2019年8月商丘市一次对流暴雨过程分析

李莹

摘 要：利用NCEP再分析资料和地面观测资料，对2019年8月6到7日商丘地区出现的一次区域性暴雨过程发生前的环流形势、对流潜势、水汽条件、动力条件、热力条件、过程降水实况及过程发生发展最强时段的卫星及雷达特征进行分析。结果显示：此次强降水过程高低空低槽系统深厚，配合地面辐合线的生成与发展和冷空气的补充，动力作用明显，同时水汽、动力和热力条件较好。云图上呈现出暴雨云团形态，呈椭圆形、边界光滑、在移动过程中与对流云团合并加强，云团中心白亮区域对应降水大值区。雷达回波表现出较显著的低质心降水特征，降水最强时段径向速度图上存在着明显的气旋式辐合区。这些因素共同作用造成商丘地区的区域性暴雨。

关键词：暴雨;低槽;强对流

中图分类号：P458.121 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2019）28-0144-04

Analysis of a Convective Rainstorm in Shangqiu City in August 2019

LI Ying

（Shangqiu Meteorological Bureau，Shangqiu Henan 476000）

Abstract： Using NCEP reanalysis data and the ground observation data， on August 6 to 7， 2019， shangqiu area of a regional rainstorm process occurred before the circulation situation， convection potential， moisture conditions， dynamic conditions， and thermodynamic conditions， process and process development of live， the strongest period of satellite and radar characteristics were analyzed. The results show that the high and low air trough system is very deep in this heavy precipitation process， which is combined with the formation and development of ground convergence line and the supplement of cold air， and the dynamic effect is obvious， and the water vapor， dynamic and thermal conditions are good. The satellite shows the shape of the storm cloud， which is oval in shape， with smooth boundary， and consolidated with the convective cloud in the process of moving. The white bright area in the center of the cloud corresponds to the area of heavy precipitation. The radar echo shows obvious characteristics of low-mass core precipitation， and there is an obvious cyclonic convergence area in the radial velocity diagram of the period when the precipitation is the strongest. These factors together cause the regional rainstorm in Shangqiu area.

Keywords： rainstorm;low trough;strong convection

商丘地處河南东部，是短时强降水等强对流天气的多发地带，强对流天气多发生于夏半年[1]。受夏季降水异常的影响，近年来由于强降水造成城市内涝，给城市交通和人民生产生活造成不便和经济损失。但是，由于对流性暴雨空间尺度小，突发性强，预报难度大，在日常短期预报中容易漏报。不少学者对对流暴雨发生的系统配置[1，2]、中尺度特征[3，4]等进行了研究。例如，苏爱芳等[5]统计分析了暴雨中尺度对流系统的活动规律和降水特征，建立了河南省典型的对流性暴雨概念模型。谌芸等[6]、孙军等[7]对北京特大暴雨的极端性进行了研究，指出低涡切变线和地形触发了MCS的生成和发展。高万泉等[8]对2009年6月8日发生在华北的一次强对流暴雨过程进行分析发现，湿位涡的分布对强对流暴雨的发生、落区有较强的指示性作用。刘新伟等[9]通过对甘肃省东部两次短时强降水天气过程进行对比发现水汽条件是短时强降水的主要因素。

本文以2019年8月6—7日商丘一次区域性暴雨天气过程为研究对象，利用常规观测及探空资料、NCEP1°×1°再分析资料、FY2C红外云图及雷达资料，从大尺度环流背景、高低层系统配置、中小尺度系统的分析等方面分析此次暴雨过程，通过分析水汽、不稳定能量及条件剖析最强降水时段的对流特征。

