2016年7月20日河北大暴雨過程的分析

張 蔚，侯姝伊

（樂亭縣氣象局，河北樂亭 063600）

0 引言

2016年7月19—21日，在河北及其周邊地區(qū)出現(xiàn)了大暴雨天氣。受此次強(qiáng)降水天氣的影響，河北山區(qū)出現(xiàn)了山洪災(zāi)害，在河北部分城市出現(xiàn)了內(nèi)澇，導(dǎo)致了嚴(yán)重的人員傷亡，同時(shí)也給河北地區(qū)的經(jīng)濟(jì)帶來了嚴(yán)重的損失[1]。7月19日至21日08時(shí)，河北地區(qū)的累積降水量在100～250 mm之間，其中河北石家莊局地降水達(dá)400 mm以上。河北地區(qū)的這次降水強(qiáng)度大，屬于極端性降水。

1 資料源引用

本文利用常規(guī)觀測(cè)資料以及歐洲氣象中心資料，對(duì)本次暴雨過程進(jìn)行了天氣形勢(shì)、動(dòng)力和水汽的診斷分析。

2 天氣形勢(shì)分析

7月19日08時(shí)（圖1a）500 hpa在陜西至四川東部有低槽，在槽的兩邊分別有高壓脊的存在，槽后方的脊線位于95°E附近，前方的脊線位于125°E附近。這樣在北方形成了兩脊一槽的環(huán)流形勢(shì)。此時(shí)河北地區(qū)位于高空槽前，有輻合上升氣流，產(chǎn)生降水。高空槽持續(xù)向東移動(dòng)，逐漸控制我國(guó)北方。08時(shí)，在700 hpa上在山西、陜西、四川盆地東部存在閉合低壓。我國(guó)南部存在西南急流，急流將南海的暖濕空氣向我國(guó)北方地區(qū)進(jìn)行輸送，為河北地區(qū)的降水提供了充足的水汽條件[2]。7月19日20時(shí)（圖1b）500 hpa槽東移，其中強(qiáng)度為5800 gpm線在山西河北切斷，形成了低渦。在低渦的南部存在切變線，氣旋式切變使得河北南部氣流產(chǎn)生強(qiáng)烈的輻合上升運(yùn)動(dòng)。同時(shí)，副高脊線向北抬升且向西伸展，副高的發(fā)展會(huì)對(duì)低渦的東移產(chǎn)生強(qiáng)烈的阻礙作用。700 hpa上西南低空急流強(qiáng)度增加。

7月20日08時(shí)（圖1c）500 hpa低渦在河北地區(qū)發(fā)展深厚。低渦中心強(qiáng)度達(dá)到了5760 gpm，低值系統(tǒng)發(fā)展深厚。副熱帶高壓向北抬升的同時(shí)繼續(xù)向西移動(dòng)，副高向北抬升到日本海附近，對(duì)低渦的東移起到限制的作用。低渦的位置存在強(qiáng)烈的氣旋性切變。在700 hpa上閉合的低壓發(fā)展到了河北南部，使得河北地區(qū)產(chǎn)生了強(qiáng)烈的氣旋性環(huán)流。此時(shí)西南急流的強(qiáng)度增大。20日08時(shí)，高空上存在發(fā)展深厚的低渦，中低層存在閉合的低壓，這樣的高低空配置使得氣旋在河北南部形成。其氣旋使得低層氣流有強(qiáng)烈的輻合上升運(yùn)動(dòng)，使得暴雨在河北地區(qū)維持與發(fā)展。20日20時(shí)（圖1d）低渦受副高的阻擋，北上移動(dòng)變緩，但是強(qiáng)度減弱。在700 hpa上閉合的低壓在河北地區(qū)的強(qiáng)度也開始減弱。高低空低值系統(tǒng)強(qiáng)度的減弱，不足以再維持暴雨的強(qiáng)烈發(fā)展。21日08時(shí)，槽仍然存在，但是高空急流向東移動(dòng)，低層閉合低壓中心強(qiáng)度減弱，河北地區(qū)的降水開始減弱，直至降水結(jié)束。

3 天氣診斷分析

3.1 水汽通量散度

7月19—21日水汽通量的大值區(qū)由南部延伸到我國(guó)的北方地區(qū)，將南方的暖濕空氣輸送到我國(guó)河北地區(qū)。當(dāng)?shù)氐乃可⒍却笮￡P(guān)系著本地區(qū)降水的強(qiáng)弱水平。7月19日08時(shí)（圖2a）水汽通量散度輻合大值區(qū)位于河南、湖北地區(qū)，并且大值區(qū)的前部已經(jīng)延伸到了河北南部。低層存在西南急流，西南急流將南海的暖濕空氣輸送到我國(guó)的北方地區(qū)。在19日20時(shí)（圖2b），水汽通量散度大值區(qū)持續(xù)向北方移動(dòng)，其大值中心區(qū)位于河南、山東地區(qū)，之后向北移動(dòng)進(jìn)入河北南部。20日08時(shí)（圖2c）西南急流的強(qiáng)度有所增強(qiáng)，并且在低空出現(xiàn)了東南急流，東南急流將黃海、渤海的暖濕空氣輸送到河北地區(qū)，兩支急流對(duì)水汽的共同輸送使得河北地區(qū)的水汽極其充沛。此時(shí)水汽通量散度大值區(qū)位于河北南部、河南等地，在地形方面，受太行山脈東北西南走向和燕山山脈東西走向地形抬升的影響，對(duì)河北東北部的降水有明顯的增強(qiáng)作用。20日20時(shí)（圖2d）高空低渦與低空閉合低壓的強(qiáng)度在河北地區(qū)逐漸減弱，水汽通量散度大值區(qū)逐漸消失，則水汽輻合上升運(yùn)動(dòng)也不在強(qiáng)烈。21日，水汽通量散度大值區(qū)到達(dá)我國(guó)東北地區(qū)，河北地區(qū)的降水開始減弱，最終降水結(jié)束。

