榆中縣一次區(qū)域性暴雨過程分析

崔宇 安婷婷 牛淑麗

摘 要：利用常規(guī)地面與高空觀測資料及區(qū)域站降水資料對2018年8月20—21日榆中縣一次暴雨過程進行分析。結(jié)果表明：（1）此次暴雨過程呈低槽型，500hPa低槽、700hPa低渦和切變線及地面輻合線造成強烈的上升運動是此次暴雨過程的主要影響系統(tǒng)。（2）中尺度分析顯示，較好的抬升條件、充沛的水汽、大氣層結(jié)處于不穩(wěn)定狀態(tài)，有利于強對流和強降水的發(fā)生。（3）此次暴雨過程的物理量場表現(xiàn)較好。整層比濕較大，本地水汽條件好;700hPa水汽通量散度的輻合為降水提供了源源不斷的水汽;低層輻合、高層輻散的配置為降水提供強烈的上升氣流，而較強的上升運動為強降水的產(chǎn)生提供必要的動力條件;假相當位溫高能舌為強降水的發(fā)生發(fā)展提供了不穩(wěn)定能量條件。

關(guān)鍵詞：暴雨;上升運動;短時強降水;榆中

中圖分類號 F323.8文獻標識碼 A文章編號 1007-7731（2021）08-0146-03

暴雨是指降水強度很大的雨。中國氣象上規(guī)定，24h降水量≥50.0mm的雨稱為“暴雨”。按其降水強度大小又分為3個等級，即24h降水量為50.0～99.9mm為“暴雨”;100～249.9mm為“大暴雨”;≥250.0mm為“特大暴雨”。暴雨是我國夏季主要的災害性天氣之一，常造成洪澇、泥石流等災害的發(fā)生，暴雨相關(guān)研究也一直受到重視[1]。筆者研究了2018年8月20—21日榆中縣一次暴雨過程，分析了高低空天氣形勢及物理量場等，以期為提高暴雨的預報預警水平提供參考。

1 天氣實況與服務情況

1.1 天氣實況 2018年8月20—21日，榆中縣普遍出現(xiàn)大到暴雨天氣（圖1），降水主要集中在20日夜間至21日白天，降水量較大的區(qū)域主要集中在南部地區(qū)。全縣共有13站出現(xiàn)暴雨，其中上莊出現(xiàn)大暴雨，最大累計降水量達167.5mm（20：00—20：00降水量）;共5站次出現(xiàn)短時強降水（1h降水量≥20.0mm），最大小時雨量出現(xiàn)在上莊，達40.4mm。上莊站的降水主要集中出現(xiàn)在20日22：00至21日01：00，4h內(nèi)3次出現(xiàn)短強（圖2）。強度大、范圍廣、強降水集中是此次暴雨過程的典型特征。經(jīng)與縣民政局了解，未有災情出現(xiàn)。

1.2 服務情況 針對此次暴雨過程，榆中縣氣象局8月19日下午制作發(fā)布了題為“20日夜間到21日白天我縣局部地方有暴雨天氣過程，需防范可能引發(fā)的中小河流洪水、山洪及地質(zhì)災害”的《重大信息專報》。20日12：00開始，榆中縣北部地區(qū)有對流發(fā)展，榆中縣氣象局于20日12：10發(fā)布雷電黃色預警信號;根據(jù)雷達實況監(jiān)測及分析，18：40繼續(xù)發(fā)布了雷電黃色預警;22：00榆中縣南部開始出現(xiàn)強降雨天氣，榆中縣氣象局根據(jù)雨量監(jiān)測于22：40及時發(fā)布了暴雨藍色預警信號;23：20啟動重大氣象保障（暴雨）Ⅳ級應急響應。降水過程期間，根據(jù)降水實況及降水趨勢，榆中縣氣象局于20日13：45與榆中縣國土局聯(lián)合發(fā)布榆中縣地質(zhì)災害氣象風險較高（三級）預警，23：15與縣水務局聯(lián)合發(fā)布中小河流洪水氣象分險高（二級）預警。根據(jù)降水趨勢，榆中縣氣象局于23：45升級暴雨藍色預警為暴雨紅色預警，23：50啟動重大氣象保障（暴雨）Ⅱ級應急響應，并在20日21：00至21日04：00、08：00、10：00—12：00開展了過程累積降水的滾動雨情服務。降水過程期間，榆中縣氣象局通過adc或者mas短信向政府決策人員和氣象信息員共發(fā)布短信48000余條。在收到榆中縣氣象局發(fā)布的暴雨紅色預警信號及應急響應啟動命令后，防汛辦進行了相應的安排部署。

