2019-08-03—08-05 太原市大范圍強降水天氣過程分析

田曉婷，蔡曉芳，李樹文

（太原市氣象局，山西 太原030082）

1 過程概況

2019-08-03白天到2019-08-04夜間太原市出現大范圍強降水天氣，各代表站過程降水量為39.7～78.7 mm；區域自動站中大于25 mm 的站有37 個，大于50 mm 的站有61 個，大于100 mm 的站有5 個，最大雨量出現在陽曲的溫川，降雨量為162.8 mm。

2019-08-03 下午到夜間，太原市普降大雨，局部暴雨，持續時間較長，2019-08-04 下午到夜間主要以雷陣雨為主，局部伴有短時強降水，代表站最大小時雨強出現在陽曲，為24.5 mm。區域站最大小時雨強出現在陽曲的凌井店，為46.8 mm。

2 環流形勢演變特點

2019-08-03—08-05，500 hPa 上亞洲中高緯呈“兩槽一脊”型，伴隨貝湖附近阻塞高壓的形成和維持，中緯度河套地區有低渦低槽形成并緩慢東移影響山西，由于低緯地區多熱帶低壓或臺風活動的影響，副高位置偏比，位于120°E 以東，北緯30°～40°N 之間，584 線南北擺動，與大陸高壓同位相疊加，形成阻擋形勢，迫使低渦低槽移動極其緩慢，同時北部不斷有短波槽下滑冷空氣。在有利的大尺度環流背景下，太原出現暴雨、短時強降水等強對流天氣。

2019-08-03T08：00，700 hPa 河套到山西南部有低渦人字形切變，暖切位于太原南部，850 hPa 河套有一切變，太原以偏東氣流為主，地面圖（圖略）上呈東高西低形勢，降水主要在山西西南部。2019-08-03T20：00，由于東部副熱帶高壓穩定少動，高空槽東移緩慢，對應700 hPa 上切變線北抬到太原北側，急流頭到達太原，850 hPa 上偏東氣流和東南氣流加強，太原水汽條件和動力條件較好。2019-08-04T 08：00，隨著西風槽緩慢東移，山西槽前西南加大，對應中低層切變加深，山西北中部的西南急流加強，太原上空700 hPa 風速達到18 m/s，850 hPa 出現人字切變，東南急流加強，風速達到12 m/s，動力和水汽條件更為有利，地面圖上仍是東高西低形勢。2019-08-04T20：00，500 hPa 槽線東移到山西西部，700 hPa 和850 hPa 急流減弱，但降水仍持續。2019-08-05T20：00，太原整層已轉為西北氣流控制，降水結束。

3 形成原因

3.1 2019-08-03 下午到夜間降水成因分析

3．1．1 高低空配置分析

2019-08-03T20：00 高低空系統配置如圖1 所示。

圖1 2019-08-03T20：00 高低空系統配置圖

從圖1 可以看出，由于東部副熱帶高壓穩定少動，584線位于山西南部，高空槽東移緩慢；對應700 hPa 上切變線北抬到太原北側，急流頭到達太原，有利于水汽和能量的堆積；850 hPa 上在太原南部有暖式切變線，偏東氣流和東南氣流加強；700 hPa 和850 hPa 上相對濕度均大于80%；較好的水汽和動力條件使得太原地區在2019-08-03 下午到夜間普降大雨，局部暴雨。

3．1．2 物理量診斷

動力條件：輻合層主要位于400 hPa 以下，在2019-08-03夜間，低層輻合，高層輻散，有較為強烈的上升運動。地面位置處，從較強降水時段前1～2 h 的小時極大風速圖上可以看到，太原南部有地面輻合線存在。

熱力條件：600 hPa 以下為暖平流，大氣層結不穩定，有利于發生對流天氣。

水汽條件：2019-08-03T20：00，太原均處于中低層水汽飽和（T-Td≤4）區；700 hPa 山西中部（太原附近）存在明顯的水汽通道，西南氣流風速達到14 m/s，有明顯的風速輻合，水汽通量為8～10 g·cm-1·hPa-1·s-1；850 hPa 山西中南部存在明顯的水汽通道，東南氣流風速達到8 m/s，有風速輻合，水汽通量為6～8 g·cm-1·hPa-1·s-1。

