副高北抬過程中的“7.19”河套區(qū)域暴雨特征

袁慧敏 李瑞青

摘要 利用常規(guī)氣象資料、衛(wèi)星資料、多普勒雷達(dá)產(chǎn)品、FNL（1°× 1°）再分析資料，對2018年7月18—19日副高北抬降水過程中多個(gè)MCS的結(jié)構(gòu)特征、形成機(jī)制和可預(yù)報(bào)性進(jìn)行了分析。結(jié)果表明：該次副高北抬過程中，河套地區(qū)受850 hPa切變線和地面冷鋒東移南下影響，鋒面兩側(cè)濕度差異明顯，鋒前高溫高濕高能，降水多以對流性降水為主，雨量分布不均。19日17：00，系統(tǒng)主體已過，巴彥淖爾市南部一帶有850 hPa切變線南段滯留、θse密集，邊界層具有明顯偏東急流與輻合區(qū)，雷達(dá)回波在巴彥淖爾市東南部地區(qū)停留較長時(shí)間，并向包頭緩慢移動(dòng)。

關(guān)鍵詞 副高北抬；冷空氣；MCS

中圖分類號：P426.62 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-3305（2018）05-024-05

DOI： 10.19383/j.cnki.nyzhyj.2018.05.010

2018年7月19日2：00—20：00，副高北抬伴隨850 hPa切變線和地面冷鋒東移南下，內(nèi)蒙古西部出現(xiàn)一次強(qiáng)降水過程。該次降水局地性強(qiáng)、雨量分布不均，主要災(zāi)情以雷電和短時(shí)強(qiáng)降水為主（圖1）。主要形成2個(gè)區(qū)域性暴雨區(qū)，一個(gè)位于巴彥淖爾市東南部、包頭市西部地區(qū)，過程雨量達(dá)大暴雨量級；另一個(gè)位于鄂爾多斯東北部包頭市東南部地區(qū)，過程雨量達(dá)暴雨量級。文中利用常規(guī)氣象資料、衛(wèi)星資料、多普勒雷達(dá)產(chǎn)品、FNL（1°×1°）再分析資料，就該次副高北抬降水過程中多個(gè)MCS的結(jié)構(gòu)特征、形成機(jī)制和可預(yù)報(bào)性進(jìn)行了探討。

1 天氣實(shí)況及特點(diǎn)

該次過程共出現(xiàn)大暴雨8個(gè)站，暴雨165個(gè)站，大雨502個(gè)站；最大降水量162 mm，過程175.4 mm（包頭市固陽楊六圪卜）；小時(shí)雨強(qiáng)84.7 mm/h（圖2）。

降水主要分3個(gè)階段：第1階段為19日2：00，在巴彥淖爾市中部偏北生成的MCS云團(tuán)由于出流較弱而下山減弱，在巴彥淖爾市東南部與包頭市西部造成強(qiáng)降水；第2階段為19日05：00，烏拉特前旗與大佘太北部地區(qū)生成新的MCS由且與上一個(gè)對流單體合并形成多個(gè)對流單體組合，在列車效應(yīng)下造成巴彥淖爾市東南部與包頭市西南部的強(qiáng)降水。上述MCS伴隨切變線和冷鋒而生成、移動(dòng)；第3階段為19日07：00，低層冷空氣滲透，杭錦后旗中南部平原地區(qū)存在中尺度輻合線，在杭錦后旗中南部與臨河北部地區(qū)觸發(fā)對流云團(tuán)，與寧夏東北上的對流云團(tuán)合并，在高溫高濕高能的環(huán)境中逐漸發(fā)展成為MCC，并沿引導(dǎo)氣流向東南方向移動(dòng)，造成鄂爾多斯市東北部強(qiáng)降水。

2 天氣形勢分析

2.1 背景形勢

7月18—19日，500 hPa上副高明顯北抬，貝湖南部有冷空氣活動(dòng)，588線邊緣伴隨高空急流的南側(cè)邊界（圖3a，b）。低層850 hPa有一東北西南向切變線東移南壓（圖3c），19日05：00河套切變線的南端位于臨河北部且長時(shí)間維持，切變線南側(cè)伴隨西南急流輸送水汽，地面氣壓場呈東高西低的型式（圖3d），鋒面兩側(cè)濕度差異很大，鋒前暖區(qū)有倒槽輻合，河套地區(qū)中南部地區(qū)高溫高濕能量積聚（19日夜間T≥24℃，Td≥19℃）。

