2020年7月31日暴雨天氣過程分析

摘要：通過對2020年7月31日天津機(jī)場暴雨天氣過程進(jìn)行分析，指出副高外圍584線的南撤是該次暴雨的天氣尺度和大尺度環(huán)流背景，副高外圍持續(xù)的偏南氣流對本次暴雨的水汽和不穩(wěn)定能量的輸送起到了決定性作用，為中小尺度形成創(chuàng)造了有利條件。該文利用ncep資料、探空資料等對該次過程的環(huán)流形勢、水汽條件、動(dòng)力條件、能量條件等方面進(jìn)行了分析，旨在總結(jié)此類降水的天氣預(yù)報(bào)規(guī)律，積累經(jīng)驗(yàn)，為今后此類暴雨的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確性提升提供借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：天津機(jī)場 暴雨 副熱帶高壓 雷暴

中圖分類號：P458? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ?文章編號：1672-3791（2022）07（a）-0000-00

Summary of Rainstorm Weather Process on July 31， 2020

WANG Bo

（Tianjin Branch of North China Air Traffic Administration of civil aviation of China， Tianjin， 300252 CHina）

Abstract： By analyzing the rainstorm weather process of Tianjin airport on July 31， 2020， it is pointed out that the southward withdrawal of line 584 outside the subtropical high is the weather scale and large-scale circulation background of the rainstorm. The continuous southerly air flow outside the subtropical high plays a decisive role in the transportation of water vapor and unstable energy， creating favorable conditions for the formation of small and medium-sized scale. In this paper， NCEP data and radiosonde data are used to analyze the circulation situation， water vapor conditions， dynamic conditions and energy conditions of this process， in order to summarize the weather prediction law of this kind of precipitation and accumulate experience， so as to provide reference and reference for improving the prediction accuracy of this kind of rainstorm in the future.

Key Words： Tianjin airport; Rainstorm; Subtropical high; Thunderstorm

暴雨是我國常見的災(zāi)害性天氣，暴雨預(yù)報(bào)是我國天氣預(yù)報(bào)工作的重點(diǎn)內(nèi)容。陶世言提出，暴雨是各種尺度氣象系統(tǒng)的結(jié)果，大尺度環(huán)流為暴雨提供了背景場，中尺度氣象系統(tǒng)是暴雨的生產(chǎn)者。中尺度天氣系統(tǒng)對大雨的影響主要有兩個(gè)：一是產(chǎn)生大雨的直接作用;二是中尺度氣象系統(tǒng)對積云對流活動(dòng)的發(fā)展有明顯的組織和增強(qiáng)作用，直接影響引起暴雨的系統(tǒng)[1-5]。不同學(xué)者針對不同地區(qū)、不同類型的暴雨分別進(jìn)行研究。該文利用ncep資料、探空資料等對2020年7月31日天津機(jī)場發(fā)生的暴雨天氣進(jìn)行診斷分析，進(jìn)一步探討暴雨形成過程中物理量的演變特征，從而為暴雨的預(yù)報(bào)提供有力的依據(jù)。

1天氣實(shí)況概述（以下時(shí)間均為北京時(shí)）

2020年7月31日，天津機(jī)場出現(xiàn)了一次暴雨天氣過程。降水從早上08：22

開始，01：17停止，01：36降水再次開始，一直持續(xù)到16：28結(jié)束。本次降水的降水時(shí)間長達(dá)8個(gè)小時(shí)，最大雨強(qiáng)達(dá)到強(qiáng)降水，期間伴隨雷暴，整個(gè)過程降水量為88.1mm，達(dá)到暴雨量級。

2天氣形勢分析（以下時(shí)間均為北京時(shí)）

2.1環(huán)流形勢分析

在地面圖上（圖1），08時(shí)，天津機(jī)場處于東高西低的弱形勢場控制下，上游有冷鋒。高空850hpa到500hpa圖顯示（圖2、3、4），機(jī)場處于副熱帶高壓外圍，上游有高空槽，呈前傾結(jié)構(gòu)，逐漸東移，本場處于槽前西南氣流中，有明顯的暖平流和上升運(yùn)動(dòng)，為暴雨的發(fā)生和維持提供了有利條件。20時(shí)，500hpa高空槽壓在我市上空，而本次降水在16：28已經(jīng)結(jié)束，說明此次暴雨并不是由高空槽引發(fā)的。

