鄂尔多斯市一次区域性大暴雨成因及多模式产品可预报性分析

苏日娜 刘雨金

摘 要：利用自动气象观测资料和雷达ROSE 2.0资料，通过对2022年8月17—18日强降雨的特征及成因、数值模式检验评估、预报预警检验等方面进行分析。结果表明：此次过程是在副热带高压、高空槽、低空急流及地形等因素共同影响下发生的，不同时段强降水系统的发展演变特征不同，副高东退后维持，高空不断有冷空气注入，低空急流显著，冷暖空气交汇、层结极其不稳定，最强降雨时段落区与低层切变线及地面辐合线位置基本吻合。雷达ROSE 2.0表现为混合层状降水回波，较强回波维持在中部偏南地区长达8 h，最大降水回波达58 dBz，且从鄂尔多斯市西南部一直有回波补充，展现明显“列车效应”，径向速度特征具有较好的指示意义。

关键词：极端暴雨；副热带高压；列车效应

中图分类号：P457.6 文献标志码：B文章编号：2095–3305（2024）02–0-03

2022年8月17—18日，鄂尔多斯市遭遇强降雨，中东部暴雨到大暴雨，阿勒腾席热镇、薛家湾镇日降雨量破历史纪录。受强降雨影响，多地发生山洪、城市内涝等次生灾害，给生产生活造成损失。伊金霍洛旗部分小区地下车库和地下室雨水灌入，车辆被淹，居民遭受财产损失，个别小区停水停电，影响市民正常生活。伊金霍洛旗、鄂托克前旗牧区部分群众房屋、棚圈被淹，人员、羊只被困。18日早晨，东胜区、康巴什区、伊金霍洛旗、准格尔旗、达拉特旗、鄂托克旗实施交通管制路段20处，多条道路积水严重，部分道路下水井盖被冲开，多处路段路基塌陷或被冲毁，出行严重受阻。水情信息显示，伊金霍洛旗、准格尔旗部分流域发生洪水，准格尔旗纳林川沙圪堵站18日08：00洪峰流量达380 m3/s。

1 强降雨实况

此次过程具有降雨范围广、累计雨量大、持续时间长、小时雨强强等特点。中东部出现暴雨到大暴雨，两站点均打破了历史纪录。全市259个观测站中，小雨83个站，中雨36个站，大雨49个站，暴雨47个站，大暴雨44个站。最大累计雨量出现在伊金霍洛旗壕赖村，为248.8 mm，最大小时雨强出现在伊金霍洛旗其和淖尔村，为90.1 mm。其中，阿勒腾席热镇、薛家湾镇日降雨量创有气象记录以来极值。

2 强降雨成因分析

2.1 环流形势和主要天气系统的发展演变

此次暴雨过程是在副热带高压东退、高空短波槽东移、低空急流及地形抬升和阻挡作用等因素的共同影响下发生的[1-9]。

根据MICAPS 4.6各层分析可知，500 hPa高空图上，欧亚大陆中高纬地区为“两槽一脊”型，贝加尔湖及巴尔喀什湖北部的偏北地区分别有冷涡盘踞，维持少动，冷涡在旋转的过程中，涡底不断生成短波槽，给鄂尔多斯市源源不断注入冷空气。从17日08：00起，高空500 hPa阿盟一带有短波槽生成并东移发展，鄂尔多斯市位于槽前辐散区，利于干冷气流向下传输，为暴雨发生提供了良好的动力条件。17日08：00副高位置西伸至西藏以南地区，水汽条件较差，17日20：00—18日08：00，阿拉善西部有高空槽东移发展，副高迅速东退，东退后一直维持，维持时间达12 h以上，使大量水汽沿副高外围不断向北输送，利于低层系统辐合抬升。冷暖空气在鄂尔多斯市中部偏南地区汇合，造成大量的降水。

低层切变特征分析可知，17日08：00，700、850 hPa，

在阿拉善东部及北部一带有切变生成，17日20：00，700、850 hPa切變线移至尔鄂尔多斯市西部地区，且700 hPa有明显低空急流，之后切变线向东南移动，18日08：00后伴随西北风进入，切变逐渐移出鄂尔多斯市，降水减弱。从地面场分析可知，17日08：00，鄂尔多斯市位于高低压过渡带，到20：00转为低压倒槽控制，之后维持，18日08：00地面在鄂尔多斯市北部偏北一带形成低压中心，在中部偏南地区生成明显辐合线，与强降水落区基本吻合。从T-Td分析可知，从17日08：00～20：00，整层T-Td≤5 ℃，18日08：00东部偏北地区T-Td≤0 ℃，

