中衛(wèi)市環(huán)香山地區(qū)短時暴雨預報方法分析

陳永旭+高山+劉鑫

摘要 本文對2010年以來對中衛(wèi)市環(huán)香山地區(qū)影響較明顯的3次短時暴雨天氣過程進行分析，找出短時暴雨天氣系統(tǒng)、衛(wèi)星云圖、雷達回波等方面的特征。結(jié)果表明，200 hPa急流、500 hPa短波槽、700 hPa低渦、切變?yōu)楸┯晏鞖馓峁┝擞欣麆恿l件，同時輻合帶積累了水汽，在中衛(wèi)市上游形成高濕區(qū)，為暴雨的產(chǎn)生提供了充足的水汽。有中尺度對流單體或多個中尺度對流單體引起合并加強發(fā)展，易引發(fā)環(huán)香山地區(qū)的短時暴雨天氣；若從雷達圖分析發(fā)現(xiàn)有>30 dBZ的對流單體回波或混合云降水回波，就可能出現(xiàn)短時暴雨，回波強度越強或有多個對流單體回波，持續(xù)時間越長，暴雨強度越強、范圍越大。

關(guān)鍵詞 暴雨；預報；衛(wèi)星云圖；雷達回波；寧夏中衛(wèi)；環(huán)香山地區(qū)

中圖分類號 P458.1+21.1 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2018）01-0202-02

強對流天氣是中衛(wèi)市汛期的主要災害性天氣之一，包括短時強降水、冰雹、雷雨大風等天氣。許多研究表明[1-5]，有利的大尺度環(huán)流背景下產(chǎn)生的中小尺度天氣系統(tǒng)是造成短時強降水的主要原因，具有時空尺度小、發(fā)展速度快、持續(xù)時間短、降水強度大等特點，因而難以精準預測，常給人民的生命財產(chǎn)安全造成嚴重的威脅。因此，準確預報強對流天氣是中衛(wèi)市汛期預報的重點。在冰雹、短時強降水等局地對流天氣發(fā)生時，大尺度環(huán)流背景的征兆不明顯，從常規(guī)觀測資料中較難捕捉對流系統(tǒng)，給短時臨近預報帶來一定的困難。而自動站、雷達、衛(wèi)星等資料具有時空分辨率高、有效提供對流系統(tǒng)信息、可觀測對流系統(tǒng)發(fā)生發(fā)展及演變過程等優(yōu)點，因而在冰雹、短時強降水等強對流天氣系統(tǒng)的監(jiān)測預報中發(fā)揮著越來越重要的作用[6]。

1 天氣概況

2010年8月10日夜間，中衛(wèi)市部分地區(qū)出現(xiàn)>10 mm降水，中寧縣城、關(guān)橋、蒿川出現(xiàn)短時暴雨，小時最大降水量分別為16.4、24.8、11.5 mm，關(guān)橋過程最大降雨量為45.1 mm。持續(xù)陰雨天氣緩解了前期高溫天氣引發(fā)的防暑壓力，對緩解山區(qū)7月中旬持續(xù)高溫天氣造成的干旱十分有利，同時也緩解了山區(qū)部分地區(qū)人畜缺水的壓力。

2011年7月12—27日，中衛(wèi)市出現(xiàn)高溫晴熱天氣，灌區(qū)出現(xiàn)>35 ℃的高溫天氣，持續(xù)高溫造成山區(qū)嚴重的旱情，導致部分農(nóng)作物瀕臨死亡。7月28日中衛(wèi)市出現(xiàn)區(qū)域性暴雨，降水范圍廣，持續(xù)時間長，28日5：00至29日2：00，喊叫水、鹽池、賈塘、曹洼和鄭旗等地區(qū)出現(xiàn)大到暴雨，海原縣城達暴雨，環(huán)香山地區(qū)南部出現(xiàn)短時暴雨。

