閆冠華李澤椿李巧萍

（1 中國(guó)氣象局氣象干部培訓(xùn)學(xué)院，北京 100081；2 國(guó)家氣象中心，中國(guó)氣象局，北京 100081；3 國(guó)家氣候中心，中國(guó)氣象局，北京 100081）

太行山脈影響下的華北暴雨分型

閆冠華1李澤椿2李巧萍3

（1 中國(guó)氣象局氣象干部培訓(xùn)學(xué)院，北京 100081；2 國(guó)家氣象中心，中國(guó)氣象局，北京 100081；3 國(guó)家氣候中心，中國(guó)氣象局，北京 100081）

基于中國(guó)臺(tái)站逐日降水觀測(cè)資料，對(duì)華北地區(qū)1951—2010年夏季暴雨過(guò)程進(jìn)行了分析，根據(jù)太行山脈地形特征及暴雨落區(qū)、強(qiáng)度及移動(dòng)等特征，結(jié)合暴雨天氣預(yù)報(bào)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)太行山影響下華北地區(qū)夏季暴雨進(jìn)行了分型，將華北暴雨分為太行山以東暴雨型、太行山以西暴雨型、太行山區(qū)暴雨型、太行山兩側(cè)暴雨型和過(guò)山時(shí)減弱暴雨型五種型態(tài)，挑選和確定了各種分型暴雨的典型個(gè)例庫(kù)。分析表明太行山以東暴雨型出現(xiàn)概率最高，不同型態(tài)暴雨的主要影響天氣系統(tǒng)也各不相同。

華北，暴雨，分型，太行山脈

1 引言

暴雨是在有利的環(huán)境背景下的各種中尺度天氣系統(tǒng)相互作用的產(chǎn)物,而地形對(duì)暴雨的強(qiáng)度和落區(qū)有著不可忽視的作用。陶詩(shī)言[1]指出,暴雨與地形有密切的關(guān)系,夏季我國(guó)各地大到暴雨日頻數(shù)分布和雨量分布都受到地形的影響。號(hào)稱(chēng)華北屋脊的太行山地形對(duì)華北地區(qū)的氣候具有重要影響[2-3]。華北夏季降水氣候特征分析表明,太行山脈以西和以東兩個(gè)分區(qū)域在水汽收支、降水量級(jí)和暴雨頻次特征均有較大差異,山脈以東區(qū)域的暴雨發(fā)生頻次明顯高于山脈以西[4]。在對(duì)華北夏季暴雨預(yù)報(bào)中發(fā)現(xiàn),華北暴雨天氣過(guò)程圍繞太行山脈從暴雨落區(qū)、移動(dòng)及強(qiáng)度特征具有不同的型態(tài)及規(guī)律,不同型態(tài)下暴雨過(guò)程的主要影響系統(tǒng)、天氣形勢(shì)和特征有一定差異。以往研究中對(duì)華北夏季暴雨的分型一般是按照主要影響天氣系統(tǒng)劃分的,如臺(tái)風(fēng)暴雨[5]、低渦暴雨、暖切變暴雨等[6]。本文根據(jù)太行山脈地形特征及暴雨落區(qū)、強(qiáng)度及移動(dòng)等特征對(duì)華北暴雨進(jìn)行分類(lèi),從地形影響的角度研究不同分型典型暴雨特征,為華北暴雨天氣預(yù)報(bào)提供理論基礎(chǔ)和預(yù)報(bào)著眼點(diǎn)。

2 資料和暴雨分型方法

分析中使用了1951—2010年中國(guó)740臺(tái)站降水逐日觀測(cè)資料和NCEP/NCAR一日4次再分析資料,本文的華北地區(qū)指定為30°—45°N、105°—125°E范圍。

對(duì)1951—2010年發(fā)生在華北地區(qū)的暴雨個(gè)例進(jìn)行統(tǒng)計(jì),按照暴雨落區(qū)相對(duì)于太行山的位置、暴雨落區(qū)和強(qiáng)中心的移動(dòng)兩個(gè)原則對(duì)太行山脈影響下華北暴雨

進(jìn)行分型。

3 暴雨分型結(jié)果

依照上述分型原則,華北暴雨可以分為太行山以東暴雨型、太行山以西暴雨型、太行山區(qū)暴雨型、太行山兩側(cè)暴雨型和過(guò)山時(shí)減弱暴雨型等五種型態(tài)。

