中卫市环香山地区短时暴雨预报方法分析

陈永旭+高山+刘鑫

摘要 本文对2010年以来对中卫市环香山地区影响较明显的3次短时暴雨天气过程进行分析，找出短时暴雨天气系统、卫星云图、雷达回波等方面的特征。结果表明，200 hPa急流、500 hPa短波槽、700 hPa低涡、切变为暴雨天气提供了有利动力条件，同时辐合带积累了水汽，在中卫市上游形成高湿区，为暴雨的产生提供了充足的水汽。有中尺度对流单体或多个中尺度对流单体引起合并加强发展，易引发环香山地区的短时暴雨天气；若从雷达图分析发现有>30 dBZ的对流单体回波或混合云降水回波，就可能出现短时暴雨，回波强度越强或有多个对流单体回波，持续时间越长，暴雨强度越强、范围越大。

关键词 暴雨；预报；卫星云图；雷达回波；宁夏中卫；环香山地区

中图分类号 P458.1+21.1 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2018）01-0202-02

强对流天气是中卫市汛期的主要灾害性天气之一，包括短时强降水、冰雹、雷雨大风等天气。许多研究表明[1-5]，有利的大尺度环流背景下产生的中小尺度天气系统是造成短时强降水的主要原因，具有时空尺度小、发展速度快、持续时间短、降水强度大等特点，因而难以精准预测，常给人民的生命财产安全造成严重的威胁。因此，准确预报强对流天气是中卫市汛期预报的重点。在冰雹、短时强降水等局地对流天气发生时，大尺度环流背景的征兆不明显，从常规观测资料中较难捕捉对流系统，给短时临近预报带来一定的困难。而自动站、雷达、卫星等资料具有时空分辨率高、有效提供对流系统信息、可观测对流系统发生发展及演变过程等优点，因而在冰雹、短时强降水等强对流天气系统的监测预报中发挥着越来越重要的作用[6]。

1 天气概况

2010年8月10日夜间，中卫市部分地区出现>10 mm降水，中宁县城、关桥、蒿川出现短时暴雨，小时最大降水量分别为16.4、24.8、11.5 mm，关桥过程最大降雨量为45.1 mm。持续阴雨天气缓解了前期高温天气引发的防暑压力，对缓解山区7月中旬持续高温天气造成的干旱十分有利，同时也缓解了山区部分地区人畜缺水的压力。

2011年7月12—27日，中卫市出现高温晴热天气，灌区出现>35 ℃的高温天气，持续高温造成山区严重的旱情，导致部分农作物濒临死亡。7月28日中卫市出现区域性暴雨，降水范围广，持续时间长，28日5：00至29日2：00，喊叫水、盐池、贾塘、曹洼和郑旗等地区出现大到暴雨，海原县城达暴雨，环香山地区南部出现短时暴雨。

2014年8月15日下午至夜间，沙坡头区大部出现雷阵雨或阵雨伴有大风天气，累计雨量为1.0～25.8 mm，其中永康镇冯庄村、迎水桥镇、香山乡新水村、永康镇北滩村出现短时强降水，香山乡局部地区暴发山洪，最大降水出现在香山的冯庄村。根据中卫气象局观测站自动站监测，15日22：20中卫气象局观测站出现17.0 m/s大风；根据距离香山乡红圈子村红圈子队最近的区域自动气象站香山乡新水村自动观测站监测，新水村15日19：00至16日0：00累计雨量为25.8 mm，其中21：00—22：00出现降水量为17.8 mm的短时暴雨。暴雨冰雹天气造成受灾农户15 068户55 510人，受灾农作物面积14 934.5 hm2，成灾面积8 960.7 hm2，绝产面积7 467.3 hm2，直接经济损失高达8 150.1万元。

2 环流形势分析

2010年8月9日20：00，环流形势为两槽一脊型，西伯利亚有一长波槽，在东北有闭合冷涡，青藏高原有一波动槽，副高588 dagpm线分裂为东西2个部分。20：00高原槽移至青藏高原东部，青海湖附近，位于东经100°左右，此时西伯利亚槽有明显发展加深，巴湖到中卫市为纬向环流，受平直西风带控制，588 dagpm线有所西伸北抬，最北处在北纬35°，中卫市处在588 dagpm线以北边缘辐合区，冷空氣在高原小槽牵引下东移影响中卫市，降水逐渐开始，11日8：00中卫市转为西北气流控制，降水过程基本结束。8月9日20：00 700 hPa高度场，高原上有闭合的低压，10日8：00高原低压蜕变，受高空高原小槽引导北部低压移至高原的北部地区青海湖附近；20：00低压发展并向移动到高原东侧，中卫市受弱低压影响，为偏南气流与偏东气流辐合提供了有利条件，为暴雨的发生提供了水汽和能量条件。