2014年8月15日下午至夜間，沙坡頭區(qū)大部出現(xiàn)雷陣雨或陣雨伴有大風天氣，累計雨量為1.0～25.8 mm，其中永康鎮(zhèn)馮莊村、迎水橋鎮(zhèn)、香山鄉(xiāng)新水村、永康鎮(zhèn)北灘村出現(xiàn)短時強降水，香山鄉(xiāng)局部地區(qū)暴發(fā)山洪，最大降水出現(xiàn)在香山的馮莊村。根據(jù)中衛(wèi)氣象局觀測站自動站監(jiān)測，15日22：20中衛(wèi)氣象局觀測站出現(xiàn)17.0 m/s大風；根據(jù)距離香山鄉(xiāng)紅圈子村紅圈子隊最近的區(qū)域自動氣象站香山鄉(xiāng)新水村自動觀測站監(jiān)測，新水村15日19：00至16日0：00累計雨量為25.8 mm，其中21：00—22：00出現(xiàn)降水量為17.8 mm的短時暴雨。暴雨冰雹天氣造成受災農(nóng)戶15 068戶55 510人，受災農(nóng)作物面積14 934.5 hm2，成災面積8 960.7 hm2，絕產(chǎn)面積7 467.3 hm2，直接經(jīng)濟損失高達8 150.1萬元。

2 環(huán)流形勢分析

2010年8月9日20：00，環(huán)流形勢為兩槽一脊型，西伯利亞有一長波槽，在東北有閉合冷渦，青藏高原有一波動槽，副高588 dagpm線分裂為東西2個部分。20：00高原槽移至青藏高原東部，青海湖附近，位于東經(jīng)100°左右，此時西伯利亞槽有明顯發(fā)展加深，巴湖到中衛(wèi)市為緯向環(huán)流，受平直西風帶控制，588 dagpm線有所西伸北抬，最北處在北緯35°，中衛(wèi)市處在588 dagpm線以北邊緣輻合區(qū)，冷空氣在高原小槽牽引下東移影響中衛(wèi)市，降水逐漸開始，11日8：00中衛(wèi)市轉(zhuǎn)為西北氣流控制，降水過程基本結(jié)束。8月9日20：00 700 hPa高度場，高原上有閉合的低壓，10日8：00高原低壓蛻變，受高空高原小槽引導北部低壓移至高原的北部地區(qū)青海湖附近；20：00低壓發(fā)展并向移動到高原東側(cè)，中衛(wèi)市受弱低壓影響，為偏南氣流與偏東氣流輻合提供了有利條件，為暴雨的發(fā)生提供了水汽和能量條件。

由2011年7月24日500 hPa形勢場可知，環(huán)流形勢為兩槽一脊型，巴湖以東至河套地區(qū)有一寬廣的高壓脊，巴湖以西和我國華北地區(qū)各有一低壓槽，中衛(wèi)市在高脊控制下出現(xiàn)了持續(xù)晴熱高溫天氣。27日20：00低槽分別東移至內(nèi)蒙古東北部至渤海灣、蒙古西部至新疆中部一帶，副高588 dagpm線向西延伸至江西—廣西，584 dagpm線延伸至河套東南側(cè)，中衛(wèi)市位于584 dagpm線西北側(cè)，受西南氣流影響，中衛(wèi)市出現(xiàn)“東多西少”的降水形勢。由27日20：00 700 hPa高空圖可知，青藏高原的低渦東移北上至四川北部，形成西南渦并有20 ℃的暖中心配合，低渦東南側(cè)有西南或偏南氣流，形成低空急流，并在中衛(wèi)地區(qū)形成切變。低空急流為降水提供了大量的水汽和不穩(wěn)定能量，地面熱低壓、700 hPa西南渦、鋒面、切變線的輻合，加上地形的抬升作用，導致中衛(wèi)市環(huán)香山地區(qū)出現(xiàn)短時暴雨。

