2022年8月18日赤峰地區一次降雨天氣過程及成因分析

2024-10-27 00:00:00李佳霖

農業災害研究 2024年8期

摘要：利用自動氣象觀測資料、雷達、衛星云圖觀測資料，分析了2022年8月18日赤峰地區一次降雨天氣過程成因。結果表明：此次赤峰地區降水天氣是在高空短波槽東移、副高東退、低空急流等系統的作用下形成的。副熱帶高壓不斷東退并維持，高空不斷有冷空氣注入，低空急流顯著，西南暖濕氣流沿副高外圍持續向北輸送，冷暖空氣在赤峰地區一帶匯合，促使該區域發生強降雨天氣。在此次降水過程中，赤峰地區中低層形成了十分深厚、穩定的西南風氣流，低空氣流維持時間較長，有利于西南水汽輸送，低空水汽不斷向赤峰地區輸送水汽，為此次強降水天氣的形成給予豐富的水汽條件。降水期間，赤峰地區K指數超過35 ℃，為此次降雨天氣帶來了適宜的不穩定能量條件。雷達探測資料、衛星云圖資料反映了此次天氣的中尺度系統特征，對此次強降雨天氣的發生與發展趨勢研究具有重要指示作用。

關鍵詞：赤峰地區；降雨天氣；環流形勢；物理量

中圖分類號：P458.121 文獻標志碼：B 文章編號：2095–3305（2024）08–0-03

強降雨天氣是我國常見的一類天氣現象，若降水強度太大，極易引發澇災，常會對交通運輸、工農業安全生產、大眾生命財產安全等造成極大危害[1-2]。

近年來，我國許多氣象學者將強降水天氣現象當作重要研究課題。有學者通過分析2016年6月呼倫貝爾地區強降水天氣過程得出結論：呼倫貝爾地區受冷渦系統的影響，低壓前部的偏南氣流使低層暖濕空氣向高層輸送，局地層結變得不穩定，有利于強對流天氣的發生。低空急流產生的對流不穩定進一步促使對流性降水的出現，暴雨的發生發展與急流的形成與維持互相促進。低空輻合高空輻散、深厚的濕度和充足的水汽輸送為降水維持提供了重要條件。楊彩云等[3]分析了內蒙古局部地區的一次暴雨天氣過程，指出高空急流入口區右側與西南風低空急流的左前側對應著暴雨落區。張景等[4]分析2016年7月中旬京津冀極端降水過程得出結論：500 hPa呈現東高西低的環流形勢，與700 hPa低渦和高低空急流相配合，副高北抬阻擋華北地區低渦的東移，導致低渦在京津冀地區停滯是此次降水發生的環流背景；低層的低渦東移發展與中高層正渦度疊加對暴雨發生有重要作用。周兆丁等[5]分析2015年5月下旬廣東地區一次強降雨天氣發現，該次降水屬于華南前汛期降雨類型。相關學者分析了2014年6月2日祁連山區的一次短時強降水天氣過程得出此次天氣是在西南水汽輸送、冷空氣南下短波槽及祁連山脈地形作用下產生的。還有學者通過對河南西北部一次夏季出現的大暴雨進行數值分析得出，大暴雨過程西槽后引導冷空氣經新疆地區南壓，與暖濕空氣交匯，促進不穩定能量釋放；低層輻合、高層輻散的高低空配置，促進垂直上升運動增強，為大暴雨天氣提供了動力條件。

赤峰市地處內蒙古東南部，屬于大興安嶺南段和燕山北麓山地。赤峰市地形地貌情況復雜多樣，屬溫帶半干旱大陸性季風氣候區。赤峰市年平均降雨量為381 mm。受其地理區域環境的影響，赤峰市降水量空間特征總體上是西南降水多、東北降水少。四季分明，冬季多大風天氣，春季溫度回升較快，夏季短，降水量多，在該時間段時常發生強降水天氣，而強降水天氣因降水強度容易造成洪澇災害，給赤峰地區交通運輸帶來不良影響。因此，加強對降水天氣的研究十分必要。以2022年8月18日一次降雨天氣為例，主要探究了赤峰地區降雨天氣的環流形勢和物理量特征，并分析了雷達和衛星云圖資料，為深入掌握赤峰地區降雨天氣成因、提高赤峰地區降水天氣預報準確率提供參考。

1 天氣實況

2022年8月18日07：00—19日07：00（圖1），赤峰市出現一次大范圍降雨天氣，全市大部分地區以小雨天氣為主，其中，東北部、偏南部及西北部地區出現中雨，局部地區出現大雨，單站出現暴雨天氣，最大降雨量出現在寧城縣道須溝站，降水量為56.8 mm，最大小時雨強為25.0 mm/h（8月18日17：00～18：00），出現在阿魯科爾沁旗柴達木站。赤峰市市區降水量為0.2 mm。

2 環流形勢分析

2.1 高空形勢

在此次降雨天氣發生前，500 hPa形勢場上，有冷渦分別處于巴爾喀什湖北邊和貝加爾湖一帶，冷渦維持較長，隨后渦底持續產生短波槽，且有大量冷空氣逐漸進入內蒙古大部分地區。2022年8月17日08：00，

