寧夏2018年8月20—21日區域性暴雨環流背景和物理量因子分析

摘 要：【目的】利用常規觀測資料、探空資料和NCEP/NCAR 1°×1°的逐6 h再分析資料，對2018年8月20—21日寧夏區域性暴雨產生的環流背景和物理量因子進行分析，為當地暴雨預報提供參考。【方法】通過環流分析和物理量診斷方法，對此次暴雨產生的環流背景、影響因子、水汽、熱力、動力條件等物理量因子進行分析。【結果】結果表明：此次降水過程是在歐亞“兩槽兩脊”形勢背景下，配合中低層低渦、切變線產生的。700 hPa水汽輸送是主要水汽條件。700 hPa以下，36°～39°N為強輻合區，強輻合區上空對應輻散區，且輻合中心略向北傾斜，有利于上下抽吸，增強上升運動。水平方向上輻合區、輻散區成對緊鄰出現，有利于增強水平輻合輻散，以及上升運動的維持。西北-東南向高能舌的持續存在，為強對流天氣提供了充足不穩定能量。【結論】有利的環流背景，700 hPa充足的水汽，配合一定的動力、熱力條件造成了此次暴雨天氣的生成、發展。

關鍵詞：寧夏暴雨；環流背景；物理量

中圖分類號：P458" " " 文獻標志碼：A" " 文章編號：1003-5168（2024）14-0099-05

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2024.14.020

Analysis of Background and Physical Factors of Regional Torrential Rain in Ningxia on August 20—21，2018

Abstract：[Purposes] By using the routine observation data， sounding data and NCEP/NCAR 1°×1°reanalysis data every 6 hours，the circulation background and physical factors of the regional rainstorm in Ningxia on August 20—21，2018 were analyzed to provide reference for local rainstorm forecast.[Methods]Based on the circulation analysis and physical quantity diagnosis method，the circulation background， influence factors， water vapor， thermal and dynamic factors of the heavy rainfall were analyzed.[Findings] The results showed that the precipitation process was produced under the background of\"two grooves and two ridges\" in Eurasia， in conjunction with the Low Vortex and shear line. 700 hPa water vapor transportation was the main water vapor condition.36°～39°N Under 700 hPa was the strong convergence region， and the convergence center was inclined to the north， which was favorable for upward and downward suction and enhanced upward motion. In the horizontal direction， the convergence region and divergence region appeared in pairs， which was beneficial to the enhancement of horizontal convergence and divergence and the maintenance of ascending motion. The persistent existence of northwest-southeast high energy tongue provided sufficient unstable energy for strong convective weather. [Conclusions] The favorable circulation background， 700 hPa sufficient water vapor， combined with certain dynamic and thermal conditions caused the formation and development of the heavy rain weather.

Keywords： Ningxia rainstorm; circulation background; physical quantity

0 引言

2018年8月20—21日，寧夏中南部出現強降水，引發洪澇災害，對當地居民生產生活造成了一定的影響。此次降水過程持續時間長達兩天，且伴有多站點的強度較大的短歷時強降水。這種天氣一旦發生，次生衍生災害防御困難大，造成損失嚴重，因此，對暴雨個例進行研究，分析成因是十分有必要的。寧夏氣象工作者也對當地暴雨個例進行了多方面研究。馬國濤和馬霞等［1-2］對固原市暴雨天氣的環流背景、物理量場和新一代多普勒雷達等進行了分析；肖云清等［3］對寧夏2018年7月1日至2日和7月22日至23日兩次區域暴雨天氣過程進行對比分析，得到切變線的進入方向和移動方向不同，兩次暴雨的中心位置不同；張曉茹等［4］對2019年8月賀蘭山東麓夜間突發的一次局地短歷時強對流暴雨的中尺度特征進行分析，指出暴雨區位于700 hPa急流軸左前方及700 hPa水汽通量≥6 g·cm-1·s-1·hPa-1和850 hPa比濕≥12 g·kg-1的高濕區。郝艷瓊等［5］對2018年寧夏夏季兩次暴雨過程進行診斷分析，并指出副熱帶高壓位置的不同造成水汽來源和輸送的差別，各層渦度散度場配置及垂直速度場的不同，導致降雨強度和時間范圍的區別。本研究運用常規觀測資料、探空資料和NCEP/NCAR 1°×1°的逐6h再分析資料對寧夏此次區域暴雨過程進行分析，以期為今后的預報提供參考。

