2019年7月豫东地区一次局地短时强降水过程分析

李辰

摘 要：利用常规观测资料、NECP再分析资料、区域自动站加密观测资料和商丘站多普勒雷达产品，对2019年7月27日豫东地区发生的一次局地短时强降水过程进行综合诊断分析。结果表明：高空下滑冷槽侵袭副热带高压西北侧暖湿空气，配合中低层切变和地面辐合线，为此次强对流天气提供了良好的环流背景;虽然没有急流出现，但较好的比湿为短时强降水提供了充沛的水汽条件;加之前期温度较高，配合副高边缘的弱冷空气活动，有利于强对流天气的触发。在今后此类天气的预报服务过程中，应当多关注地面风场、雷达图等实况天气的变化。

关键词：短时强降水;环流背景;地面辐合线

中图分类号：P458.121.1文献标识码：A文章编号：1003-5168（2020）25-0136-04

Abstract： By using the conventional observation data， NECP reanalysis data ，regional observation data and radar data of Shangqiu，a local severe convection weather accompanied with short-time heavy rainfall in July 27，2019 of Shangqiu was comprehensive analyzed. The results showed that the high-altitude sliding cold trough invadeing the warm and humid air on the northwest side of the subtropical high， and cooperates with the low-to-middle layer shear and the ground convergence line. It provides a good circulation background for the convective weather. Although there is no low-level jet， the good divergence provided water vapor conditions for the occurrence of this heavy rainfall. The higher temperature and weak cold air activity at the edge of the subtropical high are conducive to the triggering of strong convective weather. In the process of the future of this kind of weather forecast service， We should pay more attention to the changes of the real weather such as the ground wind field and Doppler radar data.

Keywords： short-time heavy rainfall;the circulation background;surface convergence line

短時强降水在我国天气预报业务中一般指1 h雨量在20 mm或3 h雨量在50 mm以上的降水事件[1]，也是夏季豫东地区的主要气象灾害之一。当豫东地区盛夏处于副热带高压西北边缘，受下滑冷空气影响时，对流性强降水多发，它具有空间尺度小、持续时间短、突发性强等特点，并且容易造成城市内涝等次生灾害，有时也会对农业、交通和人民生命财产造成严重影响[2-4]。由于其预报难度较大，因此，短时强降水的监测和预报预警也越来越受到众多学者专家的关注[5]。杨诗芳等[6]的研究发现，短时强降水时大气层结不稳定，大气对流各个参数场中心与短时强降水中心对应较好。狄潇泓等[7]、孙磊等[8]通过分析物理量指标得出，充沛的水汽、深厚的湿层、中等强度的对流有效位能等有利于短时强降水的发生。刘帆等[9]分析了径向速度图上零速度线呈“S”型，表示低层暖平流，风向辐合、辐散和逆风区等特征均有利于短时强降水的发生。

本文利用常规观测资料、NECP再分析资料[10]、区域自动站加密观测资料和商丘站多普勒雷达产品[11]，对2019年7月27日夜里豫东地区发生的强对流天气过程进行综合诊断分析。由于此次过程各家模式均出现不同程度的漏报，因此，本文着重分析了其环流背景和物理量配置，为今后此类强对流天气的预报预警提供参考依据。

1 资料选取和天气过程概况

1.1 资料选取

利用商丘市各县国家站及加密气象站10 min降水数据、常规观测资料、新一代天气雷达等分析环流形势、高中低层风场配置等特征;利用NCEP再分析资料分析水汽输送及动力条件等。

1.2 天气过程概况

2019年7月27日夜里，在副热带高压西北侧，受高空低槽和中低空切变线共同影响，河南省商丘市东北部突发强对流天气，并伴有短时强降水、雷暴大风。有24个站点降水量超过50 mm，2个站点降水量超过100 mm，降水主要集中在虞城、夏邑的北部，以及永城北部和西部，最大降雨量出现在虞城大杨集103.9 mm。

强降水的重要集中时段主要出现在27日22：00至28日02：00，小时雨强超过20 mm的站点有62个，并出现极端短时强降水，其中超过50 mm的站点有7个，最大小时雨强出现在虞城刘集，小时降雨量为92.4 mm（22：00—23：00）。该站10 min雨强在21：40—22：00均超过20 mm（见图1）。可见，此次过程降水时段集中，雨强极大，局地性强，是2019年小时雨强最大的一次降水过程。

2 全球模式检验

对EC、日本和GRAPS等6个全球模式26日20：00起报的27日20：00至28日20：00的24 h累积降水进行检验（见图2），各家产品均出现不同程度的漏报和缺报，并且对大雨以上量级的降水全部漏报。其中，GRAPES对降水范围有所反映，但量级明显偏小。可见，全球模式对此类突发局地短时强降水的预报能力有限，预报效果不理想，也说明此类由中尺度引发的强对流天气预报难度大。

