李雯婧　王佳寧　李萌　郭豐赫　張秋燁

摘要 利用常規(guī)觀測資料、云圖、雷達(dá)回波等資料，對2022年7月23日齊齊哈爾市發(fā)生的一次暴雨過程進(jìn)行分析，得出以下結(jié)論：高空歐亞中高緯為兩槽一脊的環(huán)流形勢，齊齊哈爾受該低壓槽的控制，低壓槽東移加深，配合地面低壓。從地面到850 hPa低層輻合明顯，低層濕度好，并且存在水汽的輻合與聚集，有利于產(chǎn)生強(qiáng)降水。齊齊哈爾處于高空急流出口區(qū)的左側(cè)高層輻散區(qū)下方。高空急流為強(qiáng)降水的發(fā)生與發(fā)展提供了強(qiáng)有力的動力條件。

關(guān)鍵詞 暴雨；輻合；高空急流；層結(jié)不穩(wěn)定

中圖分類號：P458 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：2095–3305（2023）06–0107-03

暴雨是黑龍江省汛期的主要災(zāi)害性天氣，也是氣象部門一直研究的對象。對暴雨落區(qū)、強(qiáng)度和影響時(shí)間段的準(zhǔn)確預(yù)報(bào)十分重要。夏季的暴雨多伴有雷暴、大風(fēng)等強(qiáng)對流天氣，會造成嚴(yán)重的災(zāi)害。利用常規(guī)觀測資料、云圖、雷達(dá)回波、自動站等資料，對2022年7月22—23日齊齊哈爾發(fā)生的一次暴雨過程進(jìn)行分析。從環(huán)流形勢、水汽條件、中尺度條件、雷達(dá)回波等方面進(jìn)行分析，嘗試揭示其形成原因，為防災(zāi)減災(zāi)提供服務(wù)。

1 天氣實(shí)況及特點(diǎn)

2022年7月22日20：00—7月23日20：00的暴雨過程中，齊齊哈爾全市平均降雨量為10.3 mm，但降雨量分布不均，局地性較強(qiáng)，最大小時(shí)雨強(qiáng)89.5 mm，出現(xiàn)在齊齊哈爾本站。降雨量超過25 mm的有13個站點(diǎn)，超過50 mm的有齊齊哈爾榆樹、龍江濟(jì)沁河、富裕塔哈、齊齊哈爾本站4個站點(diǎn)，超過100 mm的有1個站點(diǎn)，最大雨量出現(xiàn)在齊齊哈爾本站，雨量為121.5 mm，達(dá)到大暴雨量級。

強(qiáng)降水主要集中時(shí)段為7月23日白天。2022年7月23日齊齊哈爾站出現(xiàn)一次強(qiáng)對流天氣過程，本次強(qiáng)對流天氣產(chǎn)生的主要是短時(shí)強(qiáng)降水，同時(shí)伴有局地大風(fēng)、雷電天氣。齊齊哈爾站13：00～16：00降水量為102.6 mm，達(dá)到大暴雨標(biāo)準(zhǔn)。13：00～14：00降水量為89.5 mm，最強(qiáng)時(shí)段10 min雨強(qiáng)達(dá)到34.6 mm。

從7月23日13：00～14：00的雨量圖（圖1）可以看出，同一時(shí)間段內(nèi)龍沙區(qū)降水量為0.3 mm，此次降水過程強(qiáng)度大、對流性強(qiáng)、局地性強(qiáng)、降水時(shí)間短、預(yù)報(bào)難度大。

從黑龍江省閃電定位監(jiān)測數(shù)據(jù)可知，過程當(dāng)天有雷電天氣，主要集中在齊齊哈爾、龍江、富裕、泰來。根據(jù)自動站觀測記錄的小時(shí)極大風(fēng)速數(shù)據(jù)可知，7月23日10：36在富裕塔哈站出現(xiàn)15.9 m/s的極大風(fēng)速，風(fēng)速達(dá)到7級。7月23日13：25在齊齊哈爾本站出現(xiàn)12.3 m/s的極大風(fēng)速，風(fēng)速達(dá)到6級。

