2020年7月31日暴雨天气过程分析

摘要：通过对2020年7月31日天津机场暴雨天气过程进行分析，指出副高外围584线的南撤是该次暴雨的天气尺度和大尺度环流背景，副高外围持续的偏南氣流对本次暴雨的水汽和不稳定能量的输送起到了决定性作用，为中小尺度形成创造了有利条件。该文利用ncep资料、探空资料等对该次过程的环流形势、水汽条件、动力条件、能量条件等方面进行了分析，旨在总结此类降水的天气预报规律，积累经验，为今后此类暴雨的预报准确性提升提供借鉴和参考。

关键词：天津机场 暴雨 副热带高压 雷暴

中图分类号：P458   文献标识码：A   文章编号：1672-3791（2022）07（a）-0000-00

Summary of Rainstorm Weather Process on July 31， 2020

WANG Bo

（Tianjin Branch of North China Air Traffic Administration of civil aviation of China， Tianjin， 300252 CHina）

Abstract： By analyzing the rainstorm weather process of Tianjin airport on July 31， 2020， it is pointed out that the southward withdrawal of line 584 outside the subtropical high is the weather scale and large-scale circulation background of the rainstorm. The continuous southerly air flow outside the subtropical high plays a decisive role in the transportation of water vapor and unstable energy， creating favorable conditions for the formation of small and medium-sized scale. In this paper， NCEP data and radiosonde data are used to analyze the circulation situation， water vapor conditions， dynamic conditions and energy conditions of this process， in order to summarize the weather prediction law of this kind of precipitation and accumulate experience， so as to provide reference and reference for improving the prediction accuracy of this kind of rainstorm in the future.

Key Words： Tianjin airport; Rainstorm; Subtropical high; Thunderstorm

暴雨是我国常见的灾害性天气，暴雨预报是我国天气预报工作的重点内容。陶世言提出，暴雨是各种尺度气象系统的结果，大尺度环流为暴雨提供了背景场，中尺度气象系统是暴雨的生产者。中尺度天气系统对大雨的影响主要有两个：一是产生大雨的直接作用;二是中尺度气象系统对积云对流活动的发展有明显的组织和增强作用，直接影响引起暴雨的系统[1-5]。不同学者针对不同地区、不同类型的暴雨分别进行研究。该文利用ncep资料、探空资料等对2020年7月31日天津机场发生的暴雨天气进行诊断分析，进一步探讨暴雨形成过程中物理量的演变特征，从而为暴雨的预报提供有力的依据。

1天气实况概述（以下时间均为北京时）

2020年7月31日，天津机场出现了一次暴雨天气过程。降水从早上08：22

开始，01：17停止，01：36降水再次开始，一直持续到16：28结束。本次降水的降水时间长达8个小时，最大雨强达到强降水，期间伴随雷暴，整个过程降水量为88.1mm，达到暴雨量级。

2天气形势分析（以下时间均为北京时）

2.1环流形势分析

在地面图上（图1），08时，天津机场处于东高西低的弱形势场控制下，上游有冷锋。高空850hpa到500hpa图显示（图2、3、4），机场处于副热带高压外围，上游有高空槽，呈前倾结构，逐渐东移，本场处于槽前西南气流中，有明显的暖平流和上升运动，为暴雨的发生和维持提供了有利条件。20时，500hpa高空槽压在我市上空，而本次降水在16：28已经结束，说明此次暴雨并不是由高空槽引发的。

根据对华北地区50场特大暴雨环流形势的分析，指出西太平洋副热带高压（以下简称副高）是华北地区暴雨的主导系统。从NCEP资料的500hpa实况可以看出机场处于副高外围，从31日02时～20时，副高是一个南撤的过程，其中8～14时584线有显著南撤，这也很好的对应了该次暴雨的降水主体时段。因此，可以断定副高外围584线的南撤是本次暴雨的天气尺度和大尺度环流背景。

2.2探空资料分析

从31日8时的北京探空图可以看出，北京地区具有很强的正不稳定能量，自由对流高度（LFC）很低，说明易于发生对流。从露点曲线和状态曲线可以看到，温度随高度逐渐降低，在850hpa以下温度露点差很小，从700hpa高度开始往上，温度露点差总体呈逐渐增大的趋势，说明大气层结处于下层暖湿上层干冷的结构，利于对流天气的发生。

从31日08时地面图（见图1）可以看出，地面存在风场的弱辐合，可以促使对流云强烈发展，形成积雨云，并触发雷暴，这些中小尺度天气系统正是造成本次暴雨的直接影响系统。

3水汽条件分析（以下时间均为北京时）

水汽通量是表示水汽输送强度的物理量，其大小反映单位时间内流经单位面积的水汽质量，数值越大，水汽运动越强。水汽通量散度是单位时间内进入或离开单位体积的水汽量，正值表示水汽损失，负值表示水汽积累。通过分析水汽通量发散，可以得到水汽的辐合和辐散，可以确定水汽输送的强度和降水减少的面积，对降水的大小有一定的指示意义。