3 大气环流形势

通过绘制27日20：00高空中尺度分析图[12]及强降水时段的地面中尺度分析图，揭示此次短时强降水的大气环流场和物理量配置。

3.1 高低空配置

降水过程前期，在27日08：00的5 500 m高空，吕梁、西安、汉中一线有一低槽，850 hPa切变线位于兰考、鱼台至连云港，27日20：00，588线略北抬至甘孜、卢氏到射阳一线，同时高空低槽东移，低空切变线北抬，豫东地区位于588线外围西南气流中，并且在强降水区的整层[T-Td]≤4 ℃，其中豫鲁苏皖四省交界处的[T-Td]≤2 ℃。在强降水地区，850 hPa与500 hPa温度差为26 ℃，上冷下暖使大气层结不稳定性加强，有利于强对流的发生。除此之外，在700 hPa有一干舌從山西伸向强降水地区，而在925 hPa有一湿舌从黄海海域伸向该地区，说明中低层有干冷空气侵入，有利于对流的触发。

在20：00的地面图上，菏泽地区有弱冷空气南下，在兰考、曹县、丰县一带形成地面辐合线，虽然辐合区较小，但使得对流发生的动力条件得到加强。辐合区快速向东南移，到23：00移至山东涡阳到泗县一带，雨区也随之东南移，随后逐渐消散。另外，辐合区的存在比强降水时段的发生提前2 h左右，对提前预警有一定的指导作用。商丘地面14：00最高温度连续7天维持在36～37 ℃，露点温度在26 ℃以上，为对流的发生储备了能量和湿度条件。

3.2 物理量诊断分析

从27日08：00和20：00徐州站的探空资料来看，在08：00[见图3（a）]，徐州站的[CAPE]值已经达到1 481.3 J/kg，有较好的能量储备，而在700～850 hPa，有弱的干冷空气入侵，500 hPa以上基本是干区，但整层处在暖平流之中。在20：00[见图3（b）]，500 hPa以下整层湿度较好，[K]指数达到44，[SI]指数为-4.82，说明在对流发生前大气层结极为不稳定。但是，20：00的探空资料由于时效问题，对实际预报预警作用不大。值得注意的是，从08：00探空资料来看，[K]指数为36，[SI]指数为-1.47，已经说明大气层结具有一定的不稳定性，为强对流天气的发生提供了条件，但由于其有效时间大约为4 h，故不能完全依赖08：00的探空图。

此外，从强降水前期27日20：00的925 hPa水汽通量场[见图4（a）]来看，此次降水的水汽主要来源于南海，途经广西、湖南、湖北，直至豫东地区;而从850 hPa的比湿场[见图4（b）]来看，水汽条件配合非常好，超过15 g/kg;从20：00假相当位温分布[见图4（c）]来看，由于前期温度较高，850 hPa的[θse]均大于85 ℃，说明不稳定能力相当高，有利于强对流天气的触发。

4 雷达产品分析

从商丘站多普勒雷达图分析得出，此次降水主要是由局地分散的对流回波逐渐发展成团状对流回波引起的短时强降水，降水范围局地性强，且回波发展移速快、强度大，对流较为明显。19：15，在民权东北部、成武北部和南部以及菏泽南部有分散对流小回波出现，中心强度在50～55 dBZ。与此同时，虞城北部地区有一小对流回波生成，随后迅速发展并向东北移，并与北部南下的分散回波在单县、成武附近结合形成团状回波。21：13，大片回波开始向南移动，且发展旺盛，同时在22：00的径向速度上也有开始出现多处辐合区，张集随后便出现22.3 m/s的极大风速。对比20：00地面图，在曹县附近有偏北风（地面辐合线出现），对强降水和短时大风发展有提前指示作用。在22：18，虞城北中部大部分地区已出现大于50 dBZ的强回波，对应22：00—22：20，以刘集站为例，该时段降水量超过50 mm。而后回波继续东移南下影响夏邑、永城，形成明显的出流变界，并造成其北部出现短时大风。与此同时，在睢县、宁陵有一回波生成，在逐渐东移的过程中不断发展，与南部柘城的回波相结合，在23：35，夏邑和永城交界出现中气旋，造成该地区出现的大风天气;28日00：40，移至睢阳区时发展最为旺盛，导致夏邑、永城和睢阳区部分地区的出现50 mm/h的短时强降水。

5 结论与讨论

①这次突发强降水过程是以高空下滑冷槽侵袭副热带高压西北侧暖湿空气为背景，在中低层切变辐合作用下产生的，地面辐合线和弱干冷空气的侵袭为强对流提供了触发条件。

②较厚的湿层为短时强降水提供了充沛的水汽条件，虽然此次降水没有低空急流的出现，但925 hPa比湿超过20 g/kg的区域对小时雨强超过50 mm的强降水落区有较好的指示作用。

③前期实况温度较高，且850 hPa的假相当位温大于85 ℃，较高的不稳定能量配合副高边缘的弱冷空气活动，有利于强对流天气的触发。

④雷达径向速度图上，辐合区的出现与移动方向和短时强降水以及雷暴大风的落区有较好的对应;另外，中气旋的出现，也对短时大风有提前预警作用。

由于此次过程各家模式均出现不同程度的漏报，因此，在今后预报服务过程中，对于符合此类环流背景的天气，尤其是短时临近预报，不应过多依赖数值预报，应当多关注实况，特别是地面风场和雷达图的变化，对短时强降水等灾害性天气有提前预警作用。

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