黑龍江省一次暴雨過程成因分析

任桂林，張惠君，楊丹丹,王佳瑩

（1.黑龍江省氣象局，黑龍江哈爾濱150001; 2.黑龍江省氣象臺，黑龍江哈爾濱150030）

黑龍江省一次暴雨過程成因分析

任桂林1，張惠君2，楊丹丹1,王佳瑩1

（1.黑龍江省氣象局，黑龍江哈爾濱150001; 2.黑龍江省氣象臺，黑龍江哈爾濱150030）

2013年8月12-13日，黑龍江省受暖鋒影響，自西南向東北出現區域性暴雨天氣過程。此次暴雨天氣過程，降水持續時間長，影響范圍廣。本文利用常規觀測、衛星、雷達、自動站等資料對暴雨產生的成因進行分析，得出結論：暴雨主要是蒙古低壓東移北上和暖鋒的共同影響產生的，暖鋒鋒生是雨強增強的原因。低空西南急流為暴雨區帶來了豐富的水汽和不穩定能量，高低空急流耦合加強了動力條件。

暴雨；暖鋒鋒生

1 引言

暴雨是黑龍江省主要的災害性天氣之一,易造成山洪爆發、江河泛濫、內澇積水及大面積的洪澇等，常給經濟和人民生命財產造成嚴重的損失。近年來，部分學者從災害特征、天氣學特征及其類型、環流演變、動力學特征以及低空急流在暴雨中的作用、數值模擬等多方面進行了研究和分析。他們利用不同資料，從不同側面證明了暴雨是不同尺度影響系統相互作用的結果，即大尺度環流為暴雨的產生提供有利背景場,中尺度系統則是暴雨的直接制造者。本文利用常規觀測、衛星、雷達、自動站等資料試圖從大尺度環流背景、物理量場診斷和暴雨的中尺度特征分析入手,以了解這場暴雨的成因,為此類暴雨預報提供一些預報依據。

2 降水實況

2013年8月12日08時—13日08時，黑龍江省中西部地區出現明顯降水，暴雨出現在綏化的北部地區，其中，綏棱、海倫的降水量分別為102.3 mm和101mm。最大雨強出現在12日14—20時，海倫達79mm/h,綏棱達46mm/h。

3 環流形勢

3.1 高空環流形勢

過程前期,500 hPa上低渦位于貝加爾湖附近，槽后冷空氣比較強，低渦發展東移。12日08時，副熱帶高壓系統北伸，暖高壓脊控制黑龍江省，受到暖高壓脊的阻擋作用，冷渦少動，槽線東移至內蒙古東北部，槽前有較強的偏南氣流，黑龍江省西南部開始出現降水。13日08時，冷渦東移北收，副高南退，降雨逐漸減弱。

850 hPa高空圖上，12日08時，黑龍江省處于渦前部，從渤海到黑龍江省中西部為偏南急流，輸送大量暖濕空氣，為暴雨發生提供了有利的條件，同時在黑龍江省中部存在西南風與東南風的切變，尺度較小，給該地區帶來強降水。12日20時，低渦東移增強，到達黑龍江省西部，急流強度增強至26m/s，此時，雨強也達到最大。13日08時，低渦逐漸向東北方向移動，中部地區開始轉為偏西氣流控制，降水也趨于結束。

3.2 地面環流形勢

前期在蒙古有低壓向東偏北方向移動，黑龍江省位于低壓前部，12日早晨開始，黑龍江省西南部開始出現降水。14時，低壓發展增強，其前部有暖鋒鋒生，導致黑龍江省中部地區降水增強。20時，隨著低壓逐漸向東南方向移動，黑龍江省中南部大部分地區均出現了較強降水。13日08時后，隨著低壓北移，降水逐漸結束。

4 中尺度分析

12日20時的中分析(圖1)，黑龍江中部中高層冷空氣與低層暖脊垂直配置，形成不穩定的溫度層結，從水汽條件上看，黑龍江省中西部地區的濕度層較厚，500 hPa以下溫度露點差均≤4℃，水汽條件好，有利于暴雨的發生，地面暖鋒為觸發機制，造成中部地區強對流天氣的發生。另外，高低空急流同時出現，對暴雨起著重要的作用，高空急流的存在有利于上升氣流的維持和加強，為長久的上升運動提供動力，中低層西南急流的持續為暴雨提供充足水汽和動力條件。同時，在低空急流出口的左前方有明顯的水汽輻合和質量輻合及強的上升運動，這對產生暴雨的強對流活動的發展非常有利。

圖1 2013年8月12日20時中尺度分析圖

5 物理量場分析

5.1 水汽通量和水汽通量散度

從水汽通量場上看，此次暴雨的水汽來源主要是來自渤海灣地區。12日08時，850 hPa水汽通量大值區位于渤海灣至黑龍江省南部，與低空急流相配合，水汽輸送條件較好，到了12日20時，水汽通量大值區向北推進到遼寧與吉林交界處至黑龍江省中南部，同時在850 hPa水汽通量散度場上，黑龍江中部地區有明顯的水汽輻合，與暴雨區對應較好。

5.2 散度

散度場上，低層輻合、高層輻散的抽吸作用加強了上升運動，為本次暴雨提供了動力條件。12日20時，黑龍江省中西部地區，700 hPa以下均為輻合場，500 hPa以上為輻散場，200 hPa輻散較強，與低層的輻合場基本垂直。此時高低空的配置最好，降水效率較高。

