淮北市一次冷涡暴雨过程诊断分析

张永芹 党修伍 孙金贺

摘要 利用常规数值预报资料，对2016年7月1日发生在淮北市一次局地暴雨天气过程的降水形势、环流特征、物理量、雷达回波、卫星云图等进行较全面系统的分析。结果表明，此次强降水主要是由于冷涡在东移过程中携带冷空气下滑造成的；沙氏指数、K指数、抬升指数、对流稳定度指数、风暴强度指数等对局地强对流天气发生发展有较好的指示作用；卫星云图和雷达回波也能很好地把握对流云团的发生发展，是目前短时临近预报的较好工具。

关键词 暴雨；环流形势；物理量；卫星云图；雷达回波

中图分类号 S161.6 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2018）20-0148-03

Abstract Using conventional numerical forecasting data， a more comprehensive and systematic analysis of the precipitation situation， circulation characteristics， physical quantities， radar echoes， satellite cloud maps， etc. during a local heavy rain event in Huaibei City on July 1， 2016 was carried out.The results showed that this heavy precipitation was mainly caused by the cold air escaping during the eastward move；Showalter index， K index， uplift index， convective stability index and storm intensity index had a good indication of the development of local strong convective weather.Satellite cloud maps and radar echoes could also well understand the development of convective cloud clusters. It was a better tool for shortterm nowcasting.

Key words Rainstorm；Circulation situation；Physical quantity；Satellite cloud chart；Radar echo

暴雨是淮北地区主要灾害性天气之一，由于它具有突发性和强度大等特点，对国民经济以及人民生命财产构成严重威胁，因此做好暴雨天气的预报服务有重要的现实意义。很多气象学者对暴雨天气进行了分析，并取得了一定的成果[1-6]，如尹东屏等[1]分析得出高低空急流的耦合对暴雨产生起着重要作用，同时低层水汽通量辐合的增大和上升运动是暴雨产生的关键；陈楠等[7]研究表明，强对流暴雨出现在中尺度暴雨云团发展阶段的后期和成熟阶段的早期，在地面气旋式环流右前方、地面辐合线北侧、对流云团发展的前端；刘勇等[8]研究表明，特大暴雨发生在冷锋云系前部，500 hPa槽前的弱冷空气触发对流产生，卫星云图上表现为一中-β尺度对流云团和一片低云。笔者利用常规观测资料、雷达、卫星云图等气象资料，对环流背景、物理量特征、中小尺度天气系统等方面，对2016年6月30日—7月1日发生在淮北市的一次暴雨过程进行分析，以期为城市短时临近强降水预报拓宽思路。

1 降水实况

2016年6月30日20：00—7月1日08：00，淮北市出现明显降水，雨量分布不均，并伴有7～9级阵风。强降水落区集中在淮北市北部，共有7个暴雨点。从单站逐小时降水量来看，强降水时段主要出现在6月30日22：00—7月1日00：00，2 h降雨量达到75.6 mm。

2 环流形势分析

分析此次过程期间500 hPa天气形势发现，6月30日20：00亚欧中高纬呈西高东低形势，东北维持一低涡，河套经河南西部到重庆一线为高空低槽，副高584 dagpm线在沿淮一带，淮北市处于槽前西南气流中（图1a）；700、850 hPa切变线位于河南西部，淮北上空吹西南风。7月1日08：00 700 hPa 冷式切变线移至江淮之间，500 hPa槽线北端移至山东东部，此时淮北市转为槽后西北气流控制，降水停止（图1b）。

3 物理量诊断分析

3.1 水汽条件

3.1.1 水汽通量和水汽通量散度。从6月30日20：00的700、850、925 hPa各层水汽通量（图2）可以看出，湖南、湖北与安徽交界处有一大的水汽通量输送带，淮北上空水汽通量为12～16 g/（cm·hPa·s）。

分析EC细网格6月30日20：00的700、850 hPa水汽通量散度场发现，淮北处在负值当中，表明对流层下半部分为辐合状态，水汽相当充沛，為强降水提供了丰富水汽。

3.1.2 相对湿度和比湿。

6月30日20：00 700、850 hPa相对湿度和比湿场上，淮北西南方向有一湿度大值区，淮北上空的700 hPa相对湿度为70%，比湿达8 g/kg，850 hPa相对湿度为80%，比湿达12 g/kg，可见对流层中低层水汽含量比较丰富。

3.2 能量及层结特征分析

分析6月30日20：00阜阳和徐州2个探空站的T-lnP发现，整个气层的正不稳定能量是相当大的，整层比较湿厚，且阜阳明显大于徐州；阜阳和徐州两站的对流上限高度均超过了200 hPa，说明淮北附近具备强对流发展的条件。

