2012年6月27—29日中卫市暴雨与同期水汽和上升运动的垂直结构关系分析

杨苑++高杰++钱倩霞++百春燕++王丽婧

摘要 利用常规观测资料、本地自动站资料和NCEP/NCAR 1°×1° 6 h再分析资料等，对中卫市2012年6月27—29日的暴雨与同期水汽和上升运动的垂直結构关系成因进行分析。结果表明，此次暴雨高、低空均形成有利于宁夏大降水产生的“东高西低”形势；地面场上形成有利于近地面层水汽输送的回流形势；700 hPa伴有低空急流及较强的风速切变与辐合。从对流层顶至850 hPa，相对湿度达到90%以上，且持续时间较长，有利于暴雨的产生。低层强水汽通量辐合不仅为暴雨区提供了充沛水汽，也促使水汽在垂直方向上从低层向高层输送，从而增强大气垂直上升运动发展。

关键词 暴雨；环流形势；水汽通量；水汽通量散度；垂直速度；宁夏中卫；2012年6月27—29日

中图分类号 P458.1+21.1 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2017）08-0228-02

暴雨是各种尺度天气系统相互作用的结果，而直接影响系统是中尺度系统。国内外气象人员均高度重视暴雨天气，多次从不同角度对暴雨成因加以研究。其中，王爱君等[1]对2010年7月19日发生在华北地区的西南涡暴雨过程分析中指出，此次暴雨过程低空急流将水汽不断地向暴雨区输送，高、低空急流的耦合作用促进了上升运动；贺程程等[2]在2010年4月21日鄂东南出现的农业致灾暴雨分析中指出，此次暴雨过程是在高空低槽、西南低涡、切变线、低空急流以及地面暖倒槽共同作用下发生的；白 玲等[3]对2011年7月28日宁夏中卫市区域性暴雨成因分析中指出，在“东高西低”环流形势下，200 hPa西风急流、500 hPa冷槽、700 hPa低涡和切变线的建立，以及850 hPa冷暖空气的快速交替和副热带高压的稳定北上，导致了此次暴雨天气的发生。

本文利用常规高空观测资料、本地自动站资料和NCEP/NCAR 1°×1° 6 h再分析资料等，从环流形势分析中卫市2012年6月27—29日的暴雨产生背景，着重探讨水汽和上升运动的垂直结构与中卫市暴雨的关系，以更好地把握暴雨落区。

1 降水实况

2012年6月27日3：00至29日7：00，中卫市大部地区累计降雨量达40.0 mm以上，部分地区降雨量达50.0 mm以上，降水中心位于中宁碱沟山、海原县城，降水量分别达72.6、62.3 mm。降水主要分2个时段：第一时段27日3：00—19：00，其中，27日4：00—16：00，全市共有7个自动站出现暴雨，大降水区域位于海原以北地区；第二时段28日15：00至29日7：00，其中，28日15：00至29日2：00，中宁、海原共有3个站点出现暴雨（12 h降水量30.6～40.5 mm），大降水区域位于兴仁以南地区。

2 环流形势与主要影响系统分析

2.1 500 hPa高空形势

6月25日8：00，乌拉尔山高脊东移到80°E，贝加尔湖低槽发展为低涡，其中心位于贝加尔湖南部地区，并有 -20 ℃的温度中心配合，低涡东侧的高脊发展。26日20：00，贝加尔湖低涡旋转东移北上，原位于海上的副热带高压西进北上，与其北部高脊合并加强并向北发展，形成利于中卫地区降水的“东高西低”形势。27日8：00，贝加尔湖低涡继续东移北上，同时副热带高压及副高北部的高脊进一步向北发展，阻挡了贝加尔湖低涡的东移，低涡后部的冷空气南下与副高西北侧的暖湿空气在中卫市上空交汇，造成中卫市海原以北地区出现暴雨；28日，副热带高压西进，贝加尔湖主槽过境，中卫市兴仁以南地区再次出现暴雨。即2次强降雨时段：27日出现在580线北抬过程中，28日出现在584线北抬；受东高的阻挡，贝湖低涡移动缓慢，其后部不断扩散南下的冷空气与稳定维持的低空急流在宁夏地区上空交汇造成持续时间较长的中卫市强降雨[4-5]。

2.2 700 hPa急流与切变

由图1可知，700 hPa高空，6月26日，在“东高西低”的大形势下，高原低涡东部与308线西侧的东南气流，自西太平洋一直伸向甘肃西北部。6月27日8：00，自重庆北部、四川东北部、中卫市南部形成东南风低空急流，风速由12 m/s向北增大18 m/s，至中卫市北部又减小为4 m/s。中卫市上空有较大的风向风速辐合，在低空急流与切变共同作用形成中卫市暴雨。28日，高原低涡在原地持续，贝加尔湖低槽东移，中卫市再次出现较大降水。29日，高原低涡西南下至四川南部，贝加尔湖东部的高压减弱，贝加尔湖低槽移出中卫地区后，降水结束。

2.3 地面形势

6月26日，新疆、青海、河西走廊、内蒙古西部均为低压控制，高压单体呈西北东南向带状分布，分别位于贝加尔湖西北部、内蒙古东部至朝鲜东北部。27日，冷空气从蒙古西北部分股南下至青海南部，原位于内蒙古西部的高压中心移至朝鲜东北部的海面上，中卫地区受两高之间的低压控制，在西部冷空气与东部回流的共同作用下，中卫市出现了较大的降水。28日，蒙古中部的冷空气自北南下至中卫市及青海东部地区，中心位于朝鲜东北部海面上的高压加强，在回流及冷空气作用下，中卫市再次出现大降水。29日，朝鲜东北部高压减弱，回流形势消退，降水结束。

