濮陽市一次短歷時強降水診斷分析

王春玲，崔 力，杜麗婭，許慶娥

(濮陽市氣象局，河南濮陽457000)

短歷時強降水通常伴有雷暴大風、冰雹、龍卷風等強對流天氣，往往與暴雨同時出現，由于降水強度大，容易形成災害。做好對流性天氣的預報、預防對流性天氣的突然襲擊，對防災、減災意義重大［1］。對于短時強降水的研究，許多氣象專家從不同的角度進行過分析，并得到了有意義的結論［2－5］。但由于地域的區別、天氣形勢的不同，每次天氣過程都有其不同的特點。筆者利用常規天氣圖、NCEP全球分析資料(FNL)、自動站觀測資料、新一代多普勒雷達資料等，從環流形勢、水汽條件、大氣層結等方面，對2013年7月18日發生在濮陽市的一次短歷時強降水天氣過程進行綜合分析，為以后該地做好強對流天氣的預報提供一些有價值的結論。

1 過程概況

2013年7月18日05:00～19日10:00濮陽市出現了一次區域性暴雨天氣過程，自動雨量站記錄顯示，50 mm以上的站有30個，最大降水量121.1 mm出現在濮陽市區政府;5個縣測站降水量均在60 mm以上，臺前縣最大，為76.4 mm(表1)。主要降水量集中在18日05:00～09:00和20:00～23:00，因為第1時段降水強度明顯大于第2時段，所以此次分析重點針對第1時段。05:00～09:00臺前、清豐、范縣站出現短歷時強降水，其中臺前縣18日05:00～06:00降水量達52.0 mm。

2 環流形勢特征分析

2.1 500 hPa環流背景 17日20:00，副熱帶高壓(以下簡稱副高)主體588 dagpm等位勢高度線位于我國東南方海上，其沿128°E 的高壓脊外圍北伸至47.3°N，584 dagpm 線位于敦化、長春、樂亭、太原、安康、宜賓到西昌一線，濮陽在584 dagpm線控制下，在商都、榆林、平涼、宏遠、甘孜到那曲有一切變線，濮陽位于切變線右側和584 dagpm線內邊緣的西南氣流疊加區;另在貝加爾湖東北方有一低渦，從低渦中心經蒙古國中部、內蒙西部到青海的西北部有一低槽，槽后冷平流明顯，未來將加強發展。18日08:00(圖1)，副高主體588 dagpm線穩定，暖高脊仍位于128°E附近，584 dagpm線東退了3個經度，位于白山、樂亭、惠民、開封、南陽、恩施到南寧一線，濮陽位于584 dagpm線外圍南西南風與西南風的暖濕氣流輻合區，T－Td≤2℃，貝湖南伸的西風帶槽區位于102°E，向南壓了3個緯度，溫度槽落后于高度槽，說明大氣具有斜壓性;原位于商都、榆林、平涼、宏遠、甘孜到那曲的切變線移至平涼、武都、簡陽到巴塘，也向南壓了3個緯度。西風槽在東移南壓的過程中，擴散冷空氣，迫使584 dagpm線東撤，在584 dagpm線邊緣出現了2℃左右的負變溫區，有利的形勢配置為短時強降水的產生提供了有利條件。

表1 2013年7月18～19日濮陽市5縣測站降水實況 mm

2.2 700和850 hPa環流形勢 17日20:00 700 hPa，在陜西中南部經四川中部到青藏高原東側有一條切變線，在邢臺和濟南之間也有一切變線，濮陽處在切變線右側西南氣流中;隨著系統的東移，于18日08:00(圖2)，2條切變線打通形成了一條近似“人”字形的切變線，位于山西省南部經河南北部到山東省西南部和山西省南部伸向陜西省西南部。17日20:00 850 hPa“人”字形切變線與700 hPa“人”字形切變線幾乎重合，濮陽均處在“人”字形切變線東段的暖切變線附近、T－Td≤2℃的暖濕氣流飽和區內，有利于暖濕氣流的輻合及上升，易產生對流性天氣。高空三層形勢的有利配置，造成濮陽市大部分地區于18日08:00前后出現1 h降水量超過20 mm的短歷時強降水。