由2014年8月15日20：00 200 hPa形勢場可知，青海至中衛(wèi)有明顯急流存在，高空急流為氣旋的產(chǎn)生提供了必要的環(huán)境場，中衛(wèi)處在高空急流軸的右側(cè)。分析2014年8月15日500 hPa高度場可以看出環(huán)流形勢為兩槽一脊型，烏拉爾山后部、鄂霍次克海各有一低壓槽，之間為一寬廣高壓脊區(qū)。河西走廊上空存在明顯切邊，中衛(wèi)市位于584 dagpm線與580 dagpm線之間，中衛(wèi)市南部至四川盆地有南支槽，中衛(wèi)市處于槽區(qū)的位置，上游的阿拉善右旗中部一帶有一短波槽。8月15日700 hPa，中衛(wèi)市處在高原暖脊的東側(cè)，中衛(wèi)市香山地區(qū)處于高原脊東南側(cè)，高原低渦位于中衛(wèi)市西部，并有明顯的暖濕切變，四川盆地經(jīng)陜西到中衛(wèi)市受一致偏南氣流控制，低層低渦的發(fā)展，進一步引導水汽在低渦前部積聚輻合，隨著低渦的東移，觸發(fā)了此次強對流天氣的爆發(fā)。由15日20：00 500 hPa、850 hPa溫度場可以看出，在500 hPa新疆至中衛(wèi)市為冷平流控制，在850 hPa中衛(wèi)市有明顯的暖舌，上冷下暖的不穩(wěn)定層結(jié)條件有利于對流天氣的發(fā)生發(fā)展。200 hPa急流、500 hPa短波槽、700 hPa低渦、切變?yōu)楸┯晏鞖馓峁┝擞欣麆恿l件，同時輻合帶積累了水汽，在中衛(wèi)市上游形成高濕區(qū)，為暴雨的產(chǎn)生提供了充足的水汽[7]。

3 衛(wèi)星云圖特征分析

2010年8月10日，在青藏高原有大片反氣旋彎曲云區(qū)，高原東側(cè)呈氣旋性彎曲的冷鋒云系，10日白天冷鋒云系移至中衛(wèi)市，午后中衛(wèi)市上空出現(xiàn)對流云團，中部地區(qū)積雨云發(fā)展旺盛，中衛(wèi)市部分地區(qū)出現(xiàn)雷暴天氣。2010年8月10日傍晚，中衛(wèi)市部分地區(qū)出現(xiàn)>10 mm降水，中寧縣城、關(guān)橋、蒿川出現(xiàn)短時暴雨；由17：00衛(wèi)星云圖可知，在氣旋頂部有大范圍的對流云區(qū)，氣旋的中部有大范圍的暗區(qū)，暗區(qū)的中部有明顯的白色干區(qū)，不利于對流天氣的發(fā)生；17：00中衛(wèi)市上空對流云系發(fā)展旺盛，由20：00衛(wèi)星云圖可見，中衛(wèi)市處在暗區(qū)的前部邊緣區(qū)，中衛(wèi)市開始出現(xiàn)大范圍降水。降水過程中，中衛(wèi)市高空一直處在層結(jié)極不穩(wěn)定狀態(tài)，高空槽及低空低渦的擾動有利于對流天氣的發(fā)生；低渦冷鋒云系在氣旋頭部濕區(qū)邊界，易產(chǎn)生暴雨天氣。

由2011年7月28日衛(wèi)星云圖演變可以看出，28日8：00冷鋒云系已經(jīng)移到中衛(wèi)市附近，高原上有低渦云系發(fā)展旺盛。在寬廣的云帶中清楚可見有中小尺度對流云團，沿西南氣流向東北移動過程中云層加厚，云頂溫度下降。28日14：00，低壓云帶移到中衛(wèi)市上空，環(huán)香山地區(qū)強降水天氣的云頂亮溫TBB約為-50 ℃，并有明顯的能量釋放，說明本次云圖特征為中低混合云系降水為主，高層冷平流較強。

