河南汝陽短時強降水特征分析

常紅麗 王煥然 陳昶陽 王文昊

摘 要：本文利用汝陽縣2013—2017年6—8月小時雨量資料，分析汝陽縣夏季短時強降水的時空分布特征、天氣學形式特征及雷達特征。結果表明：汝陽縣短時強降水發生時間集中在“七下八上”，在一天當中，下午和傍晚是短時強降水的高發期;靠近水源、有山地和丘陵抬升作用的地形有利于短時強降水回波的發生發展;南部山區易局地生成回波并加強發展，移入型回波以西向居多，且從生成到本責任區移動迅速、影響時間短、降水范圍大、雨強相對較小。

關鍵詞：短時強降水;組合反射率;回波頂高度

中圖分類號：P458.1文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2018）29-0155-03

Abstract： Based on the hourly rainfall data from June to August of 2013 to 2017 in Ruyang County， the temporal and spatial distribution characteristics， synoptic forms and radar characteristics of short-term heavy precipitation in summer in Ruyang County were analyzed in this paper. The results showed that the occurrence time of short-term heavy precipitation in Ruyang County was concentrated on "seven to eight days"， and in the middle of the day， the high occurrence period of short-term heavy precipitation was in the afternoon and evening; the terrain near the water source， with uplifting effect of mountains and hills was conducive to the occurrence and development of short-term heavy precipitation echoes; in the southern mountainous areas， local echoes were easily generated and developed. Most of the migratory echoes were from west to west， and they moved rapidly from generation to responsibility area， with short impact time， large precipitation range and relatively small rainfall intensity.

Keywords： short-term rainstorm;combined reflectivity;echo top height

短時強降水是指短時間內降水強度較大，降水量達到或超過某一量值的天氣現象。由于此類天氣過程歷時短，雨強大，局地性強，因此常常對城市內澇、交通帶來嚴峻考驗。同時，該天氣現象也與泥石流、洪澇等災害密切相關，是汝陽縣重要的災害性天氣之一。強對流天氣的分析和預報，歷來是日常預報業務的難點[1]。國內外研究學者針對短時強降水，從不同方面進行了研究。樊李苗[2]利用多個國家級氣象觀測站的每小時雨量數據進行統計，得出了我國短時強降水的時空分布規律。谷秀杰[3]利用河南省1991—2010年5月至9月逐小時降水量資料，分析了河南省短時強降水的時空分布特征及其云團的特點，并對產生強降水云團的源地、移動路徑及形態特征進行描述。席世平、白凌霞[4]和李大為[5]等人針對某次具體的短時強降水過程分析了雷達回波特征，分析過程更較具體細致。本文主要分析汝陽縣的短時強降水特征。

1 汝陽縣概況

汝陽縣地處豫西伏牛山余脈外方北山麓，北汝河上游，地勢由北向南呈階梯狀上升，地形差異較大，地形地貌的不同導致在夏季多強對流天氣產生，同時衍生出泥石流、山體滑坡、洪澇等次生氣象災害，對汝陽37家尾礦、旅游景區和山區居民的生產生活帶來嚴重威脅。

汝陽縣最大的河流——汝河，是沙澧河的上游。沙澧河流域地處河南中南部，流域包含6市15個縣（區）。該區域處于南北氣候過渡帶，屬于暴雨中心，極易形成洪澇災害，嚴重影響流域各地的經濟發展和社會穩定。汝陽縣所處的地理位置對此流域至關重要，故短時強降水預報的準確率對沙澧河流域氣象服務中心的決策有很大參考意義。

2 資料與方法

根據《河南省預報員手冊》的規定可知，1h內降雨量≥20.0mm、2h內降雨量≥30.0mm或3h內降雨量≥50.0mm為短時強降水。利用汝陽縣2013—2017年的6月至8月的小時降水量資料，規定≥1個鄉鎮達到標準的雨量記為1個短時強降水日，對其氣候特征進行分析，并利用洛陽多普勒雷達產品，分析汝陽發生短時強降水的雷達特征。

