劉燁焜

摘 要 應(yīng)用常規(guī)天氣資料和衛(wèi)星云圖資料，分析2012年7月30日烏蘭察布市南部地區(qū)出現(xiàn)的一次大到暴雨天氣過程。分析發(fā)現(xiàn)，造成本次強(qiáng)降水的天氣系統(tǒng)為一中β尺度對(duì)流云團(tuán)，它生成于偏南的暖濕氣流中。環(huán)流場(chǎng)分析表明，大到暴雨發(fā)生前，烏蘭察布市南部地區(qū)處于多波動(dòng)的形勢(shì)場(chǎng)中，高層冷平流和低層暖平流使大氣層結(jié)處于不穩(wěn)定狀態(tài)，低層中尺度輻合是強(qiáng)對(duì)流的觸發(fā)系統(tǒng)，而高低空急流相配合的抽吸作用使得降水加強(qiáng)。此外，還分析了地形對(duì)強(qiáng)降水的增幅作用。

關(guān)鍵詞 大到暴雨；中尺度；暖濕氣流；地形

中圖分類號(hào)：P458.121.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1673-890X（2014）11--3

1 降水分布及特點(diǎn)

2012年7月30日08：00-31日08：00，烏蘭察布市出現(xiàn)了一次明顯降水天氣過程（圖1），降水主要發(fā)生在南部地區(qū)，其中豐鎮(zhèn)全市平均降水量達(dá)60.1 mm，最大站點(diǎn)雨量達(dá)到70.3 mm。這次降水過程從30日08：00時(shí)自南向北開始影響我市，主要降水時(shí)段集中在30日17：00-31日03：00，到31日08：00后降水逐漸減弱。由于這次強(qiáng)降水過程時(shí)間分布比較長(zhǎng)，所以沒有造成明顯的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。

2 天氣尺度環(huán)流背景場(chǎng)分析

2.1 環(huán)流場(chǎng)形勢(shì)

29日20：00時(shí)500 hPa（圖2（a））屬于兩槽一脊型，高壓脊區(qū)位于中亞貝加爾湖地區(qū)，本地區(qū)處在高壓脊底部緯向環(huán)流中；巴爾喀什湖北部地區(qū)為較深厚的冷性低渦槽區(qū)，溫度場(chǎng)始終落后于高度場(chǎng)，槽后有較強(qiáng)的冷平流，隨著低值系統(tǒng)的發(fā)展，不斷有短波槽向東移動(dòng)。西太平洋副熱帶高壓與大陸高壓打通，北抬明顯，外圍584線基本維持在38°N附近，從而阻擋系統(tǒng)進(jìn)一步南壓。30日08：00時(shí)700～850 hPa形勢(shì)場(chǎng)，我市上游河套地區(qū)有一短波槽發(fā)展，后部冷空氣不斷補(bǔ)充，使其經(jīng)向性加大，降水也逐漸開始。同時(shí)，南下的冷空氣疊置于底層暖空氣之上，這種冷暖平流的垂直結(jié)構(gòu)為大氣層結(jié)不穩(wěn)定的形成與加強(qiáng)奠定了基礎(chǔ)，有利于系統(tǒng)的維持和發(fā)展，為暴雨天氣的發(fā)生發(fā)展提供了大尺度環(huán)流背景。30日20：00時(shí)700 hPa上的高空槽發(fā)展加深，在貝加爾湖以南形成一個(gè)閉合低值中心，槽區(qū)進(jìn)一步加深發(fā)展，相對(duì)應(yīng)700 hPa河套東部110°E附近有明顯的風(fēng)切變，我市正好處在切變線右側(cè)的偏南氣流中，此時(shí)降水自南向北加強(qiáng)；31日08：00時(shí)低渦中心逐漸減弱東移，我市轉(zhuǎn)為西北氣流控制，降水也逐漸減弱并趨于結(jié)束。

2.2 水汽供應(yīng)條件

充足的水汽供應(yīng)是暴雨產(chǎn)生的首要條件。30日20：00-31日02：00，低層的偏南風(fēng)急流建立起向我市中南部地區(qū)的水汽通道，南北向的帶狀水汽通量高值區(qū)從華北中部地區(qū)一直延伸到我市的南部地區(qū)，在涼城、豐鎮(zhèn)和興和一帶形成相對(duì)濕度>90%的高濕舌，表明大氣中已有很高的水汽含量；30日20：00開始，850 hPa層水汽通量輻合區(qū)移到41°N附近，對(duì)應(yīng)高層又是一明顯輻散區(qū)，這種垂直結(jié)構(gòu)對(duì)于水汽垂直輸送作用十分明顯，使暴雨區(qū)上空的水汽不斷堆積，從實(shí)況看20：00時(shí)之后也正是系統(tǒng)強(qiáng)烈發(fā)展和降水最劇烈的時(shí)期。輻合上升的水汽在凝結(jié)過程中釋放出大量的潛熱，潛熱加熱又進(jìn)一步促進(jìn)空氣向上運(yùn)動(dòng)，形成了對(duì)流發(fā)展的正反饋機(jī)制[1]。