2 環(huán)流形勢分析

2.1 高空環(huán)流形勢

2022年7月22日08：00 500 hPa（圖2）歐亞中高緯為兩槽一脊的環(huán)流形勢，由西伯利亞大槽分裂出的低壓槽自西北向東南傾斜，低壓槽的南端至我國河套地區(qū)，低壓槽后有較強(qiáng)的冷平流，使得冷空氣不斷南下，未來使低壓槽繼續(xù)加深發(fā)展，高壓脊位于黑龍江省西側(cè)。700 hPa和850 hPa上同樣是兩槽一脊的環(huán)流形勢，從低層到高層環(huán)流形勢系統(tǒng)深厚。

7月22日20：00，500 hPa低壓槽發(fā)展加深，高壓脊形成一個閉合的高壓中心，中心氣壓值為584 dagpm，高壓脊向北移動。7月22日20：00 700 hPa上高壓中心已經(jīng)北移出黑龍江。7月23日08：00，500 hPa上高壓中心已經(jīng)北移出齊齊哈爾，低壓槽繼續(xù)向東南加深發(fā)展，齊齊哈爾地區(qū)受該低壓槽的控制。

2.2 地面環(huán)流形勢

2022年7月23日11：00的海平面氣壓場上，齊齊哈爾東側(cè)有1個地面低壓中心。至14：00低壓中心向北移動，齊齊哈爾西部存在著風(fēng)向風(fēng)速的切變輻合，有利于垂直上升運(yùn)動的發(fā)展。

3 中尺度分析

從2022年7月23日14：00的中尺度分析圖（圖3）可知，齊齊哈爾西部存在一條地面輻合線，有風(fēng)向風(fēng)速的切變。850 hPa的輻合線貫穿整個齊齊哈爾地區(qū)，從地面至850 hPa低層輻合明顯，加強(qiáng)了垂直上升運(yùn)動，這是有利的動力條件。整個黑龍江省在850 hPa位于濕區(qū)，低層濕度條件較好，良好的水汽條件是暴雨發(fā)生的必要條件之一。而齊齊哈爾本站在500 hPa處于干舌，這種上層干、下層濕的大氣結(jié)構(gòu)是不穩(wěn)定的層結(jié)條件，這種不穩(wěn)定層結(jié)有利于大氣不穩(wěn)定能量的釋放，有利于對流的發(fā)生，容易形成短時(shí)強(qiáng)降水、雷暴大風(fēng)等強(qiáng)對流天氣[1]。

4 物理量場分析

4.1 水汽條件

充沛的水汽是產(chǎn)生暴雨的必要條件，水汽含量的大小會影響降水的多少，水汽的分布直接影響降水落區(qū)的分布[2-3]。通過對水汽通量場的分析可以得知，此次降水過程的水汽來源是渤海。

2022年7月23日08：00 850 hPa相對濕度場上，齊齊哈爾西部地區(qū)相對濕度＞90％，低層的濕度大，濕度大值區(qū)與暴雨落區(qū)較一致。7月23日08：00 850 hPa的水汽通量散度場上，齊齊哈爾西部處于水汽通量散度場的負(fù)值區(qū)，說明齊市西部存在水汽的輻合和聚集，低層水汽輻合上升加強(qiáng)了水汽的垂直輸送，有利于產(chǎn)生強(qiáng)降水。

4.2 動力條件

2022年7月23日08：00齊齊哈爾850hPa和700 hPa的散度場處于負(fù)值區(qū)，高層處于正值區(qū)，齊齊哈爾地區(qū)低層輻合、高層輻散有利于上升運(yùn)動和垂直運(yùn)動的加強(qiáng)。7月23日08：00 200 hPa高空觀測風(fēng)場上，齊齊哈爾南部存在一條高空急流。齊齊哈爾處于高空急流出口區(qū)的左側(cè)高層輻散區(qū)下方。高空急流可以提供強(qiáng)大的抬升條件，可以觸發(fā)并且加強(qiáng)垂直運(yùn)動，為強(qiáng)降水的發(fā)生發(fā)展提供了強(qiáng)有力的動力條件。

4.3 探空圖分析

圖4為2022年7月23日08：00齊齊哈爾站的探空圖。沙氏指數(shù)（SI）、K指數(shù)和對流有效位能（CAPE）可以作為大氣穩(wěn)定度的參考依據(jù)和判定指數(shù)。