3 結果與分析

3.1 短時強降水特征

3.1.1 時間分布特征。2013—2017年的6—8月，符合短時強降水標準的降水共計24次。其中，2016年的短時強降水最多，為9次，2013年次之;2014年和2015年發生短時強降水次數較少，僅有兩三次。在氣候系統中受到超強厄爾尼諾事件影響，2016年短時強降水相對頻發且影響范圍較大。在這24次中，累計達到短時強降水標準的站點共147個次，其中1h達到標準的有69個次，2h達到標準的有57個次，3h達到標準的有21個次。可見，達到1h或2h標準的頻率很大。

為了進一步確定短時強降水集中發生的時間，將短時強降水的發生日期按照每月上中下三旬進行更細致的統計。通過統計可以發現：降水主要發生在7月中下旬和8月上中旬，這與“七下八上”的盛汛期基本一致。在一天24h中，短時強降水主要集中在14：00—20：00，占14/24，這個時間段需要高度關注。

3.1.2 空間分布特征。通過對不同時效符合短時強降水標準的站點及其降水量進行統計發現，六湖發生短時強降水的次數最多，黃路、西溝、仝溝、王坪和洞溝次之。這些站點主要分布在汝陽縣域的山區和河流（水庫）附近，如圖1所示。

一次短時強降水所影響的區域大小是不同的。24次短時強降水中，只有一個站點達到短時強降水標準的有9次，2個及以上站點達到標準的有15次，其中2016年6月5日和8月19日均有8個站點達到短時強降水標準，影響范圍較大?？梢?，2個及以上站點出現短時強降水的概率還是很大的，需要引起高度的關注。另外，研究樣本中累計有66個站點滿足短時強降水標準，其中，西溝、六湖各6次，王坪5次，孔龍、洞溝、仝溝、茹店和黃路各4次，其余站點在3次及以下。由此可見，西溝、六湖、王坪平均每年出現一次短時強降水，是短時強降水頻發的地點，要引起高度重視，其次要關注孔龍、洞溝、仝溝、茹店和黃路等地。

3.2 天氣形勢特征

對24個樣本進行天氣學形勢分析，地面形勢圖主要分為以下4種類型。

3.2.1 東高西低型（11/24）。107°E以東為冷高壓，中心偏北，以西為暖低壓，受一致的東北-偏東風影響，說明有冷空氣侵入，有利于激發對流的產生。例如，2016年8月1日，導致汝陽5個鄉鎮20：00—23：00出現短時暴雨，21：00—22：00黃路的小時雨強達到76.2mm。

3.2.2 北高南低型（6/24）。河南上空，35°N以北110°E以東為一冷高壓，以南為一暖低壓或暖倒槽，受一致的偏東風影響，說明有冷空氣擴散影響，利于強降水的觸發。例如，2016年8月19日，導致汝陽14：00—18：00 8個鄉鎮出現短時強降水，15：00—16：00西溝的小時雨強達到61.3mm。

3.2.3 西高東低型（5/24）。冷高壓位置相對偏西，在河套及其以西地區，洛陽處在南北向的低壓帶中，受弱西路冷空氣擴散的影響，利于激發短時強降水的產生。例如，2017年7月6日13：00—16：00 6個鄉鎮出現短時暴雨，最大小時雨強為24.4mm。在該過程中，最大小時雨強為32.1mm（2016年8月25日茹店10：00—11：00）。

3.2.4 其他（2/24）。2016年6月21日14：00，河套及其以東地區為較大范圍的暖低壓所控制，受偏南風影響，16：00—19：00 4個鄉鎮出現短時強降水，李莊17：00—18：00出現37.8mm的降水。

2015年8月24日08：00，河套及其以東為南北向的高壓帶，受一致的東北偏北氣流控制，導致2個鄉鎮07：00—10：00出現短時暴雨，洞溝小時雨強達38mm。

3.3 雷達圖像特征

針對這24次短時強降水過程，利用洛陽多普勒雷達資料，從組合反射率因子（CR）、回波頂高度（ET）、垂直液態含水量（VIL）等方面進行分析?？傮w來說，短時強降水過程中CR均在45dBZ以上，最大達到65dBZ;VIL在5～58km/m2不等，暫無明顯特征;ET除了有兩次為5km之外，其他的均在8km及以上，主要集中在11～14km，最高達到18km。

