石嘴山7·24大到暴雨天氣過(guò)程分析

陳佳迪　方寧蓮　李曉虹

摘 要：本文運(yùn)用多種觀測(cè)和數(shù)值模式資料，從天氣系統(tǒng)之間的相互作用、動(dòng)力、熱力、水汽輸送等方面詳細(xì)分析了此次暴雨過(guò)程，并對(duì)不同模式的穩(wěn)定性和預(yù)報(bào)性能進(jìn)行了檢驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：暴雨；分析

一、天氣實(shí)況概述

受冷空氣和偏南暖濕氣流共同影響，2016年7月24日白天，石嘴山市普降中到大雨，平羅縣通伏鄉(xiāng)新潮村和高莊鄉(xiāng)銀光村達(dá)大到暴雨。挑選出現(xiàn)累計(jì)雨量大到暴雨的常規(guī)站點(diǎn)平羅、惠農(nóng)、陶樂(lè)降水時(shí)序圖（圖略）分析來(lái)看，主要降水時(shí)段集中在6～11時(shí)。平羅、惠農(nóng)部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)出現(xiàn)了短時(shí)強(qiáng)降水，峰值出現(xiàn)在7～8時(shí)。此次降水過(guò)程為今年以來(lái)首場(chǎng)大到暴雨。具有累計(jì)雨量大、影響范圍廣、局地短時(shí)降雨強(qiáng)等特點(diǎn)。

二、天氣形勢(shì)分析

過(guò)程發(fā)生前期，中高緯度地區(qū)500hPa基本維持兩脊兩槽型，貝加爾湖（簡(jiǎn)稱貝湖）以北的極地有-20℃以上的冷溫度中心。巴爾喀什湖（簡(jiǎn)稱巴湖）和貝湖兩湖之間的蒙古高原為一弱高壓脊，另一高壓脊位于我國(guó)華北地區(qū)，與副高縱向打通。副高外圍584線從寧夏中部穿過(guò)，中緯度受西風(fēng)氣流影響。高原上有低渦形成，高原槽前有西南氣流發(fā)展，沿副高西側(cè)584線邊緣影響。

隨后副高脊線西伸北抬，我區(qū)位于584線邊緣，巴湖冷低壓被阻斷向東南移動(dòng)，并擴(kuò)散補(bǔ)充冷空氣。高原低壓槽移至河西東部，584線呈“S”型穿過(guò)寧夏，我區(qū)開始形成“西低東高”明顯有利于降水的形勢(shì)，溫度槽落后于高度槽。隨著副高的擺動(dòng)，584線略向東退，西風(fēng)槽移到寧夏西側(cè)，副高邊緣西南風(fēng)強(qiáng)勁，有利于水汽的輸送，同時(shí)急流左前方切變線的維持也為本次大范圍的降水過(guò)程提供了動(dòng)力抬升條件。

700hPa上巴湖和貝湖分別被冷低槽控制，是北方此次降水過(guò)程主要冷空氣來(lái)源。值得關(guān)注的是中緯度和高原上的影響系統(tǒng)，青海湖附近有低渦形成，青海至甘肅東部有切變，并在低渦、切變的前側(cè)形成一支明顯的偏南水汽通道。隨著低渦切變系統(tǒng)東移至甘肅東部，影響范圍擴(kuò)大，低渦、切變前側(cè)的偏南水汽通道北抬（偏南急流達(dá)12-16m/s），寧夏的西、南部T-Td在1～4℃為高濕區(qū)，將西南暖濕氣流及不穩(wěn)定能量輸送至寧夏。24日08時(shí)（圖略），低渦中心移到了銀川附近，其西側(cè)和南側(cè)有兩個(gè)切變（“人字形”）影響，配合冷空氣進(jìn)一步的擴(kuò)散南下，在700hPa急流左側(cè)與冷切前部之間形成較好的上升運(yùn)動(dòng)區(qū)，為本次大—暴雨過(guò)程提供了比較好的水汽與動(dòng)力條件。隨著冷空氣的南下，而低渦冷切則向?qū)幭臇|部、北部方向推進(jìn)，因而造成24日寧夏東部部分地區(qū)出現(xiàn)了暴雨，北部出現(xiàn)了大到暴雨過(guò)程。