由2014年8月15日19：00衛(wèi)星云圖可以看出，中衛(wèi)市北部有明顯的中尺度對流系統(tǒng)形成，中衛(wèi)市以西的甘肅境內(nèi)有多個明顯中尺度對流系統(tǒng)，20：00甘肅境內(nèi)的中尺度對流系統(tǒng)不斷東移與處在中衛(wèi)市北部上空的中尺度對流系統(tǒng)合并加強。21：00—23：00多個對流單體合并加強，沙坡頭區(qū)香山鄉(xiāng)新水村出現(xiàn)小時降雨量為17.8 mm的短時強降水，中寧棗園出現(xiàn)小時降雨量為12.2 mm的降水。中衛(wèi)測站出現(xiàn)17.0 m/s大風。隨著能量的不斷釋放，23：00后中尺度對流系統(tǒng)逐漸減弱，開始消散。此次暴雨是由低渦云系后部不斷下滑的冷空氣激發(fā)的多個中尺度對流單體引起的對流性降水，是一次典型的由中尺度對流系統(tǒng)（MCS）造成的強降水過程。在降水最為集中的階段，TBB梯度最大的區(qū)域剛好對應著未來降水最大的區(qū)域，這是因為TBB梯度最大的區(qū)域正是能量堆積最大的區(qū)域，由能量釋放帶來的降水也最為明顯。

4 雷達資料分析

2010年8月10日14：00香山地區(qū)南部出現(xiàn)回波單體，強度約為20 dBZ；15：00回波迅速發(fā)展強度，強度>40 dBZ；17：40分回波衰減；短時暴雨出現(xiàn)在回波迅速減弱時段?；夭▎误w出現(xiàn)至消失歷時不超過5 h，具有出現(xiàn)后迅速加強，在短時間內(nèi)消散的特點。由雷達回波演變可知，2011年7月28日降水過程主要為混合性降水，具有回波維持時間較長、強回波帶位置少動的特點。28日6：00—14：00，中衛(wèi)站一直處在較強回波的覆蓋下，回波于14：00后開始減弱，17：00移出測站，降水趨于結(jié)束。降水過程中，回波強度為30～45 dBZ，回波頂高為7～8 km，強回波頂高為5～6 km。

由2014年8月15日回波特征可知，18：40中衛(wèi)市香山鄉(xiāng)三眼井地區(qū)及香山以北地區(qū)分別出現(xiàn)了40～45 dBZ和45～55 dBZ回波，在三眼井附近的回波單體高度為10～11 km，此時有2個強中心，為2個對流單體，在香山以北的高度達到12 km，50 dBZ強回波高度>8 km，為強對流單體。在甘塘以西的甘肅境內(nèi)有若干個弱對流單體發(fā)展。19：50甘肅境內(nèi)的對流系統(tǒng)不斷東移發(fā)展并加強，環(huán)香山地區(qū)的回波范圍擴大，20：00—22：00甘肅境內(nèi)回波不斷進入中衛(wèi)市香山地區(qū)，并迅速東移和減弱，冰雹和暴雨主要出現(xiàn)在20：00—22：00。

5 結(jié)論

200 hPa急流、500 hPa短波槽、700 hPa低渦、切變?yōu)楸┯晏鞖馓峁┝擞欣麆恿l件，同時輻合帶積累了水汽，在中衛(wèi)市上游形成高濕區(qū)，為暴雨的產(chǎn)生提供了充足的水汽。有中尺度對流單體或多個中尺度對流單體引起合并加強發(fā)展，易引發(fā)環(huán)香山地區(qū)的短時暴雨天氣。從雷達圖分析發(fā)現(xiàn) >30 dBZ的對流單體回波或混合云降水回波，則可能出現(xiàn)短時暴雨，回波強度越強或有多個對流單體回波，持續(xù)時間越長，暴雨強度越強、范圍越大。

6 參考文獻

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