黑龙江省一次暴雨过程成因分析

任桂林，张惠君，杨丹丹,王佳莹

（1.黑龙江省气象局，黑龙江哈尔滨150001; 2.黑龙江省气象台，黑龙江哈尔滨150030）

黑龙江省一次暴雨过程成因分析

任桂林1，张惠君2，杨丹丹1,王佳莹1

（1.黑龙江省气象局，黑龙江哈尔滨150001; 2.黑龙江省气象台，黑龙江哈尔滨150030）

2013年8月12-13日，黑龙江省受暖锋影响，自西南向东北出现区域性暴雨天气过程。此次暴雨天气过程，降水持续时间长，影响范围广。本文利用常规观测、卫星、雷达、自动站等资料对暴雨产生的成因进行分析，得出结论：暴雨主要是蒙古低压东移北上和暖锋的共同影响产生的，暖锋锋生是雨强增强的原因。低空西南急流为暴雨区带来了丰富的水汽和不稳定能量，高低空急流耦合加强了动力条件。

暴雨；暖锋锋生

1 引言

暴雨是黑龙江省主要的灾害性天气之一,易造成山洪爆发、江河泛滥、内涝积水及大面积的洪涝等，常给经济和人民生命财产造成严重的损失。近年来，部分学者从灾害特征、天气学特征及其类型、环流演变、动力学特征以及低空急流在暴雨中的作用、数值模拟等多方面进行了研究和分析。他们利用不同资料，从不同侧面证明了暴雨是不同尺度影响系统相互作用的结果，即大尺度环流为暴雨的产生提供有利背景场,中尺度系统则是暴雨的直接制造者。本文利用常规观测、卫星、雷达、自动站等资料试图从大尺度环流背景、物理量场诊断和暴雨的中尺度特征分析入手,以了解这场暴雨的成因,为此类暴雨预报提供一些预报依据。

2 降水实况

2013年8月12日08时—13日08时，黑龙江省中西部地区出现明显降水，暴雨出现在绥化的北部地区，其中，绥棱、海伦的降水量分别为102.3 mm和101mm。最大雨强出现在12日14—20时，海伦达79mm/h,绥棱达46mm/h。

3 环流形势

3.1 高空环流形势

过程前期,500 hPa上低涡位于贝加尔湖附近，槽后冷空气比较强，低涡发展东移。12日08时，副热带高压系统北伸，暖高压脊控制黑龙江省，受到暖高压脊的阻挡作用，冷涡少动，槽线东移至内蒙古东北部，槽前有较强的偏南气流，黑龙江省西南部开始出现降水。13日08时，冷涡东移北收，副高南退，降雨逐渐减弱。

850 hPa高空图上，12日08时，黑龙江省处于涡前部，从渤海到黑龙江省中西部为偏南急流，输送大量暖湿空气，为暴雨发生提供了有利的条件，同时在黑龙江省中部存在西南风与东南风的切变，尺度较小，给该地区带来强降水。12日20时，低涡东移增强，到达黑龙江省西部，急流强度增强至26m/s，此时，雨强也达到最大。13日08时，低涡逐渐向东北方向移动，中部地区开始转为偏西气流控制，降水也趋于结束。

3.2 地面环流形势

前期在蒙古有低压向东偏北方向移动，黑龙江省位于低压前部，12日早晨开始，黑龙江省西南部开始出现降水。14时，低压发展增强，其前部有暖锋锋生，导致黑龙江省中部地区降水增强。20时，随着低压逐渐向东南方向移动，黑龙江省中南部大部分地区均出现了较强降水。13日08时后，随着低压北移，降水逐渐结束。

4 中尺度分析

12日20时的中分析(图1)，黑龙江中部中高层冷空气与低层暖脊垂直配置，形成不稳定的温度层结，从水汽条件上看，黑龙江省中西部地区的湿度层较厚，500 hPa以下温度露点差均≤4℃，水汽条件好，有利于暴雨的发生，地面暖锋为触发机制，造成中部地区强对流天气的发生。另外，高低空急流同时出现，对暴雨起着重要的作用，高空急流的存在有利于上升气流的维持和加强，为长久的上升运动提供动力，中低层西南急流的持续为暴雨提供充足水汽和动力条件。同时，在低空急流出口的左前方有明显的水汽辐合和质量辐合及强的上升运动，这对产生暴雨的强对流活动的发展非常有利。

图1 2013年8月12日20时中尺度分析图

5 物理量场分析

5.1 水汽通量和水汽通量散度

从水汽通量场上看，此次暴雨的水汽来源主要是来自渤海湾地区。12日08时，850 hPa水汽通量大值区位于渤海湾至黑龙江省南部，与低空急流相配合，水汽输送条件较好，到了12日20时，水汽通量大值区向北推进到辽宁与吉林交界处至黑龙江省中南部，同时在850 hPa水汽通量散度场上，黑龙江中部地区有明显的水汽辐合，与暴雨区对应较好。

5.2 散度

散度场上，低层辐合、高层辐散的抽吸作用加强了上升运动，为本次暴雨提供了动力条件。12日20时，黑龙江省中西部地区，700 hPa以下均为辐合场，500 hPa以上为辐散场，200 hPa辐散较强，与低层的辐合场基本垂直。此时高低空的配置最好，降水效率较高。

