呼倫貝爾市夏季一次強(qiáng)降雨天氣過程診斷分析

劉思彤

（呼倫貝爾市氣象臺(tái)，內(nèi)蒙古呼倫貝爾 021000）

0 引言

強(qiáng)降雨天氣是內(nèi)蒙古夏季災(zāi)害性天氣之一，呼倫貝爾地處內(nèi)蒙古東北部，境內(nèi)的呼倫貝爾草原是世界四大草原之一，被稱為世界上最好的草原。強(qiáng)降雨天氣會(huì)造成牧草減產(chǎn)，草原牲畜健康也將受到威脅，同時(shí)影響糧食生產(chǎn)，甚至引發(fā)山洪、泥石流等自然災(zāi)害。因此，對(duì)強(qiáng)降雨天氣的本地化研究和分析非常有必要。本文利用呼倫貝爾市高空探測資料及地面、高低空實(shí)況天氣圖資料，利用天氣學(xué)方法，對(duì)呼倫貝爾地區(qū)2020年8月8～9日的強(qiáng)降雨天氣過程環(huán)流形勢、影響系統(tǒng)及天氣學(xué)成因進(jìn)行了詳盡的分析，以期進(jìn)一步了解呼倫貝爾地區(qū)強(qiáng)降雨天氣過程的發(fā)生發(fā)展過程，提高強(qiáng)降雨天氣預(yù)報(bào)預(yù)警的準(zhǔn)確率。

1 天氣過程概況及特點(diǎn)

受高空冷渦影響，2020年8月8日8：00至9日8：00，呼倫貝爾市266個(gè)監(jiān)測站共206個(gè)站有降雨（圖1）。其中，暴雨（50～99.9 mm）7個(gè)站，大雨（25～49.9 mm）39個(gè)站，中雨（10～24.9 mm）66個(gè)站，小雨（0.1～9.9 mm）94個(gè)站。最大降雨量出現(xiàn)在扎蘭屯市道南村，為91.2 mm，最大小時(shí)雨強(qiáng)也出現(xiàn)在扎蘭屯市道南村，為48 mm/h（9日5：00～6：00）。此次強(qiáng)降雨過程對(duì)農(nóng)業(yè)、牧業(yè)及人民生產(chǎn)生活產(chǎn)生明顯影響。

圖1 呼倫貝爾市8月8日8：00至9日8：00時(shí)降水量實(shí)況圖

2 天氣形勢

2.1 環(huán)流背景特征

此次強(qiáng)降雨天氣過程，亞歐中高緯環(huán)流形勢為“兩脊一槽”型（倒Ω流型）。西西伯利亞平原有一高脊，東北地區(qū)也有一高脊正在發(fā)展，貝加爾湖地區(qū)有一中心強(qiáng)度為568 dagpm的低渦，8日20：00低渦東移至呼倫貝爾市西側(cè)并且中心值加強(qiáng)為560 dagpm，此時(shí)低值系統(tǒng)達(dá)到最強(qiáng)，相應(yīng)的降水天氣過程也達(dá)到最強(qiáng)。之后，低渦逐漸崩潰減弱為低槽，降水過程隨之減弱。

700 hpa上，貝加爾湖地區(qū)有一低渦東移并加強(qiáng)影響呼倫貝爾市，8日20：00低渦中心位于呼倫貝爾市西側(cè)，中心值達(dá)到296 dagpm，風(fēng)場氣旋性旋轉(zhuǎn)位于呼倫貝爾市西側(cè)。對(duì)比500 hPa低渦中心，位置基本一致。850 hPa上，低渦略有東移南下并加強(qiáng)，8：00東部地區(qū)存在風(fēng)速的輻合，20：00有風(fēng)場切變存在，為強(qiáng)降雨提供了有利的動(dòng)力條件。

2.2 地面形勢

地面形勢表現(xiàn)為低值系統(tǒng)控制，低值中心向東北方向移動(dòng)，但中心強(qiáng)度有所減弱，數(shù)值從987.5 hPa減弱為992.5 hPa。7日20：00，等壓線密集，氣壓梯度大，對(duì)應(yīng)實(shí)況出現(xiàn)大風(fēng)天氣。8日20：00，地面氣旋向東北方向移動(dòng)至我市西部。