3 水汽条件

3.1 相对湿度分析

根据中卫、中宁、兴仁、海原4个观测站相对湿度的时间序列可以看出，中卫市相对湿度变化趋势基本一致，存在两大相对湿度超过90%的持续时段，分别为26日后半夜至27日下午、28日午后至28日前半夜，与大降水时段相符。同时可以看出，第一时段内，4个观测站200～850 hPa附近相对湿度均达到90%以上，为大降水的产生提供了持续充足的水汽；第二时段，中卫、中宁200～600 hPa相对湿度均达到90%以上，中低层相对湿度为80%左右，而兴仁、海原200～850 hPa附近相对湿度均达到90%以上，南部的水汽条件比北部有利，符合第二时段大降水区域出现在兴仁以南的实况。由此可以得出，从对流层顶至850 hPa，相对湿度达到90%以上，且持续时间较长，有利于暴雨的产生。

3.2 水汽通量分析

700 hPa上，27日2：00，中卫市自南向北由6 g/（hPa·m·s）增大至12 g/（hPa·m·s），水汽通量大值区从中卫市沙坡头区延伸至四川东部，至14：00，高值区稳固在宁夏南部，中卫市水汽通量亦稳定增大至8～16 g/（hPa·m·s）。至20：00，西北气流南下，暖湿气流输送带东退至宁夏偏东地区。中卫市27日降水主要在3：00—19：00，与大降水情况基本符合。相对于27日水汽通量来说，由于冷空气过境，北风加强，南风减弱东退，28日水汽通量较小。主要降水时段内，西北冷空气已进入宁夏北部，由于来自南海的水汽直接北上进入宁夏中南部与南下冷空气绥聚，造成再次降水。其中，28日14：00，中卫市水汽通量<4 g/（hPa·m·s），至20：00，为一大值区，6～9 g/（hPa·m·s），到29日2：00，中卫市受西北气流控制，水汽通量降为0～3 g/（hPa·m·s），亦與降水情况较为相符。综合看来，27日水汽通量大值区的稳定存在为暴雨发生提供了充足的水汽，28日水汽通量的变化基本与降水趋势一致。

3.3 水汽通量散度分析

从27日2：00、8：00、14：00 700 hPa水汽通量散度图可以看出，主要降水时段内，中卫市南部在辐合中心，辐合线逐渐更加密集，中心强度值由4 g/（hPa·m2·s）增至6 g/（hPa·m2·s），说明水汽很充沛。到20：00，偏北冷空气南下，暖湿输送带东退，中卫市为弱的正水汽通量散度。符合27日降水情况。28日，由于冷空气南下，暖湿水汽输送带东退，中卫市水汽通量散度持续处于零值线附近，南部为弱的负水汽通量散度，28日中卫市南部降水比北部大。对比中卫、中宁、兴仁、海原测站水汽通量散度时间序列图可看出，27日中宁、海原的水汽通量散度在垂直方向上的分布最有利于大降水产生。其中，27日8：00—20：00，海原测站从600 hPa以下都为负的水汽通量散度，中心强度最大值为14：00左右的6 g/（hPa·m2·s），说明水汽辐合强，且持续时间较长，有利于大降水的产生。

4 垂直速度分析

分析中卫市沙坡头区测站（105°11′E，37°32′N）27日2：00至29日14：00沿37°N的剖面图，可以看出，强降水主要出现在整层上升运动形成前后和500 hPa附近垂直上升运动增强最快时段内。综合水汽通量散度场和垂直速度剖面图可以看出，此次低层强水汽通量辐合不仅为暴雨区提供了充沛的水汽，而且促使水汽在垂直方向上从低层向高层输送，既加厚了湿层，又增强了大气垂直上升运动发展。

5 结语

分析结果表明，暴雨出现前期，高、低空均形成有利于宁夏大降水产生的“东高西低”形势。700 hPa低空急流及较强的风速切变与辐合为暴雨提供了充足的水汽与能量，造成中卫市第一时段的区域性暴雨；地面形势分析表明，大降水发生前及发生过程中，地面场上有较强的“回流”，“回流”形势为近地面层输送了水汽与能量。从对流层顶至850 hPa，相对湿度达到90%以上，且持续时间较长，有利于暴雨的产生。强降水主要出现在整层上升运动形成前后和500 hPa附近垂直上升运动增强最快时段内。低层强水汽通量辐合不仅为暴雨区提供了充沛水汽，而且促使水汽在垂直方向上从低层向高层输送，从而增强大气垂直上升运动发展。

6 参考文献

[1] 王爱君，王咏青，宋晓辉，等.华北一次西南涡暴雨过程的诊断分析[J].内蒙古气象，2012（1）：8-14.

[2] 贺程程，陈国刚，卓洪涛，等.鄂东南一次农业致灾暴雨的成因分析[J].湖北农业科学，2012，51（1）：41-43.

[3] 白玲，聂晶鑫，李保华，等.中卫“7.28”区域性暴雨成因分析[J].安徽农业科学，2012，40（9）：5567-5570.

[4] 刘新超，陈永仁.两次高原涡与西南涡作用下的暴雨过程对比分析[J].高原山地气象研究，2014（1）：1-7.

[5] 施望芝，张萍萍，吴涛，等.湖北省两次区域性暴雨过程的对比分析[J].暴雨灾害，2008（3）：219-224.