乌兰察布市一次大到暴雨过程的诊断分析

2022-09-10

仅以乌兰察布市一个县的受灾为例, 暴雨致使兴和县的7个乡镇, 145个村委会, 401个自然村, 2 490人遭受洪涝灾害的袭击, 农作物受灾面积67.33 hm2。淹没人工草滩20 hm2。造成农业损失60万元, 直接经济损失达420万元[1]。可以看出, 在本该收获的季节, 却由于暴雨袭击给广大农牧民带来这样大的损失令人惋惜, 因此完全有必要探求这次强降水过程的发生发展的环流背景及物理机制, 以便对今后类似天气过程的预报做到及时准确, 为广大农牧民防洪抗灾提供气象保障。

1环流特征分析

1.1 500 h Pa环流形势

9月18日08:00高空500 h Pa欧亚大陆为一槽一脊, 在北纬70°N、东经110°N有一由极地南下的深厚的冷涡, 低涡中心为520 h Pa, 而冷中心为-8℃。在贝湖以西存在一个锋区, 在5个纬距内有3根等温线, 而与之配合的等高线非常密集, 乌拉尔山存在一高压脊;同时在北纬25°N, 东经125°E附近, 存在一个台风, 台风中心为580 h Pa。到9月19日08:00, 贝湖附近大致在北纬55°的锋区迅速南压到北纬50°以南。同时低涡也向东南方向移动, 位于海上的台风也在加强, 由内圈为580h Pa加深到576 h Pa。到20日08:00, 冷涡进一步发展并东南向移动, 偏北风沿乌拉尔山高压脊将冷空气带下, 贝湖附近的锋区已南压到乌兰察布市上空, 位于50°N以南。而此时位于海面上的台风也已登陆。此时副高东伸到115°E, 脊位于北纬30°N, 台风带来的暖湿气流及来自孟加拉湾、南海的暖湿气流沿副高外围一直输送到40°N附近, 在河西走廊一带, 受新疆一带冷空气的影响, 生成一个低槽, 低槽沿西南气流不断向乌兰察布市移来, 为暴雨的发生提供了持续的动力抬升条件。

1.2 700 h Pa环流形势,

9月19日08:00, 700 h Pa大的环流形势与500 h Pa相似。贝湖附近的冷涡在冷平流及正涡度平流作用下一面加深一面东移, 西伯利亚一带存在着强盛的暖平流, 使得乌拉尔山的高压脊北挺, 沿高脊的偏北气流将极地冷空气带到北纬50°附近, 此时, 位于洋面的台风已在迅速向西南方向移动并登陆, 沿着副高外围的偏南气流与台风外围气流汇合不断向乌兰察布市输入, 使乌兰察布市上空有源源不断的水汽来源, 为这次暴雨提供了很好的水汽条件。

1.3海平面气压场环流形势分析

在9月19日14时, 在贝湖以北有发展成强盛一个冷高压, 高压中心值为1 032.5 h Pa。在河套西南地区存在一个气旋, 气旋中心为1 007.5 h Pa, 正位于高空锋区南侧, 低压后部不断有冷空气补充, 使得地面低压不断发展加强, 并沿高空引导气流北上。到了20日08:00, 低压已加深为锋面气旋, 中心值为997.5 h Pa, , 而地面高压在高空强冷平流作用下, 强度加强, 空间尺度加大, 高压前沿已到北纬40°N附近与河套气旋顶部相接, 在河套气旋顶部已有降水发生。到了20日14:00河套气旋主体已移近乌兰察布市, 此时乌兰察布市降水11个站全部出现已经降水。到了21日08:00, 河套气旋已移出乌兰察布市, 降水终止。

1.4集宁站地面三线图分析

T-Td在20日02:00达到饱和, 但由于冷空气没有到来, 所以此时没有发生降水, 到了20日是10:00左右随着冷高压的南压, 降水开始发生, 到了20日20:00降水达到最大值, 随着冷高压的进一步南压, 21日08:00冷高压压过乌兰察布市, 此时气压升高, T-Td加大, 降水结束。

