到27日始終在暖區(qū)當中，暖鋒降水，27日白天，弱冷鋒過境產(chǎn)生陣雨0.1 mm，隨后東移入海。渦中心和低壓中心都偏北， 高度場有弱的后傾槽配置，850 hPa溫度線落后高度線，850 hPa 槽線和冷鋒近于重合。

3.2 東北冷渦和副高相互作用

主要降水時段在28日夜間到29日白天。 中緯度東亞大槽增強切渦南壓，副熱帶高壓脊西伸北抬，阻擋了低渦底部的東移，形成西低東阻形勢，副高與蒙古高壓之間形成弱兩高切變線， 為抬升提供垂直條件，維持時間超過4 d，導(dǎo)致副高西側(cè)暖濕水汽北抬到哈市，為暴雨的形成提供了充足的水汽條件。 渦特點： 受華北低壓增強北上,28日08時在內(nèi)外蒙古交界形成新的冷渦中心，28日08時內(nèi)蒙東部高壓脊已經(jīng)建立且加強東北伸展，脊前冷平流增強南壓，28日20時中心穩(wěn)定移動到內(nèi)蒙東部，28日夜到29日白天， 中心加強東北移動過境，29日白天到31日白天哈市處在冷渦后部控制， 渦中心為西南向東北方向移動。

3.3 低壓中心位置變化分析

圖1 7月28日23時地面圖

圖2 28日23時－29日23時低壓中心線路圖

28日23時低壓中心在內(nèi)蒙東部， 如圖1 所示。28日23時-29日05時低壓中心南壓，29日05時開始緩慢東移，之前暖鋒降水，哈市在低壓頂部倒槽輻合最強區(qū)域，后期冷鋒降水。20時以前高空為弱的暖平流，23時有平流零線經(jīng)過，在超過6 h 內(nèi)，鋒面無顯著變化，維持時間超過9 h。 鋒面前后變壓場變化小，暖鋒在負變壓場中，鋒面前后變化不顯著，呈準靜止狀態(tài)，變壓場溫度維持穩(wěn)定少動，最大正變壓區(qū)在冷鋒后部內(nèi)蒙東部，最大負變壓區(qū)在暖鋒前部，而且緩慢增強南壓趨勢， 變壓場位置的變化導(dǎo)致低壓中心位置無太大變化，由圖2 可知，低壓中心先偏南再偏北往東北方向移動在哈市西南部， 最大負變壓值由28日23時的15 hPa 增強到29日02時的37 hPa,對應(yīng)最大正渦度區(qū)，最大正渦度區(qū)沿45°西南向東北方向加強，中心經(jīng)過哈市，顯示輻合正逐漸加強,水汽輻合線在西部和最大水汽軸重合。

4 中尺度分析

從圖3 可看出，哈爾濱處在850 hPa 溫度脊的前部，500 hPa 冷槽經(jīng)過哈市， 哈市處在冷暖交匯的區(qū)域，渦前暖平流引導(dǎo)中心加強東移，西北風(fēng)和西南風(fēng)暖濕橫切變在哈市西部，哈市處在850 hPa 西南低空急流的前方，輻合最大區(qū)和最大正渦度區(qū)域，高空急流輻散區(qū)和低空急流輻合區(qū)的重疊區(qū)在內(nèi)蒙東部，700 hPa 上干侵入主要位于蒙古和黑龍江省的東部，對哈市的降水無太大影響， 哈市處在最大濕區(qū)里和最大水汽軸的正前方，西南水汽在持續(xù)的往北輸送。白天高空西北氣流引導(dǎo)的冷空氣南壓， 低層有西南急流將海上的水汽源源不斷的向北輸送， 水汽條件轉(zhuǎn)好，濕度逐漸增加。

圖3 28日20時中尺度分析圖

5 物理診斷預(yù)報和實況

28日夜間到29日哈市處在最大上升速度區(qū)和水汽最強輻合區(qū)當中， 高層有輻散中心，低層有輻合中心。 20時在長春附近有強復(fù)合中心， 中心強度2*10-5S-1,500 hPa 上有強的輻散中心， 中心值1.4，暖區(qū)降水高層輻散比低層輻合對暴雨有更大的作用。高層負渦度對應(yīng)低層正渦度，有強的上升運動，最大水汽輻合區(qū)預(yù)報場和實況場一致，量級也基本符合。

6 物理量場分析

28日20時， 露點溫度差<2 的范圍在哈爾濱市西南位置；從水汽場可以看到，為此次短時暴雨所提供水汽的主要是偏南低空急流和西南低空急流，主要是因為副高位置偏北而形成的，低空急流的建立，將大量的水汽和熱量往東北方向輸送， 這種輸送對暴雨發(fā)生前不穩(wěn)定層結(jié)的建立非常有利， 并將維持之后的不斷重建。 在假相當位溫場上看到，高層具有低能量區(qū)域，低層具有高能量區(qū)域，并且低層高能舌伸向哈市，這種配置有利于暴雨的形成，通過實況分析，渦度場中正渦度中心在哈爾濱，暴雨區(qū)出現(xiàn)在正渦度正前方接近負渦度梯度大的地方。 從上升速度上看到，最大上升速度和暴雨區(qū)重合，暴雨在低空急流左前方，中空急流右前方。

7 副高位置的變化

28日08時脊線最北端達38.5°N，28日20時脊線西伸北抬最北端達39°N,29日08時， 開始減弱南撤，29日20時受中緯度高壓脊北伸的影響分裂為兩個副高中心，30日08時分離出的北端副高中心再次北抬，脊線最北端達40°N，維持并再次逐漸西伸，持續(xù)到1日08時渦中心減弱為低槽移出黑龍江省。

8 云圖

逗點云系為此次降水的主要云系， 前期為暖鋒云系降水，后期為冷鋒云系降水，MCC 出現(xiàn)在暖平流區(qū)和低空西南氣流最大值前沿的輻合最大區(qū)， 而水汽主要集中在對流層下部以及近地面， 溫度隨高度遞減，對流層上部高濕區(qū)在哈市西南部分，低濕區(qū)在北部，28日20時起， 西南往東北方向出現(xiàn)明顯的上升云系，暖濕水汽在抬升，哈市上空色調(diào)逐漸增亮，西北部受冷平流影響有明顯下沉運動。

9 總結(jié)

綜合分析此次暴雨滿足的三個條件： 首先充分的水汽供應(yīng)，本地比濕≥10 g/kg，西南水汽充足源源不斷；其次有強烈的上升運動，此次暴雨的垂直運動由大中小天氣尺度系統(tǒng)共同造成； 最后較長的持續(xù)時間。 較長的持續(xù)時間是暴雨形成的重要條件，維持12 h。

(1)副熱帶高壓脊的進退對降水有重要影響。 副熱帶高壓脊的南撤導(dǎo)致低壓中心南壓，再次北抬時，低壓中心就經(jīng)過哈市。

(2)暴雨有西南水汽通道，強的輻合上升運動，受變壓場影響南來低壓為準靜止狀態(tài)， 最大輻合區(qū)停留超過12 h。

(3)暴雨出現(xiàn)在低空急流左前方，中空急流的右前方，低層暖脊和高層冷槽交匯的區(qū)域。

(4)地面鋒面出現(xiàn)準靜止狀態(tài)。

(5)水汽大量存在影響溫度變化。

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