陕北夏季一次强降水天气过程的诊断分析

同明伟 杨帆

摘 要 利用NCEP1°×1°再分析资料、国家气象卫星中心风云2E云顶亮温资料和地面加密观测资料分析了2017年7月25日—26日陕北的强降水天气过程。通过分析环流形势以及造成暴雨的中小尺度系统得出有利暴雨的系统配置及降水机制，并对物理量场和云图进行分析总结，为今后强降水天气预报及相关农业服务提供指导。

关键词 夏季;强降水天气;对流单体;陕北地区

暴雨是陕北地区重要的灾害性天气之一，降水强度大、局地性强，对工农业生产和人民财产均造成严重影响，因此暴雨一直是预报工作的重点和难点[1]。2017年7月25日08时—26日15时，陕北地区出现强降水天气，局地伴有雷暴、大风、冰雹等强对流天气，共有33站降水量大于100 mm，最大绥德四十铺230.1 mm;强降水时段集中在25日20时—26日10时，小时雨强大于55 mm的有10站，最大小时雨强出现在26日03—04时，为子长柏山寺，降雨量60.4 mm。暴雨带呈东西走向，位于榆林和延安交界区域，给人民群众生命财产安全造成重大影响。基于此，利用多种气象资料对此次强降水天气过程进行分析，通过分析环流形势、物理量场和卫星云图特征得出有利于形成陕北地区暴雨的系统配置及降水机制，对今后强降水天气预报及相关农业服务提供指导。

1 天气形势

2017年7月25日20时陕北地区暴雨发生前夕，500 hPa副热带高压控制我国华南地区，副高脊线位于30°N附近，西北边缘588线位于关中-陕南上空，陕北地区受副高外围西南气流控制，贝加尔湖受冷涡控制，其底部短波槽控制河套地区西部，槽后西北气流东移南下影响陕北地区;700 hPa副热带高压外围偏南气流在关中南部建立暖湿空气输送通道，形成12～14 m·s-1的西南急流，陕北地区位于急流顶端，存在强烈的风速及风向辐合。

2017年7月26日02时暴雨强盛阶段，500 hPa（图1-a）副热带高压略微难退，高空短波槽向东移动;700 hPa（图1-b）关中南部低空急流继续维持，风速达12 m·s-1，陕北地区仍然位于急流前段风速辐合中心，同时贝加尔湖低涡东移，陕北地区位于暖式切边附近，辐合明显增强，受其影响，产生强降水。至2017年7月26日08时，500 hPa短波槽移至陕北地区东部，榆林和延安受槽后偏北气流控制，强降水时段基本结束。

2 水汽条件

持续的水汽供应是形成暴雨的主要条件，大尺度流场上充足的水汽输送和强烈的水汽辐合有利于暴雨的产生与维持[2]。图2为此次暴雨过程陕北地区水汽通量和水汽通量散度图。由图可知，此次暴雨过程主要水汽输送通道为副高外围的偏南水汽输送。2017年7月25日20时暴雨前期，水汽通量中心值为16 g·cm-1·hPa-1·s-1，26日02时暴雨过程中水汽通量中心值为18 g·cm-1·hPa-1·s-1，为强降水提供持续的水汽供应。

水汽通量辐合中心是暴雨落区的重要指标。暴雨前期2017年7月25日20时，水汽通量辐合中心位于强降水区域西部，水汽通量散度强度达到6×10-5 g·cm-2·hPa-1·s-1，降水区域辐合强度较弱;随着贝加尔湖低涡东移，低空切变线控制陕北地区，至2017年7月26日02时，水汽通量辐合区已经影响榆林和延安交界区域，强度达到4×10-5 g·cm-2·hPa-1·s-1，该区域出现明显降水;2017年7月26日00时，高空短波槽移至陕北地区东部，强水汽辐合中心移至延安南部地区，榆林南部强降水过程区域结束。