3.1 太行山以東暴雨型

天氣過(guò)程中暴雨落區(qū)位于太行山東側(cè)的河北、北京、天津、河南北部,暴雨區(qū)域僅出現(xiàn)在太行山東側(cè)。

此種型態(tài)又根據(jù)實(shí)際情況可以分為以下兩種類(lèi)型。

(1)太行山以東暴雨A型(圖1a)。太行山東側(cè)暴雨,雨區(qū)隨太行山以西天氣系統(tǒng)自西向東移動(dòng),越過(guò)南北向太行山脈后,隨著地形的急聚下降,系統(tǒng)加強(qiáng)并形成暴雨,且僅在太行山東側(cè)及以東地區(qū)達(dá)到暴雨降水量級(jí)。這種型態(tài)定義為太行山以東暴雨A型,以下簡(jiǎn)稱(chēng)“以東A型”或“過(guò)山后加強(qiáng)型”。

(2)太行山以東暴雨B型(圖1b)。太行山東側(cè)暴雨,暴雨在太行山以東形成并隨著天氣系統(tǒng)在太行山東側(cè)移動(dòng),且僅在太行山東側(cè)及其以東地區(qū)形成暴雨。這種型態(tài)定義為太行山以東暴雨B型,以下簡(jiǎn)稱(chēng)“以東B型”。由于此種型態(tài)下暴雨過(guò)程中,不同于華北常態(tài)的西來(lái)系統(tǒng),常伴有近地層?xùn)|風(fēng),天氣系統(tǒng)有時(shí)偏西向移動(dòng),如把天氣系統(tǒng)以及伴隨的降水中心向偏西方向移動(dòng)現(xiàn)象定義為“回流天氣”,則有這種現(xiàn)象的華北暴雨可稱(chēng)作“回流型暴雨”,太行山以東暴雨B型除少量至太行山東南發(fā)展向西北發(fā)展外多為“回流型暴雨”。

圖1 太行山以東暴雨型（a）以東A型；（b）以東B型 （黑色斜線為太行山脊，紅色陰影區(qū)為暴雨區(qū)，其他陰影區(qū)為普通降水區(qū)，下同）

3.2 太行山以西暴雨型

天氣過(guò)程中暴雨落區(qū)位于太行山西側(cè)的山西、內(nèi)蒙古南部和陜西北部,暴雨沒(méi)有越過(guò)太行山而是消失或在太行山西側(cè)以一定的形式運(yùn)動(dòng)。這種型態(tài)定義為太行山以西暴雨型,簡(jiǎn)稱(chēng)“以西型”(圖2)。

3.3 太行山區(qū)暴雨型

天氣過(guò)程中暴雨落區(qū)僅出現(xiàn)在太行山區(qū),暴雨區(qū)位于太行山南北向脊線附近或東西兩側(cè)山區(qū)內(nèi)。這種型態(tài)定義為太行山區(qū)暴雨型,簡(jiǎn)稱(chēng)“山區(qū)型”(圖3)。

3.4 太行山兩側(cè)暴雨型

天氣過(guò)程中暴雨區(qū)同時(shí)出現(xiàn)在太行山兩側(cè),太行山區(qū)降水相對(duì)較弱,沒(méi)有達(dá)到暴雨量級(jí)。這種型態(tài)定義為太行山兩側(cè)暴雨型,簡(jiǎn)稱(chēng)“兩側(cè)型”(圖4)。

3.5 過(guò)山時(shí)減弱暴雨型

天氣過(guò)程中暴雨落區(qū)自太行山西部(圖5a)向東移動(dòng),翻越太行山時(shí)降水量級(jí)降低而達(dá)不到暴雨標(biāo)準(zhǔn)(圖5b),系統(tǒng)過(guò)山后再次加強(qiáng)形成暴雨(圖5c)。這種型態(tài)定義為過(guò)山時(shí)減弱暴雨型,簡(jiǎn)稱(chēng)“過(guò)山時(shí)減弱型”。

