[摘 要] 利用NCEP2.5°×2.5°格點資料及常規(guī)觀測資料，對內(nèi)蒙古呼倫貝爾地區(qū)一次暴雨過程成因進行診斷分析。結(jié)果表明：此次暴雨過程，南亞高壓與副高發(fā)展異常強盛導(dǎo)致東亞地區(qū)長時間處于槽區(qū)控制下，擾動頻繁、旺盛且持續(xù)影響；極渦直接切斷形成冷渦南下與副熱帶鋒區(qū)快速發(fā)展的擾動合并加強；比濕通量“均勻狹長”分布形態(tài)具有更高水汽輸送效率；上升運動自降水開始至結(jié)束始終貫穿整層；水汽圖像印證暖云降水效率較高，中紅外圖像彌補長波紅外對穩(wěn)定降水反映不足；多普勒天氣雷達各類產(chǎn)品表明過程前期以對流活動為主，后期以穩(wěn)定降水為主。

[關(guān)鍵詞] 暴雨；冷渦；水汽輸送；垂直運動

[中圖分類號] P458.121 [文獻標識碼] A [文章編號] 1674-7909（2017）10-68-2

暴雨預(yù)報是當今世界氣象科學(xué)的難題之一，也是國內(nèi)氣象學(xué)者攻克的主要目標。暴雨的發(fā)生與水汽輻合、大氣不穩(wěn)定層結(jié)、位勢不穩(wěn)定釋放機制和高低空急流及其耦合作用等密切相關(guān)，他們的不同配置和演變決定著暴雨過程的降水強度[1]。呼倫貝爾市位于內(nèi)蒙古東北部，地處中緯度內(nèi)陸，呈明顯大陸性氣候，暴雨是主要災(zāi)害性天氣之一。因此，研究呼倫貝爾市暴雨天氣成因，不僅可以為當?shù)卣畱?yīng)對氣候變化決策提供科學(xué)依據(jù)，還可以為今后暴雨預(yù)報及研究提供參考。

1 天氣實況概述

2016年6月15-18日呼倫貝爾市出現(xiàn)降水天氣，16個國家站中大暴雨1站次、大雨7站次、中雨9站次；最大日降水量于17日出現(xiàn)在扎蘭屯市，為101.5 mm；最大小時雨強于15日12：00-13：00出現(xiàn)在額爾古納市，為31.8 mm。193個區(qū)域站中，共出現(xiàn)大暴雨1站次、暴雨16站次、大雨48站次；最大日降水量于17日出現(xiàn)在扎蘭屯市高臺子辦事處，為101.9 mm；最大小時雨強于16日13：00-14：00出現(xiàn)在莫力達瓦達斡爾族自治旗西瓦爾圖，為44.2 mm。水文站、山洪站出現(xiàn)暴雨4站次。此外，伴隨此次降水天氣過程，呼倫貝爾市共出現(xiàn)短歷時強降水20站次、冰雹6站次以及極端降水5站次。

2 環(huán)流形勢分析

14日8：00（見圖1），500 hPa等壓面上，貝湖以南蒙古境內(nèi)擾動B在阻塞高壓脊前偏北氣流引導(dǎo)下南壓，與副熱帶鋒區(qū)疊加，致使鋒區(qū)有效位能快速釋放轉(zhuǎn)化為擾動動能，擾動快速發(fā)展形成閉合渦動，此時110°E、65°N附近又有擾動C發(fā)展。15日8：00，500 hPa等壓面上，四支系統(tǒng)全部顯現(xiàn)，渦動A減弱東移至雅庫茨克，渦動B東移至華北平原東部，重新減弱為擾動，擾動C疊加在極鋒鋒區(qū)之上快速發(fā)展成為渦動。此外，極渦分裂導(dǎo)致120°E，70°N附近重新有切斷冷渦D生成。自16日8：00-18日8：00，渦動A減弱為擾動并入渦動D，擾動B并入渦動C，渦動加深，降水加強。至19日8：00，南壓高壓向東伸展，阻塞高壓減弱東移，逐漸控制呼倫貝爾市，降水趨于減弱。

