鄂爾多斯市一次區域性大暴雨成因及多模式產品可預報性分析

摘 要：利用自動氣象觀測資料和雷達ROSE 2.0資料，通過對2022年8月17—18日強降雨的特征及成因、數值模式檢驗評估、預報預警檢驗等方面進行分析。結果表明：此次過程是在副熱帶高壓、高空槽、低空急流及地形等因素共同影響下發生的，不同時段強降水系統的發展演變特征不同，副高東退后維持，高空不斷有冷空氣注入，低空急流顯著，冷暖空氣交匯、層結極其不穩定，最強降雨時段落區與低層切變線及地面輻合線位置基本吻合。雷達ROSE 2.0表現為混合層狀降水回波，較強回波維持在中部偏南地區長達8 h，最大降水回波達58 dBz，且從鄂爾多斯市西南部一直有回波補充，展現明顯“列車效應”，徑向速度特征具有較好的指示意義。

關鍵詞：極端暴雨；副熱帶高壓；列車效應

中圖分類號：P457.6 文獻標志碼：B 文章編號：2095–3305（2024）02–0-03

2022年8月17—18日，鄂爾多斯市遭遇強降雨，中東部暴雨到大暴雨，阿勒騰席熱鎮、薛家灣鎮日降雨量破歷史紀錄。受強降雨影響，多地發生山洪、城市內澇等次生災害，給生產生活造成損失。伊金霍洛旗部分小區地下車庫和地下室雨水灌入，車輛被淹，居民遭受財產損失，個別小區停水停電，影響市民正常生活。伊金霍洛旗、鄂托克前旗牧區部分群眾房屋、棚圈被淹，人員、羊只被困。18日早晨，東勝區、康巴什區、伊金霍洛旗、準格爾旗、達拉特旗、鄂托克旗實施交通管制路段20處，多條道路積水嚴重，部分道路下水井蓋被沖開，多處路段路基塌陷或被沖毀，出行嚴重受阻。水情信息顯示，伊金霍洛旗、準格爾旗部分流域發生洪水，準格爾旗納林川沙圪堵站18日08：00洪峰流量達380 m3/s。

1 強降雨實況

此次過程具有降雨范圍廣、累計雨量大、持續時間長、小時雨強強等特點。中東部出現暴雨到大暴雨，兩站點均打破了歷史紀錄。全市259個觀測站中，小雨83個站，中雨36個站，大雨49個站，暴雨47個站，大暴雨44個站。最大累計雨量出現在伊金霍洛旗壕賴村，為248.8 mm，最大小時雨強出現在伊金霍洛旗其和淖爾村，為90.1 mm。其中，阿勒騰席熱鎮、薛家灣鎮日降雨量創有氣象記錄以來極值。

2 強降雨成因分析

2.1 環流形勢和主要天氣系統的發展演變

此次暴雨過程是在副熱帶高壓東退、高空短波槽東移、低空急流及地形抬升和阻擋作用等因素的共同影響下發生的[1-9]。

根據MICAPS 4.6各層分析可知，500 hPa高空圖上，歐亞大陸中高緯地區為“兩槽一脊”型，貝加爾湖及巴爾喀什湖北部的偏北地區分別有冷渦盤踞，維持少動，冷渦在旋轉的過程中，渦底不斷生成短波槽，給鄂爾多斯市源源不斷注入冷空氣。從17日08：00起，高空500 hPa阿盟一帶有短波槽生成并東移發展，鄂爾多斯市位于槽前輻散區，利于干冷氣流向下傳輸，為暴雨發生提供了良好的動力條件。17日08：00副高位置西伸至西藏以南地區，水汽條件較差，17日20：00—18日08：00，阿拉善西部有高空槽東移發展，副高迅速東退，東退后一直維持，維持時間達12 h以上，使大量水汽沿副高外圍不斷向北輸送，利于低層系統輻合抬升。冷暖空氣在鄂爾多斯市中部偏南地區匯合，造成大量的降水。

