2019年5月18—19日赤峰市一次暴雨天氣過程分析及對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響

劉玉玲

摘 要：利用地面觀測資料、NCEP再分析資料、臺站觀測資料，對2019年5月18—19日赤峰市暴雨天氣過程進行分析。結(jié)果表明：高空急流、低渦、低空急流和地面倒槽的共同作用，引發(fā)了赤峰市西北部暴雨天氣過程。由于降水系統(tǒng)移動速度過慢，降水時間延長，加上迎風(fēng)坡的強迫抬升作用，赤峰市出現(xiàn)大范圍強降水天氣。強降水區(qū)域位于急流軸右側(cè)，且該側(cè)的抽吸作用使得低層出現(xiàn)了明顯的減壓過程，有利于低層上升運動的維持和發(fā)展；強的水汽通量輻合區(qū)同強降水落區(qū)之間有很好的對應(yīng)關(guān)系，而強降水區(qū)域和水汽通量輻合走向保持一致，形成上層干冷下層暖濕的不穩(wěn)定層結(jié)狀態(tài)，使得降水天氣出現(xiàn)時釋放大量不穩(wěn)定能量，增大了上升運動的強度，降水效率隨之提高，進而出現(xiàn)了明顯的降水天氣過程。

關(guān)鍵詞：暴雨天氣；環(huán)流形勢；物理量場；赤峰市

中圖分類號：S16 文獻標(biāo)志碼：B文章編號：2095–3305（2024）01–0-03

暴雨屬于極端災(zāi)害性天氣，在我國大部分地區(qū)均可能出現(xiàn)，由于降水量過大，極易引發(fā)洪澇、泥石流、山體滑坡等次生災(zāi)害現(xiàn)象，對社會經(jīng)濟發(fā)展、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及人民生命財產(chǎn)安全均產(chǎn)生嚴(yán)重威脅。近年來，為了將暴雨及其次生災(zāi)害造成的危害降到最低，廣大氣象學(xué)者高度關(guān)注對暴雨天氣的研究，并得出了很多有意義的結(jié)論。

赤峰市位于內(nèi)蒙古自治區(qū)東部，東北地區(qū)西端，是內(nèi)蒙古高原、冀北丘陵區(qū)和遼寧平原的截接復(fù)合部位，地理位置獨特，呈現(xiàn)出三面環(huán)山、西高東低的地貌特征。赤峰市地處內(nèi)陸，屬溫帶半干旱大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，四季分明，春季增溫速度快，干旱和大風(fēng)天氣出現(xiàn)頻率高；夏季持續(xù)時間短，降水集中；秋季氣溫驟降，以晴朗天氣居多；冬季寒冷漫長。因地形和季風(fēng)的共同影響，赤峰市降水量呈現(xiàn)出自西南向東北遞減的趨勢，多平均年降水量為381 mm，大部分地區(qū)的降水量在350～450 mm之間。

暴雨是赤峰市常見的災(zāi)害性天氣，局部暴雨極易暴發(fā)洪水。赤峰市多丘陵山地，植被稀疏，抵御暴雨災(zāi)害的能力偏弱，一旦發(fā)生洪澇災(zāi)害將會對農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)造成巨大損失。因此，對2019年5月18—19日赤峰市暴雨天氣過程的環(huán)流形勢和物理量場進行分析，并探討暴雨對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響，為日后同類型的暴雨天氣預(yù)報預(yù)警和防災(zāi)減災(zāi)工作的開展提供參考。

1 天氣實況

2019年5月18日白天至19日白天，受冷暖空氣交匯的影響，赤峰市自西向東出現(xiàn)一次明顯降水過程，降水主體時段為18日午后至19日白天，北部地區(qū)降水量為20～40 mm，南部地區(qū)降水量為5～15 mm。本次降水過程多以對流性降水為主，北部旗縣沿山一帶、克什克騰旗、林西、巴林右旗、巴林左旗、阿魯科爾沁旗等地有大雨，局地有暴雨，19日20：00后過程趨于結(jié)束。受降雨影響，18—19日白天最高溫度下降10℃以上。赤峰市前期降水量偏少，空氣蒸發(fā)速率加快，使得土壤墑情較差，這次降水天氣的出現(xiàn)不僅有利于緩解本部地區(qū)的旱情，加大空氣濕度，避免出現(xiàn)森林火災(zāi)，還改善了土壤墑情，加快了已播種出苗和幼苗的生長速度。

