張家口地區一次典型暴雨天氣過程分析

王淼 孟繁華 黃山江

摘要 對2013年7月14—15日張家口地區的一次強降雨過程的成因進行了總結分析。結果表明：該次暴雨過程，副熱帶高壓穩定維持，最西段位于120°E附近，呈阻擋態勢；高空槽東移發展加強，張家口位于槽前正渦度平流區，動力條件充分，是形成此次較長時間降水的主要原因；該次暴雨系統開始為明顯的后傾結構，深厚的濕層、較小的高低層溫差，使得過程以層狀云降雨開始；15日8：00后700 hPa和850 hPa的切變幾乎接近垂直，午后出現強對流天氣；整個強降水過程中，700 hPa和850 hPa一直存在西南風暖濕急流，為暴雨區輸送水汽、能量的同時，也提供了動力抬升條件，是該次暴雨過程持續發展的關鍵因素。

關鍵詞 暴雨；強對流；高空急流；中尺度對流系統

中圖分類號：P458 文獻標識碼：A 文章編號：2095-3305（2018）02-037-03

DOI： 10.19383/j.cnki.nyzhyj.2018.02.015

暴雨常在非常短的時間內造成嚴重的洪澇災害，由于其突發性和局地性均較強，因此難以預報和追蹤。近年來隨著經濟社會的發展和城市的不斷擴大，由暴雨導致的城市內澇常對國民經濟建設、人民生命財產和工農業生產造成越來越嚴重的影響[1-7]。

張家口位于內蒙古高原與華北平原銜接處，屬于溫帶大陸性干旱與半干旱季風氣候，常年干旱少雨，年平均降水量僅為384 mm，夏季多局地性短時暴雨，大于50 mm的暴雨平均每年有1～2次，為小概率事件，預報難度極大。文中以2013年7月14日張家口地區出現的年度最大強度降水天氣過程為例，分析了暴雨形成及發展機制的特點，以期為做好當地暴雨災害的預防和預警工作提供參考。

1 天氣概況

受西風槽和副熱帶高壓外圍暖濕氣流共同影響，2013年7月14日下午到15日夜間，張家口市出現了全市范圍的降水過程，過程持續時間長，累積降水量大，大部分地區達到大雨，局部暴雨。全市平均降水量42.9 mm，大于50 mm的鄉鎮98個，大于100 mm的鄉鎮2個。最大為崇禮的塞北滑雪場128.6 mm。受該次強降雨影響，共計 6個縣的32個鄉鎮，153個行政村遭受了不同程度的洪澇災害。受災人口653戶，1 763人；受災面積18.7 hm2，其中成災18.7 hm2，絕收15.3 hm2；倒塌房屋446間，嚴重損毀351間；造成直接經濟損失520萬元，其中農業損失33.6 萬元，家庭財產損失275.1萬元。

從圖1可以看出，張家口市區降水開始時間是14日的夜間，主要降水時段是從14日夜間至15日白天。從14日傍晚開始低層濕度明顯增大，溫度露點差一直保持在2℃左右，接近飽和狀態并持續到過程結束；從14日23：00起張家口地區受地面低壓控制，氣壓持續下降，上升運動明顯加強。

2 環流形勢和影響系統

2.1 500 hPa環流形勢演變

從圖2可以看出，造成張家口地區該次強降水主要是由從貝加爾湖到河套地區的西風槽緩慢東移與副熱帶高壓外圍的暖濕氣流相互作用的結果。副熱帶高壓勢力較強位置少變，同時由于第7號臺風蘇力的影響，從14日8：00—20：00，584線一直位于40°N附近，位置較為偏北，這不僅為強降水前水汽和能量的輸送及積累提供了較好的條件，而且形成了“西低東阻”態勢，降水系統東移緩慢，導致降水持續時間較長。

2.2 影響系統演變

從14日20：00到15日20：00低層系統演變過程可知，14日20：00 500 hPa槽線明顯落后于700 hPa和850 hPa的切變，且位置相對較遠，高低層系統配配置穩定少變；到15日8：00，700 hPa和850 hPa的切變近乎垂直，有利于對流天氣的出現，直至15日20：00 700 hPa切變移出張家口地區，降水趨于結束。

3 物理量場分析

3.1 TlogP圖分析

由圖3a可知，整層的濕度較大，但是沒有不穩定能量，Cape值為0，K指數34，沙氏指數1.86，層結較為穩定，這樣的條件有利于出現持續性的強降水，不利于強對流、雷電天氣的產生；到了15日8：00（圖3b），400 hPa以下幾乎飽和，Cape值和K指數都有所增加，而且有一定的不穩定能量，表明午后出現強對流天氣的可能性增大。

3.2 強天氣分析

從圖4可以看出，從14日20：00到15日8：00系統移動較為緩慢，整個系統后傾，500 hPa槽線遠落后于700和850 hPa切變線；到15日8：00，700和850 hPa的切變位置基本重合，與地面輻合線位置配合較好，更有力于對流天氣的發生，位置仍位于張家口西部；低層一直有急流存在，位置沿著副高外圍相對張家口區較為偏東，到15日8：00急流加強且位置更為偏西偏北，濕舌的位置隨著低空急流逐漸北移，850 hPa低空急流為降水提供源源不斷的水汽輸送，也為該次強降水提供能量和動力抬升條件。200 hPa高空也有急流存在，影響區位于高空急流的南側，高空的輻散起到抽吸作用，高低空急流相互作用為該次暴雨過程提供了較好的動力條件。

3.3 水汽條件

水汽是否充足是強降水的必要條件，通過分析水汽通量散度可知（圖5），從14日20：00開始，850到700 hPa之間水汽通量散度開始明顯減小，到15日8：00，850 hPa中心值達-16 g/（hPa·cm2·s），低層水汽輻合明顯，這與之前分析的低空急流的加強有關。沿著114°E做比濕的空間剖面（圖6），也可以看出低層整層的濕度條件較好，最大中心達到17 g/kg。

3.4 熱力條件

假相當位溫θse是一個重要的溫濕特征參數，是表征大氣溫度、壓力、濕度的綜合特征量，能有效的反應大氣中能量的分布特征，表明大氣的層結狀態。從圖7可以看出，14日20：00張家口附近高低層均有假相當位溫的大值中心，中心強度達到76℃，為暴雨天氣的發生提供了充足的水汽和能量條件。

4 雷達回波特征分析

從圖8可以看出，回波長達18 h且一直穩定的層狀云回波降水系統，最大回波強度40 dBZ，這在張家口地區較為少見。到了15日15：00張家口西北部開始出現對流性回波，并逐漸發展成帶狀回波，最強回波強度為58 dBZ，20：00逐漸減弱移出影響區域。

5 小結

（1）由于該次過程副高勢力較強，使西風槽移動至張家口上游時速度減慢并加強，影響區較長時間處于高空槽的東南象限，是形成該次較長時間降水的主要原因，也是干旱與半干旱區域暴雨最主要特征之一。

（2）該次系統為明顯的后傾結構，深厚的濕層、較小的高低層溫差，過程以層狀云降雨為主。

（3）強降水的產生僅靠暴雨區上空的水汽積累是遠遠不夠的，還需要源源不斷的水汽輸送。該次降水開始到結束，700、850 hpa一直存在急流，西南風急流在為暴雨區帶來水汽輸送了大量的能量的同時，也提供了動力抬升條件，是該次暴雨過程持續發展的關鍵因素。

（4）雷達反射率因子表明這是一次開始主要是長時間的層狀云穩定性降水，15日8：00又有部分對流性降水強力補充。

參考文獻

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責任編輯：劉赟