2018年8月中旬周口市一次暴雨天氣過程分析

孟照祥

摘要 利用自動氣象站資料、衛星、雷達等相關氣象資料，分析2018年8月中旬周口市一次暴雨天氣過程。結果表明：此次暴雨天氣是由臺風“溫比亞”登陸后減弱的低壓和倒槽的共同作用造成的。降水期間，水汽條件、動力條件以及不穩定能量條件均較好，這些條件共同促進暴雨天氣過程的發生發展。衛星云圖上臺風外圍螺旋云帶多次經過周口市及其附近區域，對應雷達圖上回波強度較強的弧狀回波消散后，又生成反復經過周口一帶產生強回波“列車效應”，導致此次降水天氣的持續時間較長。基于此，以2018年8月中旬周口市一次暴雨天氣過程為例，重點分析了暴雨天氣的環流形勢、物理量，以期掌握暴雨天氣的形成機制，為今后更好地開展防災減災工作提供指導。

關鍵詞 暴雨;環流形勢;物理量場;周口市

中圖分類號：P458.121.1 文獻標識碼：B 文章編號：2095–3305（2022）03–0054–03

在全球氣候變暖的大背景下，我國暴雨天氣頻發，引發的洪澇災害越發嚴重[1-3]。近年來，關于暴雨天氣的研究已經得到許多學者關注。孫仲毅等[4]研究了2010年7月19日出現在河南省中北部的一次暴雨天氣過程，認為西太平洋副熱帶高壓加強西伸，中低層低渦的動力抬升和西南低空急流強盛的水汽輸送，形成河南省中北部區域性暴雨天氣過程。陳蕾等[5]分析了2016年7月18—21日發生在豫北與河北南部一帶的暴雨主要天氣形勢和動力成因。結果表明，暴雨發生在“東高西低”的有利環流形勢下。200 hPa高空急流發展增強，高空急流入口區右側出現較強輻散。低空700 hPa有西南低渦發展并加強東移，造成其東北側的輻合運動。伴隨這種高層輻散，底層輻合的運動，一支明顯的次級環流出現在河南河北一帶。雖然對暴雨天氣的研究較多，但是因為氣候具有復雜性，不同地區在不同時間產生暴雨的原因也不同，因此加強對局部地區暴雨天氣的研究十分必要。

周口市隸屬于河南省，地處河南省東南部，黃淮平原腹地，地勢西北高，東南低，周口市位于中緯度區域，處于亞熱帶季風氣候和暖溫帶季風型氣候模糊地帶，整體氣候特點：四季分明，降水量豐富，冬季溫差較大，降水夏秋偏多冬季偏少。伴隨著氣候變暖趨勢的不斷加劇，暴雨出現的概率越來越高，常常給人們的生命財產和社會發展帶來較大的影響。

1 天氣實況

2018年8月18—19日，受2018年第18號臺風“溫比亞”的影響，周口市大部分地區出現暴雨天氣過程，局部地區達到大暴雨、特大暴雨的程度;暴雨中心處于鹿邑和太康一帶，周口市平均降水量達197.80 mm，最大降水量為364.5 mm，出現在太康縣柳河站。此次暴雨天氣具備降水強度大、持續時間長、影響范圍廣等特征，給當地農業、城市交通等領域均造成極大的危害。

2 環流形勢分析

2018年8月17日08：00在500 hPa形勢場上，西太平洋副高表現為東西向帶狀，從朝鮮半島向西邊一直延伸到青海東部，江蘇省南部屬于臺風“溫比亞”的中心區域，在西太平洋副熱帶高壓外圍偏東氣流的作用下不斷移向偏西區域。8月17日20：00，副高分裂為2個高壓中心，其中1個高壓中心處于朝鮮半島至冀北，另外1個高壓中心處于新疆至青海一帶，2個高壓之間的河套北部存在低槽活動;臺風“溫比亞”中心移動至安徽一帶，受臺風“溫比亞”外圍偏東氣流的影響，豫東南開始出現降水。8月18日08：00，在低槽東移的影響下，副高在短時間內向東退到朝鮮半島一帶，臺風“溫比亞”中心移到豫東南，受臺風影響，周口市在暴雨落區內;在高層200 hPa形勢場上（圖1a）鄭州站和南陽站有東南偏東風，風速大約為20.0 m/s，促使臺風“溫比亞”移向西北偏西區域。8月18日20：00，臺風“溫比亞”中心分布于豫中偏東地帶，北部有冷空氣進入，推動豫東、豫北降雨強度變強;200 hPa形勢場河南省南陽站依舊存在東南風，但是風速降到4.0 m/s，引導風也有所變弱，加上受到河南省西高東低的地形的影響，導致臺風“溫比亞”在豫中一帶移動速度放緩。8月19日08：00河南省鄭州站高空200 hPa處的弱東南風開始變成較強的西南風，并且500 hPa形勢場副高西側南風分量增大，上下層共同影響促使“溫比亞”折向東北，由此暴雨中心開始向山東省轉移，豫中北部地區仍有降水天氣，但是降水強度較弱（圖1 b）;8月19日20：00臺風“溫比亞”變弱成低槽并移出河南，此次暴雨天氣過程結束。