2.3 環(huán)境動(dòng)力條件

30日08：00時(shí)850 hPa層上河套地區(qū)為一中尺度切變線（圖2（b）），并存在一條低空偏南大風(fēng)速帶，烏蘭察布地區(qū)處在切變線的東側(cè)，處在偏南暖濕氣流中，風(fēng)場(chǎng)輻合造成水汽的堆積，配合200 hPa層上，在45°N 、80～120°E 區(qū)域內(nèi)存在的高空急流，形成高低空的抽吸作用；高層南下的干冷空氣與低層北上的暖濕氣流之間存在較強(qiáng)的風(fēng)切變，切變線附近大范圍的輻合上升運(yùn)動(dòng)為暴雨的發(fā)生提供了有利的環(huán)境動(dòng)力條件。分析得出強(qiáng)降水區(qū)位于低空大風(fēng)速帶出口區(qū)左前方，切變線右側(cè)，風(fēng)場(chǎng)高低空抽吸作用強(qiáng)烈及水汽輻合明顯的區(qū)域里，這對(duì)今后強(qiáng)降水落區(qū)預(yù)報(bào)有較好的指示作用。

2.4 物理量場(chǎng)分析

30日20：00時(shí)散度場(chǎng)（圖略）的分析可以看出，散度與暴雨落區(qū)有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。低層輻合中心位于850 hPa，散度達(dá)到-1.2×10-5s-1，高層輻散中心位于500 hPa，形成了低層輻合高層輻散的有利于降水的散度場(chǎng)結(jié)構(gòu)。暴雨區(qū)呈南北帶狀分布，散度場(chǎng)亦具有南北帶狀分布特征。同時(shí)，發(fā)生強(qiáng)降水時(shí)需要有持續(xù)強(qiáng)烈的上升運(yùn)動(dòng)；在20：00時(shí)700 hPa垂直速度圖（圖略）上，我市南部地區(qū)處在-15 hPa﹒s-1的大值區(qū)中，而42°N以北地區(qū)則處在較小的負(fù)值區(qū)或正值區(qū)中，表明南部有強(qiáng)烈上升運(yùn)動(dòng)，對(duì)暴雨的形成提供有力條件。31日02：00時(shí)，500 hPa渦度場(chǎng)上河套偏西地區(qū)及山西北部的兩個(gè)正值中心基本打通并且加強(qiáng)，我市大部地區(qū)正處在大值區(qū)的控制范圍內(nèi)，并且與地面降水區(qū)相對(duì)應(yīng)，此時(shí)間段我市南部地區(qū)的降水正處在最大階段。

3 暴雨系統(tǒng)的衛(wèi)星云圖分析

從衛(wèi)星云圖上可以清楚的看到，直接造成本次南部地區(qū)暴雨的天氣系統(tǒng)為一中β尺度對(duì)流云團(tuán)，于30日04：00時(shí)生成于我市西南部河套地區(qū)一帶的偏南暖濕氣流中。隨后，云團(tuán)在東移過程中逐漸分裂成多個(gè)中小尺度對(duì)流云團(tuán)。09：00時(shí)云團(tuán)主體移動(dòng)到我市西南部涼城縣附近，此時(shí)云團(tuán)前部邊緣地區(qū)開始出現(xiàn)明顯降水。之后，云團(tuán)移速略有變慢，14：00時(shí)云團(tuán)位于內(nèi)蒙古、山西和河北交界處，強(qiáng)度增強(qiáng)，且影響范圍也有所擴(kuò)大，相應(yīng)的我市南部地區(qū)強(qiáng)降水繼續(xù)維持。水汽云圖顯示，云系發(fā)展的同時(shí)，水汽輸送也不斷加強(qiáng)，南側(cè)的暖濕空氣補(bǔ)充到降水區(qū)，為暴雨的發(fā)生發(fā)展提供了充足的水汽。20：00時(shí)云團(tuán)的主體移動(dòng)到我市東部地區(qū)河北境內(nèi)，降水天氣開始減弱。

4 地形對(duì)降水的增強(qiáng)作用

這次降水過程在我市的空間分布十分不均勻，后山5個(gè)旗縣（四子王、中旗、后旗、商都、化德）的平均降水量只為小到中雨，而前山6個(gè)旗縣（卓資、涼城、集寧、前旗、豐鎮(zhèn)、興和）的平均降水量達(dá)到大雨。分析原因，降水系統(tǒng)整體偏南是一方面，烏蘭察布市特殊的地形條件也為南部地區(qū)降水的增強(qiáng)起到一定作用。

