太行山脈影響下的華北暴雨分型

閆冠華李澤椿李巧萍

（1 中國氣象局氣象干部培訓學院，北京 100081；2 國家氣象中心，中國氣象局，北京 100081；3 國家氣候中心，中國氣象局，北京 100081）

太行山脈影響下的華北暴雨分型

閆冠華1李澤椿2李巧萍3

（1 中國氣象局氣象干部培訓學院，北京 100081；2 國家氣象中心，中國氣象局，北京 100081；3 國家氣候中心，中國氣象局，北京 100081）

基于中國臺站逐日降水觀測資料，對華北地區1951—2010年夏季暴雨過程進行了分析，根據太行山脈地形特征及暴雨落區、強度及移動等特征，結合暴雨天氣預報經驗，對太行山影響下華北地區夏季暴雨進行了分型，將華北暴雨分為太行山以東暴雨型、太行山以西暴雨型、太行山區暴雨型、太行山兩側暴雨型和過山時減弱暴雨型五種型態，挑選和確定了各種分型暴雨的典型個例庫。分析表明太行山以東暴雨型出現概率最高，不同型態暴雨的主要影響天氣系統也各不相同。

華北，暴雨，分型，太行山脈

1 引言

暴雨是在有利的環境背景下的各種中尺度天氣系統相互作用的產物,而地形對暴雨的強度和落區有著不可忽視的作用。陶詩言[1]指出,暴雨與地形有密切的關系,夏季我國各地大到暴雨日頻數分布和雨量分布都受到地形的影響。號稱華北屋脊的太行山地形對華北地區的氣候具有重要影響[2-3]。華北夏季降水氣候特征分析表明,太行山脈以西和以東兩個分區域在水汽收支、降水量級和暴雨頻次特征均有較大差異,山脈以東區域的暴雨發生頻次明顯高于山脈以西[4]。在對華北夏季暴雨預報中發現,華北暴雨天氣過程圍繞太行山脈從暴雨落區、移動及強度特征具有不同的型態及規律,不同型態下暴雨過程的主要影響系統、天氣形勢和特征有一定差異。以往研究中對華北夏季暴雨的分型一般是按照主要影響天氣系統劃分的,如臺風暴雨[5]、低渦暴雨、暖切變暴雨等[6]。本文根據太行山脈地形特征及暴雨落區、強度及移動等特征對華北暴雨進行分類,從地形影響的角度研究不同分型典型暴雨特征,為華北暴雨天氣預報提供理論基礎和預報著眼點。

2 資料和暴雨分型方法

分析中使用了1951—2010年中國740臺站降水逐日觀測資料和NCEP/NCAR一日4次再分析資料,本文的華北地區指定為30°—45°N、105°—125°E范圍。

對1951—2010年發生在華北地區的暴雨個例進行統計,按照暴雨落區相對于太行山的位置、暴雨落區和強中心的移動兩個原則對太行山脈影響下華北暴雨

進行分型。

3 暴雨分型結果

依照上述分型原則,華北暴雨可以分為太行山以東暴雨型、太行山以西暴雨型、太行山區暴雨型、太行山兩側暴雨型和過山時減弱暴雨型等五種型態。

3.1 太行山以東暴雨型

天氣過程中暴雨落區位于太行山東側的河北、北京、天津、河南北部,暴雨區域僅出現在太行山東側。

此種型態又根據實際情況可以分為以下兩種類型。

(1)太行山以東暴雨A型(圖1a)。太行山東側暴雨,雨區隨太行山以西天氣系統自西向東移動,越過南北向太行山脈后,隨著地形的急聚下降,系統加強并形成暴雨,且僅在太行山東側及以東地區達到暴雨降水量級。這種型態定義為太行山以東暴雨A型,以下簡稱“以東A型”或“過山后加強型”。

(2)太行山以東暴雨B型(圖1b)。太行山東側暴雨,暴雨在太行山以東形成并隨著天氣系統在太行山東側移動,且僅在太行山東側及其以東地區形成暴雨。這種型態定義為太行山以東暴雨B型,以下簡稱“以東B型”。由于此種型態下暴雨過程中,不同于華北常態的西來系統,常伴有近地層東風,天氣系統有時偏西向移動,如把天氣系統以及伴隨的降水中心向偏西方向移動現象定義為“回流天氣”,則有這種現象的華北暴雨可稱作“回流型暴雨”,太行山以東暴雨B型除少量至太行山東南發展向西北發展外多為“回流型暴雨”。