海平面氣壓場上，受高空低值系統(tǒng)正渦度平流與暖平流共同作用，地面始終處于低壓與倒槽持續(xù)控制之中。低壓前部偏南、偏東氣流有利于水汽輸送；低壓導(dǎo)致變壓風(fēng)輻合，氣旋式環(huán)流導(dǎo)致地轉(zhuǎn)偏差輻合，兩者共同作用，促進邊界層產(chǎn)生上升運動。邊界層附近水汽輻合上升，產(chǎn)生降水。

3 降水成因機制分析

3.1 水汽輸送條件

15日20：00，擾動B減弱東移，與副高相互作用，導(dǎo)致偏南低空急流顯著加強，925 hPa等壓面上急流中心最大風(fēng)速達18 m/s，自15°N至45°N水汽輸送通道完全打開，以南海為源地，不斷向北輸送水汽，比濕通量中心位于30°N，達28 g/（s·hPa·cm）；16日20：00，渦動C與擾動B形成階梯形態(tài)，急流分布變化，由南向北依次轉(zhuǎn)為西南-偏西-偏南-東南，急流中心最大風(fēng)速>24 m/s，比濕通量中心達36 g/（s·hPa·cm），水汽通道末端值>16 g/（s·hPa·cm），逐漸影響呼倫貝爾市。17-18日渦動C南下，水汽通道中心轉(zhuǎn)為一致偏南氣流，盡管比濕通量中心值減弱，但就形態(tài)而言，水汽通道更為“均勻”，表明水汽輸送過程中沒有明顯輻合輻散，全部被輸送至降水區(qū)。

扎蘭屯單站比濕時間高度剖面上，16日20：00后比濕突增，由10 g/kg快速增加至16 g/kg，并且濕區(qū)明顯向上伸展，表明水汽受到上升氣流作用，由下而上進行擴散。扎蘭屯單站相對濕度時間垂直剖面上，由于水汽水平輸送與垂直擴散，16日20：00飽和程度突然加大，400 hPa以下相對濕度均增至70%以上，降水最強時段，整層基本處于飽和狀態(tài)，而邊界層的飽和狀態(tài)則一直持續(xù)至18日20：00。

3.2 垂直運動條件

自16日8：00-18日20：00，扎蘭屯站高低層始終維持著一對正負中心，最強時段為17日8：00-20：00，值分別為1.5×10-5/s與-1.8×10-5/s，表明高層存在明顯的輻散而低層存在明顯輻合，即高層質(zhì)量流失而低層質(zhì)量匯集，高低層水平運動共同作用強迫空氣抬升，產(chǎn)生強烈垂直運動。

自16日8：00-18日20：00，扎蘭屯站整層均處于垂直速度負值區(qū)，而降水最強時段，其值>-25 Pa/s。分析17日8：00海拉爾站探空曲線可知，水汽通道建立后，局地水汽絕對含量增大，露點提高，整層近乎飽和，假相當位溫廓線自邊界層向上至250 hPa基本垂直，表明層結(jié)處于中性，產(chǎn)生中小尺度系統(tǒng)，而0～3 km垂直風(fēng)切變>8 m/s，有利于中小尺度系統(tǒng)組織。