圖1 2013年7月18日08:00 500 hPa形勢

圖2 2013年7月18日08:00 700 hPa形勢

2.3 地面形勢 地面圖上，17日20:00，四川到陜南為低壓倒槽，東海經華北南部到青海為高壓脊，高壓脊西部邊緣與暖空氣接觸區域伴有雨區，濮陽受此高壓脊控制;隨著西南倒槽的北擴，高壓脊北抬，18日05:00在天津經河北東部、河南北部到河南西南部有一條地面輻合線，河南北部和西南部開始出現降水;18日08:00(圖3)，四川到陜南的低壓倒槽擴展至華北南部，高壓脊也北抬至朝鮮經華北中部到河套北部一帶，濮陽處于冷暖空氣交匯處，具有較大的斜壓性。3 h變壓圖顯示，在強降水開始之前，濮陽處于負變壓區，說明西南倒槽向東北伸展，地面暖濕氣流增強，輻合上升運動增強，使地面降壓顯著，強降水開始之后濮陽轉為正變壓區，說明華北有冷空氣向南擴散，抬升了地面的暖濕空氣，觸發了強降水的發生。

3 水汽條件分析

圖3 2013年7月18日08:00地面形勢

一般來說，850 hPa圖上水汽通量值的分布與暴雨區量級和落區相關性最佳，水汽通量等值線的密集區通常是暴雨發生區，低層水汽通量散度＜0 g/(cm2·hPa·s)，水汽輻合，有利于暴雨發生［2］。分析18日08:00 850 hPa的水汽通量和水汽通量散度分布發現，低層有一個明顯的水汽輸送帶，16 g/(cm·hPa·s)的中心位于貴州與湖南的交界處，濮陽處在輸送帶的頂端等值線密集區內7 g/(cm·hPa·s)的等值線上;河南沿黃河及以北地區有一個水汽通量散度為－10×10－7g/(cm2·hPa·s)的輻合中心，濮陽位于輻合區的邊緣－6×10－7g/(cm2·hPa·s)等值線上。說明濮陽上空有明顯的水汽輸送及較強的水汽輻合。

在比濕場上，18日08:00，濮陽地區850 hPa等飽和比濕值高達14 g/kg，700 hPa等飽和比濕值高達9 g/kg，說明濮陽當地中低層水汽含量很大且具有一定的厚度。相對濕度場顯示，從我國的云、貴、川經湖南、湖北、河南、河北為一條東北—西南向寬廣大范圍的相對濕度大值區，18日08:00濮陽地區850和700 hPa的相對濕度均在90%左右，低層空氣接近飽和狀態，對產生強降水非常有利。

綜上所述，在濮陽上空有充分的水汽輸送及強烈的水汽輻合，使濮陽市產生了一次暴雨天氣，其中伴有兩段短歷時強降水出現，尤其是第1時段(05:00～09:00)，一天中氣溫較低、能量較小、相對來說對流最弱的時間段，在有利形勢的配合下，產生了1 h降水量在20 mm以上的短時強降水。

4 大氣層結分析

4.1 探空資料 使用上海訂正探空軟件，用臺前05:00氣溫和露點溫度對18日08:00邢臺探空圖進行訂正。從圖4可以看出，05:00 720～350 hPa T－Td≤3℃，濕層較厚，有利于強降水產生［3］，但720 hPa以下T －Td＞5 ℃，上濕下干，又不利于對流單體的生成，產生強對流天氣的可能性較小［4］;本站CAPE值高達1 382 J/kg，說明濕對流不穩定能量較大;K指數為34℃，LI=－3.5℃，說明氣層具備熱力不穩定條件，只要有抬升機制，便可產生對流天氣［3］。700 hPa以下風向隨高度逆轉，有冷平流侵入，并有西北風與東南風的垂直風切變存在。在濕度層結深厚且具有熱力不穩定、對流不穩定的氣層中，又有垂直風切變的觸發，18日08:00前后濮陽市出現了短時強降水，伴有雷暴。

4.2 假相當位溫 18日08:00沿36°N假相當位溫垂直剖面(圖5a)顯示，115°～116°E(濮陽市所在的區域)為 θse等直線密集區，且隨高度向西傾斜，925 hPa以下為高能帶，925～650 hPa為低能帶，等θse密集區是位勢不穩定和斜壓不穩定的集中區域，說明有強的水平能量鋒區存在;θse值隨高度降低，說明氣層屬于對流不穩定層結，均有利于強對流天氣發生和發展［5］。

