2017年8月2日-8月4日赤峰地區暴雨大暴雨的多尺度特征

徐麗嬌

(內蒙古自治區赤峰市氣象局，內蒙古 赤峰 024000)

赤峰地區處于華北北部，其暴雨有著華北暴雨的共同特點，預報難度也較大。因此，針對2017年8月2日-8月4日赤峰地區暴雨進行分析，對暴雨預報積累經驗有著一定的科學意義。

1 降水特點概述

2017年8月2日10時-8月4日7時，赤峰市出現強降水天氣，其中寧城縣東南部、敖漢旗大部地區降水量在100mm以上，過程中伴有短時強降水出現。8月2日17時-8月3日18時，敖漢旗普降暴雨到大暴雨，最大降水量達214.4mm，最大雨強為44.5mm/h；寧城縣大部地區出現暴雨天氣，其中東南部地區降大暴雨，最大降水量達213.8mm，最大雨強為52.4mm/h。8月3日傍晚，松山區出現短時強雷雨天氣過程，其中初頭朗鎮、崗子鄉最大小時雨強分別為44.9mm、21.3mm。降水主要分布在兩個階段，第一個階段是8月2日11時-8月3日02時，其主要特點是短時雨強大、強度變化波動顯著；第二個階段發生在8月3日03時以后，降水強度逐漸穩定，降水效率高，表現為穩定降水的特征。以寧城氣候校準站為例，該站8月3日03-04時，雨強為52.4mm/h，到8月3日8時左右，該站雨強仍達34.4mm/h，降水效率非常高；寶國圖站同樣在8月3日02時開始，降水一直表現比較平穩，小時降水量都在10mm～30mm左右，降水效率也是十分高的。

2 高空和地面天氣形勢分析

8月2日08時，500hPa，內蒙古河套地區有一高空槽存在，赤峰市主要處在西太平洋副熱帶高壓外圍控制之下，副熱帶高壓以塊狀形式退居海上，東亞沿岸高壓脊較弱，但與副熱帶高壓疊加，副高北抬至40°N附近，形成高壓壩，出現典型的“東高西低”形勢。9號臺風納沙已經登錄我國，位于長江中下游一帶，氣壓場上無閉合環流，但在風場仍然可見閉合低值中心，形成“北槽南渦”的有利天氣形勢。副熱帶高壓與臺風之間的南風加強，不斷向華北地區輸送水汽和熱量。850hPa，臺風的閉合環流更加明顯，副高東退減弱，使得南風急流明顯加強，中低層水汽通道逐漸建立。到8月2日20時，臺風進一步減弱，與北部槽合并成一個南北貫通的大槽，東部副高略有北上，與東北地區高壓脊在下游形成一定的阻擋，使得槽移動緩慢而略有加強。850hPa，南風急流明顯，輸送水汽能力更強，赤峰市位于急流出口區左側，形勢非常有利于暴雨的產生。8月3日08時，高空槽進一步靠近赤峰市，副熱帶高壓進一步減弱東退，阻擋形勢依然存在； 850hPa槽進一步加深成低渦，低空南風急流更加明顯，赤峰市中部有切變存在。8月3日20時，高空槽移過赤峰市，下游阻擋形勢崩潰，副熱帶高壓加強西伸，低層依然受低渦控制，切變位于赤峰市南部，考慮南部降水殘留，北部降水結束。

8月2日08時，赤峰市主要受低壓帶控制，在地面輻合線附近出現零星降水，最大降水量為6mm，此時臺風氣旋位于長江中下游一帶，在臺風外圍有明顯的雨帶。到8月2日20時，臺風氣旋北上，外圍雨帶已經延伸到渤海地區，赤峰市仍然受低壓帶控制，在地面輻合線附近有降水出現。到8月3日02時，地面氣旋明顯北上并且加深到997.5hPa，赤峰市處于倒槽頂部，輻合更加明顯。到8月3日08時，地面氣旋進一步北上，位于氣旋頂部的赤峰市東風輻合對降水非常有利。

