柳河一場特大暴雨天氣過程分析

摘要 利用形勢場、物理量場及衛星云圖雷達等資料，對2022年6月29—30日柳河特大暴雨天氣過程進行分析，副高后部切變和高空橫槽是此次強降水的大尺度天氣系統，西南暖濕氣流與槽后西北冷空氣碰撞是產生強對流天氣的不穩定層結的重要原因；海上高壓阻擋與青藏高壓東移使兩者之間形成狹窄、跨度較大切變，對流系統反復生成發展，并沿著切變線方向經過同一地區上空，呈現“列車效應”；物理量場相對濕度、對流有效位能、KI指數對流性指示較好；云圖與雷達圖有利于對流云團的識別，較好地監測區域降水強度及降水路徑；前期柳河縣降水頻繁，水汽充足，局地地形抬升觸發增加了降水的強度。

關鍵詞 特大暴雨；列車效應；天氣分析

中圖分類號：P458.1+21.1 文獻標識碼：B 文章編號：2095–3305（2023）03–0114-03

對流性強降水是強對流天氣的一種，主要由強對流系統（如積雨云單體、中尺度對流系統）造成，具有發生突然、天氣劇烈、移動迅速等特點，局地性較強，降水速度快，雨勢兇猛[1]。因此致災具有較強的局地性，容易出現天氣連鎖反應，由暴雨引發山洪，隨之發生泥石流，沖毀堤岸，淹沒農田、村莊，沖毀交通設施等，一旦造成災害就是威脅到群眾生命安全的嚴重災害，尤其是3 h大于50 mm或100 mm的短時暴雨。對流性強降水容易產生城市內澇、農田漬澇和滑坡、泥石流等氣象災害，城市內澇會影響人們的日常生活，農田漬澇會導致農作物減產或絕收，地質災害和洪澇的發生會威脅到人們的生命和財產安全[2]。

多年來，由于突發強降水預報系統不健全，即沒有一個系統的預報方法。將對柳河縣一次強對流引發的暴雨天氣發生的時空規律進行充分揭示，并探索出對流性強降水天氣的預測預報方法，旨在提煉對流性強降水預報預警的較強信號，提高柳河縣預報服務能力，在一定程度上減少因對流性強降水天氣的發生而造成的各種損失。

1 降水概況

2022年6月29—30日，柳河縣境內出現特大暴雨天氣，12 h內有1站降水量達到200 mm以上，3站降水量達到100 mm以上，最大降水量為柳河縣孤山子鎮高臺村222.2 mm，柳河縣姜家店鄉三合村148 mm，柳河縣五道溝鎮大泉眼村129.6 mm，柳河縣駝腰嶺鎮七棵樹村119.5 mm，降雨時段主要集中在29日16：00—30日02：00（圖1）。其中，小時最大雨強達44.6 mm，出現在29日20：00孤山子鎮高臺村。

2 天氣形勢

2.1 高空形勢

從高空200 hPa風場來看，強降水主要位于高空急流入口區右側，有偏差風輻散，動力抽吸作用有利于低層上升速度加快和維持。同時，高空強風能帶走云體上部增暖空氣，起到通風的作用。200 hPa形勢為吉林中南部產生對流性強降水提供了非常好的大尺度背景場。

從500 hPa高空圖可知，6月26日河套附近高空槽發展加強東移，在河套以北形成了冷渦，只572一條閉合等高線；28日08：00影響吉林省，20：00中心東北移出吉林省到黑龍江邊界內；29日08：00橫槽明顯，跨度較大，東亞地區受低槽和海上阻高的共同影響，此時吉林西部至遼寧東部存在一條弱高壓脊，柳河恰好位于脊前，下沉氣流使得不穩定能量積聚；29日20：00冷渦中心已東移入海，滯后的冷空氣在原冷渦底部形成西南至東北的狹窄橫槽，受后部高壓脊東移橫槽變得更窄，吉林中南部處在槽前西南氣流（圖2），西南暖空氣與滯后的冷空氣碰撞，易形成強對流天氣；副熱帶高壓588線在38°N以南，西伸124°E，副高后部的西南氣流與橫槽前的西南氣流重合，形成水汽通道，影響吉林省中南部區域，至30日02：00環流形勢較為穩定。

2.2 中低層形勢

700 hPa 27日白天副高中心320線位于38°N的日本南部，其外圍西南急流已經建立，引導暖濕氣流向北輸送。吉林省中南部柳河恰好位于急流頭部的風速輻合區，但此時急流強度不強，之后隨著系統東移發展，西南急流強度增強。27日08：00中心最大風速達到26 m/s，

