2015年7月27—28日张家口地区一次暴雨过程分析

姬雪帅 黄若男 石文伯

摘要  应用MICAPS常规资料和区域站降水资料，对2015年7月27—28日发生在张家口地区的一次暴雨过程进行综合分析。结果表明，此次强降水过程是由于冷空气东移南下与副高外围的暖湿气流交汇产生的，冷涡系统，短波槽、低层切变线以及副高外围暖湿气流，地面存在倒槽结构，这些系统为暴雨产生提供大的环流背景。各物理量分析表明，张家口地区动力条件、热力条件、水汽条件配合较好，均有利于强降水的发生。

关键词 暴雨;暖湿气流;冷空气

中图分类号：P458.121.1 文献标识码：A 文章编号：2095-3305（2019）04-037-03

DOI： 10.19383/j.cnki.nyzhyj.2019.04.016

Abstract Based on MICAPS conventional meteorological data and national station precipitation data，a rainstorm process which occurred on July 27-28，2015 in Zhangjiakou was analyzed. The results showed that the heavy precipitation process was caused by the convergence of cold air moving eastward and southward with the warm and moist air around the subtropical high pressure. There were inverted grooves on the ground in the cold vortex system，short'wave trough，low'layer shear line and the warm and wet air around the subtropical high pressure. These systems provided a large circulation background for the rainstorm. The analysis of various physical quantities showed that the dynamic，thermal and water vapor conditions in Zhangjiakou area cooperated well，which were all conducive to the occurrence of heavy precipitation.

Key words   Rainstorm;Warm and moist air;The cold air

暴雨是我國主要的灾害性天气之一，随着国民经济和城市群的迅速发展，短历时、强度大的局地暴雨给城市带来的气象灾害及城市次生灾害也越来越严重。长期以来，广大气象工作者对暴雨的影响系统、形成机理进行了较深入的研究[1]。王宪彬等[2]对2008年7月发生在我国东北地区的暴雨过程进行了诊断分析;陈传雷等[3]对2009年7月辽宁省3次局地短时暴雨的位势高度场、垂直速度场、θse场和水汽通量场进行了对比分析;王丛梅等[4]的分析表明西北涡和东蒙冷涡是河北省低涡暴雨的主要影响系统。笔者应用MICAPS常规资料和区域站降水资料，对2015年7月27—28日发生在张家口地区的一次暴雨过程进行综合分析，研究结果对于暴雨天气的分析和预报具有参考作用。

1 天气过程实况

2015年7月27—28日，受高空槽和副高外围暖湿气流的共同影响，张家口全市出现了雷阵雨天气过程，降水量分布不均（图略），平均雨量为中到大雨，部分地区暴雨，个别点达到了大暴雨。在张家口市的加密站中，降水量大于25 mm的站点224个，大于50 mm的站点98个，大于100 mm的站点3个，降水量较大的区域主要在中南部。

2 环流形势特征

2.1 高低空环流形势

7月27日08：00 500 hPa高空图（图1a）为两槽一脊形势，新疆北部，巴尔喀什湖以东地区是一个高空冷涡，中心强度为548 dagpm，-20℃;在脊后涡前有一股冷空气在西北气流的引导下逐渐东移南下，同时副高中心位于海上，副高不断西伸北抬;在7月27日20：00（图1b），东移南下的冷空气开始形成闭合的低涡系统，受冷涡系统的影响，西风带系统中出现波动，副高进一步西伸北抬，这样副高外围的暖湿气流与东移南下的冷空气交汇，形成了此次的强降水。700与850 hPa上（图略），西南风风速达到低空急流的强度，这样在低层形成了明显的水汽输送带，水汽不断从南海向北输送，这样暖湿气流与冷涡前部的冷空气不断交汇，产生了强降水。

