保定兩次暴雨對比診斷分析

徐義國 高萬泉 馬鴻青 王志超

摘要 利用國家自動站觀測資料、NCEP1°×1°資料、以及加密觀測數據，對2019年7月22日和29日的保定暴雨進行診斷分析。結果表明：（1）兩次過程都是受到高空槽、切變線以及副熱帶高壓共同作用產生的暴雨天氣過程。（2）22日過程的副高位置整體偏南，阻擋作用不如29日過程明顯，因而在降水的持續時間方面較弱。（3）29日過程的副高外圍的西南急流較強盛，因而水汽、熱力條件都要更好，降水更劇烈。（4）兩次過程地面風場輻合的地方降水較強，地面輻合觸發強對流天氣，同時加強對流的發展;29日過程的偏南風力強勁，與偏北風的輻合較強，觸發的強對流天氣更加劇烈。

關鍵詞 保定;暴雨;對比;輻合線

中圖分類號：P45 文獻標識碼：A 文章編號：2095–3305（2021）05–0061–03

1 實況分析

22日過程：大暴雨17站，暴雨181站，大雨101站，中雨22站，小雨15站，最大降水出現在淶源白石山（134.9 mm），降水時段主要在22日下午到凌晨，最大雨強出現在高陽龐口，為52.5 mm/h。29日過程：大暴雨49站、暴雨192站、大雨79站、中雨19站、小雨7站，最大降水出現在定州子位鎮（161 mm）。降水共出現兩個時間段的強降水過程，一個時間在28日夜間，另一個在29日白天段，最大雨強出現在順平安陽鄉，為80.2 mm/h，出現3站大風，最大風力22 m/s（圖1）。

2 形勢場分析

受到高空槽、副高以及低空切變線共同作用產生強對流（圖2）。不同之處在于：23日過程副高位置偏南，對高空槽的阻擋作用不如29日過程的明顯[1]。同時，29日的副高外圍的西南急流更加明顯，29日水汽輸送方面更加有優勢。從冷空氣的強度來看，22日冷平流的強度不如29日的強，冷暖平流交匯后的劇烈程度也是29日更加強。地面形勢場上，22日地面存在倒槽，而29日雖然沒有倒槽的出現，但一直處于低值區[2]。

3 加密資料

22日13：00保定淺山區出現地面風場輻合，此時淺山區觸發強對流出現，隨著輻合的東移，降水也隨之東移，到21：00系統已經移至河北東部，系統移動速度較快，和副高的位置偏南有關，阻擋作用不明顯（圖4）。29日的過程分為兩個階段：第一階段28日22：00，保定的西部和北部受到切變線的影響出現強對流，而地面風場的輻合不明顯，這時強對流主要受到850切變線的影響產生，23：00，保定中部出現一條地面輻合線，輻合線附近的降水開始加劇。23日00：00，輻合線不斷加強，降水云團不斷變大，23日01：00，輻合線東移，強降水也隨之往東移動，一直到05：00，強降水基本移出保定，第一階段的降水持續時間較長[3]，第二階段，29日08：00分別在保定的東部、石家莊、以及山西出現弱的輻合，隨之對流天氣開始出現，不過尺度較小。11：00，偏南風力加強，風場輻合開始得到加強，三地的對流也得到發展壯大，保定、廊坊、滄州交界處出現輻合中心，同時山西、與河北南部交界處也有個風場輻合中心，這兩處的輻合加大，對流云發展旺盛，且在逐步合并加強。15：00完成合并，對流云發展較強，強盛的對流云團一直持續到18：00，輻合還很強，到19：00偏南風力減弱，輻合也開始減弱，強降水也基本移出保定，影響河北東部地區[4-5]。

4 物理量分析

4.1 水汽條件

可以看出，22日的濕度大值集中在西部和南部地區，保定的比濕在8～12 g/kg，而29日的比濕大值中心位于河北中南部，保定的中東部和南部比濕達到18 g/kg，比濕要比22日的大很多，可以反映出29日西部降水弱，而中東部和南部降水較強。

4.2 壓能場

壓能Ep是個動力學參數：Ep=gZ'+V2/2，式中g為重力加速度;Z'為對平均高度的偏差（Z'=Z-Z）;Z為等壓面上某一平均高度值，在300、500、700、850 hPa的Z分別取9 000、5 500、3 000、1 400 gpm;V2代表空氣質量動能，分析中壓能用Ep/Cp代替，單位為℃。當出現明顯的壓能偏差時就會產生強烈的輻合、輻散和垂直運動，從而利于暴雨的發生。對于本次暴雨過程而言，取 850 hPa作為低層的代表層，300 hPa代表高層進行分析。從降水開始到結束，300 hPa始終為正變壓能，說明高層一直有輻散。低層850 hPa，28日08：00，負變壓能中心位于甘肅東部，隨著系統發展，負變壓能中心向東移動;29日02：00，負變壓能中心已經移到山西境內，河北中南部大部分地區轉為負值，說明28日夜間河北中南部地區850 hPa已經有明顯的上升運動，對應強降水的開始;29日14：00，負變壓能中心已經移至河北境內，低層上升運動達到最強，對應29日下午強降水時段（圖5、圖6）。可見壓能場的這種分布特征正是與低層輻合、高層輻散的“抽吸”機制對應，這樣的機制有利于上升運動的發展，為暴雨的發生發展提供了有利條件，然而對比22日暴雨過程，22日的上升運動更加強，因而在本次強降水的上升運動方面還是22日更為有利。