根據(jù)對華北地區(qū)50場特大暴雨環(huán)流形勢的分析，指出西太平洋副熱帶高壓（以下簡稱副高）是華北地區(qū)暴雨的主導(dǎo)系統(tǒng)。從NCEP資料的500hpa實(shí)況可以看出機(jī)場處于副高外圍，從31日02時(shí)～20時(shí)，副高是一個(gè)南撤的過程，其中8～14時(shí)584線有顯著南撤，這也很好的對應(yīng)了該次暴雨的降水主體時(shí)段。因此，可以斷定副高外圍584線的南撤是本次暴雨的天氣尺度和大尺度環(huán)流背景。

2.2探空資料分析

從31日8時(shí)的北京探空圖可以看出，北京地區(qū)具有很強(qiáng)的正不穩(wěn)定能量，自由對流高度（LFC）很低，說明易于發(fā)生對流。從露點(diǎn)曲線和狀態(tài)曲線可以看到，溫度隨高度逐漸降低，在850hpa以下溫度露點(diǎn)差很小，從700hpa高度開始往上，溫度露點(diǎn)差總體呈逐漸增大的趨勢，說明大氣層結(jié)處于下層暖濕上層干冷的結(jié)構(gòu)，利于對流天氣的發(fā)生。

從31日08時(shí)地面圖（見圖1）可以看出，地面存在風(fēng)場的弱輻合，可以促使對流云強(qiáng)烈發(fā)展，形成積雨云，并觸發(fā)雷暴，這些中小尺度天氣系統(tǒng)正是造成本次暴雨的直接影響系統(tǒng)。

3水汽條件分析（以下時(shí)間均為北京時(shí)）

水汽通量是表示水汽輸送強(qiáng)度的物理量，其大小反映單位時(shí)間內(nèi)流經(jīng)單位面積的水汽質(zhì)量，數(shù)值越大，水汽運(yùn)動(dòng)越強(qiáng)。水汽通量散度是單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入或離開單位體積的水汽量，正值表示水汽損失，負(fù)值表示水汽積累。通過分析水汽通量發(fā)散，可以得到水汽的輻合和輻散，可以確定水汽輸送的強(qiáng)度和降水減少的面積，對降水的大小有一定的指示意義。

通過分析可以看出，08時(shí)，850hpa和925hpa上天津中南部為水汽通量的輻合區(qū)，水汽通量的來源位于天津南部的山東和河南交界出，在偏南氣流的輸送下將水汽輸送至天津境內(nèi)。14時(shí)，850hpa中南部有水汽輻合，而925hpa整個(gè)天津市全部變?yōu)樗椇蠀^(qū)，且輻合度有所增強(qiáng)，水汽通量也有所加大，水汽通量大值區(qū)位置略有東移，在源源不斷的水汽輸送下，天津機(jī)場的暴雨得以發(fā)生和維持。參照機(jī)場觀測的天氣現(xiàn)象演變記錄，14時(shí)左右天津機(jī)場瞬時(shí)雨強(qiáng)多次達(dá)到中雨及以上級別。20時(shí)，天津轉(zhuǎn)為水汽通量輻散區(qū)，水汽通量的大值區(qū)位置明顯東移，水汽輸送來源處的水汽通量大幅減小，對應(yīng)實(shí)際情況表明暴雨已經(jīng)結(jié)束。綜上所述，可以看出，深厚的水汽輸送與水汽輻合是暴雨發(fā)生的一個(gè)主要條件，當(dāng)水汽輸送減弱，或水汽轉(zhuǎn)為輻散時(shí)，也就意味著暴雨的減弱和結(jié)束。

4動(dòng)力條件分析（以下時(shí)間均為北京時(shí)）

散度是反映大氣運(yùn)動(dòng)性質(zhì)的基本物理量。對暴雨過程中散度的特征進(jìn)行分析，有助于了解輻散和輻合在這些突發(fā)風(fēng)暴中的動(dòng)力作用。合理的中低層配置有利于大雨的產(chǎn)生，垂直運(yùn)動(dòng)對水汽、熱量和動(dòng)量的輸送和氣象系統(tǒng)的發(fā)展起著非常重要的作用。強(qiáng)勁的向上運(yùn)動(dòng)是大雨形成的重要條件之一[6]。

