齐齐哈尔6月19日暴雨成因分析

祝玉梅，周显伟，申艳美

（齐齐哈尔市气象局，黑龙江 齐齐哈尔161006）

齐齐哈尔6月19日暴雨成因分析

祝玉梅，周显伟，申艳美

（齐齐哈尔市气象局，黑龙江 齐齐哈尔161006）

利用常规观测资料、黑龙江省地面加密雨量点资料、国家气象卫星中心FY-2C卫星TBB资料、NCEP再分析资料和齐齐哈尔雷达回波资料对2009年6月19日齐齐哈尔地区暴雨过程进行诊断分析。结果表明：高低空急流相耦合不断给暴雨区高层输送冷干空气和低层输送暖湿空气，大气中不稳定能量增加聚集，在能量锋和气旋辐合上升运动触发条件下，中尺度对流云系不断发展，暴雨区云顶TBB在-55℃以下，与高能量区对应；大暴雨区云顶TBB在-60℃以下，与高能量中心相对应；大暴雨区雷达回波反射率因子有明显的弱回波区，径向速度图上有γ中尺度气旋式辐合区和“逆风区”。

暴雨；不稳定能量；γ中尺度气旋式辐合；逆风区

1 引言

暴雨始终是气象工作者们关注焦点之一，也对它进行了大量的研究，并取得了许多丰硕的成果。研究表明暴雨的发生发展是在一定的大尺度环流背景下由中尺度对流系统直接触发而产生的[1]。高低空急流在暴雨的发生、发展以及增幅中起着至关重要的作用。林毅等[2]研究了高低空急流在闽西北大暴雨过程中的作用。王丽荣等[3]利用多普勒天气雷达提供的垂直风廓线(VWP)产品计算了风暴相对螺旋度(SRH)并对多个个例进行了研究。

2009年6月19日00:00至20:00全区有59个乡镇雨量超过50.0 mm，其中有5个乡镇雨量超过100.0 mm，最大雨量出现在克山曙光，为153.2 mm。全市平均雨量达到50.9 mm。由于部分县镇降雨强度大、时间长，致使许多乡村农田被淹和房屋倒塌，路面、桥涵、排水设施、树木、花卉等城镇基础设施损毁,给工农业生产、交通运输和人民财产安全带来了较严重的影响。本文利用常规观测资料、黑龙江省地面加密雨量点资料、国家气象卫星中心提供的FY-2C卫星TBB资料、NCEP再分析资料和齐齐哈尔雷达回波资料对2009年6月19日齐齐哈尔地区暴雨过程进行分析，试图找出此类天气的形成机理，为今后的暴雨天气提供有益的预报思路。

2 天气形势场特征

2009年6月19日00：00～20：00降水量分布，此次过程是在有利的环流背景下发生的。2009年6月18日20:00（见图1），500 hPa高度场上欧亚中高纬地区为两槽两脊型，乌拉尔山西侧为一深槽，东侧为高脊一直北伸到新地岛，而贝加尔湖以西52～60°N为一冷涡，其南为一深槽，使冷空气从北冰洋一直输送到贝加尔湖南侧，日本海和黑龙江省东部为一弱脊，阻止冷空气东移，使冷空气在大兴安岭南麓西侧堆积。200 hPa风场(图略)上看，蒙古国和我国内蒙古交界处为一条准东西向强劲西风急流，最大风速在70 m/s以上。在850 hPa风场上有渤海经辽宁到吉林西北部存在着低空急流，在925 hPa风场(图略)上有山东半岛经渤海辽宁到吉林西北部存在着超低空急流，急流中心风速在16 m/s以上。与高空低涡相配合的是蒙古气旋，中心位于贝加尔湖南侧（47°N，108°E）。

图1 6月18日20时实况图(实线为500 hPa等高线，风向风速为850 hPa风场)

19日08:00 500 hPa形势场欧亚中高纬度环流形势无明显变化，但是聚集的冷空气向东南已经扩散到黑龙江省西部齐齐哈尔地区，200 hPa高空急流东伸到吉林西北部，低空急流和超低空急流北伸到黑龙江西南部，齐齐哈尔处于高低空急流终端的左侧，高低空急流相耦合，有气旋性切变和偏差风辐合，有利于地面气旋的发展，对暴雨形成和维持十分有利。可见，高空槽、高低空急流和地面气旋是齐齐哈尔地区暴雨的主要影响系统。

