呂哲源

(1.開封市氣象防災(zāi)減災(zāi)重點實驗室，河南開封 475000； 2.開封市氣象局，河南開封 475000)

河南省豫東地區(qū)為廣闊的沖積平原，沒有山體阻擋，加之夏季下墊面熱力條件較好，稍加擾動便會導(dǎo)致對流天氣的產(chǎn)生。近年來該地區(qū)頻發(fā)對流性暴雨，導(dǎo)致城市內(nèi)澇、農(nóng)田漬澇等次生災(zāi)害，河南省氣象科技工作者進行了較多研究。牛淑貞等[1]對2009年6月3日豫東颮線形成機制進行了探討，結(jié)果表明雷暴大風(fēng)發(fā)生在輻合線后側(cè)，輻合線后側(cè)具有典型的中尺度雷暴高壓、風(fēng)場輻散等特征；強雷暴高壓、高壓前側(cè)的強氣壓梯度以及強颮線的快速移動是極端大風(fēng)產(chǎn)生的直接原因。張一平等[2]對2009年6月14日發(fā)生在豫東的強對流天氣做了分析，指出“列車效應(yīng)”是多地出現(xiàn)大暴雨和多次冰雹的原因，強對流天氣與陣風(fēng)鋒有關(guān) ,對流云團合并過程中陣風(fēng)鋒達到最強。董彬[3]對2012年7月4—5日河南中東部的持續(xù)性強降水天氣過程進行分析，結(jié)果表明副熱帶高壓穩(wěn)定維持，配合低空急流、西南渦的移出，為強對流的持續(xù)發(fā)展提供了條件，上干冷下暖濕的配置使大氣處于層結(jié)不穩(wěn)定狀態(tài)，給該次降水提供了熱力不穩(wěn)定條件。對于產(chǎn)生暴雨的強對流天氣，國內(nèi)學(xué)者從環(huán)流形勢、形成機理、物理量診斷等方面做了諸多研究[4-11]。

2020年8月3—4日，受低槽和副熱帶高壓邊緣西南暖濕氣流共同影響，豫東地區(qū)發(fā)生特大暴雨過程(下簡稱“8·3”豫東暴雨過程)。本次強降水過程持續(xù)時間短，降水強度大，雨量分布極為不均(圖1a)，中尺度特征明顯。對照蘭考紅廟站小時降雨量分布圖(圖1b)可知，本次特大暴雨過程主要分為兩個降水時段，分別為3日20—23時，4日02—05時。兩階段最大小時雨強分別為55.4 mm/h(21—22時)和88.9 mm/h(03—04時)。同一站點在出現(xiàn)暴雨量級后，短短5 h內(nèi)再次出現(xiàn)強度更大的短時強降水，并持續(xù)3 h出現(xiàn)小時雨強大于45 mm的致災(zāi)性短時強降水，其再度增強并發(fā)展的原因和條件值得進一步研究。本文利用常規(guī)探空、地面區(qū)域加密自動站觀測資料、NCEP 1°×1°逐6 h再分析資料和商丘站S波段CINRAD-SB雷達及風(fēng)云四號衛(wèi)星云圖資料，分析了“8·3”豫東暴雨過程發(fā)生發(fā)展的環(huán)境條件，重點探討該強降水過程中風(fēng)暴發(fā)生發(fā)展的中尺度特征及其預(yù)報著眼點，以期為今后此類暴雨預(yù)報預(yù)警提供參考。

1 過程實況與災(zāi)情

2020年8月3—4日，河南省出現(xiàn)區(qū)域暴雨、局部特大暴雨天氣過程。雨量分布不均(圖1a)。降水集中時段為3日20時—4日08時，暴雨區(qū)主要位于開封市東部與商丘市西部，即蘭考、杞縣、民權(quán)與睢縣等地。其中，民權(quán)縣龍?zhí)琳?日22—23時出現(xiàn)雨強達107 mm/h的罕見短時強降水，過程最大雨量為蘭考紅廟站271.5 mm，打破當?shù)貧v史極值，另有多站12 h降雨量超過100 mm，降水過程中伴有雷暴大風(fēng)出現(xiàn)。據(jù)統(tǒng)計，杞縣多站出現(xiàn)極大風(fēng)速30 m/s的大風(fēng)。本次過程造成105 644人受災(zāi)，受災(zāi)面積8 028 hm2，直接經(jīng)濟損失約2 549萬元。