2 環(huán)流形勢分析

在降水天氣還沒有出現(xiàn)之前，結(jié)合東亞地區(qū)環(huán)流形勢變化情況，500 hPa高度處，我國北部中高緯度地區(qū)呈現(xiàn)出“一槽一脊”的環(huán)流形勢，表現(xiàn)出較為明顯的緯向分布，弱波動在平直的西風(fēng)氣流中的表現(xiàn)較為明顯。貝加爾湖有低渦分布，且隨著時間的推移，該低渦開始分裂成東部低渦和西部低渦。東部低渦出現(xiàn)在北部地區(qū)，具有明顯的緯向型特征，后期發(fā)展中對赤峰市暴雨天氣的出現(xiàn)有較大影響。在偏北風(fēng)的作用下，西部低渦延伸出的橫槽轉(zhuǎn)豎后不斷南壓，在橫槽轉(zhuǎn)豎期間，冷中心位于高空低槽后部、溫度場所在處。槽后冷平流的存在進一步凸顯了低槽的斜壓性水平，且隨著時間的不斷延長，不僅為大規(guī)模冷空氣南下提供了有利條件，還加快了低渦與低槽之間的分離速度，使后期的高空低槽發(fā)展速度進一步加快，斷裂后轉(zhuǎn)為低渦，從而影響整個赤峰市。

通過分析赤峰市暴雨天氣出現(xiàn)過程中的環(huán)流形勢發(fā)現(xiàn)，5月18日08：00，500 hPa高度處的橫槽未完全轉(zhuǎn)豎，赤峰市開始受到橫槽前西南氣流的影響，由于氣流強度偏弱，當(dāng)?shù)匕滋鞗]有出現(xiàn)明顯的降水天氣。隨著時間的推移，當(dāng)日20：00，橫槽主體轉(zhuǎn)豎后向東轉(zhuǎn)移并加深，低槽前部有赤峰市，西南風(fēng)輸送明顯，加上橫槽轉(zhuǎn)豎帶來的冷空氣交匯，為大范圍降水天氣的出現(xiàn)提供了有利條件，低層處的西南風(fēng)風(fēng)速不斷增大。暖濕切變線一側(cè)是赤峰市北部，暖區(qū)內(nèi)的降水效率偏大。18日傍晚至夜間，低空急流開始建立，水汽通道被打開，主要來自渤海水汽和南方暖濕空氣的水汽源源不斷地送往赤峰市北部，短時間內(nèi)赤峰市的水汽不斷增多，有明顯降水形勢出現(xiàn)。18日20：00～19日08：00，西南低空急流數(shù)值達到最大，水汽條件極為充足。通過分析200 hPa高空處的風(fēng)場發(fā)現(xiàn)，強降水區(qū)域位于急流軸右側(cè)，且該側(cè)的抽吸作用使得低層出現(xiàn)了明顯的減壓過程，有利于低層上升運動的維持和發(fā)展。赤峰市西北部受到低壓倒槽頂后部的影響，地面風(fēng)場輻合較為顯著，增大了上升運動的強度。降水系統(tǒng)移動過程中，因下游高壓形勢的阻礙，降水持續(xù)時間較長，加上迎風(fēng)坡的強迫抬升作用，赤峰市北部地區(qū)出現(xiàn)大范圍降水天氣。自19日08：00往后，降水系統(tǒng)向東移動過程中，強度不斷減弱，對赤峰市降水天氣的影響隨之減小。