圖4 2013年7月18日08:00邢臺站探空訂正圖

18日08:00沿116°E假相當位溫垂直剖面(圖5b)顯示，在36°N以南有一個大范圍的高能區，從地面擴展到650 hPa附近，650 hPa以上為一個低能區，說明θse隨高度是降低的，屬于對流不穩定層結，有利于強對流天氣發生和發展;同時在37°N以北有一個大范圍的低能區，從地面擴展到750 hPa附近，36°～37°N為2個高、低能量區的過渡帶，等θse線密集且近于直立，說明能量梯度很大，大氣具有很強的濕斜壓性［6］，濮陽處于等θse線密集帶南部邊緣的θse大值區內，斜壓性大，有利于氣旋性渦度發展，致使上升運動增強，從而使得降水強度增大。實況顯示，08:00前后，在濮陽市中東部(36°N 、116°E)出現了短時強降水。

圖5 2013年7月18日08:00沿36°N(a)和116°E(b)假相當位溫垂直剖面

5 多普勒雷達資料分析

18日04:40～05:52 0.5°仰角的基本反射率因子演變顯示，04:40在臺前南部有一塊普通單體對流回波，與850 hPa切變線對應，之后在偏南氣流的引導下北抬加強，04:58回波單體上生成分散的、較強一些的小對流單體，最大回波強度為48 dBz;05:10，較強回波單體控制臺前縣測站，此時回波頂高最大達14 km，05:28測站南側出現中心強度達53 dBz的強對流單體，05:34 53 dBz的強對流單體減弱至48 dBz，05:40之后回波強度迅速減弱東北移，強降水也隨之減弱。垂直累積液態含水量圖顯示，04:58～05:34其值為最大，持續維持在13 kg/m2，使臺前縣05:00～06:00降水量達52 mm，形成了短歷時強降水。06:00～07:00清豐最大回波強度≤33 dBz，1 h降水量20.8 mm;07:00～08:00范縣最大回波強度≤43 dBz，1 h降水量34.9 mm，也形成了短歷時強降水。

6 小結

(1)造成此次降水的高空影響系統是暖切變線，500、700、850 hPa高空三層東西向的暖切變幾乎在濮陽市上空重合，既提供了動力抬升，又有利于暖濕氣流的輻合及上升，易產生對流性天氣。

(2)584 dagpm線邊緣的暖濕氣流與對應700和850 hPa西南暖濕氣流疊加，提供了深厚的水汽通道。

(3)地面圖上，濮陽處于西南倒槽頂部冷暖空氣交匯處，具有較大的斜壓性，有利于強降水的產生。

(4)水汽通量圖上濮陽處在水汽輸送帶的頂端等值線密集區內，水汽通量散度圖上濮陽位于輻合中心區的邊緣，850和700 hPa濮陽的相對濕度均在90%左右，充足的水汽輸送及其在濮陽上空的輻合，當地又有近于飽和的濕層配合，對產生強降水非常有利。

(5)在濕度層結深厚且具有熱力不穩定、對流不穩定的氣層中，有垂直風切變的觸發，很容易產生短時強天氣。

(6)濮陽處于等θse線密集帶南部邊緣大值區內，斜壓性大，有利于氣旋性渦度發展，致使上升運動增強，可使降水強度增大。

［1］虎瑩.周口市一次短歷時強降水天氣過程分析［R］.河南省2011年度重大天氣過程總結，2011:58－68.

［2］馬月枝，王新紅，宋培玲，等.2010年8月豫北一次短時強降水過程分析［J］.氣象與環境科學，2011，34(4):31 －39.

［3］魏慧娟.短歷時強降水的形成機制及預報模型［R］.河南省2011年度重大天氣過程總結，2012:42－49.

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［5］丁永紅，馬金仁，紀曉玲.一場大范圍強對流天氣的成因分析［J］.干旱氣象，2006，24(1):28 －33.

［6］王金蘭，葉東，劉朝亮，等.2011年7月3日暴雨天氣分析［R］.河南省2011年度重大天氣過程總結，2011:69－74.