烏蘭察布市地形復(fù)雜，自北向南由蒙古高原、烏蘭察布丘陵、陰山山脈、黃土丘陵四部分組成，陰山山脈橫亙中部，使全市形成南北低，中間隆起的屋脊型地勢(shì)（圖3）。海拔由北部的1 000 m左右上升到中部的2 000 m以上，向南又降到1100 m左右，將烏蘭察布市分成后山、前山兩個(gè)截然不同的氣候區(qū)域[2]。

此次降水過程在中低層有一明顯的暖濕氣流由南向北輸送，當(dāng)氣流越過40°N時(shí)，下墊面條件逐漸由丘陵地區(qū)向高原過度，海拔高度也隨之上升，從而形成了山脈的阻擋，氣流就會(huì)沿著迎風(fēng)坡上升，其上空大氣必有輻散氣流進(jìn)行補(bǔ)償。地形高度增加后，阻擋作用加強(qiáng)，水平氣流在迎風(fēng)坡附近形成風(fēng)場(chǎng)輻合，垂直方向上出現(xiàn)明顯的氣流爬升—上升—下沉的中尺度環(huán)流，使水汽通量輻合加強(qiáng)，垂直氣流增大，從而增強(qiáng)了降水。地形高度降低后，低層風(fēng)切變不利于低層垂直氣流發(fā)展，引起水汽通量輻合區(qū)抬升，同時(shí)水汽通量輻合強(qiáng)度減弱，所在高度降低，會(huì)導(dǎo)致地面降水減少[3]。地形對(duì)降水的影響除了加強(qiáng)動(dòng)力上升運(yùn)動(dòng)，從而增加凝結(jié)量或觸發(fā)不穩(wěn)定能量釋放外，還表現(xiàn)為可以改變降水形成的云物理過程，使已凝結(jié)的水分高效的下降為雨。

5 結(jié)語(yǔ)

第一，分析表明，短波槽的擾動(dòng)為大氣層結(jié)不穩(wěn)定的形成與加強(qiáng)奠定了基礎(chǔ)；溫度場(chǎng)上冷下暖的垂直分布使大氣層結(jié)處于不穩(wěn)定狀態(tài)中，低層中尺度輻合則是強(qiáng)對(duì)流的觸發(fā)系統(tǒng)。

第二，直接造成本次南部地區(qū)強(qiáng)降水的天氣系統(tǒng)為一中β尺度對(duì)流云團(tuán)，它的移動(dòng)發(fā)展造成本次降水過程。

第三，地形的逐漸升高，形成阻擋作用，使氣流沿著迎風(fēng)坡上升，凝結(jié)潛熱的釋放觸發(fā)了系統(tǒng)的深度發(fā)展，增強(qiáng)了降水。

參考文獻(xiàn)

[1]朱乾根，林錦瑞，壽紹文.天氣學(xué)原理與方法[M].北京：氣象出版社，1992.

[2]劉景濤，羅孝逞.內(nèi)蒙古自治區(qū)天氣預(yù)報(bào)手冊(cè)（下冊(cè)）[M].北京：氣象出版社，1987.

[3]廖菲.一次華北暴雨中地形動(dòng)力作用對(duì)云和降水物理過程影響的數(shù)值研究[DB/CD].北京：中國(guó)科學(xué)院研究生院（大氣物理研究所），2007.

（責(zé)任編輯：劉昀）endprint

摘 要 應(yīng)用常規(guī)天氣資料和衛(wèi)星云圖資料，分析2012年7月30日烏蘭察布市南部地區(qū)出現(xiàn)的一次大到暴雨天氣過程。分析發(fā)現(xiàn)，造成本次強(qiáng)降水的天氣系統(tǒng)為一中β尺度對(duì)流云團(tuán)，它生成于偏南的暖濕氣流中。環(huán)流場(chǎng)分析表明，大到暴雨發(fā)生前，烏蘭察布市南部地區(qū)處于多波動(dòng)的形勢(shì)場(chǎng)中，高層冷平流和低層暖平流使大氣層結(jié)處于不穩(wěn)定狀態(tài)，低層中尺度輻合是強(qiáng)對(duì)流的觸發(fā)系統(tǒng)，而高低空急流相配合的抽吸作用使得降水加強(qiáng)。此外，還分析了地形對(duì)強(qiáng)降水的增幅作用。

關(guān)鍵詞 大到暴雨；中尺度；暖濕氣流；地形

中圖分類號(hào)：P458.121.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1673-890X（2014）11--3

1 降水分布及特點(diǎn)

2012年7月30日08：00-31日08：00，烏蘭察布市出現(xiàn)了一次明顯降水天氣過程（圖1），降水主要發(fā)生在南部地區(qū)，其中豐鎮(zhèn)全市平均降水量達(dá)60.1 mm，最大站點(diǎn)雨量達(dá)到70.3 mm。這次降水過程從30日08：00時(shí)自南向北開始影響我市，主要降水時(shí)段集中在30日17：00-31日03：00，到31日08：00后降水逐漸減弱。由于這次強(qiáng)降水過程時(shí)間分布比較長(zhǎng)，所以沒有造成明顯的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。

