哈尔滨一次典型暴雨天气的诊断分析

雷呈瑞,栾宝东,刘宇飞

（哈尔滨市气象局，黑龙江 哈尔滨150030）

1 引言

历年降水资料显示， 每年七月下旬到八月上旬是哈尔滨市降水频发时期， 也是防汛的关键时期，2012年7月26 -29日的短时暴雨就出现在此期间。其主要特点就是冷涡控制时间长， 分段降水由东北冷涡结合不同系统而产生， 副热带高压脊的南退与此次降水密切相关， 对降水带来重大影响的强辐合区在哈尔滨市停留超过12 h， 本文通过实况分析与数值预报模式的对比就短时暴雨的成因展开分析。

2 降水和温度实况变化

2.1 降水实况

此次冷涡天气控制影响超过4 d，都是由来自蒙古的东北冷涡结合西来蒙古低压和南来暖式水汽共同作用而形成的降水。 第一次2012年7月26日08时到27日14时， 主要为东北冷涡低槽和蒙古低压的共同作用；哈尔滨各区县普降小雨，降水区域主要出现在西北部和北部；第二次28日20时到29日22时受高空冷空气和南来暖湿水汽的共同作用， 降水65.1 mm，大暴雨，哈尔滨各区县市暴雨主要出现在西南部分县市，后期随冷锋过境又有1.1 mm 降水。

2.2 温度实况

由于此次降水时段长，温度变化也比较大，27日白天到28日夜间哈尔滨市在冷涡的底部，前一涡中心东移，哈尔滨市处在两涡之间，西南气流当中，白天气温较高，28日夜间到29日白天， 新生冷涡东移进入哈尔滨市，受强的涡前偏东气流的控制，冷空气开始影响，气温下降，29日夜间到31日白天，冷涡中心东北移动，哈尔滨市由强的西北气流控制，气温持续偏低。

3 环流形势分析

3.1 东北冷涡与地面低压共同作用

26日08时到27日14时降水是由东北冷涡与地面低压共同作用而产生的。 25日20时冷涡形成，26日向东北移动，27日减弱东移， 中心在黑龙江省北部，850 hPa 温度脊控制哈尔滨（以下简称哈市）的东部，地面上蒙古低压中心一直偏西偏北，哈尔滨市到27日始终在暖区当中，暖锋降水，27日白天，弱冷锋过境产生阵雨0.1 mm，随后东移入海。涡中心和低压中心都偏北， 高度场有弱的后倾槽配置，850 hPa温度线落后高度线，850 hPa 槽线和冷锋近于重合。

3.2 东北冷涡和副高相互作用

主要降水时段在28日夜间到29日白天。 中纬度东亚大槽增强切涡南压，副热带高压脊西伸北抬，阻挡了低涡底部的东移，形成西低东阻形势，副高与蒙古高压之间形成弱两高切变线， 为抬升提供垂直条件，维持时间超过4 d，导致副高西侧暖湿水汽北抬到哈市，为暴雨的形成提供了充足的水汽条件。 涡特点： 受华北低压增强北上,28日08时在内外蒙古交界形成新的冷涡中心，28日08时内蒙东部高压脊已经建立且加强东北伸展，脊前冷平流增强南压，28日20时中心稳定移动到内蒙东部，28日夜到29日白天， 中心加强东北移动过境，29日白天到31日白天哈市处在冷涡后部控制， 涡中心为西南向东北方向移动。

3.3 低压中心位置变化分析

图1 7月28日23时地面图

图2 28日23时－29日23时低压中心线路图

28日23时低压中心在内蒙东部， 如图1 所示。28日23时-29日05时低压中心南压，29日05时开始缓慢东移，之前暖锋降水，哈市在低压顶部倒槽辐合最强区域，后期冷锋降水。20时以前高空为弱的暖平流，23时有平流零线经过，在超过6 h 内，锋面无显著变化，维持时间超过9 h。 锋面前后变压场变化小，暖锋在负变压场中，锋面前后变化不显著，呈准静止状态，变压场温度维持稳定少动，最大正变压区在冷锋后部内蒙东部，最大负变压区在暖锋前部，而且缓慢增强南压趋势， 变压场位置的变化导致低压中心位置无太大变化，由图2 可知，低压中心先偏南再偏北往东北方向移动在哈市西南部， 最大负变压值由28日23时的15 hPa 增强到29日02时的37 hPa,对应最大正涡度区，最大正涡度区沿45°西南向东北方向加强，中心经过哈市，显示辐合正逐渐加强,水汽辐合线在西部和最大水汽轴重合。