2.2  T'logp分析

分析降水前7月27日08：00张家口的探空曲线，从整层来看，高空风向随高度顺转，为暖平流，深层（0～6 km）垂直风切变大于10 m/s，较强的风切变有利于产生强降水（图2a）。K指数为37℃，说明大气存在对流不稳定，对流抑制能量为515.1 J/kg，抑制较强，有利于能量的积累。抬升凝结高度为817 m，0℃层高度为4 766 m，抬升凝结高度到0℃之间的高度可以作为暖云层的厚度，由于降水系统中暖云层越厚，越有利于高效率降水的产生，接近4 000 m表明张家口上空的大气拥有较高的降水效率;7月27日20：00，抑制能量消失，午后时不稳定被触发，积累的能量大量释放，K指数减小，沙氏指数增大，局地已经出现了强降水（图2b）。

3 物理量诊断

此次过程降水强度最大范围主要集中在7月27日下午到夜间，故以下主要对这段时间进行综合诊断分析。

3.1 动力条件

7月27日20：00沿115°E附近的涡度和散度经向垂直剖面分析，张家口地区一致为正涡度区，涡度强度在10×10-5/s以下。正涡度区向北倾斜，在45°N，250 hPa出现强度为44×10-5/s的强涡度中心（图3a）;同时刻散度垂直剖面图上，负散度区也一直向北倾斜，一直到500 hPa，在400 hPa附近出现一个正散度中心（图3b）。由准地转理论中的涡度方程可知，低层负散度中空气向中心辐合，在地转偏向力的作用下产生正涡度，由连续方程可知会产生上升运动，同时，低层正涡度区，科氏力由涡度中心指向外，必须有向心的气压梯度力与其平衡，导致中心气压降低，从而负散度加强，这样的耦合形势对降水持续和发展有重要作用。

3.2 水汽条件

对比湿q也做经向垂直剖面图，在40°～45°N为高湿区，根据本地指标，q大于10 g/kg易产生暴雨，同时，在500 hPa以上有干空气侵入（图4）。从相对湿度（图略）也可以看出，7月27日20：00到28日08：00，张家口地区700 hPa相对湿度大于70%，850 hPa相对湿度大于60%，这说明水汽条件比较好，对强降水产生有利，在28日20：00，700和850 hPa的相对湿度明显减小，降水趋于结束。

3.3 热力条件

由于假相当位温可以综合反映大气的温度、湿度和气压等特征，对假相当位温进行同样的剖面分析，在40°～42.5°N，500 hPa以下，θse高值区自地面向上伸展，在40°N以北，500 hPa附近有小于55 K的舌状低值区从北向南伸展，与底层的高值区相接，在张家口地区的上空500 hPa以下>0，为对流不稳定层结，500 hPa以上<0，为对流稳定区，同時，张家口地区K指数都大于36℃，表明张家口地区上空为上干冷下暖湿，大气具备了较高的潜能，热力条件较好。

4 结论

（1）此次张家口地区暴雨天气产生主要是由于冷涡外围分裂出来的冷空气东移南下与不断西伸北抬的副高外围的暖湿气流交汇，同时中低层的切变以及水汽输送配合地面倒槽结构，从而形成此次强降水。

（2）物理场量中涡度散度相互耦合，动力条件比较有利，高中低层水汽充足，同时热力条件提供了较强的能量，都为此次暴雨产生提供了有利条件。

参考文献

[1] 晋建设，王超.2007年7月12-15日河南省大暴雨天气诊断分析[J].气象与环境科学，2010，33（4）：64-70.

[2] 王宪彬，张旭辛，艳辉.东北地区一次暴雨过程落区研究[J].气象与环境学报，2010，26（5）：36-40.

[3] 陈传雷，阎琦，吴艳青，等.2009 年7 月辽宁3 次局地短时暴雨过程对比分析[J]. 气象与环境学报，2010，26（4）：13-16.

[4] 王丛梅，丁治英.河北夏季低涡暴雨的统计研究[J].自然灾害学报，2006，15（5）：69-75.

责任编辑：郑丹丹