河套地區(qū)一次罕見對流性暴雨天氣過程診斷分析

梁鳳娟

（巴彥淖爾市氣象局,內蒙古 臨河 015000）

近年來不少學者或科研人員對發(fā)生在我國各地的不同性質的暴雨天氣過程進行了天氣動力學診斷和數(shù)值模擬等方面的研究。丁一匯、陶詩言等在深入細致研究各種尺度天氣系統(tǒng)對暴雨的作用時,指出中尺度系統(tǒng)是直接造成暴雨的天氣系統(tǒng)，低空急流在暴雨中的動力和熱力作用明顯[1-2],孫繼松、陶祖鈺從天氣動力學角度指出地形強迫造成暖區(qū)內中尺度輻合增強，云的演變過程是最終決定降水的發(fā)生時間、性質、強度、分布等的決定因素[3-4]，但暴雨的形成原因及其物理機制十分復雜，突發(fā)性、局地性大暴雨預報仍然是有待解決的難題之一。

2012年6月25日夜間和26日夜間連續(xù)2日出現(xiàn)了罕見的對流性暴雨天氣過程，研究其發(fā)生發(fā)展成因和物理機制，探索預報著眼點，勢在必行。

1 雨情及災情概況

2012年6月25日夜間和26日夜間，巴彥淖爾市出現(xiàn)對流性暴雨。降水中心集中在臨河北部、杭錦后旗北部、烏后旗沿山一帶及烏中旗的西南部，降水量均超過50mm，強對流性降水均發(fā)生在夜間，26日夜間烏拉特后旗巴音鎮(zhèn)小時雨強達42.4mm。

對流性強降雨導致道路沖毀、交通受阻。沿山溝口山洪爆發(fā)，部分水庫溢洪，城市內澇、區(qū)農(nóng)田漬澇。

2 環(huán)流背景分析

2.1 高空環(huán)流形勢特征分析

6月24日20時500hPa貝加爾湖冷渦中心形成并略南壓，到25日20時（圖1a），副熱帶高壓西伸北抬，副高外圍576dagpm向北伸展與東北地區(qū)東部長波脊合并加強，鄂霍茨克海阻塞高壓形成。該高壓對上游天氣尺度系統(tǒng)形成阻擋。有利于干冷暖濕氣流在河套上空交綏。26日20時（圖1b），河套地區(qū)處于低渦前部，副熱帶高壓西北側偏西、西南氣流控制中。

2.2 700hPa和850hPa環(huán)流特征分析

25日20時，700hPa、850hPa在河套東北和西南部均有切變生成，東南氣流北上到達河套地區(qū)，使河套地區(qū)動力條件和水汽條件不斷增強。26日20時，上游阿拉善盟、河西走廊一帶東南氣流控制，有利于水汽的維持。

25日和26日強降水過程中，700hPa和850hPa沿副高西邊緣分別有12℃和24℃暖舌自西南向河套地區(qū)伸進，熱力不穩(wěn)定條件增強。

3 高低空形勢配置與特征分析

3.1 地面氣旋與高空形勢分析

與貝加爾湖冷渦相對應，25～26日地面倒槽形成逐漸北上發(fā)展成氣旋，河套地區(qū)地面暖鋒控制，由于渦前有正的渦度平流，上升氣流有利于地面氣旋發(fā)展，輻合抬升加強，對降水提供了動力條件[5]。25日夜間和26日夜間暴雨區(qū)均發(fā)生在東南氣流的左前方。

3.2 暖濕切變的作用分析

暖濕切變暴雨是典型的強對流暴雨，伴有猛烈的雷暴活動，突發(fā)性很強。往往爆發(fā)前幾小時之可見少量卷云，入夜后積云迅速發(fā)展成積雨云，雷雨傾盆而注[6]。25日夜間和26日夜間暴雨暴發(fā)前幾個小時(25日20時和26日20時)地面圖可見只有少量卷云和積云，入夜后（23時后），積云迅速發(fā)展成滿天的積雨云，電閃雷鳴，強降雨傾盆而注。25日夜間和26日夜間的暴雨是典型的暖濕切變暴雨，伴有猛烈的雷暴活動，突發(fā)性很強。25日和26日夜間暴雨面積在幾十平方公里到幾百平方公里，屬于中小尺度雨區(qū)。26日入夜后爆發(fā)的雨區(qū)中，在巴音鎮(zhèn)形成80.0mm的暴雨中心，等雨量線的梯度很大，而相距不到50km的杭后只有6.8mm降水，相距不到100km的五原縣無降水。此次暖濕切變暴雨見證了歷時短、強度大、局地性強的特點，并具有巨大的破壞力，是預報服務上最值得引起警惕的。

圖1 2012年6月25日20時、26日20時)500hPa高度場（單位：dagpm)

圖2 2012年6月26日22時15分(a)、27日0時45分(b)、5時15分(c)、8時15分(d)云圖演變

4 物理量場分析

4.1 當?shù)豑-logp圖分析

25日20時TlogP圖顯示，臨河和烏中旗K指數(shù)分別達到 40℃和 32℃，SI指數(shù)分別為-4.6℃、-2.4℃，對流有效位能分別為 1719.3 J·kg-1、906.2 J·kg-1，大氣層結不穩(wěn)定，達到河套地區(qū)強對流發(fā)生條件。