從太原單站探空來看，2019-08-03T08：00，對流抑制有效位能Cin 明顯大于濕對流有效位能Cape，自由對流高度較高，位于600 hPa 附近；2019-08-03T20：00，Cape 值明顯增大，達到461.7 J/kg，形狀呈細長型結構；DCAPE 值達到460.8 J/kg；K 指數為37 ℃；SI 指數<0；低層850 hPa偏東風增強，700 hPa 偏南風增大，600 hPa 以下風隨高度順轉，有明顯的暖平流；濕層深厚，抬升凝結高度和自由對流高度降低，暖云層變厚，降水效率高；0～6 km 垂直風切11 m/s 左右，以上條件有利于短時強降水出現，不利于冰雹和大風的產生。

3．1．3 雷達回波特征

從山西雷達拼圖上看，2019-08-03 白天，太原上空回波較弱；到2019-08-04T04：00 以后大面積的強回波覆蓋太原市，局部回波強度較強，尤其是小店和陽曲，局部出現了短時強降水；2019-08-04T08：00 以后，強降水回波移出太原，降水間歇。從2019-08-04T05：25 反射率圖可以看出，太原上空出現大范圍的降水回波；低質心，最大40 dBZ；最強回波均集中在零度層以下，屬暖云降水，易發強降水。從同時段的速度圖上看，零速度等值線為“S”形；近地層偏南風；風隨高度順轉，暖平流。

綜上原因，2019-08-03 下午到夜間，降水持續時間長，個別時段雨強偏大，使得太原市普降大雨，局部暴雨。

3.2 2019-08-04 傍晚到夜間降水成因分析

3．2．1 高低空配置分析

2019-08-04T08：00 高低空系統配置如圖2 所示。從圖2 可以看出，隨著西風槽發展緩慢東移，山西槽前西南風加大，對應中低層切變，山西北中部的西南急流加強，太原上空700 hPa 風速達到18 m/s，850 hPa 出現人字切變，東南急流加強，風速達到12 m/s，動力和水汽條件更為有利，地面圖上仍是東高西低形勢。2019-08-04T020：00，500 hPa 槽線東移到山西西部，700 hPa 和850 hPa 急流減弱，但降水仍持續。2019-08-05T020：00，太原整層已轉為西北氣流控制，降水結束。

3．2．2 物理量診斷

動力條件：從太原的散度和垂直速度經向剖面圖上看，輻合層主要位于400 hPa 以下，在2019-08-04T20：00 前后，低層輻合，高層輻散，有強烈上升運動。從較強降水時段前1～2 h 的小時極大風速圖上可以看到，太原南部有地面輻合線存在。

圖2 2019-08-04T08：00 高低空系統配置圖

熱力條件：600 hPa 以下為暖平流，大氣層結不穩定，有利于對流天氣的形成。

水汽條件：2019-08-04T08：00，太原均處于中低層水汽飽和（T-Td≤4）區；700 hPa 山西中南部存在明顯的水汽通道，西南氣流風速達到18 m/s，水汽通量為10～12 g·cm-1·hPa-1·s-1；850 hPa 山西東南部存在明顯的水汽通道，東南氣流風速達到12 m/s，水汽通量為12 ～14 g·cm-1·hPa-1·s-1；從比濕的垂直剖面圖上看，太原地區低層水汽較好；水汽通量散度的垂直剖面圖上，低層水汽輻合，850 hPa 輻合中心達到-11。

從太原單站探空來看，隨著2019-08-03 夜間強對流出現，不穩定能量釋放，到2019-08-04T08：00，Cape 值減小為0 J/kg，但DCAPE 值為599.9 J/kg，降水強度減弱，探空曲線呈上喇叭結構，上干冷下暖濕。

用2019-08-04T14：00 溫度對2019-08-04T08：00 探空進行訂正后，Cape 值明顯增大，有較強的不穩定能量，午后容易產生強對流天氣。

3．2．3 雷達回波特征

從山西雷達拼圖上看，2019-08-04T17：00 左右，山西中部有對流發展，到2019-08-04T19：00 以后在太原東部形成帶狀回波，局部回波強度較強；2019-08-04T22：00 以后，帶狀回波斷裂，北部向東北方向移動，逐步移出太原，降水結束。

從2019-08-04T17：15 反射率圖上可以看出，太原上空出現對流單體回波；低質心，有弱回波懸垂，最大50 dBZ以上，到2019-08-04T21：59，對流發展，有多個對流單體組成帶狀回波；從同時段的速度圖上看，零速度等值線為“S”形；近地層偏南風；風隨高度順轉，暖平流。

綜上原因，2019-08-04 從傍晚到夜間，太原主要以雷陣雨為主，局部伴有短時強降水，大點的降水主要出現在太原東部，陽曲的凌井店雨強達到46.8 mm/h。