圖1 太行山以東暴雨型（a）以東A型；（b）以東B型 （黑色斜線為太行山脊，紅色陰影區為暴雨區，其他陰影區為普通降水區，下同）

3.2 太行山以西暴雨型

天氣過程中暴雨落區位于太行山西側的山西、內蒙古南部和陜西北部,暴雨沒有越過太行山而是消失或在太行山西側以一定的形式運動。這種型態定義為太行山以西暴雨型,簡稱“以西型”(圖2)。

3.3 太行山區暴雨型

天氣過程中暴雨落區僅出現在太行山區,暴雨區位于太行山南北向脊線附近或東西兩側山區內。這種型態定義為太行山區暴雨型,簡稱“山區型”(圖3)。

3.4 太行山兩側暴雨型

天氣過程中暴雨區同時出現在太行山兩側,太行山區降水相對較弱,沒有達到暴雨量級。這種型態定義為太行山兩側暴雨型,簡稱“兩側型”(圖4)。

3.5 過山時減弱暴雨型

天氣過程中暴雨落區自太行山西部(圖5a)向東移動,翻越太行山時降水量級降低而達不到暴雨標準(圖5b),系統過山后再次加強形成暴雨(圖5c)。這種型態定義為過山時減弱暴雨型,簡稱“過山時減弱型”。

4 典型個例及天氣學特征

圖2 太行山以西暴雨型

按照暴雨分型給出的暴雨形態和分型原則,普查了1951—2010年6月1日—8月31日臺站逐日降水資料,挑選出符合分型原則的典型個例,剖析不同型態下暴雨過程中環流形勢及演變特征,研究不同分型暴雨天氣系統的高、中、低空及地面配置。分析發現,太行山以東暴雨型出現頻次最高,過程降水量大；太行山區暴雨型出現范圍小、持續時間短。不同型態

暴雨的主要影響天氣系統及配置也各不相同,以太行山以東暴雨型A類為例,重點分析了2000年8月7—9日、2007年6月29—30日等多個個例,得到的天氣系統配置特征如下:副熱帶高壓位置偏東偏南,西北地區有冷槽或低渦東移；低層切變線、急流等系統在越過太行山后增強；地面太行東側的河北有中尺度的輻合線或切變線存在,與中尺度輻合線或切變線相伴的偏東氣流受太行山的阻擋而爬升。而太行山以西暴雨型(如1958年7月16—17日、2010年8月17—18日等)一般出現在副高位置偏西偏北,588dagpm線控制著105°E以東的地區,脊線在32°N,西風槽東移受阻,山西大部分地區不穩定能量大,地面中尺度系統和地形的強迫抬升的背景下。

圖3 太行山區暴雨型

圖4 太行山兩側暴雨型示意圖

圖5 過山時減弱暴雨型

[1]陶詩言. 中國之暴雨.北京: 科學出版社, 1980.

[2]范廣洲, 呂世華. 地形對華北地區夏季降水影響的數值模擬研究.高原氣象, 1999, 18(4): 659-667.

[3]王勁峰. 人地關系演進及其調控—全球變化、自然災害、人類活動中國典型區研究. 北京: 科學出版社, 1995.

[4]閆冠華. 太行山脈影響下的華北暴雨研究. 南京: 南京信息工程大學, 2013.

[5]邊清河, 丁治英, 吳明月, 等. 華北地區臺風暴雨的統計特征分析.氣象, 2005, 31(3): 61-65.

[6]孫建華, 張小玲, 衛捷, 等. 20世紀90年代華北大暴雨過程特征的分析研究. 氣候與環境研究, 2005, 10(3): 492-506.

Torrential Rains’ Patterns in North China on the Impact of Taihang Mountains

Yan Guanhua1, Li Zechun2, Li Qiaoping3
(1 CMA Training Centre, China Meteorological Administration, Beijing 100081 2 National Meteorological Centre, China Meteorological Administration, Beijing 100081 3 National Climate Center, China Meteorological Administration, Beijing 100081)

Using daily precipitation observations from Chinese weather stations, the processes of summer torrential rains from 1951 to 2010 in North China are analyzed. In accordance with the location, intensity and movement of rainstorms in Taihang Mountains, the summer torrential rains in North China are divided into f i ve types: rainstorm to the east of Taihang, rainstorm to the west of Taihang, rainstorm over Taihang, rainstorm on both sides of Taihang, and rainstorm weakening when crossing Taihang. The analysis shows that the “rainstorm to the east of Taihang” occurs most frequently. Weather system patterns differ in their rainstorm types.

North China, torrential rain, pattern, Taihang Mountains

10.3969/j.issn.2095-1973.2014.02.007

2014年2月12日；

2014年2月20日

閆冠華（1967—），Email：yangh@cma.gov.cn

資助信息：國家重點基礎研究發展規劃（973計劃）（2013CB430204）；公益性行業（氣象）科研專項（GYHY201306065）。