接近饱和，说明受副高东退维持影响，偏南暖湿气流不断地向鄂尔多斯市东部地区输送，使得水汽供给不断增强，为持续性强降水的发生提供了有利的

条件。

2.2 中小尺度系统精细化发展演变

根据雷达ROSE 2.0产品演变分析可知（图1），此次降雨天气过程有持续时间长、降雨量大、局地性强等特点。主要分为2个阶段：前期为对流性降水，主要发生在鄂托克前旗和乌审旗北部；后期对流云带分裂，鄂托克前旗的对流云逐渐减弱，乌审旗北部的对流云加强北上至伊金霍洛旗南部，形成混合性降水，且鄂托克旗一直有回波东北上进行补充，造成“列车效应”，从而使强降水维持。具体情况如下：

第一阶段：从17日17：00开始，鄂尔多斯市西部开始有回波发展，位于杭锦旗南部、鄂托克旗南部、鄂托克前旗东部，回波较弱，以层状降水云为主，没有强回波特征。19：00开始鄂托克旗、鄂托克前旗回波向东北方向移动，并不断加强，19：52，鄂托克旗苏米图北部最强回波达62 dBz（k），向东北方向移动，且不断有回波从西南方向进行补充。在17日20：00～21：00，VIL大值区一直在鄂前旗东北部维持，最大值达到39 kg/m2，

对比实况，此时段鄂托克旗昂素镇阿日赖出现1 h 88.7 mm降水量，之后强降水云系在鄂托克前旗北部稳定少动，直至22：00才逐渐东移减弱，20：00～20：10，

10 min雨量达到24.2 mm，之后均维持在平均每10 min雨量10 mm以上，从实况看，该对流云3 h给鄂托克前旗的阿日赖站带来了163.9 mm的短时强降水。体现短强局地性强的特点。

第二阶段：乌审旗北部地区及伊金霍洛旗南部从17日22：00开始受降水回波影响，开始出现20 mm以上降水，之后西南方向不断有降水回波进行补充，“列车效应”明显，加之地形抬升作用，使得较强降水回波一直在乌审旗北部、伊金霍洛旗南部地区维持，最大降水回波在51～58 dBz，持续时间长达近10 h。

径向速度场从18日02：00后，零等速线呈明显“S”

（m）形，低层有暖平流，且有低空急流，在04：56伊旗南部地区出现“逆风区”（n），之后维持，18日08：00后，特征减弱，持续3 h，辐合强烈，证明动力抬升条件，水汽条件显著，对应“逆风区”位置与强降水落区，位置基本吻合，具有较强指示意义。

2.3 单站探空图要素分析

17日08：00 T-lnP图显示，低层湿度条件较好，400

～700 hPa有明显干空气入侵，近地层有逆温层，利于能量积聚（图2）。17日20：00 T-lnP图显示，整层湿度条件转好，中高层有狭长不稳定区，CAPE值达84.5 J/kg，低层有垂直风切变顺转，为暖平流，中低层500～700 hPa有干侵入，SI值为-0.3，层结不稳定。18日08：00 T-lnP图显示，整层湿层增厚，中低层湿度条件达到饱和，低层仍有垂直风切变顺转，为暖平流，CAPE值较小为7.3 J/kg，高层有冷空气入侵，上干冷下暖湿层结显著，0 ℃层高度偏高，接近6 km，不利于冰雹生成，但有利于短时强降水发生发展。此次强降雨过程是以混合型降水为主，虽然CAPE值较小，但是降雨期间仍然存在不稳定能量积聚和释放的转化过程，造成局地短时强降水。

2.4 云图分析

从卫星云图分析可知，此次过程分为2个阶段，均有中尺度对流系统MCS形成：第一阶段，8月17日20：00左右，位于鄂托克旗、鄂托克前旗北部地区生成明显MCS，呈现团状，并向东北方向移动，西南部宁夏一带有新MCS发展，有合并加强趋势。云顶高度较高，对流云团强度较大。第二阶段，8月18日05：00左右，团状对流云MCS移至伊金霍洛旗南部、乌审旗北部地区，结构密实，云顶高度更高，达到20 000 m以上，且西南部有新生对流云补充，形成明显“列车效应”，维持时间长达10 h左右。

