夏邑一次短時強降水天氣過程分析

張艷玲 朱蒙

摘 要：利用常規(guī)氣象資料、雷達和自動站等探測資料，本文對2018年7月9日至10日商丘市夏邑縣出現(xiàn)的局地暴雨大暴雨并伴有短時強降水天氣進行分析。結(jié)果表明，本次大暴雨過程的主要影響系統(tǒng)是高空槽、切變線、地面倒槽;冷空氣的擴散觸發(fā)了地面暖倒槽中不穩(wěn)定能量的釋放;輻合主要出現(xiàn)在低層，而且輻合不強，這是商丘沒有出現(xiàn)區(qū)域性暴雨的原因之一;假相當位溫和k指數(shù)均較大;低空輻合、高空輻散有利于強降水的產(chǎn)生。

關(guān)鍵詞：局地;短時強降水;高空槽;切變線;地面倒槽

Abstract： By using conventional meteorological data， radar and automatic stations and other detection data， this paper analyzed the local rainstorm and downpour with short-term heavy precipitation that occurred in Xiayi County， Shangqiu City from July 9 to 10， 2018. The results show that the main influence system of this heavy rain process is the high-altitude trough， shear line and ground trough; the diffusion of cold air triggers the release of unstable energy in the ground warm trough; convergence mainly occurs in the lower layer， and the convergence is not strong， which is one of the reasons why there is no regional rainstorm in Shangqiu; the false equivalents have relatively large moderate indices; low-level convergence and high-level divergence are conducive to the production of heavy precipitation.

Keywords： local area;short-term heavy precipitation;high-altitude trough;shear line;ground trough

短時強降水是指雨強大于等于20 mm/h的降水，商丘的短時強降水主要出現(xiàn)在每年的7、8月份，一般伴有暴雨過程。王國榮等[1]分析了北京夏季短時強降水。吳濱等[2]分析了福建省的短時強降水特征。筆者應(yīng)用常規(guī)觀測資料和新一代天氣雷達產(chǎn)品，對2018年7月9日至10日發(fā)生在商丘市夏邑縣的局地暴雨大暴雨并伴有短時強降水過程進行了天氣影響系統(tǒng)、水汽條件、動力條件、熱力條件等綜合分析，為以后此類暴雨短時強降水天氣預(yù)報提供一些參考。

1 暴雨過程簡述

2018年7月9日至10日，商丘市出現(xiàn)局地暴雨大暴雨，并伴有雷電、短時強降水等強對流天氣，降水集中在商丘市東南部的夏邑縣。本次降水過程的特點是降水時間集中，局地性強，降水主要集中在兩個時段：7月9日08：00—12：00和10日07：00—12：00，有兩個站出現(xiàn)了短時強降水，均出現(xiàn)在9日上午，分別是09：00—10：00會亭28.3 mm和10：00—11：00岐河41.0 mm。

2 天氣形勢分析

2.1 高空形勢分析

從500 hPa高度場來看，2018年7月8日20：00，588線位于江蘇興化-安徽合肥-江西樟樹-福建永安一線，貝加爾湖東側(cè)有一中心為560 hPa的低渦，低渦底部在甘肅東部與陜西交界處有一低槽。副高不斷西伸北抬，至9日08：00，588線位于河南的東南部，呈東北西南分布，商丘處于低槽東移槽前和副高外圍的西南氣流里，商丘上空西南氣流風速達到12 m/s。9日20：00—10日08：00，副高繼續(xù)西伸加強，588線位于商丘上空，西南氣流加強為16～18 m/s，為強降水提供了充足的水汽條件。

9日08：00，從700 hPa高度場來看，河南省北部、陜西中部、山西和河北南部有一東北西南方向切變線，河南處于切變線南側(cè)的西南氣流里，隨著切變線北抬，至10日08：00，商丘始終被西南氣流控制，風速由8 m/s增加到12 m/s，水汽輸送不斷加強，對降水有利。