4.3 濕焓場

濕空氣的焓簡稱“濕焓”，是顯熱能和潛熱能之和，通常以EI表示，EI=CpT+Lq，其中Cp、T、L、q分別為空氣的定壓比熱、氣溫、水的凝結潛熱、比濕。分析中用EI/Cp代替，單位為℃。濕焓能很好地反映空氣熱能的累積狀況，高濕焓區往往對應高溫、高濕、強的能量聚集區，強降水往往發生在濕焓密集帶附近。主要分析暴雨發生前后低層850 hPa濕焓場的變化情況（圖7）：28日08：00河北南部濕焓值為60℃，河北中北部地區均在60℃以下;28日20：00整個河北地區濕焓中心值明顯增大，除西北部外均超過60℃，中南部地區已高達65℃，保定地區12 h濕焓值劇增10℃左右。此外在河北的西北部地區有一條東北-西南走向的濕焓密集帶，為濕焓梯度的大值區，此密集帶以南是高濕焓區，對應河北中南部暴雨區。隨著降水的產生，能量和水汽得到釋放，濕焓值開始減小，29日20：00，河北除東部地區外，基本都降到55℃以下，保定地區降到50℃以下，對應河北中南部地區強降水結束。由此可見，濕焓值與降水有著很好的對應關系。從濕焓值隨時間演變過程可以看出，隨著低層偏南暖濕氣流的加強，高值區隨之北頂，在向北擴張的過程中與北方冷空氣相遇，形成高溫濕能等值線密集帶，強降水也出現在等值線密集帶南側。和22日過程對比來看，保定29日的濕焓值整體要比22日的大10℃，因而29日的能量、濕度更加有利于強對流的發展[6]。

5 結論

（1）兩次過程都是受到高空槽、切變線以及副熱帶高壓共同作用產生暴雨天氣過程。

（2）22日過程的副高位置整體偏南，阻擋作用不如29日過程明顯，因而在降水的持續時間方面要較弱。

（3）29日過程的副高外圍的西南急流較強盛，因而水汽、熱力條件都要更好，降水更劇烈。

（4）兩次過程地面風場輻合的地方降水較強，地面輻合觸發強對流天氣，同時加強對流的發展。29日過程的偏南風力強，與偏北風的輻合較強，因而觸發的強對流天氣更加劇烈。

參考文獻

[1] 王華，李宏宇，仲躋芹，等.京津冀一次罕見的雙雨帶暴雨過程成因分析[J].高原氣象， 2019， 38（4）： 856-871.

[2] 朱乾根，林錦瑞，壽紹文.天氣學原理和方法[M]. 北京： 氣象出版社， 2000.

[3] 蒙偉光，王安宇，李江南，等.華南暴雨 MCS的形成和濕位渦分析[J]. 大氣科學， 2004， 28（3）： 330-341.

[4] 閆敬華，薛紀善.“5·24”華南中尺度暴雨系統結構的數值模擬分析[J].熱帶氣象學報， 2002， 18（3）： 302-308.

[5] 于德華，王樹雄.2007年8月大連地區一次暴雨過程特征分析[J]. 氣象與環境學報， 2008， 24（6）： 19-23.

[6] 閻琦，孫欣，喬小湜，等.“20110730”遼寧大暴雨過程分析[J]. 氣象與環境學報， 2013， 29（5）： 6-11.

責任編輯：黃艷飛

Comparative Diagnostic Analysis of Two Rainstorms in Baoding

XU Yi-guo et al（ Baoding Meteorological Bureau， Baoding， Hebei 071000）

Abstract Based on the observation data of national automatic weather station and NCEP1°×1°. ?The Baoding Rainstorm on July 22nd and 29th， 2019 is diagnosed and analyzed by using the data of the meteorological data and intensive observation data. The results show that： （1）The two processes are caused by the high trough， shear line and subtropical high. （2）The position of the subtropical high on the 22nd day is South as a whole， and the blocking effect is not as obvious as that on the 29th day， so the duration of precipitation is worse. （3）The southwest jet around the subtropical high during the 29th day is stronger， so the water vapor and thermal conditions are better， and the precipitation is more severe. （4）The precipitation is stronger in the convergence area of the two processes， which triggers the severe convective weather and strengthens the development of convection. However， the southerly wind in the 29th process is stronger than the northerly wind， so the severe convective weather is more severe.

Key words Baoding; Rainstorm; Contrast; Convergence line