圖1 2020-08-03T08—04T08河南省降水分布(a，單位為mm；審圖號為GS(2021)5448號)和2020-08-03T20—04T08蘭考紅廟站逐小時降水量(b)

2 環(huán)境條件分析

2.1 環(huán)流背景與影響系統(tǒng)

8月3日20時500 hPa高空圖(圖2a)上，亞歐大陸呈一槽一脊型，槽區(qū)位于中亞，高壓脊區(qū)覆蓋整個東亞，內(nèi)蒙古北部與黑龍江交界處存在東北冷渦。冷渦底部有低槽東移，河南省位于低槽尾部。西太平洋副熱帶高壓(下簡稱副高)主體位于日本南部，588 dagpm脊線位于湖北武漢一帶，臺風(fēng)“黑格比”中心位于臺灣海峽北部，其外圍云系已影響浙江福建沿海。海平面氣壓場上(圖2b)，3日20時四川東部和東北各有一有低壓中心，臺風(fēng)低壓中心位于海上，華北位于3個低壓中心之間鞍型場內(nèi)。4日02時，東北低渦中心穩(wěn)定，南部有冷空氣擴散，貝加爾湖西南側(cè)有一1 015 hPa的冷高壓中心，冷高壓前部氣壓梯度大值區(qū)向東南延伸至內(nèi)蒙古，從3 h變壓和變溫上可以看出，兩股冷空氣于華北匯合南下，冷鋒位于河南中部及山東一帶。同時臺風(fēng)低壓中心登陸浙江沿海，受其外圍云系影響，安徽江蘇一帶偏南風(fēng)轉(zhuǎn)為東南風(fēng)，東南風(fēng)暖濕氣流攜帶大量水汽向豫東一帶輸送。

圖2 2020-08-03T20 500 hPa高空天氣形勢圖(a 實線為等高線，單位為dagpm；虛線為等溫線，單位為℃；審圖號為GS(2021)5448號)與地面形勢圖(b實線為等壓線，單位為hPa)

2.2 高空中尺度分析

3日20時中尺度綜合分析圖(圖3)顯示，200 hPa高空急流位于河套地區(qū)附近，河南省處于高空急流分流輻散區(qū)中，高層輻散有利于上升運動發(fā)展；500 hPa豫東地區(qū)位于副高外圍西西南氣流中；700 hPa焦作地區(qū)存在一冷中心，南陽地區(qū)存在一暖中心，西南氣流將暖濕空氣輸送到豫東；850 hPa上，受“黑格比”外圍水汽影響，河南大部分地區(qū)溫度露點差≤2 ℃，水汽基本達到飽和；925 hPa偏南氣流與偏西氣流在豫東輻合。

圖3 2020-08-03T20高空中尺度分析綜合圖(等高線單位dagpm)

綜上可知，200 hPa存在高空分流輻散區(qū)，500 hPa東北冷渦底部有高空低槽東移，臺風(fēng)“黑格比”即將登陸，700 hPa暖平流輸送，850 hPa 存在高濕區(qū)，配合地面冷鋒自華北南下，是本次豫東特大暴雨過程產(chǎn)生的主要天氣尺度系統(tǒng)。上述各系統(tǒng)的合理配置及其相互作用，為此次特大暴雨發(fā)生發(fā)展提供了十分有利的環(huán)流背景。