由2011年7月24日500 hPa形势场可知，环流形势为两槽一脊型，巴湖以东至河套地区有一宽广的高压脊，巴湖以西和我国华北地区各有一低压槽，中卫市在高脊控制下出现了持续晴热高温天气。27日20：00低槽分别东移至内蒙古东北部至渤海湾、蒙古西部至新疆中部一带，副高588 dagpm线向西延伸至江西—广西，584 dagpm线延伸至河套东南侧，中卫市位于584 dagpm线西北侧，受西南气流影响，中卫市出现“东多西少”的降水形势。由27日20：00 700 hPa高空图可知，青藏高原的低涡东移北上至四川北部，形成西南涡并有20 ℃的暖中心配合，低涡东南侧有西南或偏南气流，形成低空急流，并在中卫地区形成切变。低空急流为降水提供了大量的水汽和不稳定能量，地面热低压、700 hPa西南涡、锋面、切变线的辐合，加上地形的抬升作用，导致中卫市环香山地区出现短时暴雨。

由2014年8月15日20：00 200 hPa形势场可知，青海至中卫有明显急流存在，高空急流为气旋的产生提供了必要的环境场，中卫处在高空急流轴的右侧。分析2014年8月15日500 hPa高度场可以看出环流形势为两槽一脊型，乌拉尔山后部、鄂霍次克海各有一低压槽，之间为一宽广高压脊区。河西走廊上空存在明显切边，中卫市位于584 dagpm线与580 dagpm线之间，中卫市南部至四川盆地有南支槽，中卫市处于槽区的位置，上游的阿拉善右旗中部一带有一短波槽。8月15日700 hPa，中卫市处在高原暖脊的东侧，中卫市香山地区处于高原脊东南侧，高原低涡位于中卫市西部，并有明显的暖湿切变，四川盆地经陕西到中卫市受一致偏南气流控制，低层低涡的发展，进一步引导水汽在低涡前部积聚辐合，随着低涡的东移，触发了此次强对流天气的爆发。由15日20：00 500 hPa、850 hPa温度场可以看出，在500 hPa新疆至中卫市为冷平流控制，在850 hPa中卫市有明显的暖舌，上冷下暖的不稳定层结条件有利于对流天气的发生发展。200 hPa急流、500 hPa短波槽、700 hPa低涡、切变为暴雨天气提供了有利动力条件，同时辐合带积累了水汽，在中卫市上游形成高湿区，为暴雨的产生提供了充足的水汽[7]。

3 卫星云图特征分析

2010年8月10日，在青藏高原有大片反气旋弯曲云区，高原东侧呈气旋性弯曲的冷锋云系，10日白天冷锋云系移至中卫市，午后中卫市上空出现对流云团，中部地区积雨云发展旺盛，中卫市部分地区出现雷暴天气。2010年8月10日傍晚，中卫市部分地区出现>10 mm降水，中宁县城、关桥、蒿川出现短时暴雨；由17：00卫星云图可知，在气旋顶部有大范围的对流云区，气旋的中部有大范围的暗区，暗区的中部有明显的白色干区，不利于对流天气的发生；17：00中卫市上空对流云系发展旺盛，由20：00卫星云图可见，中卫市处在暗区的前部边缘区，中卫市开始出现大范围降水。降水过程中，中卫市高空一直处在层结极不稳定状态，高空槽及低空低涡的扰动有利于对流天气的发生；低涡冷锋云系在气旋头部湿区边界，易产生暴雨天气。

由2011年7月28日卫星云图演变可以看出，28日8：00冷锋云系已经移到中卫市附近，高原上有低涡云系发展旺盛。在宽广的云带中清楚可见有中小尺度对流云团，沿西南气流向东北移动过程中云层加厚，云顶温度下降。28日14：00，低压云带移到中卫市上空，环香山地区强降水天气的云顶亮温TBB约为-50 ℃，并有明显的能量释放，说明本次云图特征为中低混合云系降水為主，高层冷平流较强。