4 典型個(gè)例及天氣學(xué)特征

圖2 太行山以西暴雨型

按照暴雨分型給出的暴雨形態(tài)和分型原則,普查了1951—2010年6月1日—8月31日臺(tái)站逐日降水資料,挑選出符合分型原則的典型個(gè)例,剖析不同型態(tài)下暴雨過(guò)程中環(huán)流形勢(shì)及演變特征,研究不同分型暴雨天氣系統(tǒng)的高、中、低空及地面配置。分析發(fā)現(xiàn),太行山以東暴雨型出現(xiàn)頻次最高,過(guò)程降水量大；太行山區(qū)暴雨型出現(xiàn)范圍小、持續(xù)時(shí)間短。不同型態(tài)

暴雨的主要影響天氣系統(tǒng)及配置也各不相同,以太行山以東暴雨型A類(lèi)為例,重點(diǎn)分析了2000年8月7—9日、2007年6月29—30日等多個(gè)個(gè)例,得到的天氣系統(tǒng)配置特征如下:副熱帶高壓位置偏東偏南,西北地區(qū)有冷槽或低渦東移；低層切變線、急流等系統(tǒng)在越過(guò)太行山后增強(qiáng)；地面太行東側(cè)的河北有中尺度的輻合線或切變線存在,與中尺度輻合線或切變線相伴的偏東氣流受太行山的阻擋而爬升。而太行山以西暴雨型(如1958年7月16—17日、2010年8月17—18日等)一般出現(xiàn)在副高位置偏西偏北,588dagpm線控制著105°E以東的地區(qū),脊線在32°N,西風(fēng)槽東移受阻,山西大部分地區(qū)不穩(wěn)定能量大,地面中尺度系統(tǒng)和地形的強(qiáng)迫抬升的背景下。

圖3 太行山區(qū)暴雨型

圖4 太行山兩側(cè)暴雨型示意圖

圖5 過(guò)山時(shí)減弱暴雨型

[1]陶詩(shī)言. 中國(guó)之暴雨.北京: 科學(xué)出版社, 1980.

[2]范廣洲, 呂世華. 地形對(duì)華北地區(qū)夏季降水影響的數(shù)值模擬研究.高原氣象, 1999, 18(4): 659-667.

[3]王勁峰. 人地關(guān)系演進(jìn)及其調(diào)控—全球變化、自然災(zāi)害、人類(lèi)活動(dòng)中國(guó)典型區(qū)研究. 北京: 科學(xué)出版社, 1995.

[4]閆冠華. 太行山脈影響下的華北暴雨研究. 南京: 南京信息工程大學(xué), 2013.

[5]邊清河, 丁治英, 吳明月, 等. 華北地區(qū)臺(tái)風(fēng)暴雨的統(tǒng)計(jì)特征分析.氣象, 2005, 31(3): 61-65.

[6]孫建華, 張小玲, 衛(wèi)捷, 等. 20世紀(jì)90年代華北大暴雨過(guò)程特征的分析研究. 氣候與環(huán)境研究, 2005, 10(3): 492-506.

Torrential Rains’ Patterns in North China on the Impact of Taihang Mountains

Yan Guanhua1, Li Zechun2, Li Qiaoping3
(1 CMA Training Centre, China Meteorological Administration, Beijing 100081 2 National Meteorological Centre, China Meteorological Administration, Beijing 100081 3 National Climate Center, China Meteorological Administration, Beijing 100081)

Using daily precipitation observations from Chinese weather stations, the processes of summer torrential rains from 1951 to 2010 in North China are analyzed. In accordance with the location, intensity and movement of rainstorms in Taihang Mountains, the summer torrential rains in North China are divided into f i ve types: rainstorm to the east of Taihang, rainstorm to the west of Taihang, rainstorm over Taihang, rainstorm on both sides of Taihang, and rainstorm weakening when crossing Taihang. The analysis shows that the “rainstorm to the east of Taihang” occurs most frequently. Weather system patterns differ in their rainstorm types.

North China, torrential rain, pattern, Taihang Mountains

10.3969/j.issn.2095-1973.2014.02.007

2014年2月12日；

2014年2月20日

閆冠華（1967—），Email：yangh@cma.gov.cn

資助信息：國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展規(guī)劃（973計(jì)劃）（2013CB430204）；公益性行業(yè)（氣象）科研專(zhuān)項(xiàng)（GYHY201306065）。