2物理量场分析

2.1水汽条件分析

中层的水汽主要来自孟加拉湾及南海随着西南风源源不断的输送到乌兰察布市;20日08:00, 从850 h Pa风场图可以看出;低层的水汽主要来自台风, 东南风将台风水汽输送到乌兰察布市, 两股不同路经的水汽汇聚到乌兰察布市, 为乌兰察布市暴雨的发生的具备充分的水汽条件[2]。

9月20日08时850~500 h Pa相对湿度场可以看出:8500 h Pa湿度在60%~70%, 700 h Pa湿度在50%~75%, 500 h Pa湿度在70%~90%;20日20:00, 8500 h Pa湿度在全市大部地区在90%以上, 700 h Pa湿度也在90%以上, 500 h Pa湿度在70%~90%。中低层湿度一直处于较大值中, 为强降水的产生提供了有利的水汽条件。

9月20日20:00, 850 h Pa及200 h Pa水汽通量散度可以看出:低层在乌兰察布市上空有湿度的辐合, 高层有湿度的辐散, 高低层水汽这样配置非常有利暴雨的产生。

2.2动力抬升条件分析

9月20日08:00, 850~300 h Pa散度场:在乌市以东850 h Pa有-20×10-6S-1, 300 h Pa在乌兰察布市有10×10-6S-1;到20:00, 850 h Pa-20×10-6S-1移到乌兰察布市上空, 300 h Pa在乌兰察布市依然有10×10-6S-1散度值, 表明在乌兰察布市抽吸效应十分明显, 有利于暴雨的产生。

9月2 0日0 8:0 0, 8 5 0~3 0 0 h P a垂直速度场:850~500 h Pa只有弱上升运动, 到了20:00, 850~500h Pa在乌兰察布市都处在负值中, 但负值不大, 三度空间的气流都处在上升运动中有利于系统加强, 为强降水的发生提供了有利的动力条件。

2.3稳定度条件分析

500 h Pa乌兰察布市有冷平流存在, 700 h Pa及850 h Pa乌兰察布市在弱暖脊控制下, 存在着上冷下暖的不稳定层结。从500 h Pa与700 h Pa及850 h Pa的实况场看, 切变线南侧低层的气流是来自低纬的暖湿气流, 气流非常潮湿, 切变线北侧500 h Pa的气流是来自高纬的干冷空气, 两股性质完全不同的气流上下叠置, 将会形成强位势不稳定的大气层结。

20日08:00, 乌兰察布市K指数为20~28。20:00, 乌兰察布市大部地区为24~28, 逐渐增大K指数预示着不稳定区在水汽条件都满足的状态下有较大的不稳定能量释放, 将有较大的降水发生。

3卫星云图演变情况分析

降水云系随西南气流不断向西北抽, 并随地面系统的加强而加强。而较强对流云团沿副高外围的偏南气流不断南补充到冷锋云系中。同时, 台风外围的云系沿东风补充到副高外围的对流云团中, 然后一同合并到锋面云系中, 使得冷锋云系越来越强。20日午后, 对流云系随着不稳定能量的加强, 更加强盛, 造成乌兰察布市暴雨天气。

摘要：通过对2010年9月20日-21日 (全市11个站) 24 h, 10个站降大-暴雨、1个站大雨进行诊断分析, 结果表明, 强盛的冷暖气流交汇是造成这场强降水的关键所在。切变线及河套气旋是这次过程的主要影响系统。台风的登陆及副高外围来自孟加拉湾西南风给这次暴雨带来了源源不断的水汽。同时, 700 h Pa中尺度低涡进一步促使暖湿气流的抬升及不稳定能量释放, 对暴雨的形成产生了积极作用。

关键词：暴雨,切变线,地面倒槽,台风,内蒙古乌兰察布市