3 天氣學(xué)成因分析

3.1 動(dòng)力條件

3.1.1 渦度場。水平輻合輻散一定程度上可以由渦度來反映。高層輻散、低層輻合對(duì)垂直運(yùn)動(dòng)的發(fā)展有利，從而與寒潮降雪過程有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。高層渦度和底層渦度之間的差值越大，越有利于降水的發(fā)展和持續(xù)。由此次降雨天氣過程中的各個(gè)時(shí)次的850 hPa渦度場分布來看，隨著低渦向東移動(dòng)，低層正渦度區(qū)也向東移動(dòng)，強(qiáng)降水發(fā)生在低層正渦度的大值區(qū)域。8日8：00，850 hPa正渦度中心處于貝加爾湖以西地區(qū)，到了8日20：00，850 hPa渦度中心移到了呼倫貝爾市北部地區(qū)，中心強(qiáng)度為44×10-5/s，說明有強(qiáng)盛的地面氣旋發(fā)展，并有較強(qiáng)的上升運(yùn)動(dòng)。

3.1.2 散度場。類似于渦度場的特點(diǎn)，散度場也能在一定程度上表示流體的水平輻合輻散程度。同理，高層散度和低層散度之間的差值越大，對(duì)降雪系統(tǒng)的發(fā)展和維持越有利。此次寒潮過程的垂直分布的配置形勢為高空輻散、低空輻合。高空200 hPa有較強(qiáng)的輻散場，其強(qiáng)的抽吸作用可以產(chǎn)生強(qiáng)的上升運(yùn)動(dòng)，從而為降水的產(chǎn)生提供可靠的動(dòng)力條件。

8日8：00，200 hPa上，貝加爾湖東北側(cè)至我國內(nèi)蒙古東北部地區(qū)為正散度區(qū)，有兩個(gè)散度中心，中心數(shù)值達(dá)到36×10-5/s。8日20：00，北部的散度中心有所南移并加強(qiáng)為48×10-5/s，另一個(gè)向東北方向移出呼倫貝爾市。與此同時(shí)，850 hPa上，我國內(nèi)蒙古東北地區(qū)大部為負(fù)的散度區(qū)，尤其8日8：00中心數(shù)值達(dá)到-40×10-5/s，這樣高空輻散、低空輻合地配置形勢已然形成。

3.1.3 垂直速度場。垂直運(yùn)動(dòng)會(huì)引起熱量、水汽、渦度、動(dòng)量等的垂直輸送，從而實(shí)現(xiàn)大氣中的能量轉(zhuǎn)換。水汽冷卻和凝結(jié)的主要條件就是上升運(yùn)動(dòng)的抬升作用，一般情況下強(qiáng)降水的落區(qū)在垂直上升運(yùn)動(dòng)的下方。通過對(duì)垂直速度場的分析，發(fā)現(xiàn)寒潮過程具有很強(qiáng)的垂直上升運(yùn)動(dòng)。500 hPa上，8日8：00，內(nèi)蒙古以及內(nèi)蒙古東部為上升區(qū)，中心位于呼倫貝爾市西側(cè)。8日20：00，中心位置向東南方向移動(dòng)到呼倫貝爾市南部，中心值達(dá)到-75×10-3hPa/s。上升區(qū)中心位置與強(qiáng)水地區(qū)有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。整層的上升運(yùn)動(dòng)為近地層的輻合加速，對(duì)地面氣旋的發(fā)展非常有利，同時(shí)又推動(dòng)了水汽向輻合區(qū)域輸送，為降水的發(fā)生提供了充分的動(dòng)力和水汽條件。

3.2 水汽條件分析

3.2.1 比濕。分析850 hPa比濕場，7日20：00蒙古、東北地區(qū)及以南地區(qū)為大范圍的高比濕區(qū)，呼倫貝爾市比濕強(qiáng)度達(dá)到10 g/kg左右，雖然8日20：00比濕有所減弱，但全市仍在9 g/kg以上。可知，此次降水水汽條件充沛，有利于暴雨天氣的發(fā)生。

