阿榮旗暴雨過程環流背景預報指標研究

陳高娃，田 野

（阿榮旗氣象局，內蒙古自治區 呼倫貝爾 162750）

內蒙古自治區呼倫貝爾市阿榮旗是以農業為主的旗縣，農業種植面積3.144×104hm2，糧食生產能力15×108kg，是全國441個優質商品糧基地縣和5個自治區級大豆主產區之一，素有“糧豆之鄉”的美譽。阿榮旗地形復雜、氣候多變，氣象災害種類繁多，其中暴雨是對農業影響最大的氣象災害。因此，探究阿榮旗地區暴雨變化特征，明晰暴雨預報指標，對提高有關單位對暴雨氣候診斷分析能力和增加暴雨提前預報的準確率具有重要意義[1-8]。

1 資料與分析方法

1.1 資料

本研究以內蒙古自治區呼倫貝爾市阿榮旗1957年—2016年逐日和逐時降水量為基礎資料進行分析。其中逐日降水量日界限為當日20時—次日20時。1957年—2004年逐時降水量資料使用降水自記記錄，2005年以后使用自動氣象站逐小時記錄降水資料[1-3]。位勢高度場和暴雨發生時的環流背景采用2.5°×2.5°ECMWF進行分析，分析數據間隔為每6 h（8時、14時、20時和次日2時）。

使用中國氣象局最佳臺風路數據，分析臺風（或熱帶氣旋）活動情況，最后總結出暴雨預報指標。

環流形勢使用500 hPa、700 hPa和850 hPa高度場和溫度場，分析圖均為暴雨當天8時。

凝練暴雨預報指標時段選取在1979年—2016年（其中2015年和2016年無暴雨）31次過程。

1.2 分析方法

本研究使用GrADS和ECMWF軟件對資料進行分析，并調取數據和繪圖。

2 暴雨環流形式特征

根據朱乾根等、顧潤源等和陶詩言等[4-6]研究情況，將阿榮旗大尺度暴雨環流形式分為5類：①副高（或與鄂霍次克海高壓共同）與西風帶系統相互作用；②副高與其西側北上的熱帶氣旋共同與西風帶系統相互作用；③鄂霍次克海高壓與西風帶系統相互作用；④熱帶氣旋與西風帶系統遠距離的相互作用；⑤西風帶系統直接作用。

2.1 副高(或與鄂霍次克海高壓)與西風帶系統的相互作用

對1957年—2016年的數據進行分析可以看出，阿榮旗暴雨過程主要出現在副高脊線第2次至第3次北跳過程中。在31次暴雨過程中，有3例是由副高與西風帶系統相互作用產生（中緯度40～60°N 100～140°E深厚低渦系統占據），14例由副高和鄂霍次克海高壓共同與西風帶作用產生，17例副高北界均比常年偏北（見表1）。

表1 大尺度環流形式統計表Tab.1 The statistics of large-scale circulation forms

副高西側西南氣流與中高緯度深厚的冷渦相連接輸送孟加拉灣或南海暖濕空氣，暖濕空氣與冷渦南下的冷空氣交匯，形成不穩定層結；鄂霍次克海高壓（或高壓脊）使低渦系統阻擋在呼倫貝爾市附近加深停留，高壓底部偏東氣流輸送日本海和鄂霍次克海水汽；低層渦旋的移入，西南低空急流出口風速輻合，加強垂直運動，產生暴雨。

此類暴雨過程中，選取連續性暴雨1998年8月9日—11日3次過程作為個例進行分析。8月8日—11日，500 hPa亞洲中高緯度地區維持兩脊一槽的環流形式，鄂霍次克海到雅庫茨克地區和烏拉爾山地區分別位于穩定而強生的阻塞高壓；兩高之間90°E～120°E為低壓槽；下游高壓的持續穩定對東北冷渦的活動有明顯的阻塞作用，而上游高脊的穩定則有利于極地冷空氣沿脊前槽后西北氣流南下，不斷為東北冷渦提供新鮮冷空氣；低緯度副高北跳至30°N以北，9日—11日一直穩定在30～35°N，并與鄂海阻高壓同位相疊加，形成南北向阻塞系統，并輸送西南暖濕氣流，阿榮旗發生連續性暴雨過程。

2.2 副高和其西側北上的熱帶氣旋共同與西風帶系統相互作用

此類案例中熱帶氣旋南海或臺灣附近，或是在我國南部沿海登陸。西風帶為深厚的低槽，深槽一般發展形成低渦。阿榮旗位于低渦前部，高空300 hPa東北地區一般處于高空急流區入口右側的強輻散區。此時熱帶氣旋沿副高西側北上，副高與西風帶低渦前部西南氣流共同輸送熱帶氣旋外圍水汽。臺風作為“水庫”遠距影響阿榮旗地區，產生暴雨提供了源源不斷的水汽。

