張丹璐 馬鴻青 徐義國(guó)

關(guān)鍵詞強(qiáng)降水;切變;水汽;能量;上升運(yùn)動(dòng)

1實(shí)況

2020年8月12-13日保定全區(qū)出現(xiàn)降水天氣，主要降水時(shí)段集中在8月12日11：00～12：00和16：00～21：00，全市平均降雨量51.4mm，暴雨及以上降水主要分布在保定中東部和阜平東部，其中，29個(gè)站點(diǎn)超過100mm（大暴雨），最大降水清苑大莊鎮(zhèn)137.8mm，最大小時(shí)降水量為72.3mm/h，出現(xiàn)在高陽龐口（圖1）。

2環(huán)流背景

2.1環(huán)流形勢(shì)

500 hPa上12日08：00，亞歐大陸中高緯度環(huán)流形勢(shì)大致為三槽兩脊型，其中，西西伯利亞以西地區(qū)、蒙古高原中部至河套地區(qū)、日本海以西地區(qū)各有一槽;渤海至蒙古高原東部地區(qū)、阿爾泰山附近各有一脊。主要影響我市降水的是蒙古至河套地區(qū)的低壓槽。河北省東部位于副熱帶高壓控制下。12日20：00，副高中心有所西進(jìn)，但對(duì)于河北地區(qū)而言，588 hPa線相較于08：00有所南壓，由壓在河北東部變?yōu)閴涸诤颖笔|南部地區(qū)。蒙古地區(qū)低壓槽持續(xù)東移但移速較為緩慢，冷空氣不斷堆積增加，且副高外圍的西南急流也有明顯增強(qiáng)，風(fēng)速增加，有利于冷暖空氣的結(jié)合，出現(xiàn)強(qiáng)烈的對(duì)流性降水。

12日08：00，700 hPa上蒙古與內(nèi)蒙古交界處形成一冷渦，低壓槽位置較500 hPa偏東，保定上空受偏南急流影響，為河北地區(qū)提供充足水汽，偏南急流與低渦后部的偏北氣流在河套地區(qū)形成切變，有利于輻合上升運(yùn)動(dòng);12日20：00，低槽加深并東移，偏南急流加強(qiáng)，水汽和能量輸送通暢，切變線位于保定西部地區(qū)。850 hPa上12日08：00，低渦位置在內(nèi)蒙古中部地區(qū)，河北的南部有一弱的暖性切變;12日20：00，冷渦加深，偏南急流強(qiáng)，暖切北抬至河北中南部地區(qū)，與河套地區(qū)冷切共同作用，有利于西南暖濕氣流輸送;急流出口位于河北中部至山東北部地區(qū)，層結(jié)不穩(wěn)定，輻合上升運(yùn)動(dòng)較強(qiáng)，造成了保定中東部地區(qū)的強(qiáng)降水（圖2）。

2.2地面形勢(shì)

分析地面風(fēng)場(chǎng)可以發(fā)現(xiàn)，12日08：00地面風(fēng)場(chǎng)輻合中心位于河北、河南交界，之后逐漸北抬：17：00輻合中心壓在保定中東部地區(qū)，且東南風(fēng)風(fēng)速略大于偏北風(fēng)，此時(shí)保定中東部雨強(qiáng)明顯增大;20：00輻合中心東移北上至保定東北部地區(qū)，此時(shí)我市東部仍有一條東北一西南向的風(fēng)場(chǎng)切變線：02：00輻合中心繼續(xù)向東北方向移動(dòng)至北京、天津交界，此時(shí)保定大部分地區(qū)轉(zhuǎn)為偏西氣流控制，降水趨于結(jié)束。從海平面氣壓場(chǎng)來看，12日08：00河套地區(qū)有一低壓中心，保定處在低壓底前部低壓帶中，呈東高西低形勢(shì)，隨后低壓中心逐漸東移北上，20：00低壓中心位于我國(guó)與蒙古國(guó)東部接壤處，配合700～850hPa中低層西南風(fēng)發(fā)展，地面低壓中心加強(qiáng)至997.5 hPa（圖3）。