此時柳河仍然位于急流頭部的風速輻合區，并且吉林北部建立起一條水平暖濕切變線，柳河位于切變線南部，這種北部暖濕水平切變線疊加西南急流的配置到29日20：00進一步加強，水汽和能量輸送也開始加強，切變提供強烈的動力抬升條件，并且穩定少動，觸發了中尺度系統并產生列車效應，導致降水持續時間長。疊加柳河南部山脈的地形抬升作用，使得柳河中部低層輻合明顯，高層輻散配合低層輻合，整層動力條件充足，柳河中部高臺村附近降水強度增強。這種高能高濕配置持續至30日08：00，長達12 h，柳河中部累計雨量達到了大暴雨量級。30日午后，隨著副熱帶高壓北抬，西南急流隨之北抽減弱，強降水過程結束。

對應850 hPa副熱帶高壓外圍西南急流于27日08：00已經建立，27日20：00—28日08：00得到明顯加強，低空急流源源不斷地向強降水區輸送海上暖濕空氣，提供水汽和能量條件。同時，也有利于低層不穩定層結的建立和維持，暖濕空氣與干冷空氣交匯，有利于降水凝結效率的提高。28日08：00吉林西北部出現一個低值中心，其南部和東部存在一條“人”字形切變，29日08：00～20：00，“人”字形切變發展為東西向水平切變線，長時間維持在吉林北部，強降水區位于低空急流左前方和切變線南側，此處存在明顯的風向和風速輻合，與高空輻散相對應，產生天氣尺度上升運動，進而觸發不穩定能量的釋放，產生中小尺度強上升運動。同時低層切變線位于高空500 hPa槽后，前傾槽特征明顯，有利于強對流天氣產生。

從中低層形勢看，700 hPa與500 hPa形勢對應位置相似，橫槽、副高位置基本相同，850 hPa與500 hPa橫槽對應位置形成低渦，30日02：00只144一條閉合線，正處于吉林省上空。低渦有利于底層的輻合上升運動，有利于水汽匯合和垂直輸送，為暴雨的形成提供了動力條件。

2.3 地面形勢

從海平面氣壓場分析，東亞大陸為兩高一低形勢，東面海上為副熱帶高壓，中國大陸為青藏高壓，兩者之間為減的低壓帶，低壓帶與高空對應位置相似，低壓有利于輻合上升運動。

強降水是由多尺度天氣系統相互作用產生的，從地面風場也可以看出，在強降水區可分析出多條中尺度輻合線，輻合線內儲存大量的水汽和能量，同時可觸發中小尺度的上升運動。在有利的大尺度環境背景下，中小尺度系統連續影響，是產生強降水的直接原因。

3 環境條件分析

3.1 水汽條件

從相對濕度來看，低層至700 hPa相對濕度區比較深厚，低層比高層濕度大。29日20：00 850 hPa相對濕度圖（圖3）上，柳河縣相對濕度一直處于85%以上，到30日02：00，相對濕度一直處于90%以上，相對應時段700 hPa相對濕度一直處于75%以上。加之此次降水過程前期柳河縣降水日數多，有較多的水汽蒸發，為此次形成暴雨提供了大量的水汽條件。

另外，從比濕風場疊加可以看出，29日08：00～20：00 850 hPa比濕超過12 g/kg，達到吉林省初夏局地性暴雨閾值指標。同時西南風急流源源不斷向降水區輸送海上暖濕空氣，有比較好的水汽輸送，水汽通量散度與降水效率直接相關，在強降水區存在明顯的水汽通量輻合中心，強的水汽輻合是產生強降水的根本原因。

3.2 不穩定層結條件

從29日17：00 KI指數（圖4）來看，柳河KI指數數值在30以上，中心數值達35以上，有強雷暴，CAPE值為750 J/kg，易產生強對流天氣。

從29日20：00假相當位溫（圖5）看，吉林東南部區域處在暖舌的頭部，而其西側為呈東北至西南走向的冷舌，H700-H500冷舌比H850-H700明顯，冷暖空氣的碰撞更有利于產生強對流天氣。