2 高空和地面主要影響系統(tǒng)

降水過程前期，500hPa高度場上歐亞地區(qū)呈明顯的“兩槽一脊”型，低槽分別位于巴爾喀什湖以西和貝加爾湖以東至我國內(nèi)蒙古一帶，貝加爾湖西側(cè)存在高壓脊。20日20：00，青海東部有高原槽發(fā)展東移;21日08：00，500hPa內(nèi)蒙西部—河西走廊中部和臨夏—甘南—四川北部一帶各有一高度槽，呈階梯狀，榆中受槽前西南氣流影響;21日20：00，階梯槽合并東移至隴東南一帶，榆中降水趨于結(jié)束。過程期間，榆中上空500hPa等高線與等壓線夾角較大，有明顯的冷平流，干冷空氣侵入有利于加強大氣的對流性不穩(wěn)定，對暴雨的加強和發(fā)展起到重要作用[2]。20日20：00，700hPa高度場上定西—平?jīng)觥獞c陽一帶存在暖式切變線;21日08：00，切變發(fā)展加強，形成低渦，并伴有“人”字形切變生成。對應地面圖上，20日20：00，榆中位于地面輻合線前側(cè)，有利于加強上升運動，是形成降水的有利條件;21日08：00，榆中處于地面輻合線后側(cè)，降水明顯減少。由此可見，此次暴雨過程是典型的低槽型;500hPa低槽、700hPa低渦和切變線及地面輻合線造成強烈的上升運動，是此次暴雨過程的主要影響系統(tǒng);降水強度大、持續(xù)時間長是造成累計大降水的主要原因[3]。

3 中尺度分析

此次暴雨過程，200hPa存在大風速帶，并且在甘肅中部產(chǎn)生輻散，高空急流的抽吸作用有利于上升運動產(chǎn)生，是暴雨產(chǎn)生的有利條件[4]。500hPa存在階梯槽，有利于高度槽發(fā)展加強，而且溫度槽落后于高度槽，該配置亦有利于高空槽的維持和發(fā)展。700hPa暖式切變發(fā)展加強形成低渦，并伴有“人”字形切變。另外，榆中附近存在地面輻合線。甘肅省河東地區(qū)500hPa溫度露點差T-Td≤2℃，700hPa比濕Q≥10g/kg，本地水汽條件充沛。分析榆中站20日20：00的T-lnP圖可以看出：CAPE為33.8J/kg，LI為-3℃，SI為-2.59℃，榆中上空存在不穩(wěn)定能量，大氣層結(jié)處于不穩(wěn)定狀態(tài)，有利于對流性天氣的產(chǎn)生;21日08：00榆中CAPE為40.9J/kg，LI為-0.13℃，SI為0.22℃，不穩(wěn)定能量略有減小，整層濕度明顯增強。中尺度分析表明：抬升條件較好、水汽充沛、大氣層結(jié)不穩(wěn)定，有利于強對流和強降水的產(chǎn)生。

4 物理量場

4.1 比濕場 20日20：00，850hPa武威以東比濕≥14g/kg，榆中為14g/kg;700hPa酒泉以東比濕≥8g/kg，榆中為10g/kg;500hPa武威以東比濕≥4g/kg，榆中為5g/kg，此次暴雨過程本地水汽條件較好，有利于暴雨的產(chǎn)生。

4.2 水汽通量散度場 20日20：00 700hPa水汽通量散度場上，甘肅省大部分地方均為負值，酒泉附近存在水汽輻合中心，中心值達-15×10-7g/cm2·hPa·s，榆中水汽通量散度為

