平?jīng)鍪袣庀缶?馬鵬程 趙慧 薛啟

1 降水實(shí)況

從累積雨量來看（圖1），8月3日12時(shí)-20時(shí)，平?jīng)鍪兄袞|部普降小到中雨，其中崆峒東部、華亭東部、崇信北部和南部部分地方出現(xiàn)大雨，局地暴雨，累積最大雨量出現(xiàn)在華亭策底，降水量達(dá)84mm。

圖1 平?jīng)鍪?020年8月3日12～20時(shí)累積雨量（單位：mm）

選取小時(shí)雨強(qiáng)最大的三個(gè)站點(diǎn)：崇信五舉、華亭王峽口水庫、崆峒四十里鋪，分析其12-20時(shí)10min降水量，最大10min降水量為23.9mm，出現(xiàn)在華亭王峽口水庫，其次為19.1mm，出現(xiàn)在崇信五舉；從3個(gè)站點(diǎn)10min降水量演變來看，此次強(qiáng)降水時(shí)段比較集中，小時(shí)雨強(qiáng)大，突發(fā)性強(qiáng)。此外還可以看出，此次降水自北向南，自西向東發(fā)展，強(qiáng)降水首先出現(xiàn)在崆峒，隨后南部華亭出現(xiàn)降水，且強(qiáng)度明顯增大，隨著時(shí)間的推移，強(qiáng)降水區(qū)東移至崇信，強(qiáng)度持續(xù)。

2 環(huán)流形式

2.1 中低層環(huán)流配置

水汽條件：濕度在70%以上，比濕在10g/kg以上；不穩(wěn)定條件：內(nèi)蒙至蘭州500hPa有溫度槽，說明平?jīng)鑫鞑坑袕?qiáng)冷空氣，中東部CAPE值均大于300J/kg，其中東部崇信、涇川穩(wěn)定能量更大，最大可達(dá)900J/kg，K指數(shù)大值區(qū)也位于中東部，在30℃以上；抬升條件：平?jīng)龅貐^(qū)處于584線外圍，高空槽前西南氣流將產(chǎn)生正渦度平流，有利于強(qiáng)對流天氣的觸發(fā)。

綜上，本次過程發(fā)生在副熱帶高壓外圍西南氣流中的環(huán)流背景下，受東移高原槽和高空冷渦的共同影響。短歷時(shí)強(qiáng)降水落區(qū)位于500 hPa高度上588與584線所控制區(qū)域、與700 hPa濕舌、K指數(shù)大于等于30℃、CAPE大于等于300J/kg等特征線相重疊的區(qū)域。

3 短時(shí)強(qiáng)降水發(fā)生的潛勢條件

3.1 T-Lnp圖分析

崆峒區(qū)相對濕度大于等于80%的濕層非常深厚，從700hPa延伸至500 h Pa附近，500 hPa以上大氣干冷，溫濕層結(jié)曲線呈喇叭口狀，具有明顯的“上干冷、下暖濕”的條件不穩(wěn)定特征;抬升凝結(jié)高度為843.3hPa，水汽凝結(jié)高度低，有利于降水的產(chǎn)生;0℃層高度為5262 m，平衡高度在237.3 hPa，表現(xiàn)出云底高度低、云體伸展高度高、暖云較厚的特征，有利于提高降水效率;近地面層存在逆溫層，有利于不穩(wěn)定能量的貯存，對流有效位能為494.3 J/Kg，對流抑制有效位能為95.3 J/Kg，說明大氣存在潛在不穩(wěn)定能量，一旦出現(xiàn)觸發(fā)機(jī)制，造成不穩(wěn)定能量釋放，就會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的對流性天氣;風(fēng)向從低層到高層為一致的西南風(fēng)，水汽輸送明顯;0～6 km環(huán)境場的垂直風(fēng)切變較弱，雖然不利于發(fā)生組織性非常強(qiáng)的對流單體，但有短時(shí)強(qiáng)降水天氣發(fā)生的潛勢。

