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收稿日期:2 0 2 2-1 1-0 9东北冷涡影响下呼伦贝尔市一次强降雨天气诊断分析刘思彤(呼伦贝尔市气象台,内蒙古 呼伦贝尔 0 2 1 0 0 0)摘 要:利用高空、地面实况观测资料、物理量场资料以及数值预报产品,从环流背景、环流形势、影响系统、动力条件、水汽条件和能量条件等方面,对2 0 2 1年6月1 5日1 8日呼伦贝尔市一次暴雨天气过程进行分析,揭示了该过程发生发展的成因。研究表明,东北冷涡是造成本次暴雨天气的主要影响系统,大兴安岭对来自东部、东南部暖湿气流的阻挡,低空急流以及风场上切变的存在对南部水汽向呼伦贝尔市源源不断地输送起重要作用,综合造成了此次强降雨过程;同时气压梯度大、变压梯度大、锋面过境、高空动量下传、强冷空气影响综合造成了大风天气。关键词:强降雨;影响系统;环流形势;物理量场 中图分类号:P 4 2 6.6(2 2 6)文献标识码:A 文章编号:1 0 0 76 9 2 1(2 0 2 3)1 60 1 0 50 3 随着全球变暖,强降水等极端事件的发生愈加频繁。多年来许多气象工作者对极端降水、暴雨等进行了深入的研究。如鲍名等1分析了近4 0年我国暴雨的年代及变化特征,指出我国各地区暴雨的年代际变化有一定的差异;翟盘茂等2通过对中国北方近5 0年温度和降水极端事件变化进行研究指出,暴雨日数在东北一些地方趋于增多,但在华北大部暴雨频率明显减少。这些研究揭示了我国暴雨气候变化特征,但研究范围大都是全国性的,而对呼伦贝尔市暴雨气候特征以及暴雨形成的环流背景分析至今少见。呼伦贝尔市位于内蒙古自治区的东北部地处呼伦贝尔高原,大兴安岭纵贯市境中部,绵延千里。呼伦贝尔地区年降水量岭西北3 3 9 mm,岭东南4 7 9 mm,降水相对集中,68月降水量为年降水的7 0%左右。大雨或暴雨是一种灾害性天气,往往造成洪涝灾害和严重的水土流失,导致工程失事、堤防溃决和农作物被淹等重大的经济损失。因此,正确预测大雨或暴雨的成因,积极防御强降水的重大损失,有重要的应用价值。2 0 2 1年6月1 5日1 8日,内蒙古自治区呼伦贝尔市出现了一次暴雨天气过程。笔者利用常规观测资料及数值预报产品,对此次暴雨天气过程进行诊断分析,以期对暴雨分析及预报得出进一步认知。1 天气实况概述2 0 2 1年6月1 5日1 8日,受东北冷涡影响,呼伦贝尔市出现强降雨天气,全市1 2个国家气象观测站出现降水。此次降水过程具有持续时间长、过程雨量大、雨强大,覆盖面广等特点,从逐日雨晴图可以发现,过程主体时段集中在1 6日1 8日,其中在1 6日1 7日,呼伦贝尔市出现1 5个暴雨点,大雨1 1 7个站点,中雨9 2个站点,大到暴雨落区主要集中在林区大部和农区3。图1 2 0 2 1年6月1 5日1 8日逐日降水量(单位:mm)图2 2 0 2 1年6月1 6日1 7日逐日极大风速(单位:m/s)5012 0 2 3年8月内 蒙 古 科 技 与 经 济A u g u s t 2 0 2 3第1 6期 总第5 3 0期I n n e r M o n g o l i a S c i e n c e T e c h n o l o g y&E c o n o m yN o.1 6 T o t a l N o.5 3 0 后期降水有所减弱,主要以小到中雨为主,1 9日后,冷涡南掉,过去趋于结束。