榆中县一次区域性暴雨过程分析

崔宇 安婷婷 牛淑丽

摘 要：利用常规地面与高空观测资料及区域站降水资料对2018年8月20—21日榆中县一次暴雨过程进行分析。结果表明：（1）此次暴雨过程呈低槽型，500hPa低槽、700hPa低涡和切变线及地面辐合线造成强烈的上升运动是此次暴雨过程的主要影响系统。（2）中尺度分析显示，较好的抬升条件、充沛的水汽、大气层结处于不稳定状态，有利于强对流和强降水的发生。（3）此次暴雨过程的物理量场表现较好。整层比湿较大，本地水汽条件好;700hPa水汽通量散度的辐合为降水提供了源源不断的水汽;低层辐合、高层辐散的配置为降水提供强烈的上升气流，而较强的上升运动为强降水的产生提供必要的动力条件;假相当位温高能舌为强降水的发生发展提供了不稳定能量条件。

关键词：暴雨;上升运动;短时强降水;榆中

中图分类号 F323.8文献标识码 A文章编号 1007-7731（2021）08-0146-03

暴雨是指降水强度很大的雨。中国气象上规定，24h降水量≥50.0mm的雨称为“暴雨”。按其降水强度大小又分为3个等级，即24h降水量为50.0～99.9mm为“暴雨”;100～249.9mm为“大暴雨”;≥250.0mm为“特大暴雨”。暴雨是我国夏季主要的灾害性天气之一，常造成洪涝、泥石流等灾害的发生，暴雨相关研究也一直受到重视[1]。笔者研究了2018年8月20—21日榆中县一次暴雨过程，分析了高低空天气形势及物理量场等，以期为提高暴雨的预报预警水平提供参考。

1 天气实况与服务情况

1.1 天气实况 2018年8月20—21日，榆中县普遍出现大到暴雨天气（图1），降水主要集中在20日夜间至21日白天，降水量较大的区域主要集中在南部地区。全县共有13站出现暴雨，其中上庄出现大暴雨，最大累计降水量达167.5mm（20：00—20：00降水量）;共5站次出现短时强降水（1h降水量≥20.0mm），最大小时雨量出现在上庄，达40.4mm。上庄站的降水主要集中出现在20日22：00至21日01：00，4h内3次出现短强（图2）。强度大、范围广、强降水集中是此次暴雨过程的典型特征。经与县民政局了解，未有灾情出现。

1.2 服务情况 针对此次暴雨过程，榆中县气象局8月19日下午制作发布了题为“20日夜间到21日白天我县局部地方有暴雨天气过程，需防范可能引发的中小河流洪水、山洪及地质灾害”的《重大信息专报》。20日12：00开始，榆中县北部地区有对流发展，榆中县气象局于20日12：10发布雷电黄色预警信号;根据雷达实况监测及分析，18：40继续发布了雷电黄色预警;22：00榆中县南部开始出现强降雨天气，榆中县气象局根据雨量监测于22：40及时发布了暴雨蓝色预警信号;23：20启动重大气象保障（暴雨）Ⅳ级应急响应。降水过程期间，根据降水实况及降水趋势，榆中县气象局于20日13：45与榆中县国土局联合发布榆中县地质灾害气象风险较高（三级）预警，23：15与县水务局联合发布中小河流洪水气象分险高（二级）预警。根据降水趋势，榆中县气象局于23：45升级暴雨蓝色预警为暴雨红色预警，23：50启动重大气象保障（暴雨）Ⅱ级应急响应，并在20日21：00至21日04：00、08：00、10：00—12：00开展了过程累积降水的滚动雨情服务。降水过程期间，榆中县气象局通过adc或者mas短信向政府决策人员和气象信息员共发布短信48000余条。在收到榆中县气象局发布的暴雨红色预警信号及应急响应启动命令后，防汛办进行了相应的安排部署。

2 高空和地面主要影响系统

降水过程前期，500hPa高度场上欧亚地区呈明显的“两槽一脊”型，低槽分别位于巴尔喀什湖以西和贝加尔湖以东至我国内蒙古一带，贝加尔湖西侧存在高压脊。20日20：00，青海东部有高原槽发展东移;21日08：00，500hPa内蒙西部—河西走廊中部和临夏—甘南—四川北部一带各有一高度槽，呈阶梯状，榆中受槽前西南气流影响;21日20：00，阶梯槽合并东移至陇东南一带，榆中降水趋于结束。过程期间，榆中上空500hPa等高线与等压线夹角较大，有明显的冷平流，干冷空气侵入有利于加强大气的对流性不稳定，对暴雨的加强和发展起到重要作用[2]。20日20：00，700hPa高度场上定西—平凉—庆阳一带存在暖式切变线;21日08：00，切变发展加强，形成低涡，并伴有“人”字形切变生成。对应地面图上，20日20：00，榆中位于地面辐合线前侧，有利于加强上升运动，是形成降水的有利条件;21日08：00，榆中处于地面辐合线后侧，降水明显减少。由此可见，此次暴雨过程是典型的低槽型;500hPa低槽、700hPa低涡和切变线及地面辐合线造成强烈的上升运动，是此次暴雨过程的主要影响系统;降水强度大、持续时间长是造成累计大降水的主要原因[3]。