對2020年7月31日02：00～20：00暴雨區(qū)域（117°E，39°N）分別做散度與垂直速度的緯向垂直剖面。

在31日02時(shí)，經(jīng)度117的位置上近地面層為弱輻合區(qū)，中低層有輻散，500hpa上是輻合區(qū)，說明在700hpa以下到近地面層有上升運(yùn)動(dòng)，在700hpa～500hpa之間有下沉運(yùn)動(dòng)。08時(shí)，500hpa高度以下均為弱輻合區(qū)，說明從近地面到500hpa高度上均為上升氣流，到14時(shí)，500hpa及以下的輻合有所增強(qiáng)，500hpa以上有大范圍的強(qiáng)輻散區(qū)，根據(jù)達(dá)因補(bǔ)償原理，這種上層輻散下層輻合的形勢場配置有利于大氣抽吸作用的發(fā)揮，大大加強(qiáng)了大氣的上升運(yùn)動(dòng)。到20時(shí)，700hpa及以下均變?yōu)檩椛^(qū)，500hpa為輻合區(qū)，大氣在垂直方向上又變?yōu)橄鲁吝\(yùn)動(dòng)。

根據(jù)Z坐標(biāo)系下的垂直速度的緯向剖面圖，正值代表有上升運(yùn)動(dòng)，負(fù)值代表有下沉運(yùn)動(dòng)。02時(shí)和08時(shí)，機(jī)場上空為下沉運(yùn)動(dòng)，08時(shí)較02時(shí)，平流層低層到對流層層頂?shù)拇怪彼俣扔兴黾樱垢邔拥母衫淇諝庀鲁林恋蛯樱勾髿庑纬缮细衫湎屡瘽竦牟环€(wěn)定層結(jié)，有利于不穩(wěn)定能量的積累，導(dǎo)致對流性降水的產(chǎn)生，這種干侵入過程常常是導(dǎo)致暴雨發(fā)生的一個(gè)重要過程。到14時(shí)整層都轉(zhuǎn)為上升運(yùn)動(dòng)，從近地面到300hpa，隨著高度的升高，垂直速度在不斷增大，而從300hpa再往上，風(fēng)速又開始不斷減小，存在風(fēng)速的垂直切變，明顯的風(fēng)速垂直切變有利于中小尺度的發(fā)生和維持。20時(shí)，整層大氣都轉(zhuǎn)為下沉運(yùn)動(dòng)，暴雨已經(jīng)結(jié)束[7]。

5結(jié)語

該次暴雨是在副高的大尺度天氣背景下形成的。該次暴雨全程伴隨有雷暴。近地面風(fēng)場的弱輻合和副高的南撤觸發(fā)了不穩(wěn)定能量，產(chǎn)生了雷暴對流，這些中小尺度系統(tǒng)是造成該次暴雨的直接影響系統(tǒng)。豐富的水汽供應(yīng)使暴雨得以發(fā)生、發(fā)展、維持，該次暴雨主要是副高外圍西南側(cè)偏南氣流的水汽輸送使得水汽向暴雨區(qū)迅速集中并不斷地供應(yīng)。大氣的抽吸作用利于上升運(yùn)動(dòng)的維持，從而使地面或低層的空氣通過抬升達(dá)到飽和，從而產(chǎn)生凝結(jié)降落成雨。該次暴雨主要以對流性降水為主。垂直方向上對流層頂部以上干冷空氣的侵入使得大氣形成上干冷下暖濕的不穩(wěn)定層結(jié)，不穩(wěn)定能量得以積累，產(chǎn)生對流性降水。明顯的風(fēng)速垂直切變有利于中小尺度的發(fā)生和維持，從而使得對流性降水時(shí)間增長，達(dá)到暴雨量級。

6結(jié)語

在實(shí)際工作中，我們需要不斷總結(jié)積累經(jīng)驗(yàn)，充分認(rèn)識本地區(qū)的地形、氣候等特點(diǎn)，深入研究形成天氣過程成因，提高對這些氣象過程和層次的分析和認(rèn)識。為預(yù)警預(yù)報(bào)和防災(zāi)減災(zāi)提供有力支撐。2020年7月31日暴雨天氣對飛行影響較大，共造成19個(gè)航班備降外場，16個(gè)航班取消。該文通過對這次暴雨過程進(jìn)行天氣分析，總結(jié)出此類的暴雨天氣形勢模型的特征，為今后此類天氣形勢下降水的預(yù)報(bào)積累經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)一步提高預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率。

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作者簡介：王博（1989—），女，本科，工程師，研究方向?yàn)槊窈綒庀蟆庀箢A(yù)報(bào)員工作。