3 物理量場診斷分析

3.1 水汽條件

暴雨天氣的出現(xiàn)與強烈的上升運動和水汽條件密不可分，只有水汽充足，才能保證上升運動在降水期間的強度達到最大，進而增加暴雨天氣出現(xiàn)頻率。2019年5月18—19日，分析赤峰市低層水汽通量散度演變情況發(fā)現(xiàn)，隨著低渦系統(tǒng)向赤峰市轉(zhuǎn)移，水汽通量散度輻合區(qū)從開始的西部逐漸朝著東北方向轉(zhuǎn)移，降水落區(qū)也向東擴展。5月18日20：00，水汽輻合大值區(qū)存在輻合中心，數(shù)值高達5×10-5g·m-2·hPa·s-1，水汽通道則因低渦系統(tǒng)向北轉(zhuǎn)移而開始建立；19日08：00，水汽通量輻合區(qū)向東移動，且隨著時間的推移從赤峰市直接移出，當(dāng)?shù)亟邓鞖鈴姸让黠@減弱（圖1）。

將低層處的比濕場與風(fēng)場進行疊加后分析，西南風(fēng)風(fēng)速加大到一定數(shù)值后轉(zhuǎn)為西南急流，推動渤海水汽與南方暖濕空氣朝著降水落區(qū)輸送。赤峰市有高的比濕輸送，使得降水落區(qū)的比濕數(shù)值高達10 g/kg，絕對濕度較大，基本達到赤峰市暴雨天氣出現(xiàn)時的比濕數(shù)值。同時，赤峰市西部分布在濕舌頂部，為大量水汽匯集和輻合上升運動的出現(xiàn)提供了有利條件，使得暴雨天氣出現(xiàn)時的水汽充沛，降水天氣持續(xù)較長時間。強的水汽通量輻合區(qū)與強降水落區(qū)間有很好的對應(yīng)關(guān)系，而強降水區(qū)域和水汽通量輻合走向保持一致。

3.2 熱量條件

在暴雨天氣出現(xiàn)的過程中，不穩(wěn)定能量也發(fā)揮著十分重要的作用。分析5月18日08：00假相當(dāng)位溫場時發(fā)現(xiàn)，我國西南地區(qū)有高能舌不斷朝著赤峰北部伸展，且赤峰北部恰好位于高能舌頂端位置，同時還有假相當(dāng)位溫大值中心出現(xiàn)在赤峰市西北部，說明對赤峰市降水產(chǎn)生影響的氣團具有高溫高濕的特征，對短時強降水天氣的出現(xiàn)較為有利。

觀察5月18日20：00赤峰站的溫度對數(shù)壓力圖（圖2）可以發(fā)現(xiàn)，較為深厚的不穩(wěn)定層結(jié)從低層925 hPa不斷朝著500 hPa高度延伸，對流有效位能高達1 363 J/kg，

不穩(wěn)定能量區(qū)域則呈狹長狀，整層存在較大的相對濕度，而0 ℃層和-20 ℃層對應(yīng)高度較低，這種高度層對于冰雹天氣的形成極為不利，但結(jié)合天氣形勢特征可以發(fā)現(xiàn)有利于形成強降水天氣，而出現(xiàn)其他種類強對流天氣的概率較低。另外，K指數(shù)在37℃左右，且濕度場上有明顯的“喇叭口”接口，由于穩(wěn)定層結(jié)狀態(tài)呈現(xiàn)出上層干冷下層暖濕的特征，在出現(xiàn)降水天氣時會有大量不穩(wěn)定能量釋放，增大了上升運動的強度，降水效率隨之提高，進而出現(xiàn)了明顯的降水天氣過程。