3.2 水汽條件

大氣中充沛的水汽條件是產(chǎn)生強(qiáng)降水的必要條件，強(qiáng)對流的出現(xiàn)和風(fēng)暴的發(fā)展要求低層有足夠的水汽供應(yīng)。從700 hPa相對濕度和比濕演變來看，3日08時(shí)，平?jīng)鲋形鞑恳盐挥陲@著濕舌內(nèi)，相對濕度在60～70%之間，隨著副熱帶高壓外圍的暖濕氣流，來自太平洋的水汽被源源不斷地輸送至隴東地區(qū)，白天水汽輸送明顯增強(qiáng)，且水汽輸送向西擴(kuò)展，20時(shí)平?jīng)鋈邢鄬穸纫言鲋?0%以上，全區(qū)比濕位于10g/kg的濕舌內(nèi)，局地達(dá)12g/kg,充沛的水汽為此次強(qiáng)降水的發(fā)生提供了極為有利的條件。

3.3 不穩(wěn)定條件

從8月3日08時(shí)、20時(shí)的K指數(shù)、SI指數(shù)來看，08時(shí)平?jīng)鋈蠯指數(shù)在26℃以上，SI指數(shù)為正值，說明08時(shí)不穩(wěn)定條件較弱；白天隨著太陽輻射的增強(qiáng)，地面增溫，850hPa空氣塊絕熱上升過程中到達(dá)500hPa的溫度更高，SI指數(shù)會(huì)更小，發(fā)生對流的可能性將進(jìn)一步增大；20時(shí)全市K指數(shù)明顯增大，偏東偏南位于30℃以上的大值區(qū)內(nèi)，對應(yīng)地，中西部SI指數(shù)為-1℃到-2℃之間，說明此時(shí)仍有發(fā)生對流的潛勢。

3.4 動(dòng)力和熱力條件

分析假相當(dāng)位溫隨高度的變化，發(fā)現(xiàn)3日08時(shí)，假相當(dāng)位溫的高值區(qū)位于700 hPa以下，700 hPa到500hPa之間為能量低值區(qū)，隨著時(shí)間的推移，68℃等值線不斷向北擴(kuò)展，強(qiáng)降水區(qū)位于高溫高濕區(qū)，伴隨強(qiáng)降水的開始，500hPa低值中心達(dá)到了54℃，說明中層不斷有干冷空氣向暴雨區(qū)上空擴(kuò)展;但是此次在強(qiáng)降水區(qū)上空并未出現(xiàn)假相當(dāng)位溫的密集帶，也即無能量鋒區(qū)形成，進(jìn)一步說明地面冷鋒系統(tǒng)較弱。8月3日08時(shí)500hPa、700hPa的垂直速度和對流有效位能，可以看出，08時(shí)平?jīng)鲋袞|部整層有較明顯的上升運(yùn)動(dòng)，上升運(yùn)動(dòng)中心強(qiáng)度達(dá)到-0.4 Pa/s，上升運(yùn)動(dòng)由低到高向東傾斜，強(qiáng)降水落區(qū)與低層強(qiáng)上升運(yùn)動(dòng)中心較為吻合，說明低層上升運(yùn)動(dòng)對強(qiáng)降水的位置更具指示性；此外還可以看出，中東部位于對流有效位能大于300J/kg的范圍內(nèi)，上升運(yùn)動(dòng)與較大能量區(qū)相重合，抬升條件和能量條件對此次強(qiáng)降水的發(fā)生提供了有利條件，從08時(shí)就可以判斷出此次強(qiáng)降水的潛勢條件。