2.3 物理量診斷分析

2.3.1 水汽條件 利用6 h間隔NCEP資料對850 hPa風(fēng)場、水汽通量與水汽通量散度進行分析可知，3日20時(圖4a)，受臺風(fēng)外圍和副高共同影響，豫東地區(qū)上空存在顯著西南氣流水汽輸送，水汽通量大值中心(12 g/(cm·hPa·s))與大氣可降水量大值區(qū)中心(≥75 mm)均出現(xiàn)在豫東周口一帶且二者對應(yīng)較好，表明暴雨過程前，豫東地區(qū)上空已具備充分水汽條件。4日02時，水汽通量大值區(qū)進一步擴大，豫中東均處在>12 g/(cm·hPa·s)區(qū)域內(nèi)，同時大氣可降水量中心北抬移動至開封境內(nèi)。從850 hPa水汽通量矢量與大氣可降水量疊加圖(圖4b)可看出，豫東地區(qū)上空大氣可降水量達140 mm，同時該高度層上偏南氣流發(fā)展強盛，水汽通量自湖北向河南不斷輸送，為后續(xù)短時強降水提供充足的水汽來源。

圖4 2020-08-03T20大氣可降水量(a，單位為mm)和2020-08-04T02 大氣可降水量(單位為mm)與850 hPa水汽通量(矢量，單位為g/cm·hPa·s)疊加圖(b)(審圖號為 GS(2021)5448號)

2.3.2 熱力、動力條件 本次豫東暴雨是在散度、渦度和垂直速度相互耦合的動力環(huán)境條件下發(fā)生的。以蘭考紅廟站(115°E、35°N)為中心做3日20時豫東地區(qū)平均散度、渦度、垂直速度以及假相當位溫(θse)垂直分布圖可知：20時(圖5a)近地面邊界層內(nèi)散度為正，渦度為負；850 hPa和300 hPa附近分別出現(xiàn)正渦度大值區(qū)，中心強度分別為36×10-5s-1和60×10-5s-1，500 hPa附近為負渦度；1 000～800 hPa為輻散層，輻散中心(57×10-5s-1)位于900 hPa，輻合層位于800～400 hPa，最大強度為-90×10-5s-1左右，300～400 hPa為無輻散區(qū)，300 hPa以上轉(zhuǎn)為輻散。以上配置有利垂直上升運動發(fā)展加強。豫東暴雨區(qū)上空1 000～200 hPa均維持上升運動，900 hPa和400 hPa分別存在兩個上升運動中心，最強上升運動為-0.6 Pa/s；同時由于低層偏南風(fēng)增大，低層大氣增溫增濕，不穩(wěn)定能量增大，暴雨區(qū)θse升高，不穩(wěn)定層一直向上伸展到600 hPa。4日02時(圖5b)，第一輪強降水已經(jīng)過去，第二輪強降水尚未開始。豫東地區(qū)上空500 hPa以下維持正渦度柱，由于第一輪強降水釋放部分能量，假相當位溫最大值有所降低，但低層依舊存在對流不穩(wěn)定。而輻合層集中在800 hPa至地面，中心值達到-30×10-5s-1左右，垂直速度場與散度場對應(yīng)良好，1 000～800 hPa上升運動明顯，最強上升運動(-3 Pa/s)中心位于900 hPa，說明低層存在動力抬升，同時中層600 hPa輻散增強，最強達20×10-5s-1。

圖5 2020-08-03T20(a)和2020-08-04T02(b)豫東地區(qū)平均渦度(空心圓線，單位為10-5 s-1)，散度(實心圓線，單位為10-5 s-1)，垂直速度(方塊線，單位為10-2 Pa/s)(共用橫坐標上部標值)和假相當位溫(十字線，單位為K)(橫坐標下部標值)垂直分布圖