2 天氣尺度環(huán)流背景場(chǎng)分析

2.1 環(huán)流場(chǎng)形勢(shì)

29日20：00時(shí)500 hPa（圖2（a））屬于兩槽一脊型，高壓脊區(qū)位于中亞貝加爾湖地區(qū)，本地區(qū)處在高壓脊底部緯向環(huán)流中；巴爾喀什湖北部地區(qū)為較深厚的冷性低渦槽區(qū)，溫度場(chǎng)始終落后于高度場(chǎng)，槽后有較強(qiáng)的冷平流，隨著低值系統(tǒng)的發(fā)展，不斷有短波槽向東移動(dòng)。西太平洋副熱帶高壓與大陸高壓打通，北抬明顯，外圍584線基本維持在38°N附近，從而阻擋系統(tǒng)進(jìn)一步南壓。30日08：00時(shí)700～850 hPa形勢(shì)場(chǎng)，我市上游河套地區(qū)有一短波槽發(fā)展，后部冷空氣不斷補(bǔ)充，使其經(jīng)向性加大，降水也逐漸開始。同時(shí)，南下的冷空氣疊置于底層暖空氣之上，這種冷暖平流的垂直結(jié)構(gòu)為大氣層結(jié)不穩(wěn)定的形成與加強(qiáng)奠定了基礎(chǔ)，有利于系統(tǒng)的維持和發(fā)展，為暴雨天氣的發(fā)生發(fā)展提供了大尺度環(huán)流背景。30日20：00時(shí)700 hPa上的高空槽發(fā)展加深，在貝加爾湖以南形成一個(gè)閉合低值中心，槽區(qū)進(jìn)一步加深發(fā)展，相對(duì)應(yīng)700 hPa河套東部110°E附近有明顯的風(fēng)切變，我市正好處在切變線右側(cè)的偏南氣流中，此時(shí)降水自南向北加強(qiáng)；31日08：00時(shí)低渦中心逐漸減弱東移，我市轉(zhuǎn)為西北氣流控制，降水也逐漸減弱并趨于結(jié)束。

2.2 水汽供應(yīng)條件

充足的水汽供應(yīng)是暴雨產(chǎn)生的首要條件。30日20：00-31日02：00，低層的偏南風(fēng)急流建立起向我市中南部地區(qū)的水汽通道，南北向的帶狀水汽通量高值區(qū)從華北中部地區(qū)一直延伸到我市的南部地區(qū)，在涼城、豐鎮(zhèn)和興和一帶形成相對(duì)濕度>90%的高濕舌，表明大氣中已有很高的水汽含量；30日20：00開始，850 hPa層水汽通量輻合區(qū)移到41°N附近，對(duì)應(yīng)高層又是一明顯輻散區(qū)，這種垂直結(jié)構(gòu)對(duì)于水汽垂直輸送作用十分明顯，使暴雨區(qū)上空的水汽不斷堆積，從實(shí)況看20：00時(shí)之后也正是系統(tǒng)強(qiáng)烈發(fā)展和降水最劇烈的時(shí)期。輻合上升的水汽在凝結(jié)過程中釋放出大量的潛熱，潛熱加熱又進(jìn)一步促進(jìn)空氣向上運(yùn)動(dòng)，形成了對(duì)流發(fā)展的正反饋機(jī)制[1]。

2.3 環(huán)境動(dòng)力條件

30日08：00時(shí)850 hPa層上河套地區(qū)為一中尺度切變線（圖2（b）），并存在一條低空偏南大風(fēng)速帶，烏蘭察布地區(qū)處在切變線的東側(cè)，處在偏南暖濕氣流中，風(fēng)場(chǎng)輻合造成水汽的堆積，配合200 hPa層上，在45°N 、80～120°E 區(qū)域內(nèi)存在的高空急流，形成高低空的抽吸作用；高層南下的干冷空氣與低層北上的暖濕氣流之間存在較強(qiáng)的風(fēng)切變，切變線附近大范圍的輻合上升運(yùn)動(dòng)為暴雨的發(fā)生提供了有利的環(huán)境動(dòng)力條件。分析得出強(qiáng)降水區(qū)位于低空大風(fēng)速帶出口區(qū)左前方，切變線右側(cè)，風(fēng)場(chǎng)高低空抽吸作用強(qiáng)烈及水汽輻合明顯的區(qū)域里，這對(duì)今后強(qiáng)降水落區(qū)預(yù)報(bào)有較好的指示作用。