根據短時強降水回波發展過程，將其分為移入型、本地生成型、聚合加強型3類。①移入型（15次）：從本責任區外移入的回波，回波特征多表現為引起的降水區域較大，短時強降水多在回波的強中心。②本地生成型（6次）：受局地的熱力對流影響，在本地生成一個或多個對流云團，具有發展速度快、降水強度大、范圍小等特征。③聚合加強型（3次）：受中小尺度輻合影響由外地移入回波和本地生成的回波聚合形成，具有雨強增大、持續時間短的特點。

3.3.1 移入型特征分析。受回波移動型影響，期間出現短時強降水共15次，其中正西方向8次，西南、西北和東北方向各2次，東南方向1次。從降水時段來看，14：00—20：00降水次數偏多。CR均在45dBZ及以上，最大達到65dBZ，大部分>53dBZ。ET大多在12km以上，最高為14km。從VIL來看，最大液態水含量為8～58kg/m2，主要集中18～35km/m2。降水范圍≥2個站點的有9次，最多時有8個站點;小時雨強最大為42.2mm，大于40mm的有2次。

分析表明：此類型降水范圍大，雨強相對小，易監測。

3.3.2 本地生成型特征分析。受本地生成型的回波的影響，期間出現短時強降水共6次，降水多發生在下午，CR為50～64dBZ，其中有2次>60dBZ;ET主要集中在5～18km;VIL為16～53kg/m2，集中在23～43kg/m2。結合雨強和降水范圍來看，降水范圍以1個站點為主（4次），小時雨強最大為61.3mm，大于40mm的有3次。

分析表明：此類型降水范圍小，雨強大，不易監測，需高度警惕。

3.3.3 聚合加強型特征分析。受聚合加強型回波的影響，期間出現短時強降水共3次，降水主要發生在中午，CR均>58dBZ，最大為65dBZ，VIL相對較高，2次在55km以上，ET為9～18km。降水范圍≥2個站點的有2次，小時雨強最大為76.2mm。

分析表明：此類型既有本地生成型雨強大的特點，又有移入型降水范圍大的特點。

4 結論

①汝陽縣地處南北氣候過渡帶，短時強降水每年發生次數不一，與當年大氣候背景有很大關系。7月和8月發生次數較多，尤以“七下八上”居多。在一天當中，短時強降水的高發時段主要集中在14：00—20：00。

②靠近水源、有山地和丘陵抬升作用的地形有利于短時強降水回波的發生發展。汝陽縣短時強降水頻發地點主要有西溝、六湖和王坪，其次是孔龍、洞溝、仝溝、茹店和黃路。這與玉馬水庫和陸渾水庫充足的水汽輸送有很大關系。

③汝陽縣南部山區易局地生成回波并加強發展，移入型回波以西向居多，且從生成到本責任區移動迅速、影響時間短、降水范圍大、雨強相對較小;而本地生成型降水范圍小，強度大，不易監測，有待進一步探索研究;聚合加強型則既有雨強大又有降水范圍廣的特點，工作中要加強監控。

此次研究年限偏短，樣本數量相對較少，具有局限性。接下來計劃在工作中邊實踐邊完善關于汝陽縣域內短時強降水臨近預報指標，精確重點警戒區的劃分，與縣政府、鄉鎮政府聯合做好氣象防災減災等各項防御措施。

參考文獻：

[1]錢傳海，張金艷，應冬梅，等.2003年4月江西一次強對流天氣過程的診斷分析[J].應用氣象學報，2007（4）：460-467.

[2]樊李苗.短時強降水發生的環境條件和個例分析[D].北京：中國氣象科學研究院，2012.

[3]谷秀杰.河南省短時強降水及其云團特征分析[J].氣象與環境科學，2013（1）：15-20.

[4]席世平，白凌霞，趙培娟，等.2010年9月4日河南孟津罕見雷暴大風過程的分析和預報[C]//中國氣象學會年會.2011.

[5]李大為，梁紅，賈冬嬋，等.“20110714”沈陽短時強降水多普勒雷達回波特征[J].氣象與環境學報，2013（2）：75-80.