3.2.2 水汽通量。水汽通量是用來表征水汽的輸送強(qiáng)度和方向。分析8日至9日850 hPa的水汽通量圖，可以看出，此次過程的源地和水汽路徑主要有兩個(gè)：東南路徑，來自黃海、渤海的水汽；西南路徑，來自我國南海的水汽。在有利的環(huán)流條件下，從海面上獲得的大量水汽和被急流所輸送的水汽匯合在一起并被抬升，之后被向北部輸送至我國北方地區(qū)，為此次強(qiáng)降水過程提供了充沛的水汽。

3.2.3 水汽通量散度。水汽通量散度是用來表征水汽的輻合和輻散強(qiáng)弱，這個(gè)物理量與垂直運(yùn)動(dòng)密切相關(guān)。水汽通量輻合區(qū)與垂直上升運(yùn)動(dòng)區(qū)往往是一致的。8日8：00，水汽通量散度的負(fù)值區(qū)位于呼倫貝爾市西部地區(qū)一帶，中心值為-40×10-5g·s-1·cm-2·hPa-1。到20：00，500 hPa以下全部為水汽輻合區(qū)，水汽通量散度的負(fù)值區(qū)東移至呼倫貝爾市南部，強(qiáng)度減弱，中心值為-28×10-5g·s-1·cm-2·hPa-1，充沛的水汽輸送主要來源于大氣的中低層。

3.2.4 溫度露點(diǎn)差。在8日8：00～20：00，700 hPa的溫度露點(diǎn)差分布場上，呼倫貝爾市大部的T-Td＜4℃。表明，該區(qū)域處于高濕度區(qū)，水汽堆積明顯，有利于呼倫貝爾地區(qū)出現(xiàn)強(qiáng)降雨天氣。

3.3 不穩(wěn)定條件

從相關(guān)數(shù)據(jù)可知，8日20：00有較強(qiáng)的對(duì)流潛勢，cape值達(dá)到1 070 J。可知，此次降水天氣過程以對(duì)流性降水為主，易發(fā)生短時(shí)強(qiáng)降水、雷電等強(qiáng)對(duì)流天氣。

3.4 雷達(dá)、衛(wèi)星資料分析

從相關(guān)數(shù)據(jù)可知，8日15：00額爾古納市南部出現(xiàn)組合反射率大55 dbZ的強(qiáng)回波，此時(shí)額爾古納市南部出現(xiàn)h雨強(qiáng)＞20 mm的強(qiáng)降水。雷達(dá)圖對(duì)短時(shí)的強(qiáng)天氣過程有很好的指示作用，在有強(qiáng)天氣過程的預(yù)報(bào)服務(wù)中，應(yīng)更多加以應(yīng)用。從相關(guān)數(shù)據(jù)可知，8～9日，貝加爾湖地區(qū)有一渦旋云系逐漸向東北方向移動(dòng)，對(duì)地面低壓系統(tǒng)相適應(yīng)，在此過程中不斷形成對(duì)流云團(tuán)，給我市局部帶來降水天氣。

4 結(jié)語

此次強(qiáng)降水天氣過程中，亞歐中高緯環(huán)流形勢緯“兩脊一槽”型，以對(duì)流性降水為主。關(guān)注低空急流位置、出口區(qū)左前側(cè)、風(fēng)速輻合和風(fēng)向切變，對(duì)大量級(jí)降水有很好的指示作用。高空輻散、低空輻合地配置形勢以及較強(qiáng)的上升運(yùn)動(dòng)有利大量級(jí)降水。濕舌強(qiáng)度、位置，溫度露點(diǎn)差的分析有利于對(duì)流性降水的判斷。對(duì)EC模式預(yù)報(bào)檢驗(yàn)表明，在本次強(qiáng)降水天氣過程中，500 hPa高度場與實(shí)況形勢場位置基本一致，但強(qiáng)度偏弱。海平面氣壓場上，該模式預(yù)報(bào)氣壓場中心氣壓值偏小，位置偏北，表示在此強(qiáng)降水天氣過程中歐洲數(shù)值模式整體較指示性偏弱。本臺(tái)對(duì)降水落區(qū)及量級(jí)的預(yù)報(bào)訂正能力有待提高。