3 水汽輸送

筆者在分析暴雨過程的水汽來源時采用了美國NOAA(National Oceanic and Atmospheric Administration)空氣資源實驗室開發的軌跡模式HYSPLIT(Hybrid Single Particle Lagrangian Integrated Trajectory Model) ,該模式平流和擴散計算采用拉格朗日方法，通常用于跟蹤氣流所攜帶粒子的運動軌跡。筆者選取了降水最大站寶國圖站，垂直方向上選取1 000m，1 500m、3 000m以及5 000m 4個高度層次作為模擬的初始高度，計算后向積分72h和48h時的三維運動軌跡，并每隔6h輸出軌跡點的位置及相應物理量場。

采用HYSPLIT模式模擬的不同層次的水汽軌跡顯示，1 500m和1 000m左右的低層水汽則主要來自黃海和西太平洋，偏東水汽占據一定比例。從垂直分布上看，1 000m以下的水汽貢獻主要來自西太平洋，中層的水汽貢獻則主要來自南海和東海，高層水汽貢獻則主要來自西太平洋。3 000m和5 000m的水汽主要來自南海，并且從垂直分布上看也是比較一致。

對流層中層的水汽主要來自南海，隨著時間推進到48h，水汽來源主要來自臺灣海峽，沿著偏南水汽通道輸送到赤峰市；中低層則主要考慮來自東海和西太平洋的水汽占據絕大多數。

4 雷達及衛星云圖分析

從雷達演變來看，此次降水過程主要分為兩個時段，分別為對流降水階段和穩定性降水。在8月2日19時46分，雷達回波呈現出分散的、塊狀回波，回波強度最大達到57dBZ，具有明顯的對流性降水特征，此時對應的全市的降水量表現極不均勻，降水強度變化很大；而到了8月3日05時03分，回波呈現出均勻的片狀回波，大部回波都在35dBZ以下，具有明顯的穩定性降水特征，相應的此時降水量表現比較均勻穩定，降水效率很高。

對應的紅外云圖上可以看到，8月2日19時45分，赤峰市上空僅有一些分散的低云存在，與雷達回波相對應，而在河北東部、遼寧南部和渤海北部一帶有明顯的中尺度對流輻合系統存在，邊界比較光滑，梯度大，隨著系統的不斷東北上，到8月3日02時左右，該中尺度對流輻合系統移至赤峰市南部，開始高效率的降水，到8月3日05時00分，云系表現為高空槽云系特征，同時上述中尺度對流輻合系統分裂為3個部分，此時在赤峰市敖漢旗大部以及寧城縣東部出現了明顯的降水。

5 物理量場的分析

從水汽通量散度的分布上來看，8月2日20時，850hPa赤峰市南部略有水汽的輻合，而700hPa的水汽輻合已經非常明顯；到了8月3日08時，850hPa水汽輻合有所加強，700hPa依然有水汽輻合，但是強度減弱。

假相當位溫場，8月2日20時，700hPa有明顯的高能舌伸向赤峰地區南部；比濕場上，8月2日20時，南部地區比濕已經達到14g/kg～16g/kg。大氣變得高能且高濕，低空急流以及切變線的觸發引發了赤峰地區南部的暴雨以及大暴雨天氣。

6 結論和討論

通過對2017年8月2日-8月4日高空、地面天氣形勢以及水汽來源等分析，得出以下結論：①此次暴雨是高低空與中緯度系統相互配合的結果，大尺度環流形勢為東高西低、南渦北槽，副熱帶高壓與西風帶高壓脊疊加形成高壓壩，使西風槽東移緩慢；天氣尺度影響包括低空低渦、切變線和低空急流等。地面影響系統主要是臺風倒槽。②此次暴雨的水汽來源主要是來自南海、東海、黃海和西太平洋，低層水汽主要來自東海、黃海和西太平洋，偏東水汽貢獻較大,而中高層水汽則主要來自南海。③從衛星云圖以及雷達圖像上明顯看出此次降水分為兩個階段，分別是前期對流降水和后期的穩定性降水階段。對流性降水階段雷達表現為明顯的分散的、塊狀回波,而穩定性降水則為均勻的片狀回波。衛星云圖表現與雷達圖像一致。