從兩個時次沿34.8°N經(jīng)暴雨中心蘭考紅廟站附近的溫度平流緯向剖面圖(圖略)可見，3日20時，蘭考以西112°E～115°E之間800～600 hPa存在較強暖平流，中心值為18×10-4K/s，近地面與對流層中高層500 hPa附近為冷平流，高層干冷空氣侵入導(dǎo)致未飽和空氣趨于飽和，降低了層結(jié)穩(wěn)定度，配合地面冷鋒的抬升觸發(fā)，促進了對流能量以及潛熱釋放，有利于增強上升運動。4日02時，隨著第一輪強降水結(jié)束，中層暖平流東移減弱，同時高層冷平流加強至-4×10-4K/s且中心降低至500 hPa，為低層中尺度對流的垂直上升運動補償了下沉氣流，導(dǎo)致對流進一步發(fā)展，降水不斷增強。此外，近地面900～1 000 hPa附近112°～116°E存在正、負溫度平流對，3日20時，暴雨區(qū)115°E近地面為冷平流，西側(cè)暖平流，4日02時，暴雨區(qū)轉(zhuǎn)為暖平流，西側(cè)轉(zhuǎn)為冷平流且強度有所增強。結(jié)合ω方程可知，暖、冷平流分別產(chǎn)生上升、下沉運動，近地層正負溫度平流在暴雨區(qū)邊界層產(chǎn)生擾動，上升運動進一步發(fā)展，導(dǎo)致暴雨的產(chǎn)生。

3 中尺度對流云團成因分析

3.1 強降水發(fā)生前對流云團

3日17時，河南省上空大部分區(qū)域已受云系覆蓋，豫北、豫西南分別有兩條對流云帶發(fā)展旺盛，對流云帶走向與高空200 hPa急流風(fēng)向一致，豫東處在人字形對流云帶交界處，由高空急流分流產(chǎn)生的高層輻散對低層大氣存在抽吸作用，利于上升運動產(chǎn)生。17：30，山西晉城附近出現(xiàn)對流云團，東南向移動過程中不斷增強。3日20時，對流云團主體近似圓形位于新鄉(xiāng)一帶。從天氣系統(tǒng)與紅外云圖疊加圖(圖略)來看，副高外圍河南至膠東半島為冷渦云系，低渦云系后側(cè)500 hPa上有與9～12 m/s風(fēng)速相伴的冷平流，冷平流向東南方向推進，西北冷平流最前方已到達豫北，同時臺風(fēng)“黑格比”在福建、浙江沿海登陸，受到副熱帶高壓主體的阻擋作用，臺風(fēng)外圍螺旋云系與豫東對流云團間形成具有明顯邊界的無云區(qū)。低層 850 hPa上風(fēng)速為8～10 m/s的偏南氣流沿副熱帶高壓邊界不斷向豫東輸送較強暖濕氣流,正是在這種高層冷平流、低層暖平流形成的不穩(wěn)定條件下，對流云團在低渦云系中形成并發(fā)展。

3.2 對流云團演變特征

從蘭考紅廟站小時降水量分布可以看出,本次降水過程分為兩個階段。分析FY4A衛(wèi)星云圖云頂亮溫(TBB)表明，兩個階段的降水過程由多個中-α或中-β中尺度對流云團發(fā)展、合并加強造成(圖6，見第21頁)。3日20時，在晉城境內(nèi)生成發(fā)展的中-β尺度對流云團A移動至新鄉(xiāng)、開封一帶，呈長、寬約200 km的近圓形，TBB低值中心-55 ℃，此時豫東地區(qū)雖處在對流云團內(nèi)但尚未產(chǎn)生較強降水。21時 ，云團A東移發(fā)展，TBB中心低至-60 ℃，小時雨強大于30 mm/h的強降水區(qū)域東移至長垣境內(nèi)，在500 hPa西北氣流的引導(dǎo)下，對流云團東南向移動。22時 ，對流云團A發(fā)展成橢圓形，≤-42 ℃ 的冷云罩幾乎覆蓋整個豫東地區(qū)，杞縣與蘭考上空TBB數(shù)值達-70 ℃，對應(yīng)蘭考、杞縣、民權(quán)多個站點出現(xiàn)50 mm/h以上強降水。與此同時，對流云團A移動后側(cè)出現(xiàn)TBB梯度大值區(qū)，對流云團邊界出現(xiàn)缺口，說明風(fēng)暴移動后側(cè)氣流組織化減弱，有新的上升氣流補充，為風(fēng)暴持續(xù)發(fā)展提供有利條件。23時 ，對流發(fā)展達到頂峰，基本呈正圓形且邊界光滑，直徑約250 km且長寬比大于0.7，為典型中尺度對流系統(tǒng)特征。豫東地區(qū)完全受≤-52 ℃的TBB低值區(qū)覆蓋，而云團中心TBB值自22：23達到最大值后有所下降，表明對流云團發(fā)展結(jié)束轉(zhuǎn)為成熟階段，強降水持續(xù)增強并維持，對應(yīng)民權(quán)龍?zhí)劣陱?07 mm/h、睢縣81 mm/h。從降水分布看，降水落區(qū)與TBB梯度大值區(qū)對應(yīng)較好，強降水中心靠近TBB低值中心。此時上游地區(qū)有一東西向冷鋒云系上有對流云團不斷生成并向豫東移動。4日00時 ，豫東地區(qū)≤-52 ℃的TBB低值區(qū)進一步擴大，其覆蓋面積在01時達到最大，接近10×104km2,而強降水落區(qū)在TBB低值區(qū)正中心商丘寧陵至睢縣一帶，強降水雨帶走向與云團移動方向基本垂直，雨帶南部睢縣出現(xiàn)72 mm/h降水，周口太康與睢縣交界部分站點50 mm左右降水。01時豫東區(qū)域總體雨量轉(zhuǎn)小，只有杞縣和柘城部分站點出現(xiàn)30～40 mm降雨量，其余站點降水均在10 mm以下，預(yù)示著此次豫東暴雨第一階段結(jié)束，影響第一階段降水的中尺度對流云團A由成熟期轉(zhuǎn)為消亡期。