2.4 物理量場(chǎng)分析

30日20：00時(shí)散度場(chǎng)（圖略）的分析可以看出，散度與暴雨落區(qū)有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。低層輻合中心位于850 hPa，散度達(dá)到-1.2×10-5s-1，高層輻散中心位于500 hPa，形成了低層輻合高層輻散的有利于降水的散度場(chǎng)結(jié)構(gòu)。暴雨區(qū)呈南北帶狀分布，散度場(chǎng)亦具有南北帶狀分布特征。同時(shí)，發(fā)生強(qiáng)降水時(shí)需要有持續(xù)強(qiáng)烈的上升運(yùn)動(dòng)；在20：00時(shí)700 hPa垂直速度圖（圖略）上，我市南部地區(qū)處在-15 hPa﹒s-1的大值區(qū)中，而42°N以北地區(qū)則處在較小的負(fù)值區(qū)或正值區(qū)中，表明南部有強(qiáng)烈上升運(yùn)動(dòng)，對(duì)暴雨的形成提供有力條件。31日02：00時(shí)，500 hPa渦度場(chǎng)上河套偏西地區(qū)及山西北部的兩個(gè)正值中心基本打通并且加強(qiáng)，我市大部地區(qū)正處在大值區(qū)的控制范圍內(nèi)，并且與地面降水區(qū)相對(duì)應(yīng)，此時(shí)間段我市南部地區(qū)的降水正處在最大階段。

3 暴雨系統(tǒng)的衛(wèi)星云圖分析

從衛(wèi)星云圖上可以清楚的看到，直接造成本次南部地區(qū)暴雨的天氣系統(tǒng)為一中β尺度對(duì)流云團(tuán)，于30日04：00時(shí)生成于我市西南部河套地區(qū)一帶的偏南暖濕氣流中。隨后，云團(tuán)在東移過程中逐漸分裂成多個(gè)中小尺度對(duì)流云團(tuán)。09：00時(shí)云團(tuán)主體移動(dòng)到我市西南部涼城縣附近，此時(shí)云團(tuán)前部邊緣地區(qū)開始出現(xiàn)明顯降水。之后，云團(tuán)移速略有變慢，14：00時(shí)云團(tuán)位于內(nèi)蒙古、山西和河北交界處，強(qiáng)度增強(qiáng)，且影響范圍也有所擴(kuò)大，相應(yīng)的我市南部地區(qū)強(qiáng)降水繼續(xù)維持。水汽云圖顯示，云系發(fā)展的同時(shí)，水汽輸送也不斷加強(qiáng)，南側(cè)的暖濕空氣補(bǔ)充到降水區(qū)，為暴雨的發(fā)生發(fā)展提供了充足的水汽。20：00時(shí)云團(tuán)的主體移動(dòng)到我市東部地區(qū)河北境內(nèi)，降水天氣開始減弱。

4 地形對(duì)降水的增強(qiáng)作用

這次降水過程在我市的空間分布十分不均勻，后山5個(gè)旗縣（四子王、中旗、后旗、商都、化德）的平均降水量只為小到中雨，而前山6個(gè)旗縣（卓資、涼城、集寧、前旗、豐鎮(zhèn)、興和）的平均降水量達(dá)到大雨。分析原因，降水系統(tǒng)整體偏南是一方面，烏蘭察布市特殊的地形條件也為南部地區(qū)降水的增強(qiáng)起到一定作用。

烏蘭察布市地形復(fù)雜，自北向南由蒙古高原、烏蘭察布丘陵、陰山山脈、黃土丘陵四部分組成，陰山山脈橫亙中部，使全市形成南北低，中間隆起的屋脊型地勢(shì)（圖3）。海拔由北部的1 000 m左右上升到中部的2 000 m以上，向南又降到1100 m左右，將烏蘭察布市分成后山、前山兩個(gè)截然不同的氣候區(qū)域[2]。

此次降水過程在中低層有一明顯的暖濕氣流由南向北輸送，當(dāng)氣流越過40°N時(shí)，下墊面條件逐漸由丘陵地區(qū)向高原過度，海拔高度也隨之上升，從而形成了山脈的阻擋，氣流就會(huì)沿著迎風(fēng)坡上升，其上空大氣必有輻散氣流進(jìn)行補(bǔ)償。地形高度增加后，阻擋作用加強(qiáng)，水平氣流在迎風(fēng)坡附近形成風(fēng)場(chǎng)輻合，垂直方向上出現(xiàn)明顯的氣流爬升—上升—下沉的中尺度環(huán)流，使水汽通量輻合加強(qiáng)，垂直氣流增大，從而增強(qiáng)了降水。地形高度降低后，低層風(fēng)切變不利于低層垂直氣流發(fā)展，引起水汽通量輻合區(qū)抬升，同時(shí)水汽通量輻合強(qiáng)度減弱，所在高度降低，會(huì)導(dǎo)致地面降水減少[3]。地形對(duì)降水的影響除了加強(qiáng)動(dòng)力上升運(yùn)動(dòng)，從而增加凝結(jié)量或觸發(fā)不穩(wěn)定能量釋放外，還表現(xiàn)為可以改變降水形成的云物理過程，使已凝結(jié)的水分高效的下降為雨。

