2017年6月22日内蒙古西部短时强降水分析

刘东岩

摘 要： 2017年6月22日白天，内蒙古中西部出现强降水和雷点天气，局地伴有冰雹和大风，强降水主要出现在鄂尔多斯中部和呼和浩特市区附近。本文从强降水发生的水汽条件、动力条件入手，分析强降水发生的原因，为短时强降水预报提供依据。

关键词： 短时强降水;飑线

【中图分类号】P426.6     【文献标识码】A     【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.29.239

1 前沿

2017年6月22日白天，内蒙古中西部出现强降水和雷点天气，局地伴有冰雹和大风，强降水主要出现在鄂尔多斯中部和呼和浩特市区附近。午后鄂尔多斯乌审旗和包头土默特右旗有冰雹出现，并伴有16.8m/s的瞬时大风天气。

2 天氣背景

2.1 高低空主要系统配置

22日08时，内蒙古地区受冷涡天气影响，冷涡中心位于内蒙古中西部，冷中心位于冷涡后部，在热成风涡度平流的影响下，并在后期进一步加强，中心由572加强为568，移动速度缓慢，降水天气持续时间长。700hPa和850hPa，内蒙古鄂尔多斯和呼和浩特浩特为低涡东南象限，有持续的暖湿平流，并在700hPa以下，形成一个高湿区，上述地位于湿舌伸展方向上，对不稳定度的加大十分有利。从高低空流场的配置来看，到22日20时，冷涡后部西部气流加强，冷平流的侵入，加强对流不稳定，并提供了大尺度的抬升条件。

海平面气压场上，22日08时，内蒙古中西部受高压前沿地面倒槽影响，高压前部冷锋位于对流区上方，为主要地点抬升触发天气系统。

高低空系统的配合使得天气系统在内蒙古中西部长时间维持，对流云团反复出现，同时，高空系统加强，上升运动加强，进一步加强地面天气系统，使得对流在午后强烈发展。同时由于此次过程主要由冷锋触发，易形成飑线对流系统。

2.2 环境场条件分析

2.2.1 水汽条件

过程发生之前，22日08时，内蒙古鄂尔多斯、呼和浩特地区700hPa及以下层次气温和露点温度非常接近，为高湿区，在东南和偏南风的暖湿气流作用下，水汽条件进一步改善。从呼和浩特站（53463）和东胜站（53543）的探空资料显示，700hPa比湿在5.5-7g/kg，850hPa均在11g/kg以上，近地层含水量丰富，由于含水量累计区高度较低，在零度层以下，有利强降水的生成。

2.2.2 热力和不稳定条件

22日08是呼和浩特站和东胜站的假相当位温均在60K以上，呼和浩特站K指数为36℃。通过订正，对流发生前两站的对流有效位能达1500-2040J/kg，表面在内蒙古中西部大气处于不稳定状态。另外从探空曲线图上可以看到，呼和浩特站的对流有效位能呈狭长结构，抬升凝结高度、对流凝结高度、自由对流高度都在850hPa以下近地层附近，表面对流天气的触发对抬升条件的要求不高，一断触发，易发生短时强降水。在东胜站，600hPa以上，转为干层控制，喇叭口状的层结结构，有利在降水过程中干冷空气的侵入，形成地面大风。

2.2.3 对流初生阶段触发机制分析

从上述分析可以看到，此次过程内蒙古中西部地区湿层相对集中，低层含水量丰富，大气处于不稳定状态，且具有较强的对流不稳定能量，为中尺度对流系统的形成提供了有利的环境长条件，只有具有一定的抬升触发机制，就可以使对流不稳定能量释放，从而造成对流性天气，产生强降水。低涡的冷暖切变和冷锋提供了大尺度的上升运动条件。

2.3 鄂尔多斯飑线的卫星雷达特征分析

2.3.1 卫星特征分析

从11时30分红外云图分析，配合高空冷涡，在内蒙古中西部存在涡旋云系，河套地区位于涡旋底层，有冷空气的侵入的，午后在鄂尔多斯、包头地区有对流云团发展。在鄂尔多斯对流云图前部，有弧状云线形成，云线高度较低，为对流后期出流边界，在对流云图前部触发新的对流，后期发展成为飑线。弧状云线位于鄂尔多斯中部。

从云顶亮看，对流云图的初始云顶亮温达223K，表明对流发展迅速，发展旺盛，云顶高度较高。

2.3.2 雷达特征分析

分析雷达回波发射率因子特征，配合卫星云图的对流云线，12时30分在鄂尔多斯中部有弧状回波形成，会在发展很快，12时59分飑线回波集训东移，同时回波南端继续向南扩展，在13时10分鄂尔多斯中部形成飑线回波，回波呈弓形，并有回波断裂，分析断裂处地面站资料，在地面观测站53545伊旗站伴有16.5m/s大风天气，表面飑线回波后被强入流气流。在鄂尔多斯伊金霍洛旗对流单体反射率强度达60dBz以上，13时30分，鄂尔多斯飑线回波逐渐断裂分散，15时后，回波逐渐减弱，强回波持续阶段和强降水发生时段对应。

结合卫星云图和雷达反射率因子分析，鄂尔多斯强降水初始回波是有上游地区对流出流气流强迫抬升暖区暖湿空气形成，上游地区对流出流气流风力达16m/s以上，下面对鄂尔多斯强降水回波的维持和发展传播机制进行分析。

2.3.3 对流发展阶段

通常情况下，做整层风速都较弱，对流系统随整层大气的平均风速移动，平均风方向与出流边界层或雷达回波走向接近，对流单体的传播方向与平流就接近，并将导致对流系统移速大于平均风，移速较快。

2.3.4 对流强盛阶段分析

在雷达回波的维持阶段，鄂尔多斯伊金霍洛旗有回波强度达60dBz以上，高层强回波中心和低层接近，对流发展结构较垂直，在强回波处存在中层径向辐合，低层有西北-西南风的辐合线，利于在出流方向形成强的下沉气流，地面观测到风暴断裂处有大风形成。同一时次垂直累积液态水含量，强回波中心位置为40kg/m2。从雷达回波的垂直剖面来看，对流强盛阶段，强回波中心位于4km一下，通过分析观测站的层结廓线，0°层位于3600m附近，回波中心位于暖云层中，降水效率较高。这种垂直结构，需要有持续的入流气流来维持。

通常，在降水过程中降水粒子产生拖曳下沉气流将环境中较干的空气卷夹进去，导致雨滴剧烈蒸发冷却，使得下沉气流在近地面形成冷池，在近地面向外扩散并强迫抬升暖湿气流而产生新的对流单体，形成对流系统内部的再触发机制，进而使得风暴维持。

2.4 小结

低层绝对湿度大，较强的对流不稳定能量以及东移切变和地面冷锋为此次对流系统的生成提供了有力的水汽、不稳定能量和大尺度上升运动条件。

鄂尔多斯中部的飑线回波为西部对流单体减弱后，其强的下沉气流形成对流前部强辐合触发，回波的维持主要靠对流系统内部的再触发机制，使得对流单体不断向南传播，于垂直风切变的方向一致。降雨夹卷中高层干空气和雨滴的蒸发作用，形成强的下沉气流和地面冷池，进而形成飑线断裂出处的大风天气，而强的不稳定能量使得对流发展高度较高，云顶高度达11km，形成局地小冰雹天气。

呼和浩特降雨以层状云降水为主，6°仰角反射率图上存在零度层亮带。触发和维持机制为冷锋的强迫抬升作用，因此降水云系尺度大，持续时间长。