承德市一次冷涡单站暴雨成因分析

唐丽彬 陆倩

摘 要 利用承德市本地常规观测资料、Micaps资料以及NECP再分析资料，对2014年6月17日承德市出现的短时强对流暴雨天气进行分析。本次过程是冷涡环境背景下产生的连续性强对流天气，冷涡呈前倾或垂直结构，高层冷平流与低层暖平流叠加，造成大范围的位势不稳定，地面辐合线触发了强对流天气发生。承德站较高的露点温度、大气高低层的配置和较强的CAPE值为本次强对流暴雨天气提供了水汽和热力条件，高低层涡度的配置有利于强对流天气的产生；局地生成的超级单体回波（钩状回波）和地面辐合线附近的线状回波先后影响承德市区，造成承德市区短时强对流暴雨天气。

关键词 冷涡；短时强对流暴雨；成因机制

中图分类号： 文献标志码：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2018.06.069

冷涡是华北地区6月产生对流性天气的主要影响系统，强对流所造成的局地短时暴雨、冰雹、雷雨大风常常给山区带来严重灾害。强对流天气造成的局地强降水，由于强度大，极易引发山洪、泥石流等次生灾害。承德市夏季对流性天气有43.1%是由东蒙冷涡直接或间接影响[1]。ZHANG等研究得到，我国东北20%～60%的暖季降水和22.4%的暴雨是由冷涡引起[2]。

承德市降水集中出现在6—8月，降水量占全年总降水量的70%左右。承德市大范围暴雨并不多，尤其是在6月，华北冷涡、东蒙冷涡、东北冷涡都有可能造成承德地区的局地暴雨。2014年6月17日，承德市区出现短时强对流暴雨天气，造成承德市区城市内涝和积水，给下班的市民带来严重不便，因此，分析本次过程的成因，对于提高冷涡暴雨天气的预报水平很有意义。

1 天气实况分析

2014年6月15—18日，受冷涡天气系统影响，承德市出现较强的不稳定性雷阵雨天气，降水时伴有雷暴、短时大风、冰雹等强对流天气。15日午后到夜间，全市有8个乡镇降水量大于10 mm，最大降水出现在围场县的下伙房乡，为19.1 mm；16日午后到夜间，全市有22个乡镇降水量大于25 mm，其中6个乡镇大于50 mm，最大降水出现在兴隆县陡子峪乡，为119.4 mm；17日午后到夜间全市有18个乡镇降水量大于25 mm，其中2个乡镇大于50 mm，承德市主城区出现暴雨，17：00—18：00佟山公园自动站1 h降水量38.7 mm，18：00—19：00降水量23.7 mm，石洞子沟自动站17：00—18：00降水量32.6 mm，18：00—19：00降水量22.8 mm。从佟山公园站5 min雨量来看，局地对流单体产生的强降水主要集中在17：15—17：55，最强降水时间出现在17：30，5 min降水量6.2 mm。18：00，以后降水主要由减弱的局地单体与北部带状回波合并后产生，1 h降水量达到23.7 mm。下班时间造成城市内涝和低洼路段积水，给人们出行带来严重不便。

2 天气形势分析

6月17日08：00 500 Pa图上（图1），欧亚大陆中高纬地区呈现经向环流形势。乌拉尔山、贝加尔湖东南部和我国东北以东地区各有一低压活动，贝加尔湖西北部有阻塞高压发展，其东南部冷涡底部的横槽伸向河套地区。环流形势从6月15日至6月17日稳定维持，移动缓慢，冷涡东南象限等高线呈疏散状，冷涡后部不断有冷空气补充南下，造成承德市6月15—17日连续3 d的强对流天气。

850 hPa形势场上，6月15—17日，我国西部地区为暖气团控制，暖气团缓慢向东移动；17日08：00，青海甘肃一带有28 ℃强暖中心，不断有暖平流向东北方向输送到达承德地区，高层强冷平流与低层强暖平流在承德上空叠加，有利于造成大范围的位势不稳定。200 hPa图上（图略），15—17日，在40°N以南的河北南部地区存在高空急流，最大风速>40 m/s，急流左侧有气旋性涡度生成，有利于辐合上升运动的发展。

海平面气压场上，15—17日，河套西部地区到内蒙古东部地区持续受东北-西南方向的低压槽影响。随着冷涡的缓慢东移，低压槽逐渐南压加强，槽后干冷空气入侵，地面風场上不断有地面辐合线发展，促使强对流天气发生。

3 物理机制分析

3.1 水汽条件分析

从17日14：00 850 hPa比湿场来看，承德大部分地区比湿都在10 g·kg-1以上，承德西部存在一个比湿为11 g·kg-1的中心，且北部比湿线分布密集，水平梯度较大，有干线存在。锋后干冷空气入侵，有利于强对流天气的发生。到20：00，比湿11 g·kg-1中心向东移动到承德中部，强对流天气自西向东影响了承德大范围地区。从17日17：00的地面露点来看，承德站露点温度达到19 ℃，比承德辖区的其他站点高4～5 ℃，为超级单体风暴发生发展提供了有力的热力条件。

3.2 抬升条件

对17日14：00实况资料进行中尺度分析，可以发现700 hPa切变线位于850 hPa切变线之前，为明显的前倾结构，承德地区位于700 hPa切变以南；500 hPa冷温度槽与850 hPa暖温度脊在承德北部上空叠加，使得承德上空850 hPa与500 hPa温度差达到29 ℃以上，有利于不稳定层结的形成和不稳定能量的集聚；承德大部地区温度露点差小于4 ℃，水汽近于饱和；14：00地面辐合线位于承德北部地区，17：00移动到承德市区，地面辐合线触发了强对流天气的发生，强对流天气的落区也位于地面辐合线附近。

从14：00的涡度剖面图上（图2）可以明显看出系统的前倾结构，116°E以西850 hPa以上为正涡度，而低层正涡度较大的地方则位于高层正涡度区之后，且正涡度的数值要远远小于高层，高层强烈的正涡度有利于强上升运动的发展。

4 卫星云图分析

17日14：00，承德市北部有东北西南向低云顶亮温区逐渐向东南方向移动，与雷达回波和地面辐合线相对应。17：00（图略），北京东北部云顶亮温为217 K，承德东北部云顶亮温为216 K，而两者之间承德上空的云顶亮温为247 K，云顶量温梯度较大，有利于承德上空强对流天气的发展。18：00（图略），承德依然处于云顶亮温梯度大值区中，但是比上一时次减小。

5 结论

1）本次过程是冷涡环境背景下产生的连续性强对流天气，冷涡呈前倾或垂直结构，高层冷平流与低层暖平流叠加，造成大范围的位势不稳定，地面辐合线触发了强对流天气发生。

2）承德站较高的露点温度、大气高底层的配置和较强的CAPE值为本次强对流暴雨天气提供了水汽和热力条件；高低层涡度的配置有利于强对流天气的产生。

3）局地生成的超级单体回波（钩状回波）和地面辐合线附近的线状回波先后影响承德市区，造成承德市区短时强对流暴雨天气。

参考文献：

[1] 丁力，彭九慧.东蒙冷涡天气气候统计分析和预报[J].辽宁气象，2004（1）：9-11.

[2] ZHANG C， ZHANG Q， WANG Y， et al. Climatology of warm season cold vortices in East Asia： 1979—2005[J]. Meteorol Atmos Phys，2008，100（1-4）：291-301.

（责任编辑：刘昀）