2020年秦皇島汛期兩次暴雨過(guò)程對(duì)比分析

毛智政 張晨宇 劉苗苗 宋金妹

摘要 利用常規(guī)觀測(cè)資料、極化雷達(dá)資料、區(qū)域加密自動(dòng)站觀測(cè)資料，運(yùn)用天氣學(xué)原理和天氣學(xué)診斷方法對(duì)2020年8月中下旬秦皇島市一次暖區(qū)暴雨與一次鋒面暴雨進(jìn)行對(duì)比分析。結(jié)果表明：13日過(guò)程整體比濕較大，地面有輻合中心，配合地形抬升，導(dǎo)致北部山區(qū)產(chǎn)生較強(qiáng)降水，南部沿海條件不利，降水較少;18日過(guò)程為鋒面系統(tǒng)，隨著冷鋒掃過(guò)本地帶來(lái)降水量較為均勻的暴雨。兩次過(guò)程較為典型，在衛(wèi)星云圖和雷達(dá)上均有明顯差異。

關(guān)鍵詞 暖區(qū)暴雨;鋒面暴雨;分析

中圖分類(lèi)號(hào)：P458 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：2095–3305（2021）04–0054–03

1 災(zāi)害天氣實(shí)況分析

受到副高邊緣和西來(lái)系統(tǒng)影響，2020年8月中下旬秦皇島在一周之內(nèi)相繼出現(xiàn)兩次暴雨過(guò)程，由于兩次過(guò)程的高空系統(tǒng)較為類(lèi)似，是典型的低槽冷鋒型降水，符合典型的華北暴雨模型[1-3]。通過(guò)進(jìn)行對(duì)比分析，總結(jié)其中的異同之處。

2020年8月13日早晨到上午秦皇島市出現(xiàn)一次暖區(qū)降雨天氣，南部地區(qū)小雨，中北部地區(qū)中到大雨，局部暴雨，全市平均降雨量為13.8 mm，最大降雨量出現(xiàn)在青龍草碾為72.4 mm，最大小時(shí)雨強(qiáng)出現(xiàn)在青龍大巫嵐為40.9 mm/h（圖1）。根據(jù)青龍草碾雨量分布顯示，主要降水時(shí)段集中在13日早晨05：00前后。

2020年8月18日下午，秦皇島市再次出現(xiàn)一次降雨天氣，大部分地區(qū)為中到大雨，局部暴雨，全市平均降雨量為32.3 mm，最大降雨量出現(xiàn)在昌黎新集為73.2 mm，最大小時(shí)雨強(qiáng)出現(xiàn)在昌黎新集為59.3 mm/h。共有40個(gè)站出現(xiàn)大風(fēng)天氣，極大風(fēng)出現(xiàn)在撫寧田各莊為23.0 m/s。根據(jù)昌黎新集雨量分布顯示，主要降水時(shí)段集中在18日18：00前后。

從兩次形勢(shì)的500 hPa高空?qǐng)D上看，兩次過(guò)程均處于副高西側(cè)，河套地區(qū)槽前，受偏西南風(fēng)控制，兩者系統(tǒng)有較高相似性，可做相似個(gè)例對(duì)比分析。而從落區(qū)上看，13日過(guò)程相對(duì)較大，落區(qū)偏西，18日過(guò)程相對(duì)較小，但落區(qū)偏東。

2 兩次降水過(guò)程降水性質(zhì)及機(jī)理分析

2.1 天氣圖分析

2020年8月13日08：00，200 hPa上處于急流軸右側(cè)，500 hPa東亞中高緯呈兩槽兩脊形勢(shì)，在蒙古地區(qū)有一低渦，槽線(xiàn)壓在河北西部，副高中心處于東海，副高整體呈經(jīng)向，冀東地區(qū)處于副高邊緣，秦皇島處于584線(xiàn)控制范圍之內(nèi)，受副高控制，影響偏東地區(qū)的降水（圖2）;降水最大值區(qū)的唐山承德交界處在580 hPa線(xiàn)上，受副高控制相對(duì)弱。700 hPa和850 hPa上切變前傾，降水大值區(qū)位于兩層切變線(xiàn)之間。850 hPa上有明顯的西南急流，降水區(qū)位于急流軸的左側(cè)，提供豐富的水汽。地面圖上冷鋒呈西北-東南向，降水性質(zhì)是冷鋒前部的暖區(qū)暴雨，輻合線(xiàn)在12日20：00至13日05：00較為勻速地自西北向東南移動(dòng)，05：00以后迅速沿副高外圍北抬，沒(méi)有對(duì)秦皇島東南地區(qū)造成較強(qiáng)的降水。

2020年8月18日20：00，降水區(qū)位于200 hPa急流軸左側(cè)，500 hPa東亞中高緯呈兩槽一脊形勢(shì)，低渦中心位于東北，后傾槽位于河北省上游，秦皇島位于588與584之間，副高中心位于朝鮮半島南部，副高整體呈緯向，700 hPa上切變線(xiàn)位于河北省西北部，850 hPa上則剛好處于秦皇島唐山一帶，有明顯的西南急流，降水區(qū)位于急流軸的左側(cè)，提供豐富的水汽。地面圖上冷鋒呈東北-西南向，自西向東移過(guò)本地，屬于鋒面暴雨[4-5]。由于本次過(guò)程為后傾形勢(shì)，自18日下午冷鋒掃激發(fā)降水后，700 hPa切變線(xiàn)前部的持續(xù)暖空氣輸送持續(xù)觸發(fā)降水，形成列車(chē)效應(yīng)，直到19日20：00系統(tǒng)完全過(guò)去，降水趨于結(jié)束。