4 衛(wèi)星圖像分析

16日11：00，F(xiàn)Y-2G衛(wèi)星圖像上，低渦中心附近正渦度平流區(qū)形成逗點云系，底部鋒區(qū)附近形成斜壓葉云系，而前部均壓區(qū)則形成變形場云系，形成渦旋云系。水汽圖像上，斜壓葉云系后側(cè)出現(xiàn)水汽邊界，表明有中空干冷氣流入侵，有利于環(huán)境場不穩(wěn)定條件增強；光圖像上，均壓區(qū)內(nèi)有對流云線自南向北發(fā)展，表明低層擾動劇烈，且風(fēng)場垂直切變較強，有利于中小系統(tǒng)發(fā)生、組織；中紅外圖像上，亮溫大值區(qū)較長波紅外寬廣，表明盡管云體發(fā)展高度不高，但厚度較厚，且結(jié)構(gòu)密實。至16日17：00，水汽圖像上云區(qū)更為寬廣，說明上升運動范圍很大，可見光圖像上暗影明顯，表明在穩(wěn)定降水中對流發(fā)展活躍，亮溫大值區(qū)逐漸東移，脫離低渦中心，進入暖區(qū)，導(dǎo)致降水效率增大，因而該時段降水最強。

5 雷達產(chǎn)品分析

此次天氣過程前期（15-16日）以對流活動為主，后期（17-18日）以穩(wěn)定降水為主，這一特征在雷達產(chǎn)品上反映更為明顯。對比16日午后與17日凌晨海拉爾多普勒天氣雷達各類產(chǎn)品可見，16日午后組合反射率因子產(chǎn)品回波分布零散，反射率因子較高，已接近70 dBZ，對應(yīng)最高回波頂高13.1 km；17日凌晨組合反射率因子產(chǎn)品回波分布均勻，反射率因子較低，均<35 dBZ，對應(yīng)最高回波頂高7.3 km。表明前期以積云對流為主，后期以層云降水為主。

16日午后，正負速度交錯分布，表明湍流活躍、對流旺盛，而17日凌晨，正負速度成對分布，表明風(fēng)場均勻。垂直風(fēng)廓線產(chǎn)品顯示，16日午后，回波發(fā)展高度較高，最高達10.7 km，低層?xùn)|北風(fēng)、高層西南風(fēng)，風(fēng)場垂直切變明顯，有利于中小系統(tǒng)組織，擬合均方根誤差較大，同樣表明回波零散、湍流活躍；17日凌晨，回波高度較低，最高僅6.1 km，且風(fēng)場均勻，低層為偏東風(fēng)、高層為偏南風(fēng)，有利于降水持續(xù)產(chǎn)生，擬合均方根誤差較小，表明回波均勻、湍流消失。

16日午后，雷達估測東南偏東方向50～150 km范圍內(nèi)出現(xiàn)明顯降水，最大小時雨強45.7 mm，而該區(qū)域、該時段未出現(xiàn)降水，云體降水顆粒多呈固態(tài)，導(dǎo)致估測結(jié)果虛高；17日凌晨雷達估測雨強、落區(qū)則與實況一致?？梢姺€(wěn)定降水情況下，雷達降水估測產(chǎn)品較具參考意義。

6 結(jié)論

①此次暴雨過程是在南亞高壓與副熱帶高壓發(fā)展異常強盛導(dǎo)致東亞地區(qū)長時間處于槽區(qū)控制的背景下，擾動頻繁、旺盛并且持續(xù)影響所致。②極渦直接切斷而成的冷渦在南下減弱，后與副熱帶鋒區(qū)上快速發(fā)展擾動合并，重新加強，引發(fā)此次暴雨過程。③比濕通量“均勻狹長”的分布形態(tài)具有更高的水汽輸送效率。④渦度差動平流與溫度平流表明動力與熱力因子在本次過程中對垂直運動有顯著貢獻，水平散度直觀地反映垂直運動強弱與分布，診斷后發(fā)現(xiàn)本次過程中上升運動始終貫穿整層。⑤水汽圖像印證暖云降水效率較高，而中紅外圖像則可彌補長波紅外對穩(wěn)定降水反映不足；多普勒天氣雷達各類產(chǎn)品表明過程前期以對流活動為主，過程后期以穩(wěn)定降水為主。

參考文獻

[1]嚴明良，王錳，于波，等.基于模糊聚類分型的數(shù)值產(chǎn)品暴雨預(yù)報釋用方法[J].氣象科學(xué)，2008（5）：581-585.