3 物理量場分析

3.1 水汽條件分析

暴雨天氣的發生需要豐富的水汽條件[6]。在本次暴雨天氣過程中，水汽源地有2個，臺風登陸前，水汽大多來自孟加拉灣和南海一帶，由南朝北輸送的水汽經黃海構成水汽通道，臺風登陸后，伴隨著臺風北上和大尺度環流形勢的變化，南海與黃海之間的水汽通道斷裂，水汽主要來源于東海、黃海中部。

由圖2可知，臺風“溫比亞”引起的暴雨天氣過程涉及東風、東南風以及南風產生的東邊界和南邊界2條水汽輸送通道，最大水汽通量超過48 g/（cm·hPa·s），水汽通量輻合中心處于豫東一帶;925 hPa水汽通量輻合中心與降雨大值區配合較好，水汽由3個方向河南省積聚后輻合抬升，導致周口及其周邊區域均出現了暴雨天氣過程，局部地區發生大暴雨、特大暴雨天氣。臺風“溫比亞”過程河南省降水落區650 hPa處的比濕值達12 g/kg，低層持續超過18 g/kg;臺風“溫比亞”濕層較為深厚，并且有源源不斷的水汽輸送到該地區，為周口市暴雨天氣的發生提供了有利的水汽條件。

3.2 不穩定能量分析

通常情況下，臺風環流中的中小尺度系統是引起臺風暴雨的主要因子，中小尺度系統形成的強對流具有降水效率高和局地性強等特點，是造成暴雨中心分布不均勻的主因，而強對流的出現與有利的環境聯系密切[7-8]。在本次暴雨天氣過程中，河南省大部分區域500 hPa以下具有對流不穩定性（圖3），不穩定中心處于周口及其附近區域，同時該區域低層有假相當位溫的高能脊，這說明不穩定能量條件好，促進周口市暴雨天氣的發生發展。

3.3 動力條件分析

通過分析此次天氣過程散度場可知，在暴雨發生時倒槽附近對流層中低層存在顯著的輻合，低層為較強的輻合場，到中層不斷變弱，高層轉換成輻散場。500 hPa以下輻合區進行疊加能夠獲悉8月17日 20：00（圖4a），在冷空氣的作用下，雖然該時次倒槽系統正壓性很強，但是其倒槽附近的輻合區不集中，呈帶狀彎曲處在倒槽兩邊（圖4c），與實況降水分布相吻合，伴隨著冷空氣的南下，8月17日夜間至18日上午，輻合區強度變弱（圖4b），強輻合范圍逐漸集中，基本位于倒槽附近。18日20：00，伴隨著又一次西風槽東移的作用，輻合區移動，強度開始變強，同時輻合區的范圍、位置與降水落區保持對應。此外，由此次暴雨天氣過程垂直速度場可知，臺風“溫比亞”在2018年8月18日02：00～20：00期間，豫中、豫東200 hPa高空以下均存在較強的上升運動，上升運動中心處于600 hPa，中心強度值為-3.0 m/s，18日08：00為最強時次，這于臺風北部螺旋云帶經過暴雨落區保持對應。

4 衛星云圖和雷達資料分析

4.1 衛星云圖

由此次天氣期間可見光云圖可知（圖5），2018年8月18日凌晨維持熱帶風暴強度的臺風“溫比亞”開始對河南南部、中部以及東部產生影響。臺風外圍持續有螺旋云帶向河南周口一帶移動消散后，又存在新的螺旋云帶生成繼續對這些區域產生影響。8月18日04：00～20：00有數十次螺旋云帶更替發展，促進周口強降雨天氣持續出現。強降水出現時間和螺旋雨帶到達的位置有較好的對應關系。

4.2 雷達資料分析

通過此次天氣過程中雷達組合反射率圖發現（圖6），2018年8月18日03：00以后雷達回波開始處于安徽與河南交界地帶，并且對河南省造成影響，回波和云圖相對應主要分布特點為東北西南向圓弧狀。8月18日08：00出現大范圍50 dBZ強度回波且降水強度持續增強。之后呈弧狀分布的強回波帶在不斷向西部區域移動過程中減弱消散，然后有新的強回波帶生成，對周口及其附近區域造成影響，產生“列車效應”，降水持續時間非常長。一直到8月18日09：30左右回波前沿已對開封、許昌一帶造成影響，周口市回波強度仍舊為50 dBZ。8月18日13：00粉色強回波影響許昌一帶，周口市仍舊保持強回波狀態。強回波消散后，持續有新的強回波帶生成，途徑商丘一帶上空西移減弱且消失。8月18日20：00后回波減弱，降水強度逐漸減小。呈弧狀分布的強回波帶與衛星云圖上臺風外圍螺旋云帶相對應，持續更替維持，導致強降水持續發生。