低層切變特征分析可知，17日08：00，700、850 hPa，

在阿拉善東部及北部一帶有切變生成，17日20：00，700、850 hPa切變線移至爾鄂爾多斯市西部地區，且700 hPa有明顯低空急流，之后切變線向東南移動，18日08：00后伴隨西北風進入，切變逐漸移出鄂爾多斯市，降水減弱。從地面場分析可知，17日08：00，鄂爾多斯市位于高低壓過渡帶，到20：00轉為低壓倒槽控制，之后維持，18日08：00地面在鄂爾多斯市北部偏北一帶形成低壓中心，在中部偏南地區生成明顯輻合線，與強降水落區基本吻合。從T-Td分析可知，從17日08：00～20：00，整層T-Td≤5 ℃，18日08：00東部偏北地區T-Td≤0 ℃，

接近飽和，說明受副高東退維持影響，偏南暖濕氣流不斷地向鄂爾多斯市東部地區輸送，使得水汽供給不斷增強，為持續性強降水的發生提供了有利的

條件。

2.2 中小尺度系統精細化發展演變

根據雷達ROSE 2.0產品演變分析可知（圖1），此次降雨天氣過程有持續時間長、降雨量大、局地性強等特點。主要分為2個階段：前期為對流性降水，主要發生在鄂托克前旗和烏審旗北部；后期對流云帶分裂，鄂托克前旗的對流云逐漸減弱，烏審旗北部的對流云加強北上至伊金霍洛旗南部，形成混合性降水，且鄂托克旗一直有回波東北上進行補充，造成“列車效應”，從而使強降水維持。具體情況如下：

第一階段：從17日17：00開始，鄂爾多斯市西部開始有回波發展，位于杭錦旗南部、鄂托克旗南部、鄂托克前旗東部，回波較弱，以層狀降水云為主，沒有強回波特征。19：00開始鄂托克旗、鄂托克前旗回波向東北方向移動，并不斷加強，19：52，鄂托克旗蘇米圖北部最強回波達62 dBz（k），向東北方向移動，且不斷有回波從西南方向進行補充。在17日20：00～21：00，VIL大值區一直在鄂前旗東北部維持，最大值達到39 kg/m2，

對比實況，此時段鄂托克旗昂素鎮阿日賴出現1 h 88.7 mm降水量，之后強降水云系在鄂托克前旗北部穩定少動，直至22：00才逐漸東移減弱，20：00～20：10，

10 min雨量達到24.2 mm，之后均維持在平均每10 min雨量10 mm以上，從實況看，該對流云3 h給鄂托克前旗的阿日賴站帶來了163.9 mm的短時強降水。體現短強局地性強的特點。

第二階段：烏審旗北部地區及伊金霍洛旗南部從17日22：00開始受降水回波影響，開始出現20 mm以上降水，之后西南方向不斷有降水回波進行補充，“列車效應”明顯，加之地形抬升作用，使得較強降水回波一直在烏審旗北部、伊金霍洛旗南部地區維持，最大降水回波在51～58 dBz，持續時間長達近10 h。

徑向速度場從18日02：00后，零等速線呈明顯“S”

（m）形，低層有暖平流，且有低空急流，在04：56伊旗南部地區出現“逆風區”（n），之后維持，18日08：00后，特征減弱，持續3 h，輻合強烈，證明動力抬升條件，水汽條件顯著，對應“逆風區”位置與強降水落區，位置基本吻合，具有較強指示意義。