三、大―暴雨中尺度影響系統(tǒng)配置分析

綜上分析得知，此次區(qū)域性大-暴雨天氣是各種天氣尺度系統(tǒng)相互作用的結(jié)果。從7·24日大—暴雨主要影響系統(tǒng)配置（圖1）來(lái)看，高空我區(qū)處于副高西北部584線外緣，500hpa冷槽、低渦；700hPa和850hPa中低空切變線、低渦；200高空偏西急流、中低空偏南暖濕急流，700hPa比濕12-16g/kg， 帶來(lái)了南方充足的水汽。850hPa偏東北氣流，引導(dǎo)冷空氣團(tuán)向我區(qū)匯聚。

在以上高低空中尺度系統(tǒng)相互配置下，以及四股氣流的相互疊加，產(chǎn)生了低空輻合、高空輻散的動(dòng)力作用。

從θse疊加相對(duì)濕度剖面（圖略）上來(lái)看，南北向剖面寧夏從低層到6.2km，相對(duì)濕度在90%以上，8.2 km以上到10.2km相對(duì)濕度在70-80%左右，可見(jiàn)寧夏北部有深厚濕層，θse在350K以上，由于前期氣溫較高，中低層本身積累了大量不穩(wěn)定能量，降雨時(shí)段，又持續(xù)處于相對(duì)高能區(qū)，不穩(wěn)定能量易被觸發(fā)產(chǎn)生強(qiáng)降水。

四、地面和衛(wèi)星云圖實(shí)況

過(guò)程前夕寧夏處于高原低壓倒槽的前部，高原上有熱力不穩(wěn)定的低壓云團(tuán)，河套北部有一冷鋒和鋒面云系東移。高原低壓倒槽東移北上控制寧夏，寧夏處于高能軸上，倒槽前的偏南風(fēng)提供了降水所需的暖濕氣流，冷鋒已抵達(dá)河西走廊東部一帶。隨著冷鋒的東移南壓侵入，地面冷鋒進(jìn)入倒槽中形成強(qiáng)烈的觸發(fā)抬升機(jī)制。鋒面云帶上有低壓云團(tuán)合并加強(qiáng)，隨著倒槽的東移北抬覆蓋寧夏同心以北地區(qū)，產(chǎn)生混合性強(qiáng)降水。云頂亮溫很低（-62℃以下）的暴雨云團(tuán)位于銀川東部，地面圖上分析出吳忠北到鹽池一帶有一東西向切變輻合。六盤山站吹西南風(fēng)（16 m/s），有充足的水汽不斷向北輸送，主要降雨中心與實(shí)況相吻合。（圖略）

五、雷達(dá)回波特征

雷達(dá)拼圖24日06時(shí)06分雷達(dá)回波圖中，冷空氣已沿賀山沿山西側(cè)進(jìn)入我區(qū)，除了同心以南、海原、固原地區(qū)還沒(méi)有降水回波，寧夏其他地區(qū)均有層狀云為主的降水回波開始生成發(fā)展，沿西北東南向移動(dòng)，其中銀川-靈武，平羅已有35-40dbz較強(qiáng)的降水回波，其它地區(qū)大部在25-30dbz之間。24日06時(shí)42分左右，銀川-靈武東部，鹽池附近，強(qiáng)雷達(dá)回波范圍擴(kuò)大，圖中強(qiáng)度最大為45-50dbz，06：54-7：30分，強(qiáng)降水回波向東北方向移動(dòng)，影響到平羅高仁鄉(xiāng)、通伏鄉(xiāng)，惠農(nóng)等園藝鎮(zhèn)等，靈武東部-鹽池高沙窩等區(qū)域出現(xiàn)了典型的混合性強(qiáng)降水回波特征，強(qiáng)度最大達(dá)50dbz左右。主要降水時(shí)段集中在6：30-11：00時(shí)，我區(qū)北部普降大-暴雨，局部出現(xiàn)短時(shí)強(qiáng)降水，達(dá)到了暴雨天氣。11：24-13：00分，回波范圍減小，主要影響銀川至石嘴山市兩地，強(qiáng)度減弱25～30dbz，13：48-14：00，回波移出石嘴山市。（圖略）