1 天气过程概述

2019年8月6日10：00至7日17：00，商丘市出现了一次暴雨，局部大暴雨天气过程，并伴有雷暴大风、短时强降水，其中民权、睢县、宁陵、柘城、虞城、夏邑、永城、睢阳区和梁园区九个区县均出现了暴雨天气。全市9个区县的95个雨量站超过50mm，7个区县的20个雨量站大于100mm。最大小时雨强出现在永城新城水厂，为80.3mm/h（7日09：00—10：00）;最大降雨量出现在民权褚庙，为162.6mm;极大风速出现在永城双桥，为21.9m/s（6日17：00—18：00）。由于降水强度大，影响范围广，给城市和农业带来了一定影响。2019年8月6日10：00至7日17：00雨量分布图如图1所示。

本次强降水过程集中在8月6日20：00到7日10：00。从20：00开始，降水落区主要集中在商丘市西部地区。然后呈南北走向带状分布从西北向东南方向移动，系统所经之地降水雨强大，降水集中。此次降水的影响范围大，短时强降水强度大，过程雨量达暴雨量级的站点较多。最大小时雨强出现在永城新城水厂80.3mm/h（7日09：00—10：00）。其中，09：30—09：40的10min雨量达到26.4mm，09：40—09：50的10min雨量达到了27.4mm。新城水厂站逐10min降雨量如图2所示。

本次强降水过程集中在两个时段：第一阶段降水集中在8月6日10：00—7日01：00，在6日20：00前后降水强度达到最强，落区主要集中在商丘市西部地区，到23：00前后，降水逐渐东移减弱;7日01：00后，雨带呈南北向带状分布出现在商丘市西部一带，即为强降水过程的第二阶段，系统自西北向东南方向移动快速，在09：00—10：00降水强度达到最强，达80.3mm/h。

对比两个时段降水的雨量分布特征可知，第一时段降水局地性显著，且短时强降水强度较弱，过程雨量达暴雨量级的站点较少;第二时段降水的影响范围更大，短时强降水强度相对较强，过程雨量达暴雨大暴雨量级的站点较多。因此，本文重点讨论第二阶段的降水。

2 环流形势

2.1 500hPa环流形势分析

8月6日到7日，高空冷涡位于我国内蒙古地区，我国受逐渐东移的高空低槽影响。588线从日本海伸向渤海，随着低槽东移和588线的西伸加强，槽前为西南暖湿气流，提供了充足的水汽与能量，槽在东移过程中携带冷空气南下。8月6日到7日，商丘市位于低槽前部的上升运动区，动力抬升条件较好，且高空槽移动缓慢，使得低层的低值系统得以长时间发展和维持，造成连续性降水。

2.2 高低层系统配置

6日20：00，东北冷涡在内蒙东部地区，700hPa和850hPa上低槽位于内蒙古、河北到河南西部一带，并逐渐缓慢东移。从高低空低槽配置来看，此次过程低槽系统深厚，500hPa和700hPa系统接近，容易触发对流，低槽和冷空气是这次降水的主要动力条件。随着低槽东移，槽前西南气流给商丘地区带来了充足的水汽，商丘处在925hPa和850hPa的湿舌内，配合地面辐合线的触发使对流发展强盛。此次过程中属于典型的东北低涡型强对流天气，无低空急流，主要是以短时强降水为主的湿对流。

3 对流潜势分析

2019年8月6日和7日。850hPa比湿场如图3所示。8月6日20：00，850hPa，商丘为显著湿区，500hPa冷槽位于河南西部，低层暖湿高层冷的层结条件十分有利于对流在河南省东部的触发。配合徐州站的探空资料分析[见图4（a）]，6日20：00徐州站的K指数为32℃，CAPE值为2 895J/kg，SI指数为-0.6℃，能量条件十分有利。同时，700～1 000hPa为显著湿层，500～600hPa为干层，上干下湿，层结不稳定，对流潜势十分明显。8月6日20：00，假相当位温的大值带则分布于河南省东部，商丘市处在75K的高温高湿区中，不稳定能量条件较好，如图5所示。从阜阳站的探空资料可知[见图4（b）]，阜阳站的K指数为35℃，CAPE值为3 294J/kg，SI指数-2.47℃，能量条件十分有利于对流活动。同时，500hPa及以上的干层十分明显，且探空曲线所表现出上干下湿的层结，表明层结存在着强的不稳定，较有利于强对流天气的发生。可见，不稳定潜势条件已然具备，后期850hPa西南暖湿气流逐渐加强北推，配合低槽及辐合线的抬升运动，对流就容易被触发。到8月7日08：00，700hPa涡度场一直处于正值区，如图6所示，商丘处于正涡度平流区，低层辐合加强，有利于上升运动。