內蒙古中部地區有短波槽出現且逐漸朝東北區域移

動。8月17日20：00，在500 hPa形勢場上，高空槽分布在90°～95°E區域，脊前西北冷空氣持續朝著東南一帶持續傳輸，冷空氣不斷南下，為此次赤峰地區降水天氣的發生與發展給予了有利的高空輻散條件，促進了低空系統輻合抬升（圖2）。此外，8月17日20：00—18日08：00，副熱帶高壓不斷東退并維持，有利于西南暖濕氣流沿副高外圍持續向北輸送，冷暖空氣在赤峰地區一帶匯合，促使該區域發生強降雨天氣[6]。

2.2 地面形勢

通過分析地面云圖（圖3）疊加了解到，在此次降水天氣發生期間，地面低壓東移，東南沿海水汽持續朝西北方向傳輸，為此次赤峰降雨天氣帶來了充沛的水汽條件；在海平面氣壓場上，8月18日上午，赤峰地區處在低壓前部，低壓中心強度為993 hPa，氣壓梯度很大，推動不穩定能量越來越強，導致此次強降雨天氣持續發生[7]。

3 物理量場分析

3.1 水汽條件分析

通過分析此次赤峰地區強降水天氣過程中水汽條件了解到，2022年8月17日20：00—18日08：00水汽大值區處于赤峰地區，該區域整層具備充沛的水汽。中低空形成了十分深厚、穩定的西南風氣流，低空氣流維持時間較長，有利于西南水汽輸送[8]。700 hPa和850 hPa低空水汽于8月18日午后不斷積聚，不斷向赤峰地區輸送水汽，為此次強降水天氣的形成提供了有利的水汽條件。

3.2 不穩定能量條件

此次強降雨天氣發生期間具備大量的不穩定能量。2022年8月18日赤峰地區K指數超過35 ℃，為此次降雨天氣提供了有利的不穩定能量條件[9]。

4 中小尺度系統特征

赤峰地區從2022年8月18日開始受降水回波影響，在此以后持續有降水回波生成且不斷補充，“列車效應”十分顯著，再加上地形抬升的作用，促使該地區發生強降雨天氣。赤峰地區最大降水回波達到50 dBz以上（圖4）。徑向速度場從8月18日06：00后，零等速線呈明顯“S”形，低層有暖平流，且有低空急流，之后維持。至8月18日20：00，特征減弱，輻合較強，對應速度模糊位置以及強降雨落區。

2022年8月17日20：00，赤峰地區西南方向存在新生對流云團，冷云頂在較短時間內膨脹，云頂溫度急劇降低，單體左邊區域存在“V”字形的頂點，邊緣比較清楚，在其右邊區域對流發展迅猛，邊緣不清晰。由于高空槽前西南氣流的作用，對流系統不斷朝東北一帶發展。隨后對流云團冷云蓋面積越來越大，且結構較密，周邊分布著卷云砧。8月18日06：00，地面輻合線處持續有對流云團新生、合并及增強，產生顯著的“列車效應”（圖5），赤峰地區強降水天氣落區和地面輻合線所處區域基本吻合。

5 結論

（1）此次赤峰地區降水天氣是在高空短波槽東移、副高東退、低空急流等系統的作用下形成的。副熱帶高壓不斷東退并維持，高空不斷有冷空氣注入，低空急流顯著，西南暖濕氣流沿副高外圍持續向北輸送，冷暖空氣在赤峰地區一帶匯合，促使該區域發生強降雨天氣。

（2）在此次降水過程中，赤峰地區中低層形成了十分深厚和穩定的西南風氣流，低空氣流維持時間較長，有利于西南水汽輸送，低空水汽不斷向赤峰地區輸送水汽，為此次強降水天氣的發生提供了豐富的水汽條件。

（3）降水期間，赤峰地區K指數超過35 ℃，為此次降雨天氣提供了有利的不穩定能量條件。

（4）從雷達探測資料了解到，此次降水期間，“列車效應”十分顯著，再加上地形抬升的作用，促使該地區發生強降雨天氣，赤峰地區最大降水回波達到50 dBz以上。

（5）從衛星云圖資料了解到，地面輻合線處持續有對流云團新生、合并及增強，產生顯著的“列車效應”，赤峰地區強降水天氣落區和地面輻合線所處區域基本相吻合。

（6）雷達探測資料、衛星云圖資料對強降雨天氣的發生與發展趨勢具有重要指示作用。

參考文獻

[1] 高守亭，周玉淑，冉令坤.我國暴雨形成機理及預報方法研究進展[J].大氣科學，2018，42（4）：833-846.

[2] 王海芝，曾慶利，許冰，等.北京“7·21”特大暴雨誘發的地質災害類型及其特征分析[J].中國地質災害與防治學報，2022，33（2）：125-132.

[3] 楊彩云，韓仙桃，杜文娟.內蒙古一次區域性暴雨的濕位渦診斷分析[J].內蒙古氣象，2014（1）：3-6.

[4] 張景，周玉淑，沈新勇，等.2016年“7·19”京津冀極端降水系統的動熱力結構及不穩定條件分析[J].大氣科學，2019， 43（4）：930-942.