5.3 假相当位温场

暴雨发生前，随着偏南气流输送的暖湿空气的加强，低层高能区逐渐向东北方向扩展，低层高温高湿的不稳定能量与中层向南扩散的冷空气结合，导致中低层不稳定层结，从而为强降水提供了热力和动力条件。12日20时，高能舌维持在黑龙江省中部地区，与暴雨区有较好的对应关系。

5.4 不稳定条件

图2 2013年8月12日(a)08时和(b)20时伊春站探空图

分析伊春12日08和20时的探空图(图2)，08时大气层结处于低层湿中高层干的不稳定层结中，低层为偏西风，且风力较弱，垂直风切变不强，湿度层较薄，不利于暴雨的发生。在12日20时图上，随着暖锋的移动携带南来水汽，整层大气湿度增大，对流不稳定能量增加，k指数为35，沙氏指数为2.32，cape值为380.6 J/Kg，低层从偏西风转为偏南风，风速增大，垂直风切变增强，有利于暴雨的产生。

6 卫星云图分析

12日08时，从红外云图上，黑龙江省西南部地区有暖锋云系覆盖，当地开始降水。12时，暖锋云系上有对流云开始明显发展，覆盖黑龙江省中部地区。15时，云系向东北方向移动，但强中心仍在绥化北部和伊春南部，从13时的可见光云图上也可以看出对流云系的顶部粗糙有阴影，说明此时的对流云系处于发展旺盛阶段。

7 雷达回波特征分析

本次过程降水的主要时段为14-17时，回波性质为积层混合性降水，大片的层状云降水回波中夹杂着发展旺盛的对流云降水回波。此类回波降水效率高，降水面积大，持续时间长，易产生大范围暴雨。

生成阶段：14时43分，在伊春雷达上，降水回波主要位于黑河南部和绥化，其中强回波中心在绥化北部的海伦和绥棱，降水回波较为密实，短时强降水发生在强回波中心处。

发展阶段：15时04分，降水回波向东北偏北方向移动，强中心前端不断触发有新的对流单体，且移动轨迹与强回波带基本重合，也是绥化北部强降水发生时间长，累积雨量大的原因之一。沿入流方向对绥化北部处回波做垂直剖面，可看到积层混合性降水回波中的多个强回波中心，对应混合云中的多个对流单体，强降水范围大，中心强度超过55 dBz，并有假尖顶回波。

强盛阶段，15时14分，回波继续向东北方向移动，但移动速度较慢，强回波中心仍位于绥化北部，强回波面积有所增大，强度有所增强。

消散阶段，15时59分，回波逐渐移入伊春南部，回波结构变得松散，回波强度减弱，层状云降水面积变大，向四周弥散，混合云降水系统进入消散阶段。

8 数值预报检验

通过对ECMWF和T639数值预报的各项数值预报产品与实况进行对比分析，发现两者在24 h内对本次暴雨过程的天气系统预报较准确，对预报员有较大的参考价值。对于低涡和副热带高压584线位置的预报，EC模式各时效预报与实况都基本一致；T639模式24 h和48 h预报与实况比较一致，72 h预报的低涡和584线位置比实况偏南。对于黑龙江省中部的低层风场的预报，EC和T639模式24 h预报与实况基本一致，48 h和72 h预报的风速偏小。

9 小结

(1)本次暴雨过程主要是由暖锋和低压的共同影响造成的降水，暖锋锋生时降雨强度加大，暖锋云系上不断有对流云团生成发展。

(2)低空西南急流为暴雨区带来了丰富的水汽和不稳定能量，高低空急流耦合加强了动力条件。

(3)物理量诊断分析看，暴雨发生在高能锋区内，暴雨发生前，对流有效位能急剧增加。

(4)雷达图特征上看，降水主要以积层混合性降水为主，降水效率高，面积大，持续时间长，且降水回波移动轨迹与强回波带基本重合，易产生大范围暴雨。

Cause analysis of a rainstorm process in Heilongjiang

REN Gui-lin1,ZHANG Hui-jun2,YANG Dan-dan1,WANG Jia-ying1
(1.Heilongjiangmeteorological bureau,Heilongjiang Harbin 150001; 2.Meteorological observatory of Heilongjiang province，Heilongjiang Harbin 150030)

A regional rainstorm weather processwas happened from the southwest to the northeastof Heilongjiang province during August12-13th,2013 which influenced by warm frontogenesis.There is long duration of precipitation and wide range of influence in this the rainstorm weather process.Analyzed the cause of the rainstorm with the conventional observation,satellite,radar and automatic station data.And the results show that,the heavy rain ismainly due to the common influence of the Mongolian low pressure eastward and the warm front,and the warm frontogenesis is the reason for the strong rain.Low-level southwest jet for the storm area has brought a wealth ofwater vapor and unstable energy,high and low jet coupling to strengthen the dynamic conditions

rainstorm;warm frontogenesis

P458.1+21

A

1002－252X(2017)01－0014－03

2017－1－1

任桂林（1979-),男，黑龙江省大兴安岭人，哈尔滨工程大学，硕士生，工程师.