邯郸市一次区域暴雨天气的成因分析

2022-09-10

受副高、西风槽和切变线的共同影响, 邯郸市7月29日上午11:00自西南向东北先后出现了雷雨天气, 邯郸西部山区峰峰和东南部广平、魏县出现了暴雨。全市164个加密自动站有45个站降水量超过50 mm, 有一个站超过100 mm, 出现在成安李家疃镇, 降水量121.9 mm。这是邯郸市2015年最大的一场降水过程, 邯郸市区出现了严重的城市内涝, 交通瘫痪, 东部平原出现了农田积水, 给农业生产带来了巨大损失[1]。

1 天气尺度环流背景

27日08:00西太平洋副热带高压逐渐西伸北抬, 28日08:00, 584线北抬至邢台-石家庄一带, 邯郸市受副热带高压边缘暖湿气流控制, 欧亚大陆为一强大的冷涡盘踞, 低涡南部有冷空气下滑, 西风槽位于贝湖—甘肃西部;28日20:00副高达最强, 西风槽移动缓慢;29日08:00西风槽移至河套地区, 槽前偏南气流加强, 700 h Pa有风速大于12 m/s的低空急流位于四川-陕西-山西-河北, 成东北西南向, 850 h Pa山西南部形成闭合的低值环流;北支锋区缓慢南压, 河北上空200 h Pa高空风速增大, 青海-内蒙南部-河北北部出现高空急流, 河北处于急流右侧, 邯郸市处于高空辐散区, 有利于强降水的产生。850 h Pa低涡自山西南部向西北偏东方向移动, 29日08:00-20:00, 850 h Pa切变线位置由河南部北移至河北中部[2]。

从29日08:00贝湖至甘肃南部为冷高压控制, 外蒙和甘肃南部为两个高压中心, 甘肃南部高压中心的气压值1 012 h Pa。锋面位于河套东部至陕西南部地区, 这与西风槽和850 h Pa低涡相对应。此时, 河北南部处于地面倒槽辐合系统中, 为暖区。到29日14:00, 锋面移动至邯郸市, 邯郸市全区出现雷雨, 有强对流单体的生成, 出现局部暴雨。随着冷高压的东移南压, 倒槽填塞减弱, 邯郸地区转受冷高压控制, 过程结束。

分析表明, 700、850 h Pa西风槽和副高的维持, 为暴雨的产生提供了水汽条件;850 h Pa切变线北抬为暴雨的产生提供了动力条件;地面冷锋是降水的触发系统之一。

2 稳定度分析

7月29日08:00, 850 h Pa以下湿度较大, 温度露点差≤4℃, 达到饱和;850 h Pa以上湿度逐渐减小, 尤其是650 h Pa附近温度露点差≥20℃, 空气非常干燥, 形成“上干下湿”的不稳定层结, 有利于对流的发展。而郑州站也为“上干下湿”结构, 而且湿层较厚, 从地面达到600h Pa, 有明显的不稳定能量。结合CAPE值、Si指数、K指数等物理量来看, 邢台至郑州之间的河北南部地区有利于对流的发展。

3 物理量场诊断分析

3.1 水汽条件

29日08:00, 850 h Pa上, 水汽通量呈东北西南向带状, 分布于陕西南部至陕西中部, 其中心区域位于山西西南部;14时水汽通量中心移动至山西中东部与邯郸交界地带, 中心最大值为12g·cm-1·s-1·h Pa-1, 西部山区出现局地暴雨;20:00水汽通量中心移动至石家庄附近, 河北中南部都处于正的水汽通量区内, 邯郸东部平原出现短时强降水, 魏县、广平达到暴雨。

分析广平站 (北纬36.5°, 东经115°) 水汽通量和水汽通量散度随时间的分布:本次过程水汽输送主要出现在600 h Pa, 辐合主要集中在800 h Pa以下;降水强度最大时段与水汽的输送和辐合有明显的对应关系;700 h Pa的低空急流为暴雨的形成提供了充足的水汽条件。