3 不稳定条件

假相当位温反映了大气的温湿状况，利用垂直分布可以分析大气中的能量分布和垂直不稳定情况[3]。沿暴雨中心点绥德（37.49°N，110.24°E）做假相当位温θse和垂直速度ω的垂直剖面，2017年7月25日20时暴雨发生前期高空锋区东边界位于114°E附近，并从850 hPa附近伸展至500 hPa，锋区内假相当位温的水平梯度和垂直梯度均较大，锋面西侧为假相当位温大值区，θse处于350～368 K，为暖湿空气聚集区域，而西侧为干冷空气聚集区域;同时绥德上空（?θse/?z）<0，θse500-θse850≈20 K，对流层中层处于强烈的不稳定状态。至2017年7月26日02时（图3），绥德上空从地面至200 hPa为深厚的垂直上升区域，上升运动中心位于850～500 hPa，上升速度处于0.3～1.2 m·s-1，对流活动明显，带动高温高湿空气向上运动，绥德上空假相当位温明显增大，850～500 hPa θse达到352～356 K;同时随着高空锋区向东移动，绥德上空850～500 hPa均受锋区控制，处于冷暖空气交界区域，此时正对应强降水时段。2017年7月26日08时500 hPa高空槽移至陕北东部，绥德上空变为下沉运动，同时850～500 hPa θse迅速减小至344～352 K，强降水过程基本结束。

4 卫星云图

卫星云图可以直观反映降水过程中暴雨云团的发展和演变过程[4-5]，利用FY-2E卫星逐时云顶亮温资料，对此次降水过程中云团演变进行分析发现，造成强降水的云团为中尺度对流复合体MCC。

2017年7月25日20时之前，陕北上空云量较少，受500 hPa高空短波槽和700 hPa切边影响，内蒙古中部对流云团活跃，同时不断向东南方向发展，并且榆林上空也有局地对流云团生成。20时（图4-a）强降水前夕，榆林上空对流云团明显增强，可清晰分辨出2个γ中尺度云团，云顶亮温TBB<-52 ℃，其中云团A由内蒙古中部生成向东南方向移动，云团B是榆林上空局地生成，向东移动;22时（图4-b）云团A持续向东南方向移动并与云团B合并，A云团面积迅速扩大，同时TBB<-52 ℃的云团面积也随之增加，强对流云团覆盖榆林中北部地区，榆林中部地区逐渐出现强降水，绥德四十铺23时小时雨强达30.3 mm;随后A云团持续向南移动，至26日02時（图4-c）强对流云团覆盖榆林中东部地区，呈边缘光滑的椭圆形特征，TBB<-52 ℃的云团面积达到最大，绥德四十铺站小时雨强达到最大，为48.8 mm;云团A不断向东移动，TBB<-52 ℃的云团面积逐渐缩小，云团强度不断减弱，至26日06时（图4-d），云团A基本移出榆林地区，本次强对流过程基本结束。根据此次强降水过程中的云团演变，TBB<-52 ℃的冷云云团位置和强度的变化对地面降水有很好的指示作用。

5 结论

1）在河套地区上空，副高外围北侧低层切变线是这次暴雨的主要中尺度系统。700 hPa切变线在延安北侧稳定少动，500 hPa槽后冷空气南压，切变线南侧暖湿气流进入延安上空并强烈辐合，延安地区能量急剧增加，冷暖空气交汇形成此次强降水有利的天气形势场。

2）副高外围始终存在一支西南-东北向的水汽输送带，并且在延安上空辐合，为这次降水过程提供源源不断的水汽供应。

3）对流层中下层处于高温高湿区域，不仅对低空水汽和能量聚集有重要作用，并且造成其上层位势不稳定的增强，配合强烈的垂直上升运动，为暴雨的发生发展提供有利条件。

4）对流单体的强烈发展是造成此次暴雨产生的直接原因，强降水主要出现在Tbb<-52 ℃的冷云覆盖区，并且Tbb<-72 ℃的冷云中心基本与强降水中心吻合，因此应用FY-2E云顶亮温资料有助于指导此次强降水预报和预警

参考文献：

[1] 丁一汇.高等天气学[M].北京：气象出版社，1991.

[2] 赵世发，周军元，王俊，等.一次罕见的特大暴雨物理量场特征分析[J].南京气象学院学报，2002（2）：271-276.

[3] 袁媛，董金芳，陈小婷，等.延安盛夏一次强降水天气过程成因分析[J].陕西气象，2014（2）：6-9.

[4] 井喜，李强，屠妮妮，等.黄土高原一次β中尺度突发性暴雨特征及成因[J].暴雨灾害，2013，32（3）：242-248.

[5] 赖绍钧，何芬，陈海山，等.华南前汛期福建一次致洪暴雨过程的中尺度结构特征[J].高原气象，2012，31（1）：167-175.

（责任编辑：赵中正）