从阜阳站和徐州站的探空资料各项指数（表1）可以看出，6月30日20：00 沙氏指数（SI）、K指数、抬升指数（LI）、对流稳定度指数（IC）、大风指数（VV）、风暴强度指数（SSI）、对流有效位能（CAPE）的值较大，说明淮北出现局地强降水时上空已经聚集了足够的不稳定能量；但徐州站的K指数和CAPE均小于阜阳站，这可能是此次强降水出现时间短、范围小的原因之一。

3.3 动力条件

3.3.1 涡度。从700、850 hPa涡度场（图3）可以看出，6月30日20：00暴雨发生前，中低层涡度场呈现“鞍形”结构。河南西部—湖北—重庆一线有一东北—西南向的正涡度区，大值中心位于重庆一带，上游（河南省）为正涡度区，其值为10×10-5～15×10-5，说明当地有较强的辐合上升，对强降水发生非常有利，而淮北处于正涡度的右前方；7月1日02：00淮北上空为正涡度，此时降水趋于结束，说明在出现降水期间，淮北上空维持正涡度。

3.3.2 散度。从散度的垂直剖面（图4）可以看出，在强降水发生前高层辐散、低层辐合形势比较明显；降水发生前400 hPa以下为很强的辐合，300 hPa以上為强的辐散，这种强烈的抽吸作用利于上升气流发展，易产生剧烈的强对流天气；在降水出现期间，高层仍为辐散，但中低层辐合减弱，而且还存在相对较弱的辐散层，这也可能是产生局地强降水的另一原因。

3.3.3 垂直速度。从33.9°N、116.8°E垂直速度的时间剖面（图5）可以看出，暴雨发生前后淮北地区垂直速度850～150 hPa都是负值，且暴雨发生时上升速度增大，等值线较密集。最大的上升速度出现在300～400 hPa，其垂直速度中心值为-33×10-3 hPa/s。由此可见，各层次的上升运动将低层的水汽向上输送，增大了湿层厚度，使对流层达到准饱和状态，触发不稳定能量的释放，造成了局地暴雨。

4 云图分析

分析FY2G红外（IR1）卫星云图发现，6月30日20：30阜阳一带有积雨云团生成，并不断地向东北方向扩展壮大，21：30移至淮北上空，淮北降水开始；22：00—23：00该对流云团发展呈团状，此时对应雨强达到最大，此后该云体不断向东北方向移动，密度减小，强度减弱，雨势和风力也随之减小，并逐渐趋于停止。

5 雷达分析

分析阜阳雷达0.5°仰角的反射率因子发现，6月30日21：40淮北市中部有零散回波，亳州一带有回波发展并向偏东方向移动，22：08回波连成一片，最大回波强度45 dBz；22：25回波覆盖淮北市北部，最大回波强度面积也在増大，此后回波不断发展增强；23：06整个淮北上空被降水回波所覆盖，最大回波强度40～45 dBz，此回波在淮北上空维持近1 h，造成该地区局地暴雨。随后回波继续东移，00：32移出淮北市，降水逐渐停止[9]。

6 结论

（1）此次局地对流性降水主要是由于东北冷涡东移南下携带冷空气下滑造成的。

（2）EC细网格产品的形势预报、涡度、散度、K指数等物理量都有较好的预报能力。

（3）沙氏指数、K指数、抬升指数、对流稳定度指数、风暴强度指数等对局地强对流天气发生发展有较好的指示作用。

（4）卫星云图和雷达回波能很好地把握对流云团的发生发展，是目前短时临近预报中的较好工具。

（5）此次局地性的大风暴雨天气持续时间短、小时雨强大，淮北市气象台在24 h预报中未能准确预报出来。各家数值预报对于这次降水量级也只给出了大雨量级，所以在今后的预报当中，对这类天气的准确把握还有待于进一步研究。

参考文献

[1] 尹东屏，张备，赵凯，等.2005年淮北大暴雨成因诊断的个例分析[J].气象科学，2008，28（S）：46-51.

[2] 王彦，吕江津，周海光，等.暴雨的多普勒天气雷达速度辐合风场特征[J].气象，2008，34（3）：63-68.

[3] 冯晋勤，童以长，罗小金.一次中-β尺度局地大暴雨对流系统的雷达回波特征[J].气象，2008，34（10）：50-54.

[4] 王彦，吕江津，王庆元，等.一次雷暴大风的中尺度结构特征分析[J].气象，2006，32（2）：75-80.

[5] 侯瑞钦，景华，张迎新，等.05.7.23河北暴雨中尺度分析[J].气象，2006，32（7）：88-94.

[6] 朱乾根，林锦瑞，寿绍文.天气学原理和方法[M].北京：气象出版社，2000.

[7] 陈楠，陈豫英，杨侃，等.一次强对流暴雨天气的环境条件及中尺度对流云团分析[J].干旱区资源与环境，2012，26（7）：84-90.

[8] 刘勇，薛春芳.“6.29”西安突发性特大短时暴雨过程分析[J].陕西气象，2007（1）：1-4.

[9] 张培昌，杜秉玉，戴铁丕.雷达气象学[M].北京：气象出版社，2001.