副高北抬过程中的“7.19”河套区域暴雨特征

袁慧敏 李瑞青

摘要 利用常规气象资料、卫星资料、多普勒雷达产品、FNL（1°× 1°）再分析资料，对2018年7月18—19日副高北抬降水过程中多个MCS的结构特征、形成机制和可预报性进行了分析。结果表明：该次副高北抬过程中，河套地区受850 hPa切变线和地面冷锋东移南下影响，锋面两侧湿度差异明显，锋前高温高湿高能，降水多以对流性降水为主，雨量分布不均。19日17：00，系统主体已过，巴彦淖尔市南部一带有850 hPa切变线南段滞留、θse密集，边界层具有明显偏东急流与辐合区，雷达回波在巴彦淖尔市东南部地区停留较长时间，并向包头缓慢移动。

关键词 副高北抬；冷空气；MCS

中图分类号：P426.62 文献标识码：A 文章编号：2095-3305（2018）05-024-05

DOI： 10.19383/j.cnki.nyzhyj.2018.05.010

2018年7月19日2：00—20：00，副高北抬伴随850 hPa切变线和地面冷锋东移南下，内蒙古西部出现一次强降水过程。该次降水局地性强、雨量分布不均，主要灾情以雷电和短时强降水为主（图1）。主要形成2个区域性暴雨区，一个位于巴彦淖尔市东南部、包头市西部地区，过程雨量达大暴雨量级；另一个位于鄂尔多斯东北部包头市东南部地区，过程雨量达暴雨量级。文中利用常规气象资料、卫星资料、多普勒雷达产品、FNL（1°×1°）再分析资料，就该次副高北抬降水过程中多个MCS的结构特征、形成机制和可预报性进行了探讨。

1 天气实况及特点

该次过程共出现大暴雨8个站，暴雨165个站，大雨502个站；最大降水量162 mm，过程175.4 mm（包头市固阳杨六圪卜）；小时雨强84.7 mm/h（图2）。

降水主要分3个阶段：第1阶段为19日2：00，在巴彦淖尔市中部偏北生成的MCS云团由于出流较弱而下山减弱，在巴彦淖尔市东南部与包头市西部造成强降水；第2阶段为19日05：00，乌拉特前旗与大佘太北部地区生成新的MCS由且与上一个对流单体合并形成多个对流单体组合，在列车效应下造成巴彦淖尔市东南部与包头市西南部的强降水。上述MCS伴随切变线和冷锋而生成、移动；第3阶段为19日07：00，低层冷空气渗透，杭锦后旗中南部平原地区存在中尺度辐合线，在杭锦后旗中南部与临河北部地区触发对流云团，与宁夏东北上的对流云团合并，在高温高湿高能的环境中逐渐发展成为MCC，并沿引导气流向东南方向移动，造成鄂尔多斯市东北部强降水。

2 天气形势分析

2.1 背景形势

7月18—19日，500 hPa上副高明显北抬，贝湖南部有冷空气活动，588线边缘伴随高空急流的南侧边界（图3a，b）。低层850 hPa有一东北西南向切变线东移南压（图3c），19日05：00河套切变线的南端位于临河北部且长时间维持，切变线南侧伴随西南急流输送水汽，地面气压场呈东高西低的型式（图3d），锋面两侧湿度差异很大，锋前暖区有倒槽辐合，河套地区中南部地区高温高湿能量积聚（19日夜间T≥24℃，Td≥19℃）。

由环流形势的发展演变及垂直配置可以看出，该次过程500 hPa冷空气活动相对较弱，是一次副高北抬伴随低层850 hPa切变线和地面冷锋东移南压的暖区暴雨过程，中低层和地面的动力系统明显，切变线和锋面两侧湿度差异大。此外，河套地区中南部地区高温高湿高能，层结为上干下湿，属于不稳定层结，地面倒槽辐合区易触发局地对流。

从临河、乌拉特中旗18日20：00和东胜、呼和浩特19日08：00的探空图（图4）可以看出，降水开始前的统一特征表现为：CAPE值大、CIN值适中、LCL低、SI指数小、层结上干下湿，上述指標显示将出现短时强降水的可能性很大。

3 物理量分析

从不同降水时段850 hPa假相当位温的分布情况（图5），可以看出河套地区中南部地区普遍达到355 K以上，说明暖湿气团非常强盛、中南部地区的温湿和能量条件非常有利于短时强降水等对流性天气发生，并且能量锋区自北向南逐渐南压至巴彦淖尔市东南部一带。第1、2阶段的强降水均发生在能量锋区的前沿地带，而第3阶段的降水发生在能量高值中心。

从19日不同时段整层大气可降水量和850 hPa比湿+风场（图6）可以看出，除西北部地区以外，河套地区中南部地区整层大气可降水量可达76 mm以上，部分地区高达80 mm以上，局地水汽十分充沛。相应地，850 hPa比湿达到16 g/kg及以上，绝对湿度大。但是从风场配置来看，湿平流较强，河套南部一带有低空急流存在，暴雨区位于低空急流出口区左侧。

而不同降水时段850 hPa水汽通量散度的分布（图7）则显示出以下特征：19日凌晨的降水降水区没有明显的水汽通量辐合、甚至有水汽通量辐散，说明第1阶段的降水水汽主要来自于本地，外来水汽输送不显著。19日白天的降水在强降水区伴随有明显的水汽通量辐合，说明第2、3阶段的降水有外来水汽的输送；