六、物理量特征

1.動(dòng)力條件

（1）渦度、散度。23日14時(shí)至24日08時(shí)（圖2），石嘴山地區(qū)700hPa以下為正渦度區(qū)，散度場(chǎng)上對(duì)應(yīng)明顯的輻合運(yùn)動(dòng)；700hPa以上為負(fù)渦度區(qū)，在250hPa附近有一明顯的負(fù)渦度中心，散度場(chǎng)則較為復(fù)雜，依次呈現(xiàn)“正、負(fù)、正”的分布。正負(fù)渦度的配置表明有對(duì)流發(fā)展機(jī)制存在。值得注意的是在200hPa高度附近有較強(qiáng)的輻散運(yùn)動(dòng)，這是出現(xiàn)暴雨的一個(gè)重要條件。高層輻散大于低層輻合，有利于高層抽吸作用，而由于氣流的補(bǔ)償，使垂直運(yùn)動(dòng)得到加強(qiáng)和發(fā)展，低層的水汽迅速向上輸送，同時(shí)也引起熱量、動(dòng)量的垂直輸送。endprint

（2）垂直速度。從上升運(yùn)動(dòng)來(lái)看，整個(gè)對(duì)流層低層到中高層（500hPa）的垂直速度都為負(fù)值，24日02時(shí)以后對(duì)流層高層幾乎也為負(fù)值，這表明整層大氣以上升運(yùn)動(dòng)為主，最大上升中心出現(xiàn)在24日08時(shí)的350 hPa層面上，中心值為-1.5Pa/s（圖3）。

2.熱力條件

（1）T-lnP圖的分析。從23日20時(shí)銀川站的T-lnP圖（圖略）可以清楚的看到：700 hPa到300 hPa以西南氣流為主，反映了銀川站已經(jīng)具備了豐沛的水汽來(lái)源，且有一定的不穩(wěn)定能量積蓄。

（2）穩(wěn)定度指數(shù)分析。利用K指數(shù)對(duì)大氣層結(jié)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，7月22日08時(shí)-22日20時(shí)，整個(gè)寧夏地區(qū)的K指數(shù)均在26℃以上，這表明大氣層結(jié)從22日開始就逐步趨于不穩(wěn)定。此后K指數(shù)由南向北逐漸增大，不穩(wěn)定能量進(jìn)一步聚集，稍有擾動(dòng)就會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈的對(duì)流天氣（圖略）。

七、數(shù)值預(yù)報(bào)場(chǎng)檢驗(yàn)

1.EC模式形勢(shì)場(chǎng)檢驗(yàn)

EC模式近3天（20-22日）預(yù)報(bào)23日20時(shí)500hPa形勢(shì)場(chǎng)與23日20時(shí)實(shí)況對(duì)比檢驗(yàn)看出，EC預(yù)報(bào)形勢(shì)場(chǎng)與實(shí)況23日20時(shí)形勢(shì)場(chǎng)變化趨于一致，除20日的72h預(yù)報(bào)中高緯系統(tǒng)位置差異較大，21-22日48h、24h越接近23日20時(shí)，預(yù)報(bào)形勢(shì)場(chǎng)及高、低中心位置越接近實(shí)況，性能越穩(wěn)定（圖略）。