SI＜0表示大氣層結(jié)不穩(wěn)定，并且負(fù)值越大，大氣層結(jié)不穩(wěn)定度越大。而SI＜-6表示有發(fā)生嚴(yán)重對流性天氣的危險(xiǎn)。由齊齊哈爾站的探空圖上可以看出SI=-1.33，因此，齊齊哈爾上空的大氣層結(jié)是不穩(wěn)定的。有研究表明：黑龍江省強(qiáng)對流發(fā)生日的K指數(shù)特征7、8月一般在30～40 ℃之間，此次過程K=36，但CAPE值為273.8 J/kg，可以看出此次過程發(fā)生在低CAPE值的情況下。探空圖可以看出對流層中高層較干，低層較濕，上干下濕的不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)有利于對流天氣的發(fā)生。

5 衛(wèi)星云圖分析

利用風(fēng)云四號A星可見光云圖資料，結(jié)合此次對流天氣過程實(shí)況，對孤立的對流云團(tuán)、出流邊界的可見光云團(tuán)特征進(jìn)行了分析。2022年7月23日11：55可見光云圖可以看到清晰的弧狀對流云線，弧狀對流云線是產(chǎn)生對流天氣的一個重要特征，在衛(wèi)星云圖上弧狀對流云線表現(xiàn)為一條很窄的云線，這一邊界稱為陣風(fēng)鋒（雷暴出流邊界）。12：20可見光云圖表明（圖5），對流云團(tuán)生成期在高分辨率的可見光云圖上通常表現(xiàn)為孤立的亮點(diǎn)，之后迅速發(fā)展，呈亮白的橢圓形云團(tuán)。孤立云團(tuán)發(fā)展過程中的合并，通常預(yù)示著對流天氣的進(jìn)一步發(fā)展，容易產(chǎn)生短時(shí)強(qiáng)降水和雷暴大風(fēng)等強(qiáng)對流天氣，與齊齊哈爾的天氣實(shí)況相對應(yīng)。

6 雷達(dá)回波分析

用多普勒雷達(dá)分析此次天氣過程，2022年7月23日10：59位于富裕與齊齊哈爾交界處的強(qiáng)回波出現(xiàn)明顯的出流邊界，出流邊界不僅可產(chǎn)生大風(fēng)天氣，同時(shí)可以觸發(fā)新的對流天氣發(fā)展。7月23日10：36在富裕塔哈站出現(xiàn)15.9 m/s的極大風(fēng)速，風(fēng)速達(dá)到7級。

7月23日13：01在齊齊哈爾本站和西北側(cè)各有一強(qiáng)回波，西北側(cè)的強(qiáng)回波為帶狀。13：18齊齊哈爾本站的強(qiáng)回波中心不斷加強(qiáng)，西北側(cè)的帶狀強(qiáng)回波向東南方向發(fā)展延伸，連成一條長的帶狀強(qiáng)回波。齊齊哈爾本站的降水中心回波強(qiáng)度在45～55 dBz之間變化，并且齊齊哈爾本站一直位于強(qiáng)回波區(qū)，回波移動速度緩慢，最終形成了短時(shí)暴雨天氣過程。

7 預(yù)報(bào)服務(wù)和數(shù)值預(yù)報(bào)檢驗(yàn)

此次暴雨天氣過程，齊齊哈爾氣象臺全過程滾動跟蹤預(yù)報(bào)服務(wù)。7月21日氣象臺發(fā)布第25期重要?dú)庀笮畔?，提到預(yù)計(jì)22日夜間至24日齊齊哈爾市將有一次降雨天氣過程，此次天氣過程易發(fā)生短時(shí)強(qiáng)降雨、雷暴、大風(fēng)等強(qiáng)對流天氣，局地性較強(qiáng)。當(dāng)天，氣象臺及時(shí)發(fā)布預(yù)警和臨近天氣預(yù)報(bào)，關(guān)注境內(nèi)不斷發(fā)展的雷達(dá)回波，并通過微信、電話等渠道及時(shí)通知相關(guān)政府部門，針對此次強(qiáng)降水制作了三期重要?dú)庀笄閳?bào)。