由環(huán)流形勢的發(fā)展演變及垂直配置可以看出，該次過程500 hPa冷空氣活動(dòng)相對較弱，是一次副高北抬伴隨低層850 hPa切變線和地面冷鋒東移南壓的暖區(qū)暴雨過程，中低層和地面的動(dòng)力系統(tǒng)明顯，切變線和鋒面兩側(cè)濕度差異大。此外，河套地區(qū)中南部地區(qū)高溫高濕高能，層結(jié)為上干下濕，屬于不穩(wěn)定層結(jié)，地面倒槽輻合區(qū)易觸發(fā)局地對流。

從臨河、烏拉特中旗18日20：00和東勝、呼和浩特19日08：00的探空圖（圖4）可以看出，降水開始前的統(tǒng)一特征表現(xiàn)為：CAPE值大、CIN值適中、LCL低、SI指數(shù)小、層結(jié)上干下濕，上述指標(biāo)顯示將出現(xiàn)短時(shí)強(qiáng)降水的可能性很大。

3 物理量分析

從不同降水時(shí)段850 hPa假相當(dāng)位溫的分布情況（圖5），可以看出河套地區(qū)中南部地區(qū)普遍達(dá)到355 K以上，說明暖濕氣團(tuán)非常強(qiáng)盛、中南部地區(qū)的溫濕和能量條件非常有利于短時(shí)強(qiáng)降水等對流性天氣發(fā)生，并且能量鋒區(qū)自北向南逐漸南壓至巴彥淖爾市東南部一帶。第1、2階段的強(qiáng)降水均發(fā)生在能量鋒區(qū)的前沿地帶，而第3階段的降水發(fā)生在能量高值中心。

從19日不同時(shí)段整層大氣可降水量和850 hPa比濕+風(fēng)場（圖6）可以看出，除西北部地區(qū)以外，河套地區(qū)中南部地區(qū)整層大氣可降水量可達(dá)76 mm以上，部分地區(qū)高達(dá)80 mm以上，局地水汽十分充沛。相應(yīng)地，850 hPa比濕達(dá)到16 g/kg及以上，絕對濕度大。但是從風(fēng)場配置來看，濕平流較強(qiáng)，河套南部一帶有低空急流存在，暴雨區(qū)位于低空急流出口區(qū)左側(cè)。

而不同降水時(shí)段850 hPa水汽通量散度的分布（圖7）則顯示出以下特征：19日凌晨的降水降水區(qū)沒有明顯的水汽通量輻合、甚至有水汽通量輻散，說明第1階段的降水水汽主要來自于本地，外來水汽輸送不顯著。19日白天的降水在強(qiáng)降水區(qū)伴隨有明顯的水汽通量輻合，說明第2、3階段的降水有外來水汽的輸送；

圖8給出了4個(gè)降水時(shí)段700 hPa相對渦度平流的分布情況，圖片顯示19日凌晨降水區(qū)為正相對渦度平流區(qū)，伴隨系統(tǒng)性上升運(yùn)動(dòng)，說明第1、2、3階段的降水有天氣尺度輻合上升運(yùn)動(dòng)相對應(yīng)，同時(shí)觸發(fā)中小尺度系統(tǒng)的上升運(yùn)動(dòng)共同影響（不同于局地暴雨僅有中小尺度系統(tǒng)觸發(fā)的上升運(yùn)動(dòng)）。

4 觸發(fā)與維持機(jī)制

4.1 第1階段降水（02：00—05：00）

從19日02：00臨河站的0.5°仰角的基本反射率和徑向速度中可以看出（圖9a，b），19日前半夜的降水對流單體呈帶狀分布強(qiáng)度較弱，達(dá)到40 dBZ以上，對流單體東北移，雷暴前方有明顯出流，其東南尾端不斷有新的對流單體觸發(fā)生成且有新的出流配合。03：00在兩條出流之間有新的對流單體觸發(fā)生成，其形成機(jī)制應(yīng)該是中尺度雷暴冷出流觸發(fā)生成。速度圖上以東南風(fēng)為主，且受北部山區(qū)地形影響自南向北風(fēng)速逐漸減小，存在明顯的風(fēng)速輻合，該MCS在下山后減弱，強(qiáng)降水區(qū)僅位于巴彥淖爾市北部山區(qū)。

19日前半夜在東北西南向的切變線雨帶上有圓形MCS發(fā)展，強(qiáng)降水發(fā)生在MCS西南側(cè)。從自動(dòng)站1 h自動(dòng)站風(fēng)場也可以看出地面存在大尺度地面輻合線，說明該次過程是大尺度系統(tǒng)觸發(fā)生成中尺度對流帶，隨著地面輻合線逐漸東移南壓，對流雨帶南壓與雷暴出流觸發(fā)的對流帶合并，在該過程中有對流單體沿輻合線東北移在其東北尾端逐漸合并形成帶狀MCS，造成巴彥淖爾市西北山區(qū)的暴雨。