個例1：2012年7月26日暴雨過程。500 hPa中高緯度，高壓穩定在貝加爾湖北部，并貝加爾湖地區存在冷渦，冷渦底部短波槽活動頻繁，攜帶小股弱冷空氣內蒙古地區自西向東移動，至26日短波槽加深為低槽移動至呼倫貝爾市，副高西伸至我國大陸，低緯度588 dgpm線北界位于40°N附近，西伸脊點111°E附近，此時24日在廣東沿海登陸的第8號臺風“韋森特”移動至廣西壯族自治區南寧市境內減弱為熱帶低壓，通過水汽輸送情況能看出副高西側西南氣流與中高緯度西風帶共同使熱帶低壓水汽輸送至阿榮旗，產生暴雨。

個例2：2014年7月8日暴雨過程。500 hPa中高緯度地區兩脊一槽的環流形式，上游位于貝加爾湖北部脊提供冷空氣，使貝加爾湖槽加深演變為冷渦，下游高壓脊穩定維持在鄂霍茨克海阻擋冷渦停留呼倫貝爾市附近。低緯度副高588 dgpm線北界位于30～35°N，西伸脊點120°E以東，熱帶氣旋副高西側北上，副高西側偏南氣流與中緯度低渦前部西南風共同輸送熱帶氣旋暖濕空氣至阿榮旗，出現暴雨過程。

2.3 鄂霍茨克海高壓與西風帶系統相互作用

此類1957年—2016年在阿榮旗只出現1次，為2014年6月8日。500 hPa中高緯度為兩脊一槽，分別位于烏拉爾山和50～60°N（西北—東南向脊線），位于西西伯利亞低渦底部分離出來的小槽東移南下發展成低渦至我國東北40°N附近。低渦前東南氣流和50～60°N西北—東南向脊前東南氣流共同輸送日本海水汽，導致阿榮旗出現暴雨過程。此時低緯度以偏西風氣流為主，因副高還沒發生第1次北跳（6月中旬，北界線20°N以北），副高北界線位于20°N以南，西脊點140°E以東，對暴雨沒有產生影響。

2.4 熱帶氣旋與西風帶系統遠距離的相互作用

孫建華等[8]指出，西太平洋是世界上臺風（或熱帶氣旋）發生最頻繁的地區，當條件有利時可與中緯度系統發生相互作用，引發暴雨。通過分析發現，在副高東縮至140°E以東背景下，2次暴雨伴隨東海熱帶低壓，雖然熱帶低壓沒有直接產生阿榮旗暴雨天氣，但是分析中發現西北上的熱帶低壓向暴雨區輸送暖濕空氣，水汽通道700 hPa上更為明顯。

以1994年7月28日為例，500 hPa中高緯度為兩脊一槽，分別位于葉尼塞河和鄂霍次克海，槽南伸至35°N，700 hPa低緯度熱帶低壓（15～35°N，110～120°E）與深槽同位相疊加，阿榮旗產生暴雨提供水汽。

2.5 西風帶系統直接作用

通過1979年—2016年暴雨過程統計分析，不受副高、鄂霍次克海高壓和臺風影響引發的阿榮旗暴雨天氣只1次，出現在2000年7月19日。

500 hPa中高緯度一脊一槽，脊位于烏拉爾山，深槽南伸至30°N東北-西南向位于中國西部，45°N以南中國東部（110°E以西）為寬廣的低壓系統控制，上下同位相疊加利于水汽輸送。低層850 hPa西南低空急流出口左側輻合觸發暴雨天氣。

2.6 大尺度環流形式暴雨指標

（1）副高和鄂霍次克海高壓不僅與阿榮旗暴雨關系密切，而且也是阿榮旗暴雨的重要大尺度環流，其副高西緣的西南氣流和鄂霍次克海高壓偏東或東南氣流是阿榮旗暴雨的主要水汽輸送；阿榮旗暴雨過程多與副高和鄂霍次克海高壓共同作用下發生。

（2）副高北界線緯度比常年偏北3～10°N（見表2），或副高與鄂霍次克海同位相疊加形成高壓壩。

表2 副高影響下暴雨發生時副高北界和西伸脊點特征統計Tab.2 The statistics of the characteristics of the northern boundary and the western ridge point of the subtropical high during the rainstorm under the influence of the subtropical high

（3）西風帶環流系統有冷渦移入時，常有暴雨發生。

（4）熱帶氣旋遠距離影響均副高東撤至140°E以東，熱帶低壓多處于東海。

（5）副高西脊點比常年偏東時與熱帶氣旋共同作用于阿榮旗暴雨。臺風均減弱為熱帶低壓、熱帶風暴和強熱帶風暴時作用于阿榮旗暴雨過程。