850 hPa上，切變線位于商丘中部，呈東北西南走向，商丘東南部處于西南氣流里，切變線較為穩(wěn)定，但強度不斷加強，西南風速由6 m/s增加到10 m/s，輻合和水汽輸送都在加強，說明動力和水汽條件都是增加的，利于局地性強降水的出現(xiàn)。

2.2 地面形勢分析

8日20：00，商丘市處于貴州伸向該市的倒槽頂部偏東氣流里。9日08：00，地面倒槽自河南省南部加強并北抬，華北到河套有弱冷空氣堆積。9日14：00—10日08：00，河南大部分地區(qū)處于低壓倒槽中，華北冷空氣繼續(xù)南壓，地面上，商丘處于東北氣流里，冷空氣的擴散觸發(fā)了地面暖倒槽中不穩(wěn)定能量的釋放。

3 物理量分析

3.1 水汽條件分析

3.1.1 比濕。比濕為單位質(zhì)量濕空氣內(nèi)的水汽質(zhì)量，比濕越大，說明空氣的水汽含量越多。分析8日20：00—10日20：00比濕場可知，8日20：00，850 hPa上商丘比濕達到12～15 g/kg，700 hPa比濕為4～9 g/kg，商丘的西南方有東北西南向高比濕帶存在，由于西南氣流的輸送，到9日08：00，850 hPa上商丘處于15 g/kg高比濕區(qū)。700 hPa比濕也不斷增加，夏邑已經(jīng)達到11 g/kg，且高比濕維持到10日20：00。由此可見，相當高的濕區(qū)為強降水區(qū)提供了充足的水汽供應(yīng)。

3.1.2 水汽通量。水汽通量是表示水汽輸送強度的物理量。從850 hPa水汽通量場分析來看，整個降水過程期間，水汽通量均小于6 g/（cm2·hPa·s）。從700 hPa水汽通量場分析來看，8日20：00，水汽通量大值區(qū)位于河南的南部和西南部，商丘處于水汽輸送帶的邊緣，小于2 g/（cm2·hPa·s）。隨著西南氣流的加強，水汽輸送不斷加強并北抬，至9日08：00，強水汽輸送中心達到10 g/（cm2·hPa·s），商丘水汽通量加強為6 g/（cm2·hPa·s），9日14：00—10日08：00，夏邑水汽通量維持在8～9 g/（cm2·hPa·s）。由此可見，700 hPa上商丘西南風速大于850 hPa，水汽通量相應(yīng)較大，水汽輸送700 hPa貢獻大于850 hPa。

3.1.3 水汽通量散度。從水汽通量散度場分析來看，水汽輻合主要出現(xiàn)在低層925 hPa，有一水汽輻合大值中心位于山東和江蘇交界處，輻合中心值為5 g/（cm2·hPa·s），商丘處于中心邊緣西南方，夏邑輻合值達到5 g/（cm2·hPa·s）。10日08：00輻合相對較小，夏邑輻合值為2 g/（cm2·hPa·s）。綜合分析，水汽輻合出現(xiàn)在低層，中高層均為弱的輻合或輻散，而且低層輻合不是太強，這也是商丘沒有出現(xiàn)區(qū)域性暴雨的原因之一。

3.2 熱力條件分析

3.2.1 假相當位溫。假相當位溫是表征大氣溫度、壓力、濕度的綜合特征量，其分布與對流天氣的發(fā)生發(fā)展有很大關(guān)系，也反映了大氣中能量的分布[3]。從850 hPa假相當位溫場分析來看，8日20：00高能舌位于河南的南部，中心值為356 K，商丘位于高能舌的北側(cè)，能量值為342～352 K，隨著能量的不斷聚集，強降水時段夏邑能量值一直維持在352 K。由此可知，商丘中低層集聚了較大的不穩(wěn)定能量，為商丘局地大暴雨的產(chǎn)生提供了動力和熱力條件。

3.2.2 k指數(shù)。k指數(shù)反映了中低層的濕度條件和層結(jié)不穩(wěn)定條件，k指數(shù)越大，說明空中水汽條件越好、層結(jié)不穩(wěn)定度越大。8日20：00—10日08：00，商丘k指數(shù)由34 ℃升至38 ℃，說明商丘上空具備暴雨產(chǎn)生的水汽和動力條件。

