保定市2020年8月12日一次暴雨诊断分析

张丹璐 马鸿青 徐义国

关键词强降水;切变;水汽;能量;上升运动

1实况

2020年8月12-13日保定全区出现降水天气，主要降水时段集中在8月12日11：00～12：00和16：00～21：00，全市平均降雨量51.4mm，暴雨及以上降水主要分布在保定中东部和阜平东部，其中，29个站点超过100mm（大暴雨），最大降水清苑大庄镇137.8mm，最大小时降水量为72.3mm/h，出现在高阳庞口（图1）。

2环流背景

2.1环流形势

500 hPa上12日08：00，亚欧大陆中高纬度环流形势大致为三槽两脊型，其中，西西伯利亚以西地区、蒙古高原中部至河套地区、日本海以西地区各有一槽;渤海至蒙古高原东部地区、阿尔泰山附近各有一脊。主要影响我市降水的是蒙古至河套地区的低压槽。河北省东部位于副热带高压控制下。12日20：00，副高中心有所西进，但对于河北地区而言，588 hPa线相较于08：00有所南压，由压在河北东部变为压在河北省东南部地区。蒙古地区低压槽持续东移但移速较为缓慢，冷空气不断堆积增加，且副高外围的西南急流也有明显增强，风速增加，有利于冷暖空气的结合，出现强烈的对流性降水。

12日08：00，700 hPa上蒙古与内蒙古交界处形成一冷涡，低压槽位置较500 hPa偏东，保定上空受偏南急流影响，为河北地区提供充足水汽，偏南急流与低涡后部的偏北气流在河套地区形成切变，有利于辐合上升运动;12日20：00，低槽加深并东移，偏南急流加强，水汽和能量输送通畅，切变线位于保定西部地区。850 hPa上12日08：00，低涡位置在内蒙古中部地区，河北的南部有一弱的暖性切变;12日20：00，冷涡加深，偏南急流强，暖切北抬至河北中南部地区，与河套地区冷切共同作用，有利于西南暖湿气流输送;急流出口位于河北中部至山东北部地区，层结不稳定，辐合上升运动较强，造成了保定中东部地区的强降水（图2）。

2.2地面形势

分析地面风场可以发现，12日08：00地面风场辐合中心位于河北、河南交界，之后逐渐北抬：17：00辐合中心压在保定中东部地区，且东南风风速略大于偏北风，此时保定中东部雨强明显增大;20：00辐合中心东移北上至保定东北部地区，此时我市东部仍有一条东北一西南向的风场切变线：02：00辐合中心继续向东北方向移动至北京、天津交界，此时保定大部分地区转为偏西气流控制，降水趋于结束。从海平面气压场来看，12日08：00河套地区有一低压中心，保定处在低压底前部低压带中，呈东高西低形势，随后低压中心逐渐东移北上，20：00低压中心位于我国与蒙古国东部接壤处，配合700～850hPa中低层西南风发展，地面低压中心加强至997.5 hPa（图3）。

3卫星云图

12日06：00红外云图上可以观察到高空槽云系尚未形成，但河北南部受副高外围暖湿气流影响，有一对流云团，保定地区上空云量较少;河北西北部地区也受高空槽前对流云团影响;10：00，高空槽云系形状逐渐清晰，随槽线的东移，西部对流云区逐渐移向保定地区：南部的对流云团向北移动，保定东南部开始受此对流云团影响：12：00保定东部地区上空在大范围对流云团控制之下，降水强度大;18：00可观察到明显的高空槽云系后边界，原来控制保定东部地区的对流云团强度减弱，范围减小，保定西部地区开始受西部逐渐东移的较弱的对流云区影响，产生新一轮降水：21：00保定地区处于高空槽前对流云团控制下，此时西北部降水强度较大，东部降水强度比前一轮较弱：13日04：00，对流云团随高空槽东移，保定地区转为多云天气（图4）。

4物理量

4.1比湿

在850 hDa比湿场，降水前期水汽含量不高，随着副高的南退，中低层西南急流加强，不断将水汽向暴雨区输送。12日08：00，850 hPa华北地区南部湿度较大，保定地区水汽条件基本上较为有利;12日20：00，湿舌北伸，保定地区比湿明显增加（图5）。

4.2假相当位温

强降水的产生除了需要充沛的水汽和动力条件，还须具备一定的能量条件。本次强降水的落区和强度变化与850 hPa上的能量锋区位置和强度变化有着密切对应。

12日08：00，850hpa上华北地区自南向北有一高能舌，此时保定地区假相当位温较低，等值线较为稀疏：20：00 850 hpa上高能舌北伸并且有所加强，保定地区南部假相当位温升高较为明显。河北地区等值线较为密集，处于假相当位温的能量锋区，有利于槽的发展和低层暖湿气流抬升，为对流发展提供能量。从850 hPa到500 hPa随着高度的增加，假相当位温逐渐减小，高层能量不断向低层聚集，低层层结不稳定，有利于对流的发展（图6）。

4.3垂直速度

分析垂直速度可知，暴雨期间保定地区从低层到高层均是深厚的上升气流，垂直上升运动从850 hPa伸展到200 hPa，最强上升运动速度中心出现在500 hPa，垂直速度达-2.0 hPas，这种较强的垂直上升运动将低层的水汽和能量輸送至高层，使整层湿度明显增加，水汽充足，为暴雨区提供了必要的动力抬升，降水结束后，大气的垂直运动强度逐渐减弱，仅高层存在上升运动，垂直速度与强降水出现时间与落区有很好的对应关系（图7）。

5结论

（1）西南急流与高空槽共同作用、低层冷暖切变共同影响，对本次强对流天气造成主要影响。

（2）暖湿的西南气流提供了丰富的水汽，有利于暴雨形成。

（3）强对流出现前期的能量较大，为暴雨的发生提供了能量条件。

（4）低空辐合高空辐散有利于垂直上升运动，对暴雨的作用也较为明显。