5.3 假相當位溫場

暴雨發生前，隨著偏南氣流輸送的暖濕空氣的加強，低層高能區逐漸向東北方向擴展，低層高溫高濕的不穩定能量與中層向南擴散的冷空氣結合，導致中低層不穩定層結，從而為強降水提供了熱力和動力條件。12日20時，高能舌維持在黑龍江省中部地區，與暴雨區有較好的對應關系。

5.4 不穩定條件

圖2 2013年8月12日(a)08時和(b)20時伊春站探空圖

分析伊春12日08和20時的探空圖(圖2)，08時大氣層結處于低層濕中高層干的不穩定層結中，低層為偏西風，且風力較弱，垂直風切變不強，濕度層較薄，不利于暴雨的發生。在12日20時圖上，隨著暖鋒的移動攜帶南來水汽，整層大氣濕度增大，對流不穩定能量增加，k指數為35，沙氏指數為2.32，cape值為380.6 J/Kg，低層從偏西風轉為偏南風，風速增大，垂直風切變增強，有利于暴雨的產生。

6 衛星云圖分析

12日08時，從紅外云圖上，黑龍江省西南部地區有暖鋒云系覆蓋，當地開始降水。12時，暖鋒云系上有對流云開始明顯發展，覆蓋黑龍江省中部地區。15時，云系向東北方向移動，但強中心仍在綏化北部和伊春南部，從13時的可見光云圖上也可以看出對流云系的頂部粗糙有陰影，說明此時的對流云系處于發展旺盛階段。

7 雷達回波特征分析

本次過程降水的主要時段為14-17時，回波性質為積層混合性降水，大片的層狀云降水回波中夾雜著發展旺盛的對流云降水回波。此類回波降水效率高，降水面積大，持續時間長，易產生大范圍暴雨。

生成階段：14時43分，在伊春雷達上，降水回波主要位于黑河南部和綏化，其中強回波中心在綏化北部的海倫和綏棱，降水回波較為密實，短時強降水發生在強回波中心處。

發展階段：15時04分，降水回波向東北偏北方向移動，強中心前端不斷觸發有新的對流單體，且移動軌跡與強回波帶基本重合，也是綏化北部強降水發生時間長，累積雨量大的原因之一。沿入流方向對綏化北部處回波做垂直剖面，可看到積層混合性降水回波中的多個強回波中心，對應混合云中的多個對流單體，強降水范圍大，中心強度超過55 dBz，并有假尖頂回波。

強盛階段，15時14分，回波繼續向東北方向移動，但移動速度較慢，強回波中心仍位于綏化北部，強回波面積有所增大，強度有所增強。

消散階段，15時59分，回波逐漸移入伊春南部，回波結構變得松散，回波強度減弱，層狀云降水面積變大，向四周彌散，混合云降水系統進入消散階段。

8 數值預報檢驗

通過對ECMWF和T639數值預報的各項數值預報產品與實況進行對比分析，發現兩者在24 h內對本次暴雨過程的天氣系統預報較準確，對預報員有較大的參考價值。對于低渦和副熱帶高壓584線位置的預報，EC模式各時效預報與實況都基本一致；T639模式24 h和48 h預報與實況比較一致，72 h預報的低渦和584線位置比實況偏南。對于黑龍江省中部的低層風場的預報，EC和T639模式24 h預報與實況基本一致，48 h和72 h預報的風速偏小。

9 小結

(1)本次暴雨過程主要是由暖鋒和低壓的共同影響造成的降水，暖鋒鋒生時降雨強度加大，暖鋒云系上不斷有對流云團生成發展。

(2)低空西南急流為暴雨區帶來了豐富的水汽和不穩定能量，高低空急流耦合加強了動力條件。

(3)物理量診斷分析看，暴雨發生在高能鋒區內，暴雨發生前，對流有效位能急劇增加。

(4)雷達圖特征上看，降水主要以積層混合性降水為主，降水效率高，面積大，持續時間長，且降水回波移動軌跡與強回波帶基本重合，易產生大范圍暴雨。

Cause analysis of a rainstorm process in Heilongjiang

REN Gui-lin1,ZHANG Hui-jun2,YANG Dan-dan1,WANG Jia-ying1
(1.Heilongjiangmeteorological bureau,Heilongjiang Harbin 150001; 2.Meteorological observatory of Heilongjiang province，Heilongjiang Harbin 150030)

A regional rainstorm weather processwas happened from the southwest to the northeastof Heilongjiang province during August12-13th,2013 which influenced by warm frontogenesis.There is long duration of precipitation and wide range of influence in this the rainstorm weather process.Analyzed the cause of the rainstorm with the conventional observation,satellite,radar and automatic station data.And the results show that,the heavy rain ismainly due to the common influence of the Mongolian low pressure eastward and the warm front,and the warm frontogenesis is the reason for the strong rain.Low-level southwest jet for the storm area has brought a wealth ofwater vapor and unstable energy,high and low jet coupling to strengthen the dynamic conditions

rainstorm;warm frontogenesis

P458.1+21

A

1002－252X(2017)01－0014－03

2017－1－1

任桂林（1979-),男，黑龍江省大興安嶺人，哈爾濱工程大學，碩士生，工程師.