3.2 动力条件

19日08:00在113~115°E上空为上升运动, 上升运动中心为0.5 Pa·s-1出现700 h Pa以下;19日14:00, 113~115°E上升运动明显增强, 上升中心达到1.6 Pa·s-1, 出现在700~800 h Pa, 同时其两侧都出现了明显的下沉气流, 形成完整的环流, 有利于对流的发展加强;19日20:00, 上升区东移并变得狭窄, 上升中心减弱为0.8 a·s-1, 出现在400~600 h Pa, 降水开始减弱结束。强烈的上升运动和下沉运动形成的闭合环流使得对流云团不断发展加强, 形成局部暴雨。

3.3 热力条件

假相当位温θse是一个重要的温湿特征参数, 能有效的反应大气中能量的分布特征, 表明大气的层结状态。分析700和850 h Pa29日08:00、14:00、20:00的θse水平分布可知:700 h Pa有高能舌自山西西南部北伸河北中南部, 20:00达到最强, 中心强度348 K;850 h P也有大于348 K的高能舌在河北中南部维持, 为强对流天气的发生提供了充足的能量。

4 云图和雷达

4.1 红外云图演变

7月29日10:00, 在山西东南部和河南北部各有一块对流云团生成, 云顶亮温中心212 k位于山西南部, 随西南气流向东北移动并逐渐发展。12:00, 两块对流云团逐渐接近, 有合并的趋势, 云顶亮温小于220 K的范围增大并移至邯郸中南部, 邯郸南部地区开始开始出现雷雨天气;此时河南济源市附近又有一对流云团生成。14:00, 对流云团合并加强形成MCC, 其水平尺度大于150 km, 邯郸全区云顶亮温低于220 K, 最低云顶亮温达204 K, 峰峰出现暴雨, 降水量62.9 mm;南部的对流云团发展并略有东移。15:00, 影响邯郸的对流云继续向东北方向移动, 扫过邯郸东部地区, 魏县一小时降雨量37.5 mm;南部对流云团东移的过程中略有北伸。16:00北部对流云团基本移出, 中西部降水停止。18:00南部的对流云团发展强盛, 水平尺度超过200 km, 形成新的MCC, 云顶亮温低于220 K的区域覆盖整个豫北地区并延伸至邯郸南部, 南部降水开始增大。18:00-20:00, 对流云团扫过邯郸东南部, 降水强度达到最大, 广平1 h降雨量达到51 mm。22:00对流云团移出邯郸, 邯郸降水结束。

4.2 雷达回波分析

从13:00右开始, 磁县、峰峰一带有较强的积云性回波活动。13:42回波最强, 达到50 dbz, 回波顶高度超过15 km, 此后雷达回波减弱为30 dbz, 向东移动经过邯郸市东部地区, 造成这一带的短时强降水。14:0018:00邯郸上空一直有小块强降水回波产生。18:48有大于35 dbz的雷达回波从邯郸市区上空移过, 市区出现短时暴雨。19:42邯郸南部的对流单体向东北发展加强, 广平附近出现了大于55 dbz的回波, 回波顶高度达到17 km, 对流发展旺盛, 垂直运动剧烈, 造成了东南部的暴雨。21:00回波减弱结束。

5 结论

(1) 本次暴雨发生的大尺度天气背景为:河套东部西风槽, 850 h Pa山西南部低涡环流, 邯郸处于副高外围。850 h Pa暖切变是本次暴雨的主要影响系统。 (2) 高低空急流的同时出现对暴雨有明显的指示作用, 中低层水汽通量、水汽通量散度值的分布与暴雨量级和落区相关性极佳。 (3) 地面冷锋和高能舌是暴雨的有力触发系统。 (4) 在大的天气系统背景下, 中小尺度系统-多单体风暴和超级单体风暴是造成局地暴雨的直接原因。

摘要：利用常规观测资料、卫星云图、多普勒雷达资料和NCEP再分析资料, 对2011年7月29日邯郸市的区域性暴雨进行分析。

关键词：暴雨,切变线,低空急流