陰影部分為短時強降水區(qū)域；審圖號為 GS(2021)5448號。圖6 2020-08-03—04 FY4A衛(wèi)星云圖上中尺度對流云團A、B的云頂亮溫演變(文見第19頁)

4日02時，影響豫東的強對流云團A減弱，≤-52 ℃的TBB低值中心范圍縮小且逐漸東移，云團后部出現(xiàn)一條弧狀云線，位于蘭考杞縣一帶，隨著上游低槽系統(tǒng)東移，冷空氣通過低槽云系前部無云區(qū)與弧狀云線相遇，蘭考本地有新的對流云團B生成，并迅速發(fā)展。03時，新生云團B已發(fā)展成長、寬各60 km，南部與舊的對流云團主體相連的橢圓形云體，并造成了蘭考紅廟站出現(xiàn)55 mm的降水量。同時中牟附近有對流云團C新生東移，其TBB低值中心為-32～-52 ℃。03：30，蘭考西南部生成的新對流單體與蘭考上空對流云團B迅速合并，對流云團的合并使強降水得以維持和加強。04時，原中牟境內(nèi)對流云團C已移動至通許尉氏一帶，長約50 km，中心TBB值≤-52 ℃。此時對流云團B已發(fā)展成熟，其南部呈現(xiàn)渦旋狀缺口，云團內(nèi)部TBB低值中心對應(yīng)蘭考紅廟站出現(xiàn)了89 mm/h雨強，同時蘭考境內(nèi)另外四站點出現(xiàn)30～65 mm的短時強降水。05時,對流云團B維持的同時，新鄉(xiāng)境內(nèi)沿黃河一帶又有多個對流單體生成，并各自產(chǎn)生了20 mm/h以上的強降水，隨著多個對流單體東移過程中在蘭考地區(qū)的合并，蘭考地區(qū)短時強降水持續(xù)，降水區(qū)呈南北帶狀位于云團TBB大梯度區(qū)內(nèi)。06—07時，隨著新生對流單體的合并，對流云團B持續(xù)發(fā)展，但強降水區(qū)已向北移動至菏澤境內(nèi)，隨著后續(xù)對流云團向東北方向移動，豫東降水逐漸停止。

綜上表明，本次豫東特大暴雨期間，強降水發(fā)展與兩個中尺度對流系統(tǒng)發(fā)生、發(fā)展及演變關(guān)系密切。對流云團A自西向東移動，導(dǎo)致開封商丘等地區(qū)3日21—23時暴雨區(qū)的產(chǎn)生；在蘭考地區(qū)生成的對流云團B，由于其后部有新的對流云團不斷發(fā)展、合并加強，導(dǎo)致蘭考、民權(quán)等地區(qū)出現(xiàn)特大暴雨；暴雨落區(qū)位于中尺度對流云團TBB梯度大值區(qū)且靠近其低值中心。