從7月22日20：00起預(yù)報(bào)的未來24 h的各家數(shù)值模式來看（圖6），CMA的3種模式和EC模式預(yù)報(bào)的雨量都偏小。只有CMA-MESO報(bào)出了暴雨點(diǎn)，但暴雨點(diǎn)范圍偏小，有一定的偏差，但可以起到暴雨預(yù)報(bào)的提醒作用。

8 結(jié)論

（1）高空歐亞中高緯為兩槽一脊的環(huán)流形勢。齊齊哈爾受該低壓槽的控制，低壓槽東移加深，配合地面低壓。

（2）齊齊哈爾從地面到850 hPa低層輻合明顯，加強(qiáng)了垂直上升運(yùn)動。整個黑龍江省在850 hPa位于濕區(qū)，低層濕度條件較好。而齊齊哈爾本站在500 hPa處于干舌，這種上層干、下層濕的大氣結(jié)構(gòu)是不穩(wěn)定的層結(jié)條件，有利于大氣不穩(wěn)定能量的釋放，容易形成短時(shí)強(qiáng)降水、雷暴大風(fēng)等強(qiáng)對流天氣。

（3）此次降水過程的水汽來源是渤海。在850 hPa相對濕度場上，齊齊哈爾西部地區(qū)相對濕度＞90％，濕度大值區(qū)與暴雨落區(qū)較一致。在850 hPa的水汽通量散度場上，齊齊哈爾西部處于水汽通量散度場的負(fù)值區(qū)，齊市西部存在水汽的輻合和聚集，有利于產(chǎn)生強(qiáng)降水。

（4）低層的散度場處于負(fù)值區(qū)，高層處于正值區(qū)，齊齊哈爾地區(qū)低層輻合、高層輻散有利于垂直運(yùn)動的加強(qiáng)。齊齊哈爾處于高空急流出口區(qū)的左側(cè)高層輻散區(qū)下方。高空急流可以提供強(qiáng)大的抬升條件，觸發(fā)并且加強(qiáng)垂直運(yùn)動，為強(qiáng)降水的發(fā)生發(fā)展提供強(qiáng)有力的動力條件。

（5）探空圖上SI為-1.33，齊齊哈爾上空的大氣層結(jié)不穩(wěn)定。此次過程K為36，CAPE值為273.8 J/kg，可以看出此次過程發(fā)生在低CAPE值的情況。從探空圖可以看出對流層中高層較干、低層較濕，上干下濕的不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)有利于對流天氣的發(fā)生。

（6）通過衛(wèi)星云圖和雷達(dá)的結(jié)合，可以有效判斷降水過程的發(fā)生與發(fā)展。齊齊哈爾本站的降水中心回波強(qiáng)度在45～55 dBz之間變化，并且齊齊哈爾本站一直位于強(qiáng)回波區(qū)，回波移動速度緩慢，最終形成了短時(shí)暴雨天氣過程。

參考文獻(xiàn)

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責(zé)任編輯：黃艷飛

Analysis of A Rainstorm Process in Qiqihar on July 23

Li Wen-jing et al（Qiqihar Meteorological Bureau， Qiqihar， Heilongjiang 161000）

Abstract Based on the conventional observation data， cloud image， radar echo and other data， analyzed a rainstorm process in Qiqihar on July 23， 2022， and drew the following conclusions： the upper Eurasian middle and high latitudes were the circulation situation of two troughs and one ridge. Qiqihar was controlled by the low pressure trough， and the low pressure trough moved eastward and deepens， in coordination with the ground low pressure. From the ground to 850 hPa， the low layer convergence was obvious， the low layer humidity was good， and there was convergence and accumulation of water vapor， which was conducive to the generation of strong precipitation. Qiqihar was located below the upper level divergence zone on the left of the upper jet exit zone. The upper jet provides a powerful dynamic condition for the occurrence and development of heavy precipitation.

Key words Rainstorm; Convergence; Upper jet stream; Stratification instability

作者簡介 李雯婧（1995—），女，河南唐河人，助理工程師，主要從事短期預(yù)報(bào)工作。

收稿日期 2023-03-26