3衛(wèi)星云圖

12日06：00紅外云圖上可以觀察到高空槽云系尚未形成，但河北南部受副高外圍暖濕氣流影響，有一對(duì)流云團(tuán)，保定地區(qū)上空云量較少;河北西北部地區(qū)也受高空槽前對(duì)流云團(tuán)影響;10：00，高空槽云系形狀逐漸清晰，隨槽線的東移，西部對(duì)流云區(qū)逐漸移向保定地區(qū)：南部的對(duì)流云團(tuán)向北移動(dòng)，保定東南部開始受此對(duì)流云團(tuán)影響：12：00保定東部地區(qū)上空在大范圍對(duì)流云團(tuán)控制之下，降水強(qiáng)度大;18：00可觀察到明顯的高空槽云系后邊界，原來控制保定東部地區(qū)的對(duì)流云團(tuán)強(qiáng)度減弱，范圍減小，保定西部地區(qū)開始受西部逐漸東移的較弱的對(duì)流云區(qū)影響，產(chǎn)生新一輪降水：21：00保定地區(qū)處于高空槽前對(duì)流云團(tuán)控制下，此時(shí)西北部降水強(qiáng)度較大，東部降水強(qiáng)度比前一輪較弱：13日04：00，對(duì)流云團(tuán)隨高空槽東移，保定地區(qū)轉(zhuǎn)為多云天氣（圖4）。

4物理量

4.1比濕

在850 hDa比濕場(chǎng)，降水前期水汽含量不高，隨著副高的南退，中低層西南急流加強(qiáng)，不斷將水汽向暴雨區(qū)輸送。12日08：00，850 hPa華北地區(qū)南部濕度較大，保定地區(qū)水汽條件基本上較為有利;12日20：00，濕舌北伸，保定地區(qū)比濕明顯增加（圖5）。

4.2假相當(dāng)位溫

強(qiáng)降水的產(chǎn)生除了需要充沛的水汽和動(dòng)力條件，還須具備一定的能量條件。本次強(qiáng)降水的落區(qū)和強(qiáng)度變化與850 hPa上的能量鋒區(qū)位置和強(qiáng)度變化有著密切對(duì)應(yīng)。

12日08：00，850hpa上華北地區(qū)自南向北有一高能舌，此時(shí)保定地區(qū)假相當(dāng)位溫較低，等值線較為稀疏：20：00 850 hpa上高能舌北伸并且有所加強(qiáng)，保定地區(qū)南部假相當(dāng)位溫升高較為明顯。河北地區(qū)等值線較為密集，處于假相當(dāng)位溫的能量鋒區(qū)，有利于槽的發(fā)展和低層暖濕氣流抬升，為對(duì)流發(fā)展提供能量。從850 hPa到500 hPa隨著高度的增加，假相當(dāng)位溫逐漸減小，高層能量不斷向低層聚集，低層層結(jié)不穩(wěn)定，有利于對(duì)流的發(fā)展（圖6）。

4.3垂直速度

分析垂直速度可知，暴雨期間保定地區(qū)從低層到高層均是深厚的上升氣流，垂直上升運(yùn)動(dòng)從850 hPa伸展到200 hPa，最強(qiáng)上升運(yùn)動(dòng)速度中心出現(xiàn)在500 hPa，垂直速度達(dá)-2.0 hPas，這種較強(qiáng)的垂直上升運(yùn)動(dòng)將低層的水汽和能量輸送至高層，使整層濕度明顯增加，水汽充足，為暴雨區(qū)提供了必要的動(dòng)力抬升，降水結(jié)束后，大氣的垂直運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度逐漸減弱，僅高層存在上升運(yùn)動(dòng)，垂直速度與強(qiáng)降水出現(xiàn)時(shí)間與落區(qū)有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系（圖7）。

5結(jié)論

（1）西南急流與高空槽共同作用、低層冷暖切變共同影響，對(duì)本次強(qiáng)對(duì)流天氣造成主要影響。

（2）暖濕的西南氣流提供了豐富的水汽，有利于暴雨形成。

（3）強(qiáng)對(duì)流出現(xiàn)前期的能量較大，為暴雨的發(fā)生提供了能量條件。

（4）低空輻合高空輻散有利于垂直上升運(yùn)動(dòng)，對(duì)暴雨的作用也較為明顯。