因此，通過(guò)天氣形勢(shì)可以分析，盡管兩次降水高空?qǐng)D上均處于高空槽前部，但8月13日是一次西來(lái)槽配合副高的鋒前暖區(qū)降水，降水落區(qū)較小，局地性強(qiáng)，但降水量級(jí)大;而8月18日是一次東北冷渦后傾槽帶來(lái)的地面鋒面降水過(guò)程，降水落區(qū)廣，降水量級(jí)比暖區(qū)降水小[6-11]。

從區(qū)域站風(fēng)場(chǎng)和地形場(chǎng)分析可知，從13日01：00開(kāi)始，一條明顯的地面輻合線(xiàn)與降水落區(qū)配合較好，降水大值區(qū)自北京北部向承德唐山的交界山區(qū)移動(dòng)，強(qiáng)烈的西南風(fēng)在山前抬升，產(chǎn)生本次強(qiáng)降水。06：00左右輻合線(xiàn)移到青龍，在山區(qū)產(chǎn)生較強(qiáng)降水，而秦皇島、唐山沿海地區(qū)由于沒(méi)有地面輻合線(xiàn)與地形的強(qiáng)迫抬升，降水較少。

2.2 物理要素場(chǎng)分析

從水汽圖（圖3）可以看到，兩次過(guò)程的水汽條件較好，根據(jù)水汽通量散度可知，13日02：00承德唐山一帶有明顯的水汽輻合，秦皇島東部則為輻散場(chǎng)，對(duì)應(yīng)本次過(guò)程量級(jí)大小差異，而18日14：00則河北省東部沿降水落區(qū)分布的地區(qū)均為輻合場(chǎng)，且有明顯的3個(gè)中心，與降水實(shí)際落區(qū)配合較好。

從風(fēng)與散度場(chǎng)上看（圖4），13日02：00河北省西部200 hPa上為較大的正值，925 hPa上有明顯負(fù)值中心，說(shuō)明在該時(shí)次有明顯的抽吸作用，有利于強(qiáng)降水的產(chǎn)生;18日14：00 200 hPa上正散度區(qū)相對(duì)較大，說(shuō)明整體系統(tǒng)更加強(qiáng)烈，925 hPa上可以明顯判斷出一條對(duì)應(yīng)冷鋒的分界線(xiàn)，冷鋒以東散度為負(fù)輻合，冷鋒以西散度為較大正值輻散。

從探空?qǐng)D上看，13日過(guò)程前后均有一定的cape值，且整層濕度較大，符合暖區(qū)降水特征;18日過(guò)程降水前有較大的cape值，整層相對(duì)較干，隨著降水系統(tǒng)的到來(lái)，cape值有所減小，整層濕度增大，到降水結(jié)束后減弱。13日過(guò)程結(jié)束之后低層繼續(xù)受西南風(fēng)控制，18日過(guò)程冷鋒過(guò)境后則轉(zhuǎn)為較強(qiáng)的東北風(fēng)。

2.3 衛(wèi)星雷達(dá)資料分析

在葵花衛(wèi)星云圖上（圖5），13日可見(jiàn)冷空氣距離較遠(yuǎn)，本地有絲縷狀塊狀對(duì)流云系，以暖云為主，而18日則明顯沿著鋒面的帶狀鋒面云系，性質(zhì)偏冷。

從雙偏振雷達(dá)圖上看（圖6），13日03：00冀東地區(qū)有分散性塊狀回波，唐山承德交界處有較強(qiáng)回波中心，強(qiáng)度超過(guò)55 dBz，隨系統(tǒng)向東移動(dòng)，05：00在草碾站一帶受地形原因抬升加強(qiáng)，至07：00基本移出。本次過(guò)程回波頂普遍偏低，僅03：00有小塊狀回波頂高達(dá)到15 km以上，速度圖上呈“S”型，西南風(fēng)為主，有速度模糊。雙偏振kdp資料產(chǎn)品與回波有明顯對(duì)應(yīng)，表明有較強(qiáng)降水的條件。

從18日回波圖上（圖7）可以看到沿著冷鋒前部有一條明顯的帶狀云系，有鋒面降水特征，回波強(qiáng)度較強(qiáng)，并產(chǎn)生較強(qiáng)的列車(chē)效應(yīng)。本次過(guò)程回波頂較高，18日15：00出現(xiàn)17 km以上回波，速度圖上低層呈反“S”型，表明鋒面過(guò)有冷平流，高層呈“S”型，受切變線(xiàn)前部西南風(fēng)影響為暖平流，雙極化雷達(dá)數(shù)據(jù)可以判斷，對(duì)應(yīng)PPI回波區(qū)有較大的KDP大值區(qū)，說(shuō)明雨滴密集，雨強(qiáng)較大，中心區(qū)域KDP大于3，有出現(xiàn)100 mm/24 h強(qiáng)降水的條件;ZDR較大，說(shuō)明雨滴扁，降雨時(shí)有大雨滴出現(xiàn);CC在降水回波區(qū)位置較大，說(shuō)明降水粒子直徑接近，HCL上判斷降水離子為大雨滴（深綠色）和小冰雹（紅色），由于夏季，融化層較高，小冰雹通過(guò)融化層后融化，因此到地面基本全部融化，沒(méi)有致災(zāi)。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)兩次過(guò)程的分析對(duì)比，可以得出以下結(jié)論：

（1）13日的過(guò)程為暖區(qū)降水，18日過(guò)程為鋒面降水;

（2）13日過(guò)程整層比濕較大，地面有輻合中心，配合地形抬升，導(dǎo)致北部山區(qū)產(chǎn)生較強(qiáng)降水，南部沿海條件不利，降水較小;18日過(guò)程為鋒面系統(tǒng)，隨著冷鋒掃過(guò)為本地帶來(lái)降水量較為均勻的暴雨。

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責(zé)任編輯：黃艷飛