26日20時TlogP圖顯示，臨河和烏中旗K指數(shù)分別達到 33℃和 32℃，SI指數(shù)分別為-1.6℃、1.3℃，對流有效位能分別為 270.1 J·kg-1、482.0 J·kg-1，可見西部地區(qū)更有利于強對流發(fā)生發(fā)展，與實況強降水相吻合。

4.2 假相當位溫分析

本次暴雨過程中，河套地區(qū)切變線東南側△(500～700)＜0，△(700～850)＜0，氣層對流性不穩(wěn)定。利用 25日 20時和 26日 20時，500 hPa、700 hPa、850 hPa百帕假相當位溫場分析得出河套地區(qū)大部都處在△＜0 的區(qū)間內，θse850＞θse700,θse700＞θse 500，假相當位溫θse隨高度減小顯著，河套地區(qū)不斷得到暖濕不穩(wěn)定空氣的輸送，使暴雨區(qū)的對流不穩(wěn)定不斷重建。且河套地區(qū)位于T850-T500=36℃的中心區(qū)域內，大氣層結極不穩(wěn)定。高能帶位于杭錦后旗、臨河、五原、烏拉特前旗南部一帶，與暴雨區(qū)十分吻合。

4.3 水汽條件

在強降水過程中，850hPa～700hPa水汽通量散度有一中心為-10×10-7g·cm2·hPa-1·s-1的水汽輻合帶；700hPa和850hPa比濕梯度大，比濕最大值達到了12g·kg-1，對降水非常有利。

通過物理量場分析，假相當位溫和比濕場場上河套地區(qū)均處于梯度大值區(qū)，比濕和Qse平流強,高低層濕度、能量差動平流大，局地增濕增能顯著，25日和26日夜間暖濕切變觸發(fā)了副高西側不穩(wěn)定能量釋放，造成了沿山地區(qū)強對流性降水的發(fā)生。

5 衛(wèi)星云圖分析

25日21時45分，高空槽云系前方有對流單體首先在烏后旗西部生成，由于受副高外圍阻擋及中低層輻合系統(tǒng)垂直疊置影響,上升運動強烈，東移緩慢。26日3～5時對流云團范圍擴大，結構密實強盛，引發(fā)了后旗沿山至烏前旗西南部的對流性暴雨。

圖3 25日22時06分組合反射率因子(a)、單體趨勢(b)、27日0時36分組合反射率因子(c)、單體趨勢(d)

26日22時15分，對流云團首先在臨河北部生成并迅速擴展北移（圖2a）。27日0時45分隨低層切變輻合系統(tǒng)作用下，對流云團北移至烏后旗沿山，受山脈阻擋，對流發(fā)展強盛，強降水開始（圖2b）。5時15分，該云團與上游東移云團合并加強，列車效應明顯，沿山一帶強降水持續(xù)（圖2c）。8時之后該團減弱北抬進入蒙古國南部（圖2d），河套地區(qū)對流性強降水趨于結束。

6 雷達資料分析

25日20時，烏后旗西部出現(xiàn)零散回波。回波在陰山山脈地形作用下發(fā)展加強，范圍不斷擴大。在1.5°仰角上，22時06分后旗青山對流單體回波強中心達到62dBZ(圖3a),單體

云頂高度7km，液態(tài)水含量為50kg/m2(圖3b)。在移動過程中右前側不斷有新生回波生成，22時49分多個零散回波合并，回波梯度較大，多單體中心強度維持在55～58之間。強對流云團越過山脈進入套區(qū)擴展東移，造成沿山及套區(qū)大部對流性強降水。強降水回波持續(xù)近5h，巴彥淖爾市杭錦后旗1h降水量達到36.8mm，強降水造成烏后旗沿山山洪爆發(fā)。

從26日21時50分開始，在河套地區(qū)沿黃河一帶出現(xiàn)多個單體回波，回波在北抬東移的過程中范圍不斷擴大，受陰山山脈阻擋，回波在陰山腳下加強。在1.5°仰角上，27日0時30分回波呈片狀，有多個強中心在沿地面輻合線不斷生成。強中心發(fā)展北移至后旗巴音鎮(zhèn)，強度達到60dBz（3c）。從單體趨勢看，云頂高度接近8km，液態(tài)水含量32kg/m2（圖3d），巴音鎮(zhèn)雨強達到42.4mm/h，強降水再次引發(fā)沿山一帶山洪爆發(fā)。

7 結論

25日夜間和26日夜間對流性降水分布極不均勻，突發(fā)性強，有明顯的日變化，入夜后對流發(fā)展旺盛，而白天較弱或出現(xiàn)間歇。

高低空溫度差的增大和高能舌的存在為降雨的發(fā)生儲備了潛在能量。暖濕切變觸發(fā)了25日和26日夜間的強對流。

對流單體在副高西北側切變中合并發(fā)展，中尺度對流云團在陰山山脈南麓喇叭口地形作用下，暖區(qū)內中尺度輻合增強，動力抬升條件更加強勢，對降水有明顯的增幅作用。

衛(wèi)星云圖和雷達回波產(chǎn)品實時反映了對流云團的列車效應和遇山增強作用，對強降水量級和強度的判別有明確的指示意義。