4 雷達回波演變特征

3日20時商丘S波段雷達1.5°仰角雷達回波顯示，黃河以北長垣封丘一帶有多個對流單體生成，回波中心強度達65 dBz，并向偏東方向移動。20：30，杞縣境內(nèi)有對流單體生成，并向東北方向移動。21：00對流單體移至蘭考境內(nèi)，同時原封丘縣內(nèi)多個對流單體在東移過程中向南傳播。21：12，多個對流單體在蘭考境內(nèi)合并發(fā)展，21：36多個對流單體形成的混合回波東移發(fā)展，后側(cè)出現(xiàn)多個V型缺口，預(yù)示著強下沉氣流產(chǎn)生，對應(yīng)杞縣蘭考部分站點大風(fēng)的產(chǎn)生。隨著大于65 dBz回波發(fā)展旺盛區(qū)域東移，21：54，多單體風(fēng)暴呈現(xiàn)非典型弓形回波特征(圖7a，見第21頁)，回波前沿位于杞縣到民權(quán)一線，且存在明顯高反射率因子梯度區(qū)，同時蘭考縣處于弓形回波后側(cè)弱回波通道中。對應(yīng)降水量來看，21—22時蘭考紅廟站出現(xiàn)了55.4 mm的短時強降水。22—23時，弓形回波向東南方向移動，前沿組織化越發(fā)明顯，同時降水回波移出蘭考，第一階段強降水結(jié)束。

圖7 2020-08-03—04商丘1.5°仰角雷達反射率因子圖(單位：dBz)(文見第20頁)

3日23時至4日01時，杞縣境內(nèi)不斷有對流單體生成，并發(fā)展向東南移動，蘭考境內(nèi)無明顯降水回波。01：42，蘭考紅廟鎮(zhèn)有45 dBz以上強度回波生成，一個體掃以后即01:48，蘭考三義寨有新的對流單體生成，中心強度達45 dBz以上。兩個對流單體處于新生階段，移速較慢，02：06，2.4°仰角反射率因子中，睢縣附近出現(xiàn)新的對流單體，多個對流單體在地面西南氣流引導(dǎo)下于02：30形成了中-β尺度對流系統(tǒng)。02：54沿風(fēng)暴移動方向做基本反射率因子剖面圖可見(圖8a，見第21頁)，回波主體呈前傾結(jié)構(gòu)，蘭考紅廟站上空距離地面4 km高度處有大于65 dBz的強回波中心，回波頂高達10 km。同時回波移動前方存在回波頂高在6 km以下的大范圍強回波，對應(yīng)蘭考紅廟站02—03時出現(xiàn)55 mm的強降水。03：36(圖7b，見第21頁)，杞縣蘭考交界有新的對流單體生成并向東北方向移動。03：54，新生對流單體與之前的對流系統(tǒng)合并，此時由于前期能量已充分釋放，對流單體并未繼續(xù)加強。從04：36反射率因子剖面圖(圖8b，見第21頁)可以看出，不同于雹暴結(jié)構(gòu)高懸強回波下的弱回波區(qū)特征，50 dBz以上的回波伸展高度在4 km以下，質(zhì)心較低，無有界弱回波區(qū)，主要是由低層暖云產(chǎn)生的高效率降水造成，對應(yīng)03—04時產(chǎn)生了89 mm的極端強降水。05時以后，隨著后續(xù)對流單體并入對流系統(tǒng)主體并向東北方移動，豫東地區(qū)降水逐漸結(jié)束。

圖8 2020-08-04商丘雷達反射率因子剖面圖(單位：dBz)(文見第20頁)