3.3 動力條件分析

3.3.1 850 hPa渦度場分析。正渦度中心位于湖北的南部，中心值30×10-5s-1。隨著渦度中心向東北移動加強，夏邑降水開始前8日20：00渦度值為12×10-5s-1，至9日08：00正渦度上升為22×10-5s-1，9日20：00正渦度達到最大值26×10-5s-1。

3.3.2 700 hPa渦度場分析。8日20：00—9日08：00，夏邑處于弱的正渦度區(qū)，隨著河南西部正渦度區(qū)的東移加強，至9日20：00，夏邑正渦度加強為20×10-5s-1，隨著正渦度區(qū)繼續(xù)向東北移動，到10日08：00，夏邑渦度值降為0。

3.3.3 500 hPa和300 hPa渦度場分析。500 hPa和300 hPa渦度場夏邑渦度值均為負值，而且隨著高度上升，負值明顯增大。

由渦度場綜合分析可知（見表1），夏邑中低空為輻合區(qū)，高空為福散區(qū)，低空輻合高空輻散有利于上升運動的增強，最有利于強降水的產(chǎn)生。從低層至高層，當渦度場一致為負值控制時，降水停止。

4 多普勒雷達產(chǎn)品分析

分析2018年7月9日商丘多普勒雷達基本反射率和組合反射率因子（見圖1）可見，降水回波主要分布在鹿邑-亳州-夏邑-碭山一線，和西南氣流一致，呈東北-西南走向，在亳州有一強度為45 dBZ的中尺度對流回波發(fā)展，并以30 km/h的速度朝夏邑方向移動，在移動過程中不斷加強，范圍不斷擴大，在發(fā)展中，局地強回波達到50 dBZ，在強回波長時間覆蓋下，夏邑出現(xiàn)暴雨，9：00—10：00會亭、10：00—11：00岐河分別出現(xiàn)28.3 mm和41.0 mm的短時強降水。回波強度和路徑與降水實況具有較好的對應(yīng)關(guān)系。

從徑向速度和風廓線產(chǎn)品（見圖1）可知，在強降水時段，夏邑零速度線呈S形，2.4 km以下為東北風，2.4 km以上轉(zhuǎn)為南西南風、西南風、西西南風和西風，說明風隨高度順轉(zhuǎn)，表明有暖平流存在，并出現(xiàn)明顯的輻合，而且底層的冷空氣擴散觸發(fā)了地面不穩(wěn)定能量的釋放，導(dǎo)致夏邑局地暴雨和短時強降水的產(chǎn)生。

5 結(jié)論

本次大暴雨過程的天氣特點是降水量大、局地性強、降水時間集中，暴雨中心區(qū)域預(yù)報難度較大。本次天氣過程的主要影響系統(tǒng)是高空槽、切變線、地面倒槽;冷空氣的擴散觸發(fā)了地面暖倒槽中不穩(wěn)定能量的釋放。水汽條件較好，但水汽輻合出現(xiàn)在低層，中高層均為弱的輻合或輻散，而且低層輻合不是太強，這也是商丘沒有出現(xiàn)區(qū)域性暴雨的原因之一。夏邑假相當位溫和k指數(shù)均較大，中低層集聚了較大的不穩(wěn)定能量，為大暴雨的產(chǎn)生提供了動力和熱力條件。渦度場上，低空輻合、高空輻散有利于上升運動的增強，最有利于強降水的產(chǎn)生。

參考文獻：

[1]王國榮，王令.北京地區(qū)夏季短時強降水時空分布特征[J].暴雨災(zāi)害，2013（3）：276-279.

[2]吳濱，文明章，李玲，等.福建省不同短歷時暴雨時空分布特征[J].暴雨災(zāi)害，2015（2）：153-159.

[3]王宏，壽紹文，王萬筠，等.一次局地暴雨過程的濕位渦診斷分析[J].自然災(zāi)害學報，2009（3）：129-134.