由2014年8月15日19：00卫星云图可以看出，中卫市北部有明显的中尺度对流系统形成，中卫市以西的甘肃境内有多个明显中尺度对流系统，20：00甘肃境内的中尺度对流系统不断东移与处在中卫市北部上空的中尺度对流系统合并加强。21：00—23：00多个对流单体合并加强，沙坡头区香山乡新水村出现小时降雨量为17.8 mm的短时强降水，中宁枣园出现小时降雨量为12.2 mm的降水。中卫测站出现17.0 m/s大风。随着能量的不断释放，23：00后中尺度对流系统逐渐减弱，开始消散。此次暴雨是由低涡云系后部不断下滑的冷空气激发的多个中尺度对流单体引起的对流性降水，是一次典型的由中尺度对流系统（MCS）造成的强降水过程。在降水最为集中的阶段，TBB梯度最大的区域刚好对应着未来降水最大的区域，这是因为TBB梯度最大的区域正是能量堆积最大的区域，由能量释放带来的降水也最为明显。

4 雷达资料分析

2010年8月10日14：00香山地区南部出现回波单体，强度约为20 dBZ；15：00回波迅速发展强度，强度>40 dBZ；17：40分回波衰减；短时暴雨出现在回波迅速减弱时段。回波单体出现至消失历时不超过5 h，具有出现后迅速加强，在短时间内消散的特点。由雷达回波演变可知，2011年7月28日降水过程主要为混合性降水，具有回波维持时间较长、强回波带位置少动的特点。28日6：00—14：00，中卫站一直处在较强回波的覆盖下，回波于14：00后开始减弱，17：00移出测站，降水趋于结束。降水过程中，回波强度为30～45 dBZ，回波顶高为7～8 km，强回波顶高为5～6 km。

由2014年8月15日回波特征可知，18：40中卫市香山乡三眼井地区及香山以北地区分别出现了40～45 dBZ和45～55 dBZ回波，在三眼井附近的回波单体高度为10～11 km，此时有2个强中心，为2个对流单体，在香山以北的高度达到12 km，50 dBZ强回波高度>8 km，为强对流单体。在甘塘以西的甘肃境内有若干个弱对流单体发展。19：50甘肃境内的对流系统不断东移发展并加强，环香山地区的回波范围扩大，20：00—22：00甘肃境内回波不断进入中卫市香山地区，并迅速东移和减弱，冰雹和暴雨主要出现在20：00—22：00。

5 结论

200 hPa急流、500 hPa短波槽、700 hPa低涡、切变为暴雨天气提供了有利动力条件，同时辐合带积累了水汽，在中卫市上游形成高湿区，为暴雨的产生提供了充足的水汽。有中尺度对流单体或多个中尺度对流单体引起合并加强发展，易引发环香山地区的短时暴雨天气。从雷达图分析发现 >30 dBZ的对流单体回波或混合云降水回波，则可能出现短时暴雨，回波强度越强或有多个对流单体回波，持续时间越长，暴雨强度越强、范围越大。

6 参考文献

[1] 方晓洁，曾晓枚，陈雪芹.东亚夏季200 hPa西风急流时空分布特征与我国夏季降水关系的初步分析[J].气象与环境科学，2009，32（2）：11-15.

[2] 纪晓玲，马筛艳，丁永红，等.宁夏40年灾害性冰雹天气分析[J].自然灾害学报，2007，16（3）：24-28.

[3] 李宁芳，姚宗国，王学兵，等.中卫暴雨特征及成因分析[J].现代企业文化，2010（27）：149-152.

[4] 郑婧，孙素琴，许爱华，等.强锋区结构的梅雨锋短时暴雨形成和维持机制[J].高原气象，2015，34（4）：1084-1094.

[5] 吴杞平，王树雄，李燕，等.2004—2009年大连地区短时暴雨分析预报[J].气象与环境学报，2012，28（2）：71-76.

[6] 崔焕东，李顺利，王裕亭，等.驻马店夏季短时暴雨预报业务系统[J].气象与环境科学，2003（3）：12-13.

[7] 邵元亭，高省莉.三门峡市短时暴雨预报方法[J].气象与环境科学，2004（4）：23.