5 結(jié)語(yǔ)

第一，分析表明，短波槽的擾動(dòng)為大氣層結(jié)不穩(wěn)定的形成與加強(qiáng)奠定了基礎(chǔ)；溫度場(chǎng)上冷下暖的垂直分布使大氣層結(jié)處于不穩(wěn)定狀態(tài)中，低層中尺度輻合則是強(qiáng)對(duì)流的觸發(fā)系統(tǒng)。

第二，直接造成本次南部地區(qū)強(qiáng)降水的天氣系統(tǒng)為一中β尺度對(duì)流云團(tuán)，它的移動(dòng)發(fā)展造成本次降水過程。

第三，地形的逐漸升高，形成阻擋作用，使氣流沿著迎風(fēng)坡上升，凝結(jié)潛熱的釋放觸發(fā)了系統(tǒng)的深度發(fā)展，增強(qiáng)了降水。

參考文獻(xiàn)

[1]朱乾根，林錦瑞，壽紹文.天氣學(xué)原理與方法[M].北京：氣象出版社，1992.

[2]劉景濤，羅孝逞.內(nèi)蒙古自治區(qū)天氣預(yù)報(bào)手冊(cè)（下冊(cè)）[M].北京：氣象出版社，1987.

[3]廖菲.一次華北暴雨中地形動(dòng)力作用對(duì)云和降水物理過程影響的數(shù)值研究[DB/CD].北京：中國(guó)科學(xué)院研究生院（大氣物理研究所），2007.

（責(zé)任編輯：劉昀）endprint

摘 要 應(yīng)用常規(guī)天氣資料和衛(wèi)星云圖資料，分析2012年7月30日烏蘭察布市南部地區(qū)出現(xiàn)的一次大到暴雨天氣過程。分析發(fā)現(xiàn)，造成本次強(qiáng)降水的天氣系統(tǒng)為一中β尺度對(duì)流云團(tuán)，它生成于偏南的暖濕氣流中。環(huán)流場(chǎng)分析表明，大到暴雨發(fā)生前，烏蘭察布市南部地區(qū)處于多波動(dòng)的形勢(shì)場(chǎng)中，高層冷平流和低層暖平流使大氣層結(jié)處于不穩(wěn)定狀態(tài)，低層中尺度輻合是強(qiáng)對(duì)流的觸發(fā)系統(tǒng)，而高低空急流相配合的抽吸作用使得降水加強(qiáng)。此外，還分析了地形對(duì)強(qiáng)降水的增幅作用。

關(guān)鍵詞 大到暴雨；中尺度；暖濕氣流；地形

中圖分類號(hào)：P458.121.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1673-890X（2014）11--3

1 降水分布及特點(diǎn)

2012年7月30日08：00-31日08：00，烏蘭察布市出現(xiàn)了一次明顯降水天氣過程（圖1），降水主要發(fā)生在南部地區(qū)，其中豐鎮(zhèn)全市平均降水量達(dá)60.1 mm，最大站點(diǎn)雨量達(dá)到70.3 mm。這次降水過程從30日08：00時(shí)自南向北開始影響我市，主要降水時(shí)段集中在30日17：00-31日03：00，到31日08：00后降水逐漸減弱。由于這次強(qiáng)降水過程時(shí)間分布比較長(zhǎng)，所以沒有造成明顯的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。

2 天氣尺度環(huán)流背景場(chǎng)分析

2.1 環(huán)流場(chǎng)形勢(shì)

29日20：00時(shí)500 hPa（圖2（a））屬于兩槽一脊型，高壓脊區(qū)位于中亞貝加爾湖地區(qū)，本地區(qū)處在高壓脊底部緯向環(huán)流中；巴爾喀什湖北部地區(qū)為較深厚的冷性低渦槽區(qū)，溫度場(chǎng)始終落后于高度場(chǎng)，槽后有較強(qiáng)的冷平流，隨著低值系統(tǒng)的發(fā)展，不斷有短波槽向東移動(dòng)。西太平洋副熱帶高壓與大陸高壓打通，北抬明顯，外圍584線基本維持在38°N附近，從而阻擋系統(tǒng)進(jìn)一步南壓。30日08：00時(shí)700～850 hPa形勢(shì)場(chǎng)，我市上游河套地區(qū)有一短波槽發(fā)展，后部冷空氣不斷補(bǔ)充，使其經(jīng)向性加大，降水也逐漸開始。同時(shí)，南下的冷空氣疊置于底層暖空氣之上，這種冷暖平流的垂直結(jié)構(gòu)為大氣層結(jié)不穩(wěn)定的形成與加強(qiáng)奠定了基礎(chǔ)，有利于系統(tǒng)的維持和發(fā)展，為暴雨天氣的發(fā)生發(fā)展提供了大尺度環(huán)流背景。30日20：00時(shí)700 hPa上的高空槽發(fā)展加深，在貝加爾湖以南形成一個(gè)閉合低值中心，槽區(qū)進(jìn)一步加深發(fā)展，相對(duì)應(yīng)700 hPa河套東部110°E附近有明顯的風(fēng)切變，我市正好處在切變線右側(cè)的偏南氣流中，此時(shí)降水自南向北加強(qiáng)；31日08：00時(shí)低渦中心逐漸減弱東移，我市轉(zhuǎn)為西北氣流控制，降水也逐漸減弱并趨于結(jié)束。