同樣，EC模式近3天預(yù)報(bào)（21-23日）預(yù)報(bào)24日08時(shí)500hPa形勢(shì)場(chǎng)與24日08時(shí)實(shí)況變化趨勢(shì)一致，越接近24日08時(shí)的預(yù)報(bào)時(shí)效，影響系統(tǒng)位置越接近實(shí)況，性能越穩(wěn)定，但21-23日08時(shí)均沒(méi)有預(yù)報(bào)出高原上的低渦（圖略）。

2.各降水模式預(yù)報(bào)檢驗(yàn)

使用EC集合概率預(yù)報(bào)、EC模式、T639模式、Wrf9KM的降水預(yù)報(bào)產(chǎn)品與實(shí)況進(jìn)行比較，分類檢驗(yàn)此次強(qiáng)降水過(guò)程在寧夏區(qū)域的預(yù)報(bào)性能。 通過(guò)與實(shí)況降水對(duì)比發(fā)現(xiàn)，以上EC集合概率預(yù)報(bào)、EC模式、T639模式、Wrf9KM的降水預(yù)報(bào)產(chǎn)品均把強(qiáng)降水落區(qū)報(bào)在了寧夏北部銀川-吳忠一帶，與實(shí)況落區(qū)基本一致， EC模式、T639模式強(qiáng)降水中心落區(qū)預(yù)報(bào)略偏北，對(duì)石嘴山地區(qū)預(yù)報(bào)接近實(shí)況。Wrf9KM降水中心落區(qū)略偏南，強(qiáng)度偏強(qiáng)。 對(duì)石嘴山地區(qū)預(yù)報(bào)量級(jí)偏小。EC集合概率預(yù)報(bào)降水量≥50mm概率和成員數(shù)也主要報(bào)在銀川東部和南部，有

八、結(jié)語(yǔ)

（1）此次區(qū)域性大-暴雨天氣是各種天氣尺度系統(tǒng)相互作用的結(jié)果。主要影響系統(tǒng)有：副高西北部584線外緣，500hpa冷槽、低渦；700hPa和850hPa中低空切變線、低渦。

（2）動(dòng)力條件：200hPa高空偏西急流、中低空偏南暖濕急流， 850hPa偏東北氣流。700hPa以下為正渦度區(qū)，散度場(chǎng)上對(duì)應(yīng)明顯的輻合運(yùn)動(dòng)；對(duì)流層低層到中高層的垂直速度幾乎也為負(fù)值，這表明整層大氣以上升運(yùn)動(dòng)為主。以上有利產(chǎn)生低空輻合、高空輻散的動(dòng)力作用。

（3）水汽條件：偏南低空急流（ 12-16m/s），700hPa比濕12-16g/kg，從低層到6.2km，相對(duì)濕度在90%以上，濕層深厚，假相當(dāng)位溫θse在350K以上，達(dá)到了大-暴雨指標(biāo)。

（4）地面影響系統(tǒng)有倒槽、冷鋒、東西向切變輻合相互影響產(chǎn)生了觸發(fā)抬升機(jī)制，鋒面云帶上有低壓云團(tuán)合并加強(qiáng)，云頂亮溫在-62℃以下，產(chǎn)生混合性強(qiáng)降水。

（5）EC形勢(shì)場(chǎng)越接近預(yù)報(bào)時(shí)效，預(yù)報(bào)性能越穩(wěn)定。EC集合概率預(yù)報(bào)、EC模式、T639、Wrf9KM降水預(yù)報(bào)模式對(duì)預(yù)報(bào)該次強(qiáng)降水落區(qū)與實(shí)況基本一致。

（6）雷達(dá)反射率因子表現(xiàn)為以層狀云為主的混合性強(qiáng)降水回波特征，回波強(qiáng)度達(dá)45-50dbz。

參考文獻(xiàn)：

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