3 卫星云图分析

利用气象卫星云图能够直观地看到各种天气系统下产生的云系演变情况，同时也可以帮助识别云系对应的天气系统[4]。本文利用每小时一次的FY-2C卫星资料，对这次暴雨进行初步分析。18日20:00红外云图（见图2）上，在内蒙古的东北部和吉林交界处有一西北东南向的对流云带，尺度较小，强度不强。随着高空急流东伸和低空急流北抬，在齐齐哈尔雷达站北25 km处开始有对流单体生成，并逐渐北移扩大发展和西南移来的对流云带合并加强，19日01:00（图3）在齐齐哈尔站北50 km处形成一条水平尺度约250 km东西向对流云带，云顶亮温（最低或整个云团，下同）TBB=-55℃，此时齐齐哈尔部分地区开始产生降水。在19日04:00（图4），由于超低空急流向暴雨区不断输送大量的水汽和不稳定能量致使对流混合云团发展达到最旺盛阶段，云顶发展得更高，云顶亮温TBB=-65℃，云团冷云面积大幅度增加，TBB≤55℃云罩面积约7×104km2，覆盖齐齐哈尔北部和东北部，强降水在云顶亮温TBB低值中心，莽格吐03:00～04:00降雨量为40mm，曙光03:00～04:00降雨量为36.8 mm。19日07时（见图5），随着高空急流转向和低空急流被阻断，暴雨区的水汽输送减弱，对流混合体也开始减弱东移，冷云面积减小，云顶亮温TBB低值中心由-65℃升到-55℃，说明对流开始减弱，19日10:00对流云团主体移出齐齐哈尔地区，齐齐哈尔暴雨区主体降水过程结束。

图2 18日20：00TBB图(单位℃)

图3 19日01：00TBB图(单位℃)

图4 19日04：00TBB图(单位℃)

图5 19日07：00TBB图(单位℃)

4 探空资料分析

由2009年6月18日20:00强对流活动区附近齐齐哈尔探空站上空的温、湿、风的特征（图6）可知，CAPE（湿对流有效位能）为 769.1 J·kg-1，K 指数 35 ℃，沙氏指数-2.68，层结不稳定；计算各种对流参数可得，850与500 hPa的温度差达到26℃，θse（850 hPa～500 hPa）达到 13.85 ℃，大气上冷下暖的结构非常明显；500 hPa以下风随高度顺时针旋转，有暖平流活动，高层偏西北风输送的干冷空气与低层偏南暖湿空气在齐齐哈尔北部叠加，大气层结不稳定加剧，为对流天气的发生发展提供较大的不稳定能量、水汽条件和触发条件。

从降水前18日18时地面θse分布图（图7）上可以看出，θse分布不均匀，有一条呈东北西南走向高能量带，有两个高能量中心分别在两个大暴雨中心南侧，随着时间的推移能量在积累增强同时并逐渐向北发展，这位不稳定能量聚集和对流不稳定层结的建立奠定了基础[5]。

图6 6月18日20：00齐齐哈尔探空站T-logp图

图7 18日18：00地面 θse分布图

5 雷达反射率产品分析

分析这次暴雨过程的反射率产品，时间长、强度大混合性降水回波是造成这次齐齐哈尔地区暴雨过程的主要因素。自6月18日23：07（图略）雷达站东北方25 km处开始有强度为35 dBz对流单体生成，并且在北移过程中迅速发展加强。到19日00：03（图略）对流单体发展成45 dBz对流性单体群，雷达站西方有层状云回波移入，在19日01：05（见图8a）新生对流单体群和移来的层状云合并形成一条多个强度中心为50 dBz、东西向的强回波带，回波顶高在9 km左右，这时雷达能探测到的大暴雨区（富裕、莽格吐、巨宝）降水开始。从平均径向速度图上可以看出，02：00（见图8c）出现了 中尺度气旋式辐合流场[6]，对流发展旺盛，雷达回波中心达到55 dBz，云顶高度升高，45 dBz强度回波顶高达9 km左右，降雨强度和面积开始迅速增大。随降水回波迅速发展辐合，02：28出现一明显中尺度逆风区（大片正速度区内的负速度区），如图（见图8d）中不同高度的反射率因子和径向速度图，各图中箭头指向是同一位置，低仰角1.5°、2.4°的PPI上反射率因子均在40 dBz左右，而对应5.3°仰角PPI上反射率因子在50 dBz以上，有明显的弱回波区，与中尺度逆风区相对应，即为辐合上升区。逆风区的出现说明此地将有强降水出现[7],这段时间正是大暴雨区降水强度达最大时段，富裕本站一小时降雨量达40 mm。19日05：05（图9b）回波呈大片的层状云回波中镶嵌对流单体群或对流单体带，对流强度开始减弱，回波最大反射率强度在35 dBz左右，对流单体对应的回波顶高在6 km左右。之后，回波缓慢向东北方向移动同时强度继续减弱，11：00回波基本移出齐齐哈尔雷达站监视范围。