2.2 水汽供應(yīng)條件

充足的水汽供應(yīng)是暴雨產(chǎn)生的首要條件。30日20：00-31日02：00，低層的偏南風(fēng)急流建立起向我市中南部地區(qū)的水汽通道，南北向的帶狀水汽通量高值區(qū)從華北中部地區(qū)一直延伸到我市的南部地區(qū)，在涼城、豐鎮(zhèn)和興和一帶形成相對(duì)濕度>90%的高濕舌，表明大氣中已有很高的水汽含量；30日20：00開始，850 hPa層水汽通量輻合區(qū)移到41°N附近，對(duì)應(yīng)高層又是一明顯輻散區(qū)，這種垂直結(jié)構(gòu)對(duì)于水汽垂直輸送作用十分明顯，使暴雨區(qū)上空的水汽不斷堆積，從實(shí)況看20：00時(shí)之后也正是系統(tǒng)強(qiáng)烈發(fā)展和降水最劇烈的時(shí)期。輻合上升的水汽在凝結(jié)過程中釋放出大量的潛熱，潛熱加熱又進(jìn)一步促進(jìn)空氣向上運(yùn)動(dòng)，形成了對(duì)流發(fā)展的正反饋機(jī)制[1]。

2.3 環(huán)境動(dòng)力條件

30日08：00時(shí)850 hPa層上河套地區(qū)為一中尺度切變線（圖2（b）），并存在一條低空偏南大風(fēng)速帶，烏蘭察布地區(qū)處在切變線的東側(cè)，處在偏南暖濕氣流中，風(fēng)場(chǎng)輻合造成水汽的堆積，配合200 hPa層上，在45°N 、80～120°E 區(qū)域內(nèi)存在的高空急流，形成高低空的抽吸作用；高層南下的干冷空氣與低層北上的暖濕氣流之間存在較強(qiáng)的風(fēng)切變，切變線附近大范圍的輻合上升運(yùn)動(dòng)為暴雨的發(fā)生提供了有利的環(huán)境動(dòng)力條件。分析得出強(qiáng)降水區(qū)位于低空大風(fēng)速帶出口區(qū)左前方，切變線右側(cè)，風(fēng)場(chǎng)高低空抽吸作用強(qiáng)烈及水汽輻合明顯的區(qū)域里，這對(duì)今后強(qiáng)降水落區(qū)預(yù)報(bào)有較好的指示作用。

2.4 物理量場(chǎng)分析

30日20：00時(shí)散度場(chǎng)（圖略）的分析可以看出，散度與暴雨落區(qū)有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。低層輻合中心位于850 hPa，散度達(dá)到-1.2×10-5s-1，高層輻散中心位于500 hPa，形成了低層輻合高層輻散的有利于降水的散度場(chǎng)結(jié)構(gòu)。暴雨區(qū)呈南北帶狀分布，散度場(chǎng)亦具有南北帶狀分布特征。同時(shí)，發(fā)生強(qiáng)降水時(shí)需要有持續(xù)強(qiáng)烈的上升運(yùn)動(dòng)；在20：00時(shí)700 hPa垂直速度圖（圖略）上，我市南部地區(qū)處在-15 hPa﹒s-1的大值區(qū)中，而42°N以北地區(qū)則處在較小的負(fù)值區(qū)或正值區(qū)中，表明南部有強(qiáng)烈上升運(yùn)動(dòng)，對(duì)暴雨的形成提供有力條件。31日02：00時(shí)，500 hPa渦度場(chǎng)上河套偏西地區(qū)及山西北部的兩個(gè)正值中心基本打通并且加強(qiáng)，我市大部地區(qū)正處在大值區(qū)的控制范圍內(nèi)，并且與地面降水區(qū)相對(duì)應(yīng)，此時(shí)間段我市南部地區(qū)的降水正處在最大階段。