-4×10-7g/cm2·hPa·s，有一定的水汽輻合;21日08：00，700hPa水汽輻合中心東移加強至武威，中心值達-29×10-7g/cm2·hPa·s，榆中水汽通量散度為-25×10-7g/cm2·hPa·s，有較強的水汽輻合。整層水汽水平輻合的大小，近似地等于降水率[5]。水汽通量散度低值區(qū)與強降水區(qū)域具有較好的對應關(guān)系，且具有較好的時間相關(guān)性，這對強降水落區(qū)和降水系統(tǒng)的移動發(fā)展有一定的指示意義[6]。

4.3 散度場 20日20：00 700hPa散度場上，甘肅省大部分地方均為負值，輻合中心位于酒泉，中心值達-24×10-5/s，榆中為-6×10-5/s;200hPa散度場上，甘肅省除隴東南外大部分地方均為正值，酒泉和青海東部各有一輻散中心，中心值分別達16×10-5/s和32×10-5/s，榆中為6×10-5/s。21日08：00 700hPa位于酒泉的輻合中心東移加強，位于武威，中心值達-36×10-5/s，榆中為-26×10-5/s;200hPa輻散中心合并東移，位于內(nèi)蒙古—寧夏一帶，中心值達28×10-5/s，榆中為24×10-5/s。低層輻合、高層輻散的垂直結(jié)構(gòu)增強了大氣的抽吸作用，造成強烈的垂直運動[7]，有利于促進強降水的產(chǎn)生。

4.4 渦度場 20日20：00 700hPa渦度場上，甘肅省大部分地方為正渦度區(qū)，酒泉和定西西部各有一渦度中心，中心值分別達32×10-5/s和16×10-5/s，榆中上空渦度達10×10-5/s;200hPa渦度場上，甘肅省基本處于負渦度區(qū)，渦度中心位于甘南，中心值達-56×10-5/s，榆中上空渦度達-48×10-5/s。21日08：00 700hPa位于定西西部的正渦度中心東移增強，移至定西東部，中心值達40×10-5/s，榆中上空渦度達34×10-5/s;200hPa位于甘南的負渦度中心東移增強，移至陜西北部，中心值達-60×10-5/s，榆中上空渦度達-34×10-5/s。低層正渦度和強降水區(qū)域具有較好的對應關(guān)系[8]。這樣的高低空渦度場配置，有利于形成低層輻合、高層輻散，加強張掖上空高空輻散抽吸作用，使得垂直上升運動增強[9]，有利于強降水的產(chǎn)生。

4.5 垂直速度場 20日20：00垂直速度場上，榆中上空整層垂直速度均為負值，表明上升運動明顯。此外，上升速度大小與水汽輻合緊密相關(guān)，在不考慮地形上升速度及比濕不變的條件下，降水強度等于整個氣柱的水汽輻合，整層水汽輻合量和500hPa上升速度成正比[10]。

4.6 假相當位溫 假相當位溫是一個表征溫度、氣壓、濕度的綜合物理量。在同一氣壓條件下，假相當位溫越大，空氣越暖濕;反之空氣則越干冷。20日20：00至21日08：00，榆中上空200～850hPa假相當位溫值θse為71～84℃。假相當位溫值越高，表示能量越高，越有利于降水產(chǎn)生。

5 小結(jié)

研究結(jié)果表明：此次暴雨過程呈低槽型，500hPa低槽、700hPa低渦和切變線及地面輻合線造成強烈的上升運動，是此次暴雨過程的主要影響系統(tǒng)。中尺度分析顯示，較好的抬升條件、充沛的水汽、大氣層結(jié)處于不穩(wěn)定狀態(tài)，有利于強對流和強降水的發(fā)生。此次暴雨過程的物理量場表現(xiàn)較好。整層比濕較大，本地水汽條件好;700hPa水汽通量散度的輻合為降水提供了源源不斷的水汽;低層輻合、高層輻散的配置為降水提供了強烈的上升氣流，而較強的上升運動為強降水的產(chǎn)生提供了必要的動力條件;假相當位溫高能舌為強降水的發(fā)生發(fā)展提供了能量條件。

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（責編：徐世紅）