4.2 第2降水階段（05：00—07：00）

從鄂爾多斯19日05：00 0.5°仰角的基本反射率、平均徑向速度、自動(dòng)站與云圖（圖10）可以看出，積狀云回波呈塊狀向東北方向移動(dòng)，雷暴前方不斷有新生單體生成（烏拉山迎風(fēng)坡），速度圖上風(fēng)隨高度順轉(zhuǎn)有暖平流，低層存在東北風(fēng)急流；多個(gè)對流單體形成列車效應(yīng)，造成巴彥淖爾市東南部、包頭市西部的大暴雨。

4.3 第3降水階段（07：00—17：00）

從鄂爾多斯站19日07：00 0.5°仰角的基本反射率、平均徑向速度、自動(dòng)站以及相應(yīng)的云圖（圖11）可以看出，該階段的雷達(dá)回波結(jié)構(gòu)密實(shí)、尺度較小、移速緩慢，速度圖上有明顯輻合；包頭市南部、鄂爾多斯東北部附近有強(qiáng)回波影響，單體強(qiáng)度超過45 dBZ，持續(xù)時(shí)間3 h以上，使得該時(shí)段內(nèi)逐小時(shí)降水量維持在30～50 mm的較高水平上。到了15：00鄂爾多斯后部有副冷鋒影響，觸發(fā)新的對流單體，向東南移動(dòng)，受前后2次對流帶影響造成上述區(qū)域的暴雨過程。

通過以上分析可見，第1、2、3階段的降水回波具有以下共同的特征：①均為積狀云降水回波，結(jié)構(gòu)密實(shí)，反射率因子梯度大，強(qiáng)度中心>45 dBZ；②對流單體回波高度<10 km，降水效率高；③均受多個(gè)對流單體影響，強(qiáng)單體影響時(shí)間與短時(shí)強(qiáng)降水時(shí)段有較好對應(yīng)關(guān)系。其不同點(diǎn)為回波形狀不同（帶狀或塊狀）；對流單體的移速不同、生命史長短不一；列車效應(yīng)的有無；徑向速度場的特征不同。

綜上分析可知，19日夜間的MCS主要由天氣尺度系統(tǒng)（850 hPa切變線、地面冷鋒輻合線）在東移南下過程中觸發(fā)，期間由于能量條件好、水汽條件好等原因造成暴雨；19日的MCS是在副高北抬、中緯度西風(fēng)帶系統(tǒng)主體東移以后，在能量條件和局地水汽條件好的情況下，由低層冷空氣滲透、中尺度輻合線、列車效應(yīng)以及地面副冷鋒等原因觸發(fā)造成巴彥淖爾市、包頭市、鄂爾多斯市的暴雨、局地大暴雨過程。

5 小結(jié)

（1）副高北抬過程中，伴隨850 hPa切變線和地面冷鋒東移南下影響河套地區(qū)巴彥淖爾市北部地區(qū)，鋒面兩側(cè)濕度差異明顯，南部地區(qū)高溫高濕高能，降水多以對流性降水為主，雨量分布不均。

（2）19日03：00，在巴彥淖爾市中部偏北生成的MCS云團(tuán)由于出流較弱而下山減弱，在巴彥淖爾市都東南部與包頭市西部造成強(qiáng)降水；05：00，烏拉特前旗與大佘太北部地區(qū)生成新的MCS由且與上一個(gè)對流單體合并形成多個(gè)對流單體組合，在列車效應(yīng)下造成巴彥淖爾市東南部與包頭市西南部的強(qiáng)降水。上述MCS伴隨切變線和冷鋒而生成、移動(dòng)。

（3）19日07：00，低層冷空氣滲透，杭錦后旗中南部平原地區(qū)存在中尺度輻合線，在杭錦后旗中南部與臨河北部地區(qū)觸發(fā)對流云團(tuán)，與寧夏東北上的對流云團(tuán)合并，在高溫高濕高能的環(huán)境中逐漸發(fā)展成為MCC，并沿引導(dǎo)氣流向東南方向移動(dòng)，造成鄂爾多斯市東北部強(qiáng)降水。

（4）19日17：00，系統(tǒng)主體已過，該次過程巴彥淖爾市南部一帶有850 hPa切變線南段滯留、θse密集，邊界層具有明顯偏東急流與輻合區(qū)，雷達(dá)回波在巴彥淖爾市東南部地區(qū)停留較長時(shí)間，并向包頭緩慢移動(dòng)。

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責(zé)任編輯：劉赟