4 卫星云图及雷达资料分析

4.1 卫星云图分析

从红外云图分析8月7日03：00开始的云系发展及演变可以看出（图略），03：00一椭圆形中尺度对流云团主体位于商丘市西北部偏北与开封市交界处，随后该云团逐渐向东移发展扩大，受云团东北部对流云团的合并影响，云团范围进一步扩大，近似呈圆形，云顶温度较低，使得商丘市降水从西到东降雨量较大。直至8月7日10：00左右，对流云团才逐渐移出商丘并减弱消散。在对流云团发展过程中，除了单个对流云团的发展，还伴随有与周边云团的合并与扩大，对流云团在东移过程中合并加强，出现中尺度对流辐合体（MCC），对流云团发展旺盛，对应着商丘地区短时强降水和区域性暴雨的实况。

4.2 雷达资料分析

从商丘站雷达的组合反射率回波图可知（图略），7日01：00前后，初始阶段有一南北带状回波自商丘市西北部逐渐向东南方向移动，局地回波强度达60～65dBz，商丘市中西部地区存在风向辐合，回波顶高9～14km，垂直累积液态水含量在20～32kg/m2。随后，强回波中心自西向东快速移动，强度大，范围广，且中心区域强度逐渐加强，商丘多个站点的小时雨量超过20mm/h，最大小时雨强达80.3mm/h。之后，强回波区继续东移，雨带随之东移。对应径向速度图及风廓线图上（图略），04：00商丘市中西部高层盛行西北气流，但2～4km仍受槽前的西南气流的影响，风速6～12m/s，对应低层维持着一定的水汽输送作用，配合冷暖空气的交汇作用。可见，此降水伴有强烈的对流性特征，但系统移速较快，且在同一地点的维持时间不长。在降水最强阶段沿南北方向对商丘对流单体的剖面图上，回波顶虽然延伸至10～12km的高度，但强降水回波中心较低，高度约5km，低质心的降水回波，降水效率高，小时雨强大，在预报预警中要特别警惕该类低层高湿的区域。

5 结论

此次过程的環流背景为中高纬呈东北冷涡低槽型的环流型，长波槽逐渐东移发展，低层700hPa和850hPa低槽位于内蒙河北至山西一带，随着低槽东移，配合槽前西南暖湿气流的输送，低层水汽条件较好，热力条件较好，7日凌晨到上午商丘市出现区域性对流暴雨。

参考降水前期的物理量场及探空资料发现，此次降水伴有较强的对流性特征。降水发生前，商丘地区存在着上干冷下暖湿的层结条件，随着850hPa切变线东移，强的上升运动位于商丘地区，同时暖湿气流的北推也为强降水提供了充足的水汽与能量，从而导致商丘地区短时强降水的发生。同时，6日20：00的湿度、不稳定能量及层结条件都较为有利，对流潜势较高，故此阶段降水影响范围更大，整体持续时间长。

此阶段降水云系表现出更多的暴雨云团特征，对流云团不断生成，与东北方向的云团合并、扩大，呈椭圆形，边界较为光滑，云团生命史也较长，对流发展最强阶段云团中存在白亮的亮温低值中心，对应降水大值区。此时，雷达回波图上相应的中心强度达60dBz及以上，且雷达剖面图上表现出较显著的低质心的降水特征。对应速度图上在商丘中西部存在着气旋式辐合区，此时回波顶高和垂直累积液态水含量值都较大，从而造成该时段该地出现较大的小时雨强。

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