4 中尺度分析

从图3 可看出，哈尔滨处在850 hPa 温度脊的前部，500 hPa 冷槽经过哈市， 哈市处在冷暖交汇的区域，涡前暖平流引导中心加强东移，西北风和西南风暖湿横切变在哈市西部，哈市处在850 hPa 西南低空急流的前方，辐合最大区和最大正涡度区域，高空急流辐散区和低空急流辐合区的重叠区在内蒙东部，700 hPa 上干侵入主要位于蒙古和黑龙江省的东部，对哈市的降水无太大影响， 哈市处在最大湿区里和最大水汽轴的正前方，西南水汽在持续的往北输送。白天高空西北气流引导的冷空气南压， 低层有西南急流将海上的水汽源源不断的向北输送， 水汽条件转好，湿度逐渐增加。

图3 28日20时中尺度分析图

5 物理诊断预报和实况

28日夜间到29日哈市处在最大上升速度区和水汽最强辐合区当中， 高层有辐散中心，低层有辐合中心。 20时在长春附近有强复合中心， 中心强度2*10-5S-1,500 hPa 上有强的辐散中心， 中心值1.4，暖区降水高层辐散比低层辐合对暴雨有更大的作用。高层负涡度对应低层正涡度，有强的上升运动，最大水汽辐合区预报场和实况场一致，量级也基本符合。

6 物理量场分析

28日20时， 露点温度差<2 的范围在哈尔滨市西南位置；从水汽场可以看到，为此次短时暴雨所提供水汽的主要是偏南低空急流和西南低空急流，主要是因为副高位置偏北而形成的，低空急流的建立，将大量的水汽和热量往东北方向输送， 这种输送对暴雨发生前不稳定层结的建立非常有利， 并将维持之后的不断重建。 在假相当位温场上看到，高层具有低能量区域，低层具有高能量区域，并且低层高能舌伸向哈市，这种配置有利于暴雨的形成，通过实况分析，涡度场中正涡度中心在哈尔滨，暴雨区出现在正涡度正前方接近负涡度梯度大的地方。 从上升速度上看到，最大上升速度和暴雨区重合，暴雨在低空急流左前方，中空急流右前方。

7 副高位置的变化

28日08时脊线最北端达38.5°N，28日20时脊线西伸北抬最北端达39°N,29日08时， 开始减弱南撤，29日20时受中纬度高压脊北伸的影响分裂为两个副高中心，30日08时分离出的北端副高中心再次北抬，脊线最北端达40°N，维持并再次逐渐西伸，持续到1日08时涡中心减弱为低槽移出黑龙江省。

8 云图

逗点云系为此次降水的主要云系， 前期为暖锋云系降水，后期为冷锋云系降水，MCC 出现在暖平流区和低空西南气流最大值前沿的辐合最大区， 而水汽主要集中在对流层下部以及近地面， 温度随高度递减，对流层上部高湿区在哈市西南部分，低湿区在北部，28日20时起， 西南往东北方向出现明显的上升云系，暖湿水汽在抬升，哈市上空色调逐渐增亮，西北部受冷平流影响有明显下沉运动。

9 总结

综合分析此次暴雨满足的三个条件： 首先充分的水汽供应，本地比湿≥10 g/kg，西南水汽充足源源不断；其次有强烈的上升运动，此次暴雨的垂直运动由大中小天气尺度系统共同造成； 最后较长的持续时间。 较长的持续时间是暴雨形成的重要条件，维持12 h。

(1)副热带高压脊的进退对降水有重要影响。 副热带高压脊的南撤导致低压中心南压，再次北抬时，低压中心就经过哈市。

(2)暴雨有西南水汽通道，强的辐合上升运动，受变压场影响南来低压为准静止状态， 最大辐合区停留超过12 h。

(3)暴雨出现在低空急流左前方，中空急流的右前方，低层暖脊和高层冷槽交汇的区域。

(4)地面锋面出现准静止状态。

(5)水汽大量存在影响温度变化。

[1]朱乾根.天气学原理与方法（2 版）[M].北京：北京出版社，2000:542.

[2]张晰莹,那济海,张礼宝,等.新一代天气雷达在临近预报中的应用[M].北京:气象出版社,2008.

[3]陈莉,朱锦红.东北亚冷夏的年代际变化[J].大气科学,2004,28(2):241-253.

[4]卜宪云,徐军.沈阳地区低温冷害浅析[J].气象与环境学报,2002,18(3):17-18.

[5]白人海,孙永罡.1998年夏季松花江、嫩江流域大暴雨的水汽输送分析[J].气象，2000，（10）.

[6]任国玉,初子莹,周雅清,等.中国气温变化研究最新进展[J].气候与环境研究,2005,10(4):501-502.