此次过程同时伴有大风天气出现,从1 6日1 9日,在牧区和林区南部均有大风天气出现,大风持续时间长,为系统性大风,最强极大风速达到了2 7.4 m/s(1 0级),此次过程风雨交加,对生产生活交通运输造成了较大影响。2 环流形势分析从2 0 2 1年6月1 6日2 0时的环流形式配置来看,在5 0 0 h P a上,北半球中高纬呈现“两脊一槽”的环流形势。冷涡位于呼伦贝尔市西部,冷涡后部有明显的冷平流,冷涡较为完整,从7 0 0 h P a看,冷涡后部仍然有明显的冷平流的影响,同时冷涡也是位于呼伦贝尔市西部地区,到了8 5 0 h P a亦是如此。从高低层配置来看,冷涡的垂直结构还是非常的明显、深厚的,地面上,气旋中心也位于呼伦贝尔市中部地区,气旋较为完整,中心强度为9 9 2.5 h P a;1 7日2 0时的环流形势来看,冷涡在5 0 0 h P a上有明显的加强,冷涡后部的冷平流仍然非常的明显。从7 0 0 h P a和8 5 0 h P a来看,冷涡的垂直结构较为深厚,且都有所加强,从地面场来看(图略),气旋继续加强,中心强度达到9 8 2.5 h P a,同时气旋后部的等压线非常密集,呼伦贝尔市处于这个气旋控制之中,并受锋面的影响;1 8日2 0时,冷涡强度开始减弱,同时冷涡中心迅速南调,地面上,气压中心强度降到了9 9 2.5 h P a,整个气旋的中心也是迅速南调到呼伦贝尔市的东南部地区,过程有所减弱。图3 2 0 2 1年6月1 6日2 0时5 0 0 h P a高度场3 暴雨成因机制分析从8 5 0 h P a相对湿度场上看,暴雨时段主要在1 6 0 81 7 0 8,从水汽条件来看,1 6 2 0及1 7 2 0呼伦贝尔市大部的相对湿度在9 0%以上,配合有明显的风场辐合,同时有偏南急流存在,呼伦贝尔市北部位于急流出口区左前侧,有利于大量级降水的产生4。考虑到大兴安岭的地形抬升作用,对来自东部、东南部暖湿气流的阻挡,低空急流以及风场上切变的存在对南部水汽向呼伦贝尔市源源不断地输送起重要作用,有利于暴雨的形成。8 5 0 h P a比湿条件(图略)也可知,呼伦贝尔市大部在6 g/k g以上,说明此次过程有充足的水汽条件。图4 2 0 2 1年6月1 6日2 0时8 5 0 h P a相对湿度场8 5 0 h P a水汽通量场来看,此次过程有明显的水汽通道建立,向呼伦贝尔市源源不断地输送水汽。从垂直速度场(图略)可知,全市大部存在垂直速度负值区,有强烈的上升运动,为强降水提供了有利的动力条件。图5 2 0 2 1年6月1 6日2 0时8 5 0 h P a水汽通量场4 短时强降水成因选取扎兰屯的庙儿山林场2 0 2 1年6月1 6日1 6时1 7时小时降水量2 8.1 mm,出现短时强降水,齐齐哈尔雷达上,扎兰屯东部有明显的强回波,云图上对流云系从南到北经过该站点,K指数达到3 5 以上,对流有效位能也较高。这些条件都有利于短时强降水产生5。图6 2 0 2 1年6月1 6日1 6时4 2分齐齐哈尔组合反射率601总第5 3 0期内 蒙 古 科 技 与 经 济5 全市大风成因从海平面2 4 h变压场,2 0 2 1年6月1 6日1 7日呼伦贝尔市大部存在较强的负变压,变压梯度较大,有利于大风天气的产生。后期冷空气势力强盛,呼伦贝尔市大部受较强正变压影响,风力仍然较大。