5 結論

（1）此次暴雨天氣是由臺風“溫比亞”登陸后減弱的低壓和倒槽的共同作用造成的。在低槽東移的影響下，副高在短時間內向東退到朝鮮半島一帶，臺風“溫比亞”中心移動到豫東南，受臺風影響，周口市在暴雨落區內。

（2）降水期間，水汽條件、動力條件以及不穩定能量條件均較好，這些因素共同促進暴雨天氣的發生發展。在水汽條件方面，臺風“溫比亞”引起的暴雨天氣過程涉及東風、東南風以及南風產生的東邊界和南邊界2個水汽輸送通道，水汽通量輻合中心處于豫東一帶。在不穩定能量條件方面，河南省大多數區域500 hPa以下具有對流不穩定性，不穩定中心處于周口及其附近區域，同時該區域低層有假相當位溫的高能脊。在動力條件方面，垂直速度場上，豫中、豫東200 hPa高空以下均存在較強的上升運動。

（3）衛星云圖上臺風外圍螺旋云帶多次經過周口市及其附近區域，對應雷達圖上回波強度較強的弧狀回波消散后又生成反復經過周口一帶產生強回波“列車效應”，導致此次降水天氣持續時間較長。

參考文獻

[1] 秦大河，Thomas Stocker. IPCC第五次評估報告第一工作組報告的亮點結論[J].氣候變化研究進展，2014，10（1）：1-6.

[2] 張曉華，高云，祁悅，等.IPCC第五次評估報告第一工作組主要結論對《聯合國氣候變化框架公約》進程的影響分析[J].氣候變化研究進展，2014，10（1）：14-19.

[3] 黃明鳳，殷桂蘭，劉偉.彭澤縣2014年臺風“麥德姆”暴雨天氣過程診斷分析[J].南方農業，2014，8（33）：189-191.

[4] 孫仲毅，李繼華，岳超.河南省中北部一次區域性暴雨天氣診斷分析[J].安徽農業科學，2011，39（27）：16839-16842.

[5] 陳蕾，王磊，周括.高空急流以及低空低渦作用下的一次降水研究[J].氣候變化研究快報， 2018，7（4）： 213-223.

[6] 陳淑紅，王愛玲，趙武.2010年7月19日河南省安陽區域性暴雨過程分析[J].安徽農業科學，2011，39（15）：9086-9089，9120.

[7] 畢海霞，劉天陽，李明慧，等.臺風“摩羯”引發葫蘆島市暴雨過程成因分析[J].農技服務，2020，37（10）：102-103.

[8] 孫建華，齊琳琳，趙思雄.“9608”號臺風登陸北上引發北方特大暴雨的中尺度對流系統研究[J].氣象學報，2006（1）：57 -71.

[9] 陸桂榮，王文，于懷征，等.臺風“達維”對山東日照“08.03”暴雨天氣過程的影響分析[J].干旱氣象，2014，32（2）：256-262.

責任編輯：黃艷飛

Analysis of a Rainstorm Weather Process in Zhou-kou City in Mid-August 2018

MENG Zhaoxiang （Meteorological Bureau of Taikang County， Taikang， Henan 461400）

Abstract Based on automatic weather station data， satellite and radar data， a rainstorm process in Zhoukou city in mid-August 2018 was analyzed. The results showed that the heavy rain was caused by the combined action of the weakened low pressure and inverted trough after the landing of typhoon“Humbia”. During precipitation， water vapor conditions， dynamic conditions and unstable energy conditions are good， which promote the occurrence and development of rainstorm weather. On the satellite image， the spiral cloud belt outside the typhoon passed Zhoukou city and its nearby area for many times. After the arc-shaped echo with strong echo intensity dissipated on the corresponding radar map， the“train effect”with strong echo repeatedly passed Zhoukou area was generated， resulting in the long duration of the precipitation weather. Based on this， a rainstorm weather process in Zhoukou city in mid-August 2018 was taken as an example to analyze the circulation situation and physical quantities of rainstorm weather， so as to grasp the formation mechanism of rainstorm weather and provide guidance for better disaster prevention and reduction work in the future.

Key words Heavy rain; Circulation situation; Physical quantity field; Zhoukou city