從29日20：00長春站探空曲線可以看出，對流有效位能呈窄帶狀，是強對流產生的有利形狀，抬升凝結高度和自由對流高度均較低，中層有干冷空氣入侵，有利于不穩定層結的建立，整層風有弱的垂直切變，低層地轉風隨高度順轉有暖平流，高層逆轉冷平流，冷暖平流疊加有利于不穩定層結產生和加強。

3.3 觸發條件

從散度場來看，低層輻合與高層輻散向疊加，動力抽吸作用較強，有利于強上升運動的產生。此次暴雨產生在高空急流入口區右側，而此處與低空急流耦合，高空急流出口區橫向次級環流上升支與低空急流輻合上升支疊加，有利于上升運動加強。700 hPa垂直速度也印證了在強降水區有明顯的上升運動中心，垂直速度造成水汽、熱量、動量、渦度等垂直輸送，對天氣系統發展具有重要意義。同時，降水過程中風場和溫度場交角較大，等溫線密集，存在明顯的鋒生，鋒生次級環流上升支，也間接加強了上升運動。大尺度上升運動與降水區有較好配合，而暴雨區主要位于地面中尺度輻合線附近。同時，附近對流有效位能較大，在有利的觸發條件下，對流有效位能釋放，轉化為中尺度強上升運動的動能，使降水進一步增強。

地形影響對天氣有一定的觸發作用，柳河縣孤山子鎮位于三統河流域，兩山中間的平坦地區，使得系統容易被山阻擋堆積，沿著河流方向向孤山子方向移動，地形摩擦輻合和動力抬升有利于降水進一步增幅是此次強降水形成的重要原因之一，低層的低渦輻合、兩高之間的切變加劇了該地區的降水強度。

4 衛星云圖+雷達

從衛星云圖和雷達組合圖來看，對流系統反復生成發展，形成“列車效應”，云團回波，雷達反射率因子強度較強，強度超50 dBz，有多個超級單體風暴沿切變線移動，反復經過同一區域，并在柳河境內加強，沿同一方向向孤山子鎮方向移動，產生強降水。

此次天氣過程，中低層為暖濕平流，與高層干冷平流疊加，在地面的中尺度輻線觸發作用下產生了局地強對流暴雨天氣過程。

5 結論

（1）副高后部切變和高空橫槽是此次強降水的大尺度天氣系統，提供了穩定的形勢背景。

（2）前期柳河縣降水頻繁，水汽充足，西南暖濕氣流與槽后西北冷空氣碰撞是產生強對流天氣的不穩定層結的主要原因，局地地形抬升觸發增加了降水的強度。

（3）海上高壓阻擋與青藏高壓東移使兩者之間形成狹窄、跨度較大的切變，對流系統反復生成發展，并沿著切變線方向經過同一地區上空，對流云圖明顯，回波強度強，超級單體風暴“列車效應”明顯，導致降水強度大、持續時間長，引起局地強降水。

參考文獻

[1] 朱乾根，林錦瑞，壽紹文，等.天氣學原理與方法[M].北京：氣象出版社，1992.

[2] 馬麗，袁愛民，李永果，等.濟寧市一次大到暴雨天氣過程分析[J].現代農業科技，2011（18）：15，17.

責任編輯：黃艷飛

Analysis of A Heavy Rainstorm in Liuhe

Xin Tong et al（ Liuhe Meteorological Bureau， Liuhe， Jilin 135300）

Abstract The process of the heavy rainstorm in Liuhe during June 29-30， 2022 was analyzed based on the data of the situation field， physical quantity field and satellite cloud map radar. The shear behind the subtropical high and the upper horizontal trough were the large-scale weather system of the heavy rainfall， and the collision between the warm and humid air in the southwest and the cold air in the northwest behind the trough was an important reason for the unstable stratification of the strong convective weather. A narrow shear with a large span was formed between the blocking of the high pressure at sea and the eastward movement of the Qinghai-Tibet High. The convective system was generated and developed repeatedly and passed over the same area along the direction of the shear line， presenting a “train effect”. The relative humidity of physical quantity field， the effective potential energy of convection and KI index were good indicators of convection. The cloud map and radar map are conducive to the identification of convective clouds， and the precipitation intensity and precipitation path can be monitored intuitively. In the early stage of Liuhe County， there was frequent precipitation with sufficient water vapor， and local topography uplift triggered the increase of precipitation intensity.

Key words Heavy rainstorm; Train effect; Analysis of weather

作者簡介 辛童（1999—），女，吉林白城人，助理工程師，主要從事氣象預報及防災減災工作。

收稿日期 2023-01-05