2016年7月18～22日華北暴雨天氣過程分析

龔克堅(jiān)，姚素香

(1.民航寧夏空管分局氣象臺(tái)，寧夏 銀川 750009；2.南京信息工程大學(xué)氣象災(zāi)害教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 南京 210044)

1 引言

暴雨是指大氣中降落到地面的水量每日達(dá)到和超過50 mm的降雨[1]，其通常在短時(shí)間就可以造成巨大的積水，形成流域洪澇、城市內(nèi)澇，甚至能次生地質(zhì)災(zāi)害。華北地區(qū)降水集中，具有突發(fā)性強(qiáng)、強(qiáng)度大等特點(diǎn)，如2012年7月21日至22日8時(shí)左右，北京及其周邊地區(qū)遭遇特大暴雨及洪澇災(zāi)害引起了多人傷亡，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，很多研究對(duì)2012年的7.21暴雨成因進(jìn)行了細(xì)致分析[2-4]。在2016年7月18～22日，華北地區(qū)又經(jīng)歷了一次持續(xù)極端暴雨天氣過程，而關(guān)于本次過程的分析并不多見。因此本文利用站點(diǎn)觀測(cè)降水資料，基于地面站點(diǎn)觀測(cè)降水資料的中國(guó)區(qū)域日降水融合資料[5]和ERA-interim逐六小時(shí)再分析資料[6]，旨在分析此次暴雨天氣過程的高中低空和地面形勢(shì)。

2 暴雨概況

2016年7月中旬以后，我國(guó)的華北和東北地區(qū)進(jìn)入雨季。利用中國(guó)區(qū)域日降水融合資料，分析了2016年7月18-22日的總降水量，如圖1所示。從圖中可以清晰看出，雨帶呈典型經(jīng)向分布特征，東北南部、華北大部分地區(qū)，以及江漢大部分地區(qū)雨量均超過50mm，最大降水中心過程雨量超過200mm。此次降水的持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，累計(jì)降水強(qiáng)，雨帶主要沿著太行山和燕山山脈，受到地形的顯著影響，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

3 暴雨過程分析

3.1 對(duì)流層上層

持續(xù)暴雨天氣需要源源不斷的水汽供應(yīng)，強(qiáng)烈的上升運(yùn)動(dòng)和較長(zhǎng)的持續(xù)時(shí)間，因此需要對(duì)環(huán)流形勢(shì)進(jìn)行細(xì)致分析。圖2給出了2016年7月18～22日100 hPa位勢(shì)高度分布。高緯度地區(qū)，新地島為高壓脊控制，貝加爾湖區(qū)域?yàn)榈筒蹍^(qū)域。在副熱帶地區(qū)，亞洲南部為南亞高壓控制，在南亞高壓以北為西風(fēng)急流，以南為東風(fēng)急流。在南亞高壓東部脊線以北為強(qiáng)烈的高空輻散區(qū)域。同時(shí)，西風(fēng)急流對(duì)我國(guó)降水影響較大，在急流的入口區(qū)以南通常對(duì)應(yīng)較強(qiáng)的上升運(yùn)動(dòng)，從而引起大范圍的降水。

圖1 2016年7月18～22日過程降水量

圖2 2016年7月18～22日平均100 hPa位勢(shì)高度，單位：位勢(shì)什米

3.2 對(duì)流層中層

在對(duì)流層中層，高緯為阻塞高壓控制，分別位于烏拉爾山和鄂霍次克海附近，從巴爾喀什湖到貝加爾湖為廣闊的低槽區(qū)，西太平洋副熱帶高壓中心位于海上，脊線位于約20°N附近，高原槽活躍。18日08時(shí)(圖3)，此次過程的影響槽位于100°E附近，槽后的西北氣流引導(dǎo)冷空氣，槽前的西南氣流則可將海上的水汽輸送至華北地區(qū)。由于副高與北部中緯度高壓脊打通(圖3，圖4)，影響槽在18日08時(shí)到20日08時(shí)移動(dòng)較為緩慢，而強(qiáng)度則顯著增強(qiáng)，在20日08時(shí)，已有閉合低壓中心，形成了華北冷渦，為此次暴雨提供了上層干冷的不穩(wěn)定條件，槽線則為地面減壓提供了動(dòng)力條件。

圖3 2016年7月18日08時(shí)500hPa高度場(chǎng)(單位：位勢(shì)什米)和風(fēng)場(chǎng)(單位：m/s)

圖4 2016年7月20日08時(shí)500hPa高度場(chǎng)(單位：位勢(shì)什米)和風(fēng)場(chǎng)(單位：m/s)

3.3 對(duì)流層低層

在2016年7月18日08時(shí)，有西南渦在四川盆地生成，此后，西南渦沿切變線向東略偏北方向移動(dòng)，在7月20日08時(shí)，移至華北地區(qū)，如圖5所示。在低空低渦左側(cè)為冷鋒式切變線，在右側(cè)為暖鋒式切變線，在切變線以南為顯著的西南風(fēng)氣流，且風(fēng)速均大于12m/s，達(dá)到低空急流強(qiáng)度，該西南風(fēng)急流攜帶南海和孟加拉灣的暖濕空氣至華北。此刻華北大部分區(qū)域位于西南渦的前方，低空西南風(fēng)急流的左前方，加上切變線的共同影響，產(chǎn)生低層輻合，對(duì)應(yīng)強(qiáng)烈的上升運(yùn)動(dòng)。另外值得注意的是，低空西南風(fēng)急流對(duì)暖濕空氣的輸送與高空冷渦之間增強(qiáng)了不穩(wěn)定，有利于強(qiáng)降水的產(chǎn)生。

圖5 2016年7月20日08時(shí)850hPa高度場(chǎng)(單位：位勢(shì)什米)和風(fēng)場(chǎng)(單位：m/s)，陰影處風(fēng)速大于等于12 m/s

3.4 地面

此次華北暴雨過程的地面系統(tǒng)為黃河氣旋，該氣旋位于高空冷渦槽前，其動(dòng)力減壓使得氣旋在7月20日達(dá)到最強(qiáng)，中心氣壓低至993 hPa。在黃河氣旋北部，負(fù)變壓顯著，引起變壓風(fēng)輻合，有利于上升運(yùn)動(dòng)的產(chǎn)生，同時(shí)引導(dǎo)氣旋向華北北部，東北方向移動(dòng)。

4 結(jié)論

這是一次在短波槽、切變線、西南渦和低空急流共同作用下產(chǎn)生的大范圍持續(xù)暴雨過程。在高緯阻塞高壓與低緯度副熱帶高壓穩(wěn)定的形勢(shì)下，2016年7月18～22日高原槽活動(dòng)頻繁，中緯度短波槽迅速發(fā)展，并最終形成華北冷渦。西南渦在高空槽前生成后沿著切變線向東北方向移動(dòng)，在其南側(cè)是強(qiáng)烈的西南風(fēng)急流，三者共同作用使得上升運(yùn)動(dòng)強(qiáng)盛，同時(shí)西南風(fēng)急流源源不斷輸送水汽使得持續(xù)暴雨發(fā)生。地面上產(chǎn)生降水的天氣系統(tǒng)則為黃河氣旋，其生成于高空槽前，對(duì)應(yīng)上升運(yùn)動(dòng)。對(duì)流層中上層的冷渦和低層的暖濕氣流增加了對(duì)流不穩(wěn)定性，使得暴雨強(qiáng)度增強(qiáng)。