图 8 2009年 6月 19日(a)01∶05时和(b)05∶05时1.5°仰角反射率因子(c)02∶00时1.5°径向速度图

6 结论

(1)此次强降水过程的主要影响系统是高空槽、高空急流、低空急流、超低空急流和地面气旋。高低空急流相耦合不断给齐齐哈尔暴雨区高层输送冷干空气和低层输送暖湿空气，产生中尺度对流云系，云顶TBB在-55℃以下，大暴雨区对应云顶TBB在-60℃以下。

(2)暴雨天气发生在不稳定大气中，低层暖湿，高层干冷。地面能量锋和气旋辐合上升运动触发对流不稳定能量释放，使高能量区产生暴雨，高能量中心产生大暴雨天气。

(3)雷达观测对流混合性回波面积大、强度强、移动缓慢是造成齐齐哈尔地区普遍产生暴雨的主要原因。在回波移动过程中有新生回波生成加入，是造成大暴雨区的主要原因；大暴雨区反射率因子有明显的弱回波区，径向速度图上有 中尺度气旋式辐合区和“逆风区”。

[1]陶诗言.中国之暴雨[M].科学出版社,1980：51-64.

[2]林毅,刘铭,刘爱鸣.高低空急流在闽西北大暴雨过程中的作用及数值模拟［J］.气象科学,2006,26(4):449-455.

[3]王丽荣,胡志群,匡顺四.应用雷达产品计算风暴相对螺旋度［J］.气象,2006,32(4):45-51.

[4]吕江津，王庆元，杨晓君.海河流域一次大到暴雨天气过程的预报分析［J］.气象，2007，33（10）：52-60.

[5]何群英，东高红，贾慧珍，等.天津一次突发性局地大暴雨中尺度分析［J］.气象，2009，35（7）：16-22.

[6]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］.气象出版社，2006：53-61.

[7]伍志方，叶爱芬，胡胜，等.中小尺度天气系统的多普勒统计特征［J］.热带气象学报，2004，20（4）：391-400.

Analysis of Cause of the Heavy Rainfall On 19 June In Qiqihar

ZHU Yu-mei，ZHOU Xian-wei，SHEN Yan-mei
(Meteorology Bureau of Qiqihar,Heilongjiang Qiqihar 161006)

Based on conventional observation data,encryption rainfall in Heilongjiang Province,TBB of FY-2C of the State Meteorological Satellite Center,NCEP reanalysis data and Qiqihar weather radar data,the heavy rainfall on 19 June 2009 in Qiqihar is analyzed.Results show that the coupling high and low level jet continuously transport dry-cool air and warm-wet air to rainfall area,which make instability energy in atmosphere increasing.The energy front and cyclone convergence rise trigger the meso-scale convective cloud unceasing development.The convective cloud top area TBB below-55℃ corresponding the high-energy area,and TBB below-60℃ corresponds to high energy center.Radar reflectivity of Heavy rain area has obvious weak echo area.There are meso-cyclone type convergence and converse wind area on the radial velocity diagram.

Heavy rainfall；Instability energy；meso-cyclone type convergence ；converse wind area

∶P458.1+21.1

∶A

1002-252X(2010)03-0001-03

2010-6-6

祝玉梅（1983-），女，齐齐哈尔市讷河市人，西华师范大学，本科生，助理工程师.