3 中尺度分析

此次暴雨过程，200hPa存在大风速带，并且在甘肃中部产生辐散，高空急流的抽吸作用有利于上升运动产生，是暴雨产生的有利条件[4]。500hPa存在阶梯槽，有利于高度槽发展加强，而且温度槽落后于高度槽，该配置亦有利于高空槽的维持和发展。700hPa暖式切变发展加强形成低涡，并伴有“人”字形切变。另外，榆中附近存在地面辐合线。甘肃省河東地区500hPa温度露点差T-Td≤2℃，700hPa比湿Q≥10g/kg，本地水汽条件充沛。分析榆中站20日20：00的T-lnP图可以看出：CAPE为33.8J/kg，LI为-3℃，SI为-2.59℃，榆中上空存在不稳定能量，大气层结处于不稳定状态，有利于对流性天气的产生;21日08：00榆中CAPE为40.9J/kg，LI为-0.13℃，SI为0.22℃，不稳定能量略有减小，整层湿度明显增强。中尺度分析表明：抬升条件较好、水汽充沛、大气层结不稳定，有利于强对流和强降水的产生。

4 物理量场

4.1 比湿场 20日20：00，850hPa武威以东比湿≥14g/kg，榆中为14g/kg;700hPa酒泉以东比湿≥8g/kg，榆中为10g/kg;500hPa武威以东比湿≥4g/kg，榆中为5g/kg，此次暴雨过程本地水汽条件较好，有利于暴雨的产生。

4.2 水汽通量散度场 20日20：00 700hPa水汽通量散度场上，甘肃省大部分地方均为负值，酒泉附近存在水汽辐合中心，中心值达-15×10-7g/cm2·hPa·s，榆中水汽通量散度为

-4×10-7g/cm2·hPa·s，有一定的水汽辐合;21日08：00，700hPa水汽辐合中心东移加强至武威，中心值达-29×10-7g/cm2·hPa·s，榆中水汽通量散度为-25×10-7g/cm2·hPa·s，有较强的水汽辐合。整层水汽水平辐合的大小，近似地等于降水率[5]。水汽通量散度低值区与强降水区域具有较好的对应关系，且具有较好的时间相关性，这对强降水落区和降水系统的移动发展有一定的指示意义[6]。

4.3 散度场 20日20：00 700hPa散度场上，甘肃省大部分地方均为负值，辐合中心位于酒泉，中心值达-24×10-5/s，榆中为-6×10-5/s;200hPa散度场上，甘肃省除陇东南外大部分地方均为正值，酒泉和青海东部各有一辐散中心，中心值分别达16×10-5/s和32×10-5/s，榆中为6×10-5/s。21日08：00 700hPa位于酒泉的辐合中心东移加强，位于武威，中心值达-36×10-5/s，榆中为-26×10-5/s;200hPa辐散中心合并东移，位于内蒙古—宁夏一带，中心值达28×10-5/s，榆中为24×10-5/s。低层辐合、高层辐散的垂直结构增强了大气的抽吸作用，造成强烈的垂直运动[7]，有利于促进强降水的产生。

4.4 涡度场 20日20：00 700hPa涡度场上，甘肃省大部分地方为正涡度区，酒泉和定西西部各有一涡度中心，中心值分别达32×10-5/s和16×10-5/s，榆中上空涡度达10×10-5/s;200hPa涡度场上，甘肃省基本处于负涡度区，涡度中心位于甘南，中心值达-56×10-5/s，榆中上空涡度达-48×10-5/s。21日08：00 700hPa位于定西西部的正涡度中心东移增强，移至定西东部，中心值达40×10-5/s，榆中上空涡度达34×10-5/s;200hPa位于甘南的负涡度中心东移增强，移至陕西北部，中心值达-60×10-5/s，榆中上空涡度达-34×10-5/s。低层正涡度和强降水区域具有较好的对应关系[8]。这样的高低空涡度场配置，有利于形成低层辐合、高层辐散，加强张掖上空高空辐散抽吸作用，使得垂直上升运动增强[9]，有利于强降水的产生。

4.5 垂直速度场 20日20：00垂直速度场上，榆中上空整层垂直速度均为负值，表明上升运动明显。此外，上升速度大小与水汽辐合紧密相关，在不考虑地形上升速度及比湿不变的条件下，降水强度等于整个气柱的水汽辐合，整层水汽辐合量和500hPa上升速度成正比[10]。

4.6 假相当位温 假相当位温是一个表征温度、气压、湿度的综合物理量。在同一气压条件下，假相当位温越大，空气越暖湿;反之空气则越干冷。20日20：00至21日08：00，榆中上空200～850hPa假相当位温值θse为71～84℃。假相当位温值越高，表示能量越高，越有利于降水产生。

5 小结

研究结果表明：此次暴雨过程呈低槽型，500hPa低槽、700hPa低涡和切变线及地面辐合线造成强烈的上升运动，是此次暴雨过程的主要影响系统。中尺度分析显示，较好的抬升条件、充沛的水汽、大气层结处于不稳定状态，有利于强对流和强降水的发生。此次暴雨过程的物理量场表现较好。整层比湿较大，本地水汽条件好;700hPa水汽通量散度的辐合为降水提供了源源不断的水汽;低层辐合、高层辐散的配置为降水提供了强烈的上升气流，而较强的上升运动为强降水的产生提供了必要的动力条件;假相当位温高能舌为强降水的发生发展提供了能量条件。

参考文献

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（责编：徐世红）