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時期， 也是防汛的關鍵時期，2012年7月26 -29日的短時暴雨就出現在此期間。其主要特點就是冷渦控制時間長， 分段降水由東北冷渦結合不同系統而產生， 副熱帶高壓脊的南退與此次降水密切相關， 對降水帶來重大影響的強輻合區在哈爾濱市停留超過12 h， 本文通過實況分析與數值預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；哈爾濱各區縣普降小雨，降水區域主要出現在西北部和北部；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，哈爾濱各區縣市暴雨主要出現在西南部分縣市，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，氣溫持續偏低。

3 環流形勢分析

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日始終在暖區當中，暖鋒降水，27日白天，弱冷鋒過境產生陣雨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，導致副高西側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時在內外蒙古交界形成新的冷渦中心，28日08時內蒙東部高壓脊已經建立且加強東北伸展，脊前冷平流增強南壓，28日20時中心穩定移動到內蒙東部，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時有平流零線經過，在超過6 h 內，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，變壓場溫度維持穩定少動，最大正變壓區在冷鋒后部內蒙東部，最大負變壓區在暖鋒前部，而且緩慢增強南壓趨勢， 變壓場位置的變化導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,對應最大正渦度區，最大正渦度區沿45°西南向東北方向加強，中心經過哈市，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 冷槽經過哈市， 哈市處在冷暖交匯的區域，渦前暖平流引導中心加強東移，西北風和西南風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，輻合最大區和最大正渦度區域，高空急流輻散區和低空急流輻合區的重疊區在內蒙東部，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， 哈市處在最大濕區里和最大水汽軸的正前方，西南水汽在持續的往北輸送。白天高空西北氣流引導的冷空氣南壓， 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 物理診斷預報和實況

28日夜間到29日哈市處在最大上升速度區和水汽最強輻合區當中， 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。高層負渦度對應低層正渦度，有強的上升運動，最大水汽輻合區預報場和實況場一致，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， 這種輸送對暴雨發生前不穩定層結的建立非常有利， 并將維持之后的不斷重建。 在假相當位溫場上看到，高層具有低能量區域，低層具有高能量區域，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，暴雨區出現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 出現在暖平流區和低空西南氣流最大值前沿的輻合最大區， 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，對流層上部高濕區在哈市西南部分，低濕區在北部，28日20時起， 西南往東北方向出現明顯的上升云系，暖濕水汽在抬升，哈市上空色調逐漸增亮，西北部受冷平流影響有明顯下沉運動。

9 總結

綜合分析此次暴雨滿足的三個條件： 首先充分的水汽供應，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共同造成； 最后較長的持續時間。 較長的持續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致低壓中心南壓，再次北抬時，低壓中心就經過哈市。

(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， 最大輻合區停留超過12 h。

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

(4)地面鋒面出現準靜止狀態。

(5)水汽大量存在影響溫度變化。

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