商丘雷達 1.5°仰角徑向速度場顯示，3日21時蘭考境內(nèi)有輻合，對應(yīng)第一階段強降水回波前沿。21：36，降水回波主體位于蘭考紅廟站上空，平均徑向速度大于25 m/s，風(fēng)向為西北風(fēng)。22：18，大風(fēng)速區(qū)移至商丘西部，蘭考上空逐漸轉(zhuǎn)為弱的偏西風(fēng)，持續(xù)到4日02時。02：36(圖略)，蘭考紅廟站上空出現(xiàn)速度輻合區(qū)，表現(xiàn)為正速度區(qū)被大片負速度區(qū)所包圍，正速度區(qū)風(fēng)速為-5 m/s。02：42—03：48，蘭考境內(nèi)輻合區(qū)原地維持并發(fā)展，期間可見小的正速度區(qū)，以類似分裂的方式向東北方向移動。03：30(圖略)，可明顯看到三個速度輻合區(qū)呈西南—東北向排列，同時輻合區(qū)西側(cè)存在著明顯的正負速度輻合，而輻合發(fā)生的位置則正好位于蘭考紅廟站附近。04：24，隨著系統(tǒng)北移，蘭考附近徑向速度減弱，轉(zhuǎn)受西南風(fēng)控制。

綜上所述，造成本次豫東特大暴雨的降水回波分為兩個階段。第一階段(3日20—23時)，之后存在降水間歇(3日23時—4日01時)，第二階段(4日02—05時)。第一階段黃河以北對流云團發(fā)展移動至蘭考境內(nèi)，形成塊狀多單體風(fēng)暴，造成第一階段強降水的產(chǎn)生。第二階段由多個對流單體合并在蘭考境內(nèi)形成的中尺度對流復(fù)合體，同時由于同一位置長時間強烈的輻合使得中尺度對流復(fù)合體在紅廟鎮(zhèn)附近不斷增強。有利的環(huán)境風(fēng)場使得對流單體在多單體風(fēng)暴某固定一側(cè)不斷生成，使強烈多單體風(fēng)暴持續(xù)數(shù)小時之久，造成第二階段連續(xù)3 h的短時強降水的產(chǎn)生。

5 結(jié)論

(1)“8·3”豫東暴雨過程發(fā)生在200 hPa高空分流輻散區(qū)，500 hPa冷渦后部低槽東移的環(huán)流條件下。中低層臺風(fēng)外圍暖濕氣流與冷渦后部地面冷鋒交匯于豫東，形成強烈輻合，配合高空輻散為暴雨的發(fā)生發(fā)展提供有利的環(huán)流背景。

(2)暴雨發(fā)生前，豫東環(huán)境場高溫高濕，大氣處于條件不穩(wěn)定中，能量條件好。低層水汽通量輻合，大氣可降水量較高。強降水第一階段中低層維持正渦度區(qū)和強對流不穩(wěn)定，高低層散度耦合，為暴雨提供了有利的動力條件；強降水第二階段近地層存在正負溫度平流對，表明邊界層擾動促使上升運動發(fā)展，導(dǎo)致暴雨增幅。

(3)暴雨期間，強降水發(fā)展與兩個中尺度對流系統(tǒng)發(fā)生、發(fā)展及演變關(guān)系密切。對流云團A自西向東移動，導(dǎo)致開封商丘等地區(qū)3日21—23時暴雨產(chǎn)生；在蘭考地區(qū)生成的對流云團B，由于后部新生對流云團合并加強，導(dǎo)致蘭考、民權(quán)等地區(qū)出現(xiàn)特大暴雨；暴雨落區(qū)位于中尺度對流云團TBB梯度大值區(qū)且靠近其低值中心。

(4)強降水第一階段(3日20—23時)，雷達回波表現(xiàn)為多單體混合型回波，后側(cè)V型缺口對應(yīng)地面大風(fēng)，非典型弓形回波特征對應(yīng)強降水時段。強降水第二階段(4日02—05時)，多個對流單體形成列車效應(yīng)；剖面圖上回波由質(zhì)心較高的前傾結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)心較低形式，具有更高降水效率。徑向速度場上表現(xiàn)為速度輻合區(qū)，風(fēng)速輻合位置對應(yīng)對流單體的生成。

致謝：本文寫作過程中，開封市氣象臺高工李姝霞老師給予大力幫助和指導(dǎo)，在此深表感謝！