选取满洲里1 7日0 8时的大风(1 9.5 m/s)进行成因分析,海平面气压场上,1 0个经度内有1 1根等压线,气压梯度较大,变压梯度大,锋面过境,从时间剖面和空间剖面都可以看出,高层风力较强,考虑高空动量下传,2 4 h变温,有强冷空气影响,综合造成此次大风天气6。图7 2 0 2 1年6月1 6日海平面2 4 h变压(单位:h P a)6 结论此次降水过程具有持续时间长、过程雨量大、雨强大、覆盖面广,同时伴有大风天气等特点。此次强降雨天气过程出现在北半球中高纬“两脊一槽”的环流形势下,由于乌拉尔山脊前有强的偏北风,东北冷涡加深,同时下游鄂霍茨克高压脊阻挡作用,共同造成此次强降雨天气过程。高低层配置上,本次冷涡的垂直结构非常的明显、深厚,地面上有强的气旋中心与之相配合。同时受到下垫面影响,大兴安岭对来自东部、东南部暖湿气流的阻挡,低空急流以及风场上切变对南部水汽向呼伦贝尔市源源不断地输送起重要作用,综合此次强降雨过程,气压梯度大、变压梯度大、锋面过境、高空动量下传、强冷空气多重影响综合造成了此次大风天气。关注低空急流位置、出口区左前侧、风速辐合和风向切变对今后本地的大量级降水有很好的指示作用。参考文献1 鲍名,黄荣辉.近4 0年我国暴雨的年代及变化特征 J.大 气 科 学,2 0 0 6,3 0(6):1 0 5 7-1 0 6 7.2 翟盘茂,潘晓华.中国北方近5 0 年温度和降水极端事件变化J.地理学报,2 0 0 3,5 8(增刊):1-1 0.3 朱乾根,林锦瑞,寿绍文,等.天气学原理和方法(第四版)M.北京:气象出版社,2 0 0 7.4 内蒙古自治区气象局“预报员手册编写委员会”.内蒙古自治区天气预报手册(上册)M.北京:气象出版社,1 9 8 7.5 俞小鼎,姚秀萍,熊廷南,等.多普勒天气雷达原理 与 业 务 应 用 M.北 京:气 象 出 版 社,2 0 0 5.6 寿邵文.中尺度气象学M.北京:气象出版社,2 0 0 3.(上接第1 0 4页)市电视台及社会公众。8 结束语受切变线的影响,东北冷涡在东移南下过程中加强,副热带高压西伸。副热带高压与东北冷涡之间西南急流加强。配合8 5 0 h P a低涡切变,朝阳市大部分地区出现降雨,同时出现了雷雨大风、冰雹等强对流天气,降水量的空间分布不均。选取辽宁朝阳市的上游赤峰站的探空资料作为参考进行了订正,K指数、C A P E值、垂直风切变,T 8 5 0-5 0 0值等均满足雷电、雷暴大风条件。没有明显的湿层,降水条件不是十分有力,不利于短时强降水的发生,大气层结不稳定,垂直风切变较强,有利于产生雷暴大风,零度层高度在7 0 0 h P a附近,可能产生冰雹天气。强降水发生的必要条件是局地的水汽要十分充沛,同时又要有足够的水汽来进行补充。所以,需要有源源不断的水汽向降水落区进行输送。而此次过程8 5 0 h P a切变线移速非常快,影响朝阳时间短,水汽供应不上,所以未出现短时强降水,而出现了雷雨大风、冰雹等强对流天气。水汽云图对上空水汽的反应明显,强风速轴左侧切变线附近出现线状对流云带,上游逗点云系尾部零散的对流云带不断旋转影响朝阳。无持续的水汽补充,无明显发展,仍是孤立云带。中尺度分析可以作为此类天气短时临近预报预警的有效手段1-2。参考文献1 罗晓丹.清远市一次强对流天气过程分析J.广东气象,2 0 0 5(3):1 4.2 叶爱芬.一次强对流天气的中尺度分析J.广东气象,2 0 0 4(1):1 3-1 5.701刘思彤 东北冷涡影响下呼伦贝尔市一次强降雨天气诊断分析2 0 2 3年第1 6期