张家口地区一次典型暴雨天气过程分析

王淼 孟繁华 黄山江

摘要 对2013年7月14—15日张家口地区的一次强降雨过程的成因进行了总结分析。结果表明：该次暴雨过程，副热带高压稳定维持，最西段位于120°E附近，呈阻挡态势；高空槽东移发展加强，张家口位于槽前正涡度平流区，动力条件充分，是形成此次较长时间降水的主要原因；该次暴雨系统开始为明显的后倾结构，深厚的湿层、较小的高低层温差，使得过程以层状云降雨开始；15日8：00后700 hPa和850 hPa的切变几乎接近垂直，午后出现强对流天气；整个强降水过程中，700 hPa和850 hPa一直存在西南风暖湿急流，为暴雨区输送水汽、能量的同时，也提供了动力抬升条件，是该次暴雨过程持续发展的关键因素。

关键词 暴雨；强对流；高空急流；中尺度对流系统

中图分类号：P458 文献标识码：A 文章编号：2095-3305（2018）02-037-03

DOI： 10.19383/j.cnki.nyzhyj.2018.02.015

暴雨常在非常短的时间内造成严重的洪涝灾害，由于其突发性和局地性均较强，因此难以预报和追踪。近年来随着经济社会的发展和城市的不断扩大，由暴雨导致的城市内涝常对国民经济建设、人民生命财产和工农业生产造成越来越严重的影响[1-7]。

张家口位于内蒙古高原与华北平原衔接处，属于温带大陆性干旱与半干旱季风气候，常年干旱少雨，年平均降水量仅为384 mm，夏季多局地性短时暴雨，大于50 mm的暴雨平均每年有1～2次，为小概率事件，预报难度极大。文中以2013年7月14日张家口地区出现的年度最大强度降水天气过程为例，分析了暴雨形成及发展机制的特点，以期为做好当地暴雨灾害的预防和预警工作提供参考。

1 天气概况

受西风槽和副热带高压外围暖湿气流共同影响，2013年7月14日下午到15日夜间，张家口市出现了全市范围的降水过程，过程持续时间长，累积降水量大，大部分地区达到大雨，局部暴雨。全市平均降水量42.9 mm，大于50 mm的乡镇98个，大于100 mm的乡镇2个。最大为崇礼的塞北滑雪场128.6 mm。受该次强降雨影响，共计 6个县的32个乡镇，153个行政村遭受了不同程度的洪涝灾害。受灾人口653户，1 763人；受灾面积18.7 hm2，其中成灾18.7 hm2，绝收15.3 hm2；倒塌房屋446间，严重损毁351间；造成直接经济损失520万元，其中农业损失33.6 万元，家庭财产损失275.1万元。

从图1可以看出，张家口市区降水开始时间是14日的夜间，主要降水时段是从14日夜间至15日白天。从14日傍晚开始低层湿度明显增大，温度露点差一直保持在2℃左右，接近饱和状态并持续到过程结束；从14日23：00起张家口地区受地面低压控制，气压持续下降，上升运动明显加强。

2 环流形势和影响系统

2.1 500 hPa环流形势演变

从图2可以看出，造成张家口地区该次强降水主要是由从贝加尔湖到河套地区的西风槽缓慢东移与副热带高压外围的暖湿气流相互作用的结果。副热带高压势力较强位置少变，同时由于第7号台风苏力的影响，从14日8：00—20：00，584线一直位于40°N附近，位置较为偏北，这不仅为强降水前水汽和能量的输送及积累提供了较好的条件，而且形成了“西低东阻”态势，降水系统东移缓慢，导致降水持续时间较长。

2.2 影响系统演变

从14日20：00到15日20：00低层系统演变过程可知，14日20：00 500 hPa槽线明显落后于700 hPa和850 hPa的切变，且位置相对较远，高低层系统配配置稳定少变；到15日8：00，700 hPa和850 hPa的切变近乎垂直，有利于对流天气的出现，直至15日20：00 700 hPa切变移出张家口地区，降水趋于结束。

3 物理量场分析

3.1 TlogP图分析

由图3a可知，整层的湿度较大，但是没有不稳定能量，Cape值为0，K指数34，沙氏指数1.86，层结较为稳定，这样的条件有利于出现持续性的强降水，不利于强对流、雷电天气的产生；到了15日8：00（图3b），400 hPa以下几乎饱和，Cape值和K指数都有所增加，而且有一定的不稳定能量，表明午后出现强对流天气的可能性增大。

3.2 强天气分析

从图4可以看出，从14日20：00到15日8：00系统移动较为缓慢，整个系统后倾，500 hPa槽线远落后于700和850 hPa切变线；到15日8：00，700和850 hPa的切变位置基本重合，与地面辐合线位置配合较好，更有力于对流天气的发生，位置仍位于张家口西部；低层一直有急流存在，位置沿着副高外围相对张家口区较为偏东，到15日8：00急流加強且位置更为偏西偏北，湿舌的位置随着低空急流逐渐北移，850 hPa低空急流为降水提供源源不断的水汽输送，也为该次强降水提供能量和动力抬升条件。200 hPa高空也有急流存在，影响区位于高空急流的南侧，高空的辐散起到抽吸作用，高低空急流相互作用为该次暴雨过程提供了较好的动力条件。

3.3 水汽条件

水汽是否充足是强降水的必要条件，通过分析水汽通量散度可知（图5），从14日20：00开始，850到700 hPa之间水汽通量散度开始明显减小，到15日8：00，850 hPa中心值达-16 g/（hPa·cm2·s），低层水汽辐合明显，这与之前分析的低空急流的加强有关。沿着114°E做比湿的空间剖面（图6），也可以看出低层整层的湿度条件较好，最大中心达到17 g/kg。

3.4 热力条件

假相当位温θse是一个重要的温湿特征参数，是表征大气温度、压力、湿度的综合特征量，能有效的反应大气中能量的分布特征，表明大气的层结状态。从图7可以看出，14日20：00张家口附近高低层均有假相当位温的大值中心，中心强度达到76℃，为暴雨天气的发生提供了充足的水汽和能量条件。

4 雷达回波特征分析

从图8可以看出，回波长达18 h且一直稳定的层状云回波降水系统，最大回波强度40 dBZ，这在张家口地区较为少见。到了15日15：00张家口西北部开始出现对流性回波，并逐渐发展成带状回波，最强回波强度为58 dBZ，20：00逐渐减弱移出影响区域。

5 小结

（1）由于该次过程副高势力较强，使西风槽移动至张家口上游时速度减慢并加强，影响区较长时间处于高空槽的东南象限，是形成该次较长时间降水的主要原因，也是干旱与半干旱区域暴雨最主要特征之一。

（2）该次系统为明显的后倾结构，深厚的湿层、较小的高低层温差，过程以层状云降雨为主。

（3）强降水的产生仅靠暴雨区上空的水汽积累是远远不够的，还需要源源不断的水汽输送。该次降水开始到结束，700、850 hpa一直存在急流，西南风急流在为暴雨区带来水汽输送了大量的能量的同时，也提供了动力抬升条件，是该次暴雨过程持续发展的关键因素。

（4）雷达反射率因子表明这是一次开始主要是长时间的层状云稳定性降水，15日8：00又有部分对流性降水强力补充。

参考文献

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责任编辑：刘赟