3.2 位渦診斷分析

位勢(shì)渦度與渦度場(chǎng)，高度場(chǎng)有關(guān)[3]。在絕熱、無摩擦大氣中，位渦是守恒的[4]。19日20時(shí)2 pvu位渦等值線表示的對(duì)流層頂發(fā)展到500 hpa高度上，發(fā)展深厚的槽在河北南部、山西地區(qū)切斷形成了低渦，在700 hpa上低層低渦也存在于河北南部。高層與低層系統(tǒng)之間的耦合，使得對(duì)流層氣旋性環(huán)流快速發(fā)展，氣流上升給位渦異常區(qū)附近的氣旋性環(huán)流起到了促進(jìn)作用，反過來位渦異常區(qū)附近的環(huán)流又加速低空以及地面氣旋的發(fā)展。20日08時(shí)（圖3a），500 hpa高空低渦在河北地區(qū)發(fā)展深厚，產(chǎn)生強(qiáng)氣旋性切變。位渦數(shù)值≥1.5 pvu的高位渦發(fā)展到了河北地區(qū)，低空以及地面產(chǎn)生了正位渦異常，正位渦異常使得河北大氣變得不穩(wěn)定，在低層進(jìn)一步加強(qiáng)了氣旋性環(huán)流，促進(jìn)低層氣流進(jìn)行輻合上升運(yùn)動(dòng)。河北地區(qū)強(qiáng)烈的氣旋性環(huán)流，使得水汽輻合上升，并且上升的水汽在高層凝結(jié)，釋放潛熱，使得高層溫度升高，則促進(jìn)了高空的氣旋環(huán)流發(fā)展，使得低空氣旋得到增強(qiáng)。此時(shí)，低空的低渦以及地面氣旋得到最大的發(fā)展。14時(shí)（圖3b）在河北地區(qū)≥1.5 pvu的正位渦異常區(qū)已經(jīng)延伸到了250 hpa，在低空正位渦異常區(qū)持續(xù)發(fā)展。之后，低空低渦中心強(qiáng)度開始減弱，位渦異常區(qū)域開始由對(duì)流層低層向上收縮，低層大氣開始變得穩(wěn)定。之后，高空槽和低空閉合低壓等一系列低值系統(tǒng)開始向東北移動(dòng)，離開河北地區(qū)，河北地區(qū)的降水開始減弱。綜合位渦的傳播以及高低空形勢(shì)分析，位渦異常中心的向下發(fā)展是造成低層閉合低壓系統(tǒng)和氣旋性環(huán)流發(fā)展的重要因素。

圖3 沿38°N位渦垂直剖面（PV；a、b、c、d分別為20日08 h，20日14 h；單位：10-6m2*k*kg-1*s-1）

4 結(jié)語(yǔ)

利用氣象資料對(duì)2016年7月19—21日發(fā)生在河北地區(qū)的暴雨天氣進(jìn)行了研究分析，得到了如下的結(jié)論：

1）河北地區(qū)本次強(qiáng)降水過程主要屬于暖云降水，降水的強(qiáng)度大，局地性特征明顯。

2）高空低渦在河北南部的停滯發(fā)展以及低空閉合低壓系統(tǒng)的出現(xiàn)使得在河北南部出現(xiàn)了氣旋，氣旋使氣流輻合向上發(fā)展為暴雨產(chǎn)生與發(fā)展提供了動(dòng)力條件。同時(shí)，在低空，急流的出現(xiàn)為暴雨提供了充沛的水汽，西南急流使得南海的暖濕空氣進(jìn)入河北等地，低空的東南急流輸送黃海、渤海的暖濕空氣進(jìn)入河北等地，充沛的水汽是形成暴雨的重要條件。

3）河北暴雨發(fā)生期間，各種物理量的變化也更好的服務(wù)了本次暴雨過程。從水汽通量散度來看，水汽通量散度輻合大值區(qū)一直從西南向東北方向移動(dòng)，在20日08時(shí)，水汽通量散度輻合大值區(qū)移動(dòng)到河北地區(qū)，此時(shí)河北地區(qū)暴雨強(qiáng)度已經(jīng)非常大。從位渦來看，高空有正位渦異常區(qū)域，正位渦異常區(qū)域使得其周邊的等位溫線向其移動(dòng)，變得不穩(wěn)定，產(chǎn)生氣旋性環(huán)流。正位渦異常區(qū)域持續(xù)向下傳播，使得對(duì)流層低層也存在正位渦異常區(qū)域，這進(jìn)一步加強(qiáng)了氣旋性環(huán)流的發(fā)展。