1 天氣實況

2018年8月20日白天到21日夜間，賀蘭山沿山中段、銀川市興慶區、沙坡頭西部及同心以南地區出現大雨，同心南部、彭陽東南部、涇源出現暴雨。最大累計雨量出現在涇源黃花鄉為100.1 mm，最大小時雨強出現在涇源香水惠臺村為45 mm（20日15時至16時），累計雨量超過100 mm的有1站，50～100 mm的共有113站，25～50 mm之間的有144站。其中，20日08時至20時，降水主要集中在賀蘭山沿山中段、銀川市興慶區、吳忠市同心南部、固原市涇源，中衛市海原東部；20日21時至21日07時，降水主要集中在中衛市沙坡頭西部、固原市彭陽東南部、原州區及西吉；21日08時至20時，降水主要集中在沙坡頭區、海原縣、彭陽縣、涇源縣及同心縣；21日21時至22日07時，固原市三營出現中到大雨，其他地區為小雨（如圖1所示）。

2 成因分析

2.1 形勢分析

2.1.1 500 hPa形勢 。2018年8月19日500 hPa歐亞大陸呈現兩槽一脊環流形勢，溫比亞臺風位于河南東部，584 dagpm線隨著臺風的移動在河套地區擺動。20日08時，西伯利亞和我國東北上方出現切斷低壓，584 dagpm線橫亙寧夏北部，臺風向東北方向移動至渤海處，副高東退，甘肅中部至西藏西南部有階梯槽，處于偏西氣流中；20日20時，如圖2（a）所示南亞高壓中心位于高原西部上空，烏拉爾山脊以東地區出現阻塞高壓，貝加爾湖處的脊東移加強，北部冷平流加強，西太平洋上588 dagpm線有所西伸，584 dagpm線北端北抬至45°N，上游槽移至中衛市西部，東北部出現一小槽；21日08時，貝湖脊向西北延伸加強，形成阻塞高壓，冷空氣沿脊下滑至寧夏，副高進一步東退，584 dagpm線南壓至寧夏南部，階梯槽中青海、甘肅槽合并位于甘肅中部至四川西部，處于槽前西南氣流控制；21日20時，如圖2（b）所示，槽在冷平流的影響下加強并東移南壓，移至寧夏東南側，固原南部仍受此槽影響，其他地區處于西北氣流中，降水減弱或停止。

綜上所述，在500 hPa兩槽一脊的大形勢下，西西伯利亞冷渦和東北冷渦從20日08時開始，始終維持在原地并逐漸加強，前者不斷向下游傳播能量，引起下游環流動蕩，另受臺風影響，584 dagpm線在寧夏附近上下擺動，青海、甘肅小槽合并東移，孟加拉灣不斷通過偏南風帶來暖濕空氣，造成此次降水過程。

2.1.2 700 hPa、800 hPa形勢分析 。700 hPa圖上，始終有來自孟加拉灣的水汽輸送至寧夏，19日寧夏位于青海低壓前部偏南氣流中；20日08時副高北抬，中衛以北至甘肅南部有一暖式切變；20日20時，甘肅西部有低渦配合冷暖切變，寧夏處于偏東氣流控制；21日08時，低渦東移至寧夏境內，冷切自海原延伸至川西，暖切延伸至陜西西北部；21日20時，低渦繼續東移至寧夏東部、陜西西北部。700 hPa、850 hPa寧夏未出現低空急流。850 hPa圖上，20日20時，寧夏以北至甘肅中部有一暖式切變，寧夏位于東北冷渦引導南下的東北氣流中；21日08時，寧夏北部的暖切移至中衛西北側；20時，全區大部受高壓控制。主要降水時期，700 hPa和850 hPa均有切邊線位于寧夏附近，切變線移動過程中產生較大的降水。

2.1.3 地面系統。地面圖上，8月19日至20日西藏始終受熱低壓控制，貝加爾湖處的冷高壓不斷擴散冷空氣到寧夏，20日20時，寧夏在貝湖高壓下部；21日08時，北部處于高壓控制中，南部為低壓，位于甘肅中部的高壓中心逐漸靠近寧夏，在冷暖空氣交匯處即我國東北至陜西北部一線形成一條東北—西南走向的鋒面，鋒面緩慢東移南壓，寧夏受到鋒面底部擴散冷空氣影響；20日20時，寧夏位于高壓主體內部。

2.2 高低空系統配置

地面到高空200 hPa的高低空系統配置上（見圖3所示），8月20日20時，副高北抬，200 hPa上，在寧夏以北地區出現西北向的高空急流，500 hPa上，副高的西脊點東側有西南氣流從孟加拉灣北上到寧夏，地面至700 hPa上，四川及西藏均受熱低壓控制，其中地面低壓中心主體位于西藏，850～700 hPa低壓主體位于四川地區。21日08時，200 hPa上，新疆至甘肅北部出現西北向的高空急流，寧夏以北地區轉為平直的高空急流，500 hPa上，由于臺風的西進，副高有所東退，寧夏西側有明顯的槽線；700 hPa上，寧夏中南部位于顯著的西南氣流帶中，寧夏境內有低渦配合冷暖切變；850 hPa上，中衛市北部有弱的暖式切變；地面圖上，我國東北至陜西北部有鋒面，寧夏受到其底部擴散冷空氣影響。21日20時，高空急流軸移出寧夏，高空500 hPa的槽線、700 hPa的切變線移到寧夏東部，850 hPa上寧夏受高壓控制。