4 中尺度特征分析

4.1 云圖特征

分析本次短時(shí)強(qiáng)降水在紅外云圖中的演變，發(fā)現(xiàn)此次過程的云系結(jié)構(gòu)主要為中尺度云團(tuán)或云帶，受高空短波槽的引導(dǎo)，云帶向SE方向移動(dòng)，在移動(dòng)的同時(shí)不斷有中尺度雨團(tuán)的發(fā)展或者消亡。云帶位置與500hPa584線外圍及短波槽移動(dòng)方向吻合。選取8月3日13-20時(shí)的紅外云圖來具體分析，可以看出8月3日13:00我市上空以卷云為主，在崆峒區(qū)東北部有云團(tuán)發(fā)展，到14:00云團(tuán)強(qiáng)度增大，結(jié)構(gòu)已變?yōu)楸容^密實(shí)的對流云團(tuán)，開始影響崆峒東部、涇川北部，對應(yīng)地區(qū)出現(xiàn)強(qiáng)降水；15：00-16：00時(shí)對流云團(tuán)繼續(xù)南壓，但移速較慢，且在南壓過程中向西發(fā)展，影響涇川大部及靈臺(tái)東部地區(qū)；17:00時(shí)中尺度云團(tuán)進(jìn)一步向西發(fā)展，說明此時(shí)副熱帶高壓有一個(gè)西伸的過程；18:00-19:00時(shí)對流云團(tuán)進(jìn)一步加強(qiáng)，發(fā)展為邊界清晰的中尺度云團(tuán)，影響我市崇信、涇川、靈臺(tái)，20：00中尺度云團(tuán)基本移出我市，此輪強(qiáng)降水過程趨于減弱；14:00-19:00是中尺度云團(tuán)不斷東移的過程，也是發(fā)展最為旺盛的階段，對應(yīng)云頂亮溫TBB中心強(qiáng)度一直＜-60℃。此外還可以看出，此次強(qiáng)降水中心與中尺度對流云團(tuán)大中心的邊緣位置較為吻合，并沒有在對流云團(tuán)大中心區(qū)。

4.2 雷達(dá)特征

此次短時(shí)強(qiáng)降水過程組合反射率因子及其垂直剖面的演變特征表明，華亭、崇信等地短時(shí)強(qiáng)降水的雷達(dá)回波具有明顯的強(qiáng)回波低質(zhì)心結(jié)構(gòu)特征，大于等于45dBZ的質(zhì)心在6km之下，且維持時(shí)間較長，致使華亭、崇信等地多個(gè)自動(dòng)站10 min降水量在10 mm以上。強(qiáng)降水發(fā)生之前，14:24在崆峒、崇信、華亭等地有大片積層混合云系中鑲嵌回波強(qiáng)度大于等于40dBZ的強(qiáng)對流單體位于崆峒四十里鋪附近，從其垂直剖面來看，回波從低到高呈直立狀態(tài)，大于等于45dBZ的強(qiáng)回波集中在6-8 km之間，近地面回波強(qiáng)度為35-40dBZ。在對流單體移動(dòng)期間，不斷有新生的對流單體與之合并加強(qiáng)，到16:24（圖2）在華亭中部又形成強(qiáng)回波中心，因回波的走向與其移動(dòng)方向夾角較小，在這期間大于等于40dBZ回波連續(xù)經(jīng)過華亭縣，持續(xù)時(shí)間長、降水效率高，從而造成了該地連續(xù)30分鐘降水量達(dá)到55mm。從18：24的組合反射率來看，崇信南部強(qiáng)回波低質(zhì)心結(jié)構(gòu)明顯，從地面至7km均為風(fēng)暴的高反射率因子區(qū)，這種強(qiáng)的反射率因子致使崇信五舉出現(xiàn)了高達(dá)60.2mm/h的降水量。

圖2 8月3日18：24反射率因子及垂直剖面

5 結(jié)論

（1）此次短時(shí)強(qiáng)降水過程發(fā)生在西風(fēng)帶系統(tǒng)東移、副高東西擺動(dòng)的大環(huán)流背景下。

（2）此次強(qiáng)降水過程是典型的中尺度系統(tǒng)造成的強(qiáng)降水：深厚的濕層為此次短時(shí)強(qiáng)降水的發(fā)生提供了有利的水汽條件；較大的K指數(shù)和Cape為此次暴雨提供了有利的不穩(wěn)定能量條件；584線的西進(jìn)東撤，高空槽前正渦度平流，為此次強(qiáng)降水提供了有利于觸發(fā)條件。

（3）強(qiáng)降水區(qū)域附近表現(xiàn)為很強(qiáng)的垂直上升運(yùn)動(dòng)，高空輻散、低層輻合的配置有利于上升運(yùn)動(dòng)的加強(qiáng)，為短時(shí)強(qiáng)降水的產(chǎn)生提供了動(dòng)力條件。

（4）在云圖上中尺度云團(tuán)的出現(xiàn)與降水強(qiáng)度的增大有很好的對應(yīng)關(guān)系，雷達(dá)回波上表現(xiàn)為γ中尺度對流單體的出現(xiàn)，對流單體強(qiáng)回波表現(xiàn)為低質(zhì)心結(jié)構(gòu)，對流單體的緩慢移動(dòng)是形成局地短歷時(shí)強(qiáng)降水的重要原因。