3 暴雨系統(tǒng)的衛(wèi)星云圖分析

從衛(wèi)星云圖上可以清楚的看到，直接造成本次南部地區(qū)暴雨的天氣系統(tǒng)為一中β尺度對(duì)流云團(tuán)，于30日04：00時(shí)生成于我市西南部河套地區(qū)一帶的偏南暖濕氣流中。隨后，云團(tuán)在東移過程中逐漸分裂成多個(gè)中小尺度對(duì)流云團(tuán)。09：00時(shí)云團(tuán)主體移動(dòng)到我市西南部涼城縣附近，此時(shí)云團(tuán)前部邊緣地區(qū)開始出現(xiàn)明顯降水。之后，云團(tuán)移速略有變慢，14：00時(shí)云團(tuán)位于內(nèi)蒙古、山西和河北交界處，強(qiáng)度增強(qiáng)，且影響范圍也有所擴(kuò)大，相應(yīng)的我市南部地區(qū)強(qiáng)降水繼續(xù)維持。水汽云圖顯示，云系發(fā)展的同時(shí)，水汽輸送也不斷加強(qiáng)，南側(cè)的暖濕空氣補(bǔ)充到降水區(qū)，為暴雨的發(fā)生發(fā)展提供了充足的水汽。20：00時(shí)云團(tuán)的主體移動(dòng)到我市東部地區(qū)河北境內(nèi)，降水天氣開始減弱。

4 地形對(duì)降水的增強(qiáng)作用

這次降水過程在我市的空間分布十分不均勻，后山5個(gè)旗縣（四子王、中旗、后旗、商都、化德）的平均降水量只為小到中雨，而前山6個(gè)旗縣（卓資、涼城、集寧、前旗、豐鎮(zhèn)、興和）的平均降水量達(dá)到大雨。分析原因，降水系統(tǒng)整體偏南是一方面，烏蘭察布市特殊的地形條件也為南部地區(qū)降水的增強(qiáng)起到一定作用。

烏蘭察布市地形復(fù)雜，自北向南由蒙古高原、烏蘭察布丘陵、陰山山脈、黃土丘陵四部分組成，陰山山脈橫亙中部，使全市形成南北低，中間隆起的屋脊型地勢(shì)（圖3）。海拔由北部的1 000 m左右上升到中部的2 000 m以上，向南又降到1100 m左右，將烏蘭察布市分成后山、前山兩個(gè)截然不同的氣候區(qū)域[2]。

此次降水過程在中低層有一明顯的暖濕氣流由南向北輸送，當(dāng)氣流越過40°N時(shí)，下墊面條件逐漸由丘陵地區(qū)向高原過度，海拔高度也隨之上升，從而形成了山脈的阻擋，氣流就會(huì)沿著迎風(fēng)坡上升，其上空大氣必有輻散氣流進(jìn)行補(bǔ)償。地形高度增加后，阻擋作用加強(qiáng)，水平氣流在迎風(fēng)坡附近形成風(fēng)場(chǎng)輻合，垂直方向上出現(xiàn)明顯的氣流爬升—上升—下沉的中尺度環(huán)流，使水汽通量輻合加強(qiáng)，垂直氣流增大，從而增強(qiáng)了降水。地形高度降低后，低層風(fēng)切變不利于低層垂直氣流發(fā)展，引起水汽通量輻合區(qū)抬升，同時(shí)水汽通量輻合強(qiáng)度減弱，所在高度降低，會(huì)導(dǎo)致地面降水減少[3]。地形對(duì)降水的影響除了加強(qiáng)動(dòng)力上升運(yùn)動(dòng)，從而增加凝結(jié)量或觸發(fā)不穩(wěn)定能量釋放外，還表現(xiàn)為可以改變降水形成的云物理過程，使已凝結(jié)的水分高效的下降為雨。

5 結(jié)語(yǔ)

第一，分析表明，短波槽的擾動(dòng)為大氣層結(jié)不穩(wěn)定的形成與加強(qiáng)奠定了基礎(chǔ)；溫度場(chǎng)上冷下暖的垂直分布使大氣層結(jié)處于不穩(wěn)定狀態(tài)中，低層中尺度輻合則是強(qiáng)對(duì)流的觸發(fā)系統(tǒng)。

第二，直接造成本次南部地區(qū)強(qiáng)降水的天氣系統(tǒng)為一中β尺度對(duì)流云團(tuán)，它的移動(dòng)發(fā)展造成本次降水過程。

第三，地形的逐漸升高，形成阻擋作用，使氣流沿著迎風(fēng)坡上升，凝結(jié)潛熱的釋放觸發(fā)了系統(tǒng)的深度發(fā)展，增強(qiáng)了降水。

參考文獻(xiàn)

[1]朱乾根，林錦瑞，壽紹文.天氣學(xué)原理與方法[M].北京：氣象出版社，1992.

[2]劉景濤，羅孝逞.內(nèi)蒙古自治區(qū)天氣預(yù)報(bào)手冊(cè)（下冊(cè)）[M].北京：氣象出版社，1987.

[3]廖菲.一次華北暴雨中地形動(dòng)力作用對(duì)云和降水物理過程影響的數(shù)值研究[DB/CD].北京：中國(guó)科學(xué)院研究生院（大氣物理研究所），2007.

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