乌兰察布市2013年一次单站暴雨成因分析

杨瑞梅 陈 杰

（内蒙古乌兰察布市气象局，内蒙古 集宁 012000）

1 降水实况

受东移低槽影响，2013年6月30日8时开始，乌兰察布市出现了分布不均匀的降雨天气，至7月1日08时全市大部地区过程雨量为中到大雨西南部地区为暴雨，24小时降水量如下：四子王旗5.4mm，察右中旗23.2mm，察右后旗14.4mm，商都9.5mm，化德2.5mm，卓资 35.3mm，凉城 85.2mm，集宁 24.2mm，察右前旗 33.3mm，兴和 38.6mm，丰镇 49.7mm，个别乡镇出现了大暴雨，最大降雨中心出现在凉城县的岱海电厂，雨量达102.8mm。

在乌兰察布市发生降水前12时，从6月29日20时500hPa中纬亚洲大陆为一槽一脊的东高西低形势，贝加尔湖南部有一低槽，副热带高压维持在西太平洋洋面上，此时副高脊线北抬至30°N、126°E 附近，下游的大尺度系统对上游天气尺度系统的阻挡，有利于冷空气在乌兰察布市上游地区堆积（图略）。6月30日8时，低槽东移至本市，本市处于副热带高压西北侧强西南气流控制中，最大风速为20m/s，乌兰察布市西边呼和浩特市温度露点差为2℃。700hPa在贝湖北部有一冷涡，从孟加拉湾一带的西南暖湿气流，最大风速为14 m/s，经河套地区源源不断地向乌兰察布市输送，与西来的冷空气交绥于上游。这时中旗、卓资县、凉城县出现了阵性降水。地面形势是乌兰察布市处于河套气旋内控制，结合高空500hPa形势，该气旋处于低涡前部，由于涡前有强上升气流有利于气旋发展，辐合抬升加强，对降水提供了动力条件。随着系统东移，20时乌兰察布市出现了降水。总之这次中雨过程是在中高纬稳定的大尺度环流背景下，地面气旋辐合抬升、天气尺度低涡和副热带高压共同作用下产生的，西移冷空气与西南暖湿气流交绥是造成此次强降水的天气原因。

图1 2013年6月29日8时到7月2日20时凉城县上空（40.5°N，112.5°E）水汽通量散度时间剖面图

2 强降雨形成原因分析

2.1 水汽条件分析

暴雨发生、发展和维持必须有充足的水汽供应。分析低层风场发现，此次降水过程水汽输送是由一支偏南气流将孟加拉湾低层水汽向北输送，与干冷偏西气流在乌兰察布市上游交汇，结合500hPa、700hPa从孟加拉湾一带有西南暖湿气流向乌兰察布市输送，可见南风气流和西南暖湿气流的水汽输送是暴雨发生的水汽来源。分析这次过程各时次的850hPa和700hPa比湿场发现，在降水过程中乌兰察布市一直维持一高湿区，比湿最大值达到了14g·kg-1，对产生暴雨有利。为了更进一步分析各个方向输送来的水汽能否在某地集中起来，分析了水汽通量散度。从乌兰察布市的凉城县上空水汽通量散度时间剖面图上（图1）可以看出，在降水过程中（1日 20 时）850～925hPa有一中心强度为-28×10-7g·cm2·hPa-1·s-1的水汽辐合带，该辐合带与高空低槽位置相对应，随着低槽东移而东移，由于降水的发生，辐合强度有所减弱，到2日8 时其中心量值为－4×10-7g·cm2·hPa-1·s-1。 由此可见，暴雨发生过程中凉城县始终有充足、稳定的水汽输送和较强的水汽辐合。

图2 2013年7月1日8时卫星云图、副高和850hPa风场

此外，从2013年6月30日到7月2日南海地区都维持一热带风暴 （2013年第6号热带风暴 “温比亚”），此风暴为此次暴雨提供了一个运动的水汽源。它与副高相互作用，在热带风暴与副高脊之间形成一支超地砖的低空偏南风急流，这支低空急流是海上和热带风暴中的水汽向河套地区输送的重要通道（见图2）。

图3 2013年6月29日8时到7月2日20时凉城县上空（40.5°N，112.5°E）散度时间剖面图

图4 2013年6月29日8时到7月2日20时凉城县上空（40.5°N，112.5°E）θse 时间剖面图

2.2 动力特征分析

降雨的发生、发展，与大气环境中的一些物理量场变化有密切的关系，如涡度、散度与垂直速度等。从29日8时到2日20时乌兰察布市凉城县上空散度时间剖面图（图3）可知，从30日20时到2日8时凉城县上空400hPa以下有负散度区，最大值为－30×10-5s-1，以上则为正散度区，最大值为65×10-5s-1，出现明显的低层辐合、高层辐散中心，并与高空低槽有很好的对应关系，随着时间的推移，此低槽逐步向东移动。1日8时低层辐合、高层辐散中心值进一步加大，500hPa为－30×10-5s-1，150hPa 为 45.5×10-5s-1， 且位于强降水区，高低空散合场中心耦合越好，地面降水越强。2日8时随着高低层散度中心东移出乌兰察布市，此次降水也随之结束。另外从中心数值分析，500hPa散度场有一个大的增幅，3日20 时为－10×10-5s-1，1 日14时为－30×10-5s-1，降水增大时辐合也随之增大。高层辐散中心与低层的辐合中心相互作用，促进了对流的发展。从散度中心移动路径和强度变化可以看出，高空辐散和低空辐合的位置及强度的耦合，与降水发生时间对应较好。高空强烈的辐散，通过抽吸作用引起低层强烈的辐合，从而激发气流的垂直上升运动导致降水天气的发生。

2.3 不稳定能量分析

假相当位温 （θse）是表征大气温湿特征的物理量，其值大小反映潜热能和显热能的高低，其高值中心反映大气能量的积累；θse随高度的变化还反映大气层结稳定度状况，当其随高度减小时，为对流不稳定，反之则为对流稳定。从此次降水过程中乌兰察布市凉城县上空剖面图（图4）看出，从29日8时到2日8时850hPa以下大气处于不稳定状态，为暴雨的发生积累了大量不稳定能量。而在对流层500hPa以上的大气处于对流稳定状态，阻挡了暖湿气流向上扩散，使得不稳定能量在底层不断积累，为强降水的发生积聚了能量。到2日8时大气层结趋于稳定，降水结束。

3 结论

3.1 此次暴雨过程是在中高纬稳定的大尺度环流背景下，地面气旋辐合抬升、天气尺度低槽和副热带高压共同作用下产生的，西移冷空气与西南暖湿气流交绥是造成此次强降水天气原因。

3.2 高空辐散和低空辐合的位置及强度的耦合，与降水发生时间对应较好。高空强烈的辐散，通过抽吸作用引起低层强烈的辐合，从而激发气流的垂直上升运动导致降水天气的发生。不稳定区具有强不稳定能量暖湿空气向上输送阻挡，促使不稳定能量在底层积累，使得降水发展和维持。

3.3 凉城县850hPa以下大气处于不稳定状态，为暴雨的发生积累了大量不稳定能量。