4 暴雨天氣對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響

4.1 拍打危害

因暴雨天氣的降水強度、雨勢極為兇猛，即使這種天氣未引發(fā)洪澇災(zāi)害，但在農(nóng)作物開花期內(nèi)出現(xiàn)暴雨天氣，也會對花藥花粉產(chǎn)生破壞作用，即“暴雨洗花”，將會使農(nóng)作物只抽穗，不開花，最后不結(jié)實而枯死，加大空殼率，對農(nóng)作物產(chǎn)量的影響較大。由于暴雨從高空處落下，具有拍打作用，將會使土壤板結(jié)，對土壤透氣性產(chǎn)生不良影響，不利于農(nóng)作物進行正常生長發(fā)育。

4.2 漬澇危害

水分是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的關(guān)鍵所在，一旦土壤水分不足，

農(nóng)作物的生長發(fā)育過程將會停止。水是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的“命根子”，但水分過多則極易引發(fā)作物病害。暴雨天氣因降水強度大，且來勢兇猛，在排水不暢時很容易積水成澇。當(dāng)土壤空隙被雨水填滿后，在漬水持續(xù)時間長且深度較大的情況下，農(nóng)作物根系易出現(xiàn)缺氧的情況，不僅會使還原性物質(zhì)增多，對農(nóng)作物根系生理活動的正常開展極為不利，還會使嫌氣過程延長，產(chǎn)生較多的有毒物質(zhì)，進而造成農(nóng)作物減產(chǎn)。尤其是在高溫時節(jié)，若是暴雨持續(xù)時間較長，瓜果蔬菜等農(nóng)作物的根系易爛死，從而影響農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量和品質(zhì)。

4.3 洪澇災(zāi)害

暴雨天氣出現(xiàn)時，區(qū)域排水不暢或未能及時排除積水，極易引發(fā)洪澇災(zāi)害。洪水會淹沒農(nóng)作物，不僅阻礙了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，還會引發(fā)各種病害。暴雨對農(nóng)作物的危害程度受洪澇災(zāi)害持續(xù)時間、積水深度、水溫、水質(zhì)渾濁程度的影響較大，其中農(nóng)作物生殖生長期內(nèi)的抗洪水平要低于營養(yǎng)生長期，生殖生長期內(nèi)的開花期抗洪能力偏弱，其次則是孕穗期。隨著水溫和水質(zhì)渾濁度的提高，洪澇災(zāi)害對農(nóng)作物的危害越發(fā)嚴(yán)重。尤其是在特大暴雨天氣，此時的降水強度大，江河湖泊水位上漲明顯，低洼區(qū)域易出現(xiàn)漬澇危害，會使水土流失速度加快，嚴(yán)重時還會出現(xiàn)山洪暴發(fā)。

4.4 土壤質(zhì)量下降

因暴雨強度大，雨水對土地的沖刷力加大，將會使土壤內(nèi)的營養(yǎng)物質(zhì)快速流失。當(dāng)積水排盡后，土壤因養(yǎng)分不足很難為農(nóng)作物生長提供所需的營養(yǎng)，從而抑制了農(nóng)作物的正常生長發(fā)育，進而降低農(nóng)田產(chǎn)量，出現(xiàn)減產(chǎn)，同時還會影響農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)。

5 結(jié)論

（1）高空急流、低渦、低空急流和地面倒槽的共同作用，引發(fā)了赤峰市西北部暴雨天氣過程，由于降水系統(tǒng)移動速度過慢，降水時間延長，加上迎風(fēng)坡的強迫抬升作用，赤峰市出現(xiàn)大范圍強降水天氣。

（2）強降水區(qū)域位于急流軸右側(cè)，且該側(cè)的抽吸作用使得低層出現(xiàn)了明顯的減壓過程，有利于低層上升運動的維持和發(fā)展。

（3）強的水汽通量輻合區(qū)同強降水落區(qū)之間有很好的對應(yīng)關(guān)系，而強降水區(qū)域和水汽通量輻合走向保持一致。

（4）上層干冷下層暖濕的不穩(wěn)定層結(jié)狀態(tài)，使得降水天氣出現(xiàn)時釋放大量不穩(wěn)定能量，增大了上升運動強度，降水效率隨之增強，進而出現(xiàn)了明顯的降水天氣過程。

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