500 hPa和700 hPa上西南氣流為寧夏帶來了大量的水汽，500 hPa上顯著的槽線、700 hPa、850 hPa上弱的切變、鋒面產生的抬升作用和地面四川低壓系統產生較強的輻合上升運動都是此次降水過程形成的重要影響系統。

3 物理量分析

3.1 水汽條件

相對濕度分布如圖4所示。由圖4（a）可知，20日白天，寧夏西部、南部700 hPa相對濕度＞80%，21日白天，除寧夏東部，其他地區相對濕度＞80%，尤其賀蘭山沿山、吳忠東部、中衛、固原地區處于相對濕度＞90%的近飽和區，由圖4（b）可知，至14時，海原、同心南部、固原、西吉北部處于100%的飽和區，水汽非常充沛，該飽和區至20時依然存在，21日夜間，寧夏中北部相對濕度降至70%以下，降水基本結束。

850 hPa水汽通道不完整暢通。20日白天，寧夏相對濕度較差；21日14時，中南部地區相對濕度＞80%，西吉、固原＞90%，但自阿拉伯海建立的水汽通道仍斷裂。從700 hPa、850 hPa相對濕度演變場來看，主要是700 hpa自孟加拉灣源源不斷北上的水汽提供了此次降水過程的水汽來源。

3.2 動力條件

105°E的散度剖面如圖5所示。對比圖5（a）、圖5（b）來看，700 hPa以下，36°～39°N為強輻合區，強輻合區上空對應輻散區，且輻合中心略向北傾斜，有利于上下抽吸，增強上升運動。

850 hPa散度分布圖上，20日08時，中衛北部、同心西部處于輻合區，14時，輻合區范圍擴大，且以興仁為中心，在甘肅境內維持中心值為6×10-5S-1的輻散區，兩者相鄰；至20時，兩者同時增強，其中，興仁至吳忠為強輻合中心區，中心值為-5×10-5S-1，甘肅輻散區增為7×10-5S-1；20日夜間，強輻合中心位于賀蘭山沿山，其東北、西南兩側均為輻散區；21日08時，銀川、吳忠轉為輻散區，南北兩頭為輻合區，14時，中南部仍然為輻合區，且輻合中心在涇源，中心值為-6×10-5S-1，22日02時，寧夏由輻散場控制。輻合區、輻散區成對緊鄰出現，有利于增強水平輻合輻散，利于上升運動的維持。

3.3 能量

此次降水過程，高能舌持續存在，為強對流天氣提供了充足不穩定能量。20日08時寧夏北部、中衛西部即處于＞40℃的高能區；20日白天，高能區范圍擴大，建立東北-西南向的高能舌；21日14時，），賀蘭山沿山中段、同心、興仁以南為＞35℃的高能區，且固原超過40℃，東北-西南向的高能舌整體略南移，強度明顯加強，有利于中南部出現強降水。

4 結論

①此次降水過程是在歐亞“兩槽兩脊”形勢背景下，配合中低層低渦、切變線產生的。

②水汽來源主要是700 hPa孟加拉灣源源不斷北上的水汽。

③700 hPa以下，36°～39°N為強輻合區，強輻合區上空對應輻散區，且輻合中心略向北傾斜，有利于上下抽吸，增強上升運動。水平方向上輻合區、輻散區成對緊鄰出現，有利于增強水平輻合輻散，以及上升運動的維持。

④西北-東南向高能舌的持續存在，為強對流天氣提供了充足不穩定能量。

參考文獻：

［1］馬國濤，余文梅，龔曉麗，等.2018年7月10日固原市暴雨天氣過程分析［J］.農業科技與信息，2020（10）：61-64.

［2］馬霞，馬國濤，蘇發奮.固原市一次暴雨天氣過程分析［J］.寧夏工程技術，2023，22（2）：97-102.

［3］肖云清，程瑤，譚志強，等.寧夏兩次切變線暴雨過程物理量診斷分析［J/OL］.寧夏大學學報（自然科學版）：1-11［2023-11-01］.http：//kns.cnki.net/kcms/detail/64.1006.n.20221027.1814.022.html.

［4］張曉茹，陳豫英，姚姍姍，等.賀蘭山東麓一次局地強對流暴雨的中尺度特征［J］.氣象，2022，48（7）：801-812.

［5］郝艷瓊，顧楠楠，胡文東，等.寧夏夏季兩次暴雨過程診斷分析［J］.寧夏工程技術，2021，20（4）：295-303.