通过分析可以看出，08时，850hpa和925hpa上天津中南部为水汽通量的辐合区，水汽通量的来源位于天津南部的山东和河南交界出，在偏南气流的输送下将水汽输送至天津境内。14时，850hpa中南部有水汽辐合，而925hpa整个天津市全部变为水汽辐合区，且辐合度有所增强，水汽通量也有所加大，水汽通量大值区位置略有东移，在源源不断的水汽输送下，天津机场的暴雨得以发生和维持。参照机场观测的天气现象演变记录，14时左右天津机场瞬时雨强多次达到中雨及以上级别。20时，天津转为水汽通量辐散区，水汽通量的大值区位置明显东移，水汽输送来源处的水汽通量大幅减小，对应实际情况表明暴雨已经结束。综上所述，可以看出，深厚的水汽输送与水汽辐合是暴雨发生的一个主要条件，当水汽输送减弱，或水汽转为辐散时，也就意味着暴雨的减弱和结束。

4动力条件分析（以下时间均为北京时）

散度是反映大气运动性质的基本物理量。对暴雨过程中散度的特征进行分析，有助于了解辐散和辐合在这些突发风暴中的动力作用。合理的中低层配置有利于大雨的产生，垂直运动对水汽、热量和动量的输送和气象系统的发展起着非常重要的作用。强劲的向上运动是大雨形成的重要条件之一[6]。

对2020年7月31日02：00～20：00暴雨区域（117°E，39°N）分别做散度与垂直速度的纬向垂直剖面。

在31日02时，经度117的位置上近地面层为弱辐合区，中低层有辐散，500hpa上是辐合区，说明在700hpa以下到近地面层有上升运动，在700hpa～500hpa之间有下沉运动。08时，500hpa高度以下均为弱辐合区，说明从近地面到500hpa高度上均为上升气流，到14时，500hpa及以下的辐合有所增强，500hpa以上有大范围的强辐散区，根据达因补偿原理，这种上层辐散下层辐合的形势场配置有利于大气抽吸作用的发挥，大大加强了大气的上升运动。到20时，700hpa及以下均变为辐散区，500hpa为辐合区，大气在垂直方向上又变为下沉运动。

根据Z坐标系下的垂直速度的纬向剖面图，正值代表有上升运动，负值代表有下沉运动。02时和08时，机场上空為下沉运动，08时较02时，平流层低层到对流层层顶的垂直速度有所增加，使高层的干冷空气下沉至低层，使大气形成上干冷下暖湿的不稳定层结，有利于不稳定能量的积累，导致对流性降水的产生，这种干侵入过程常常是导致暴雨发生的一个重要过程。到14时整层都转为上升运动，从近地面到300hpa，随着高度的升高，垂直速度在不断增大，而从300hpa再往上，风速又开始不断减小，存在风速的垂直切变，明显的风速垂直切变有利于中小尺度的发生和维持。20时，整层大气都转为下沉运动，暴雨已经结束[7]。

5结语

该次暴雨是在副高的大尺度天气背景下形成的。该次暴雨全程伴随有雷暴。近地面风场的弱辐合和副高的南撤触发了不稳定能量，产生了雷暴对流，这些中小尺度系统是造成该次暴雨的直接影响系统。丰富的水汽供应使暴雨得以发生、发展、维持，该次暴雨主要是副高外围西南侧偏南气流的水汽输送使得水汽向暴雨区迅速集中并不断地供应。大气的抽吸作用利于上升运动的维持，从而使地面或低层的空气通过抬升达到饱和，从而产生凝结降落成雨。该次暴雨主要以对流性降水为主。垂直方向上对流层顶部以上干冷空气的侵入使得大气形成上干冷下暖湿的不稳定层结，不稳定能量得以积累，产生对流性降水。明显的风速垂直切变有利于中小尺度的发生和维持，从而使得对流性降水时间增长，达到暴雨量级。

6结语

在实际工作中，我们需要不断总结积累经验，充分认识本地区的地形、气候等特点，深入研究形成天气过程成因，提高对这些气象过程和层次的分析和认识。为预警预报和防灾减灾提供有力支撑。2020年7月31日暴雨天气对飞行影响较大，共造成19个航班备降外场，16个航班取消。该文通过对这次暴雨过程进行天气分析，总结出此类的暴雨天气形势模型的特征，为今后此类天气形势下降水的预报积累经验，进一步提高预报准确率。

参考文献

[1] 赵海波，毛文书，许康.四川2020年8月16日暴雨天气过程分析[J].自然科学，2021，9（5）：577-593.

[2] 魏永亮，韩方昕，解文璇，等.2017年7月7日玉树地区一次大到暴雨天气过程分析[J]. 青海气象，2020（1）：10-13.

[3] 方文维，樊佳明，朱紫云.2020年9月7-8日云霄县暴雨到大暴雨天气过程分析[J].海峡科学，2021（6）：59-63.

[4] 徐磊.2018年7月6日昌北机场一次暴雨天气过程分析[J].科学技术创新，2020（3）：66-67.

[5] 刘玉娇，林虹，裴永燕.2020年两次北上台风产生的局地大暴雨天气过程分析[J].黑龙江气象，2020，37（4）：1-3，16.

[6] 石君志.基于天气雷达的冰雹暴雨智能化临近预报方法研究[D].天津：天津大学，2019.

[7] 黄明策.中国东部南方暴雨的气候特征及其与对称不稳定指数关系的研究[D].南京：南京信息工程大学，2020.

作者简介：王博（1989—），女，本科，工程师，研究方向为民航气象、气象预报员工作。