图8给出了4个降水时段700 hPa相对涡度平流的分布情况，图片显示19日凌晨降水区为正相对涡度平流区，伴随系统性上升运动，说明第1、2、3阶段的降水有天气尺度辐合上升运动相对应，同时触发中小尺度系统的上升运动共同影响（不同于局地暴雨仅有中小尺度系统触发的上升运动）。

4 触发与维持机制

4.1 第1阶段降水（02：00—05：00）

从19日02：00临河站的0.5°仰角的基本反射率和径向速度中可以看出（图9a，b），19日前半夜的降水对流单体呈带状分布强度较弱，达到40 dBZ以上，对流单体东北移，雷暴前方有明显出流，其东南尾端不断有新的对流单体触发生成且有新的出流配合。03：00在两条出流之间有新的对流单体触发生成，其形成机制应该是中尺度雷暴冷出流触发生成。速度图上以东南风为主，且受北部山区地形影响自南向北风速逐渐减小，存在明显的风速辐合，该MCS在下山后减弱，强降水区仅位于巴彦淖尔市北部山区。

19日前半夜在东北西南向的切变线雨带上有圆形MCS发展，强降水发生在MCS西南侧。从自动站1 h自动站风场也可以看出地面存在大尺度地面辐合线，说明该次过程是大尺度系统触发生成中尺度对流带，随着地面辐合线逐渐东移南压，对流雨带南压与雷暴出流触发的对流带合并，在该过程中有对流单体沿辐合线东北移在其东北尾端逐渐合并形成带状MCS，造成巴彦淖尔市西北山区的暴雨。

4.2 第2降水阶段（05：00—07：00）

从鄂尔多斯19日05：00 0.5°仰角的基本反射率、平均径向速度、自动站与云图（图10）可以看出，积状云回波呈块状向东北方向移动，雷暴前方不断有新生单体生成（乌拉山迎风坡），速度图上风随高度顺转有暖平流，低层存在东北风急流；多个对流单体形成列车效应，造成巴彦淖尔市东南部、包头市西部的大暴雨。

4.3 第3降水阶段（07：00—17：00）

从鄂尔多斯站19日07：00 0.5°仰角的基本反射率、平均径向速度、自动站以及相应的云图（图11）可以看出，该阶段的雷达回波结构密实、尺度较小、移速缓慢，速度图上有明显辐合；包头市南部、鄂尔多斯东北部附近有强回波影响，单体强度超过45 dBZ，持续时间3 h以上，使得该时段内逐小时降水量维持在30～50 mm的较高水平上。到了15：00鄂尔多斯后部有副冷锋影响，触发新的对流单体，向东南移动，受前后2次对流带影响造成上述区域的暴雨过程。

通过以上分析可见，第1、2、3阶段的降水回波具有以下共同的特征：①均为积状云降水回波，结构密实，反射率因子梯度大，强度中心>45 dBZ；②对流单体回波高度<10 km，降水效率高；③均受多个对流单体影响，强单体影响时间与短时强降水时段有较好对应关系。其不同点为回波形状不同（带状或块状）；对流单体的移速不同、生命史长短不一；列车效应的有无；径向速度场的特征不同。

综上分析可知，19日夜间的MCS主要由天气尺度系统（850 hPa切变线、地面冷锋辐合线）在东移南下过程中触发，期间由于能量条件好、水汽条件好等原因造成暴雨；19日的MCS是在副高北抬、中纬度西风带系统主体东移以后，在能量条件和局地水汽条件好的情况下，由低层冷空气渗透、中尺度辐合线、列车效应以及地面副冷锋等原因触发造成巴彦淖尔市、包头市、鄂尔多斯市的暴雨、局地大暴雨过程。

5 小结

（1）副高北抬过程中，伴随850 hPa切变线和地面冷锋东移南下影响河套地区巴彦淖尔市北部地区，锋面两侧湿度差异明显，南部地区高温高湿高能，降水多以对流性降水为主，雨量分布不均。

（2）19日03：00，在巴彦淖尔市中部偏北生成的MCS云团由于出流较弱而下山减弱，在巴彦淖尔市都东南部与包头市西部造成强降水；05：00，乌拉特前旗与大佘太北部地区生成新的MCS由且与上一个对流单体合并形成多个对流单体组合，在列车效应下造成巴彦淖尔市东南部与包头市西南部的强降水。上述MCS伴随切变线和冷锋而生成、移动。

（3）19日07：00，低层冷空气渗透，杭锦后旗中南部平原地区存在中尺度辐合线，在杭锦后旗中南部与临河北部地区触发对流云团，与宁夏东北上的对流云团合并，在高温高湿高能的环境中逐渐发展成为MCC，并沿引导气流向东南方向移动，造成鄂尔多斯市东北部强降水。

（4）19日17：00，系统主体已過，该次过程巴彦淖尔市南部一带有850 hPa切变线南段滞留、θse密集，边界层具有明显偏东急流与辐合区，雷达回波在巴彦淖尔市东南部地区停留较长时间，并向包头缓慢移动。

参考文献

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责任编辑：刘赟