3 数值模式检验评估及预报难点分析

此次暴雨过程从实况各种模式对比分析可知：从15日08：00，各种模式暴雨以上量级均考虑在鄂尔多斯市北部，其中ECMWF大雨以上量级报在鄂尔多斯市东部。从16日08：00，各家模式量级明显增大，均报出了大暴雨落区，即超过100 mm量级，位置基本集中在北部偏东北部地区，其中，只有ECMWF模式除了东北部考虑大暴雨以上量级，还在中部偏南区域考虑了超过100 mm量级。17日08：00起报的未来24 h降雨量，各种模式降雨量及大雨以上落区均有调整，雨量较上一日明显减少，只有CMA-TYM和CMA-MESO两种模式报出100 mm以上量级，但落区仍位于鄂尔多斯市北部沿河一带，只有ECMWF坚持暴雨以上落区在鄂尔多斯市中部偏南位置，与实况落区较为接近。

两种模式对局地极端暴雨落区及量级差异较大；其中，CMA-MESO模式、NCEP模式更容易报出暴雨点，但落区把握不准，调整较快；ECMWF模式预报相对稳定，降雨落区与实况较为接近，但降雨量级把控不准。

经检验，此次降水的市台预报与实况差距较大，预报大雨以上落区位置偏北，西南部大雨以上落区漏报，未报出大暴雨落区。

4 结论

（1）此次暴雨过程是在副高东退、短波槽东移、低空急流、地面倒槽维持及地形抬升和阻挡作用等多种因素的共同影响下发生的。

（2）不同时段强降水中小尺度系统的发展演变特征不同，在强降水时段出现MCS，结构密实，维持时间长，对流强。雷达基本反射率显示明显“列车效应”，较强回波持续时间长达近10 h。径向速度场表现为强烈的辐合，有较好的指示意义。正“S”形、速度模糊、“逆风区”等特征长时间地出现，证明底层有强有力的暖湿气流，动力条件显著，利于短时强降水的发生以及长时间维持。中尺度系统的发生发展机制及雷达对强对流天气的监测技术仍是未来重点研究方向。

（3）探空图分析，对强对流类型（冰雹、短强）判别有一定优势。

（4）经检验，此次强降水，市台预报降雨时段把控较好，落区与实况差距较大，预报大雨以上落区位置偏北，西南部大雨以上落区漏报，未报出大暴雨落区。各家模式对大量级降水落区和量级差异较大，ECMWF模式较为稳定，降雨落区与实况较为接近，但降雨量级把控不准。中尺度CMA-MESO虽然报出大暴雨量级，但落区差异较大。今后应加强主观预报能力，不依赖模式预报。

参考文献

[1] 李瑞青.集合动力因子在内蒙古暴雨预报中的适用性分析[J].内蒙古气象，2018（5）：3-7.

[2] 王晓峰，周荣卫.全球模式降水预报在雅砻江流域汛期的效果检验[J].气象，2021，47（10）：1193-1205.

[3] 吴俞，冯箫，李勋，等.GRAPES＿GZ 3 km模式对2019年海南岛暖季非台风降水预报的时空检验[J].热带气象学报，2021，37（4）：633-646.

[4] 赵宁坤，张秀年，孙俊奎.等.高分辨率区域模式降水预报在云南的检验[J].暴雨灾害，2021，40（1）：78-86.

[5] 陈伟斌，韩慎友，刘国忠.欧洲集合预报产品降水预报检验分析[J].气象研究与应用，2017，38（2）：6-9，113.

[6] 李喜仓，白美兰，杨晶.等.基于GIS技术的内蒙古地区暴雨洪涝灾害风险区划及评估研究[J].干旱区资源与环境， 2012，26（7）：71-77.

[7] 张桂莲，仲夏，韩经纬.等.内蒙古中西部地區一次极端大暴雨特征分析[J].干旱气象，2018，36（1）：17-26.

[8] 霍志丽，孟雪峰，仲夏.等.内蒙古河套地区一次局地性暴雨成因分析[J].内蒙古气象，2021（5）：13-17.

[9] 马素艳，伊娜娜，赵斐.等.阻塞形势下内蒙古东南部地区一次冷涡暴雨过程水汽特征分析[J].气象与环境学报， 2019，35（2）：1-8.