2.3 單站探空圖要素分析

17日08：00 T-lnP圖顯示，低層濕度條件較好，400

～700 hPa有明顯干空氣入侵，近地層有逆溫層，利于能量積聚（圖2）。17日20：00 T-lnP圖顯示，整層濕度條件轉好，中高層有狹長不穩定區，CAPE值達84.5 J/kg，低層有垂直風切變順轉，為暖平流，中低層500～700 hPa有干侵入，SI值為-0.3，層結不穩定。18日08：00 T-lnP圖顯示，整層濕層增厚，中低層濕度條件達到飽和，低層仍有垂直風切變順轉，為暖平流，CAPE值較小為7.3 J/kg，高層有冷空氣入侵，上干冷下暖濕層結顯著，0 ℃層高度偏高，接近6 km，不利于冰雹生成，但有利于短時強降水發生發展。此次強降雨過程是以混合型降水為主，雖然CAPE值較小，但是降雨期間仍然存在不穩定能量積聚和釋放的轉化過程，造成局地短時強降水。

2.4 云圖分析

從衛星云圖分析可知，此次過程分為2個階段，均有中尺度對流系統MCS形成：第一階段，8月17日20：00左右，位于鄂托克旗、鄂托克前旗北部地區生成明顯MCS，呈現團狀，并向東北方向移動，西南部寧夏一帶有新MCS發展，有合并加強趨勢。云頂高度較高，對流云團強度較大。第二階段，8月18日05：00左右，團狀對流云MCS移至伊金霍洛旗南部、烏審旗北部地區，結構密實，云頂高度更高，達到20 000 m以上，且西南部有新生對流云補充，形成明顯“列車效應”，維持時間長達10 h左右。

3 數值模式檢驗評估及預報難點分析

此次暴雨過程從實況各種模式對比分析可知：從15日08：00，各種模式暴雨以上量級均考慮在鄂爾多斯市北部，其中ECMWF大雨以上量級報在鄂爾多斯市東部。從16日08：00，各家模式量級明顯增大，均報出了大暴雨落區，即超過100 mm量級，位置基本集中在北部偏東北部地區，其中，只有ECMWF模式除了東北部考慮大暴雨以上量級，還在中部偏南區域考慮了超過100 mm量級。17日08：00起報的未來24 h降雨量，各種模式降雨量及大雨以上落區均有調整，雨量較上一日明顯減少，只有CMA-TYM和CMA-MESO兩種模式報出100 mm以上量級，但落區仍位于鄂爾多斯市北部沿河一帶，只有ECMWF堅持暴雨以上落區在鄂爾多斯市中部偏南位置，與實況落區較為接近。

兩種模式對局地極端暴雨落區及量級差異較大；其中，CMA-MESO模式、NCEP模式更容易報出暴雨點，但落區把握不準，調整較快；ECMWF模式預報相對穩定，降雨落區與實況較為接近，但降雨量級把控不準。

經檢驗，此次降水的市臺預報與實況差距較大，預報大雨以上落區位置偏北，西南部大雨以上落區漏報，未報出大暴雨落區。

4 結論

（1）此次暴雨過程是在副高東退、短波槽東移、低空急流、地面倒槽維持及地形抬升和阻擋作用等多種因素的共同影響下發生的。

（2）不同時段強降水中小尺度系統的發展演變特征不同，在強降水時段出現MCS，結構密實，維持時間長，對流強。雷達基本反射率顯示明顯“列車效應”，較強回波持續時間長達近10 h。徑向速度場表現為強烈的輻合，有較好的指示意義。正“S”形、速度模糊、“逆風區”等特征長時間地出現，證明底層有強有力的暖濕氣流，動力條件顯著，利于短時強降水的發生以及長時間維持。中尺度系統的發生發展機制及雷達對強對流天氣的監測技術仍是未來重點研究方向。

（3）探空圖分析，對強對流類型（冰雹、短強）判別有一定優勢。

（4）經檢驗，此次強降水，市臺預報降雨時段把控較好，落區與實況差距較大，預報大雨以上落區位置偏北，西南部大雨以上落區漏報，未報出大暴雨落區。各家模式對大量級降水落區和量級差異較大，ECMWF模式較為穩定，降雨落區與實況較為接近，但降雨量級把控不準。中尺度CMA-MESO雖然報出大暴雨量級，但落區差異較大。今后應加強主觀預報能力，不依賴模式預報。

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