暴雨气候特征及主要影响

李春艳 贾宏元 牛宏宇 顾 宁 薛佩珍

（1.中国气象局旱区特色农业气象灾害监测预警与风险管理重点实验室，宁夏银川 750011；2.宁夏气象台，宁夏银川 750011；3.宁夏石嘴山市气象局，宁夏石嘴山 753000）

暴雨的产生与大尺度环流背景有关，还与中尺度系统及地域特征有直接关系。宁夏深居西北内陆高原，为典型的大陆性半湿润半干旱气候。宁夏暴雨具有明显的季节变化特点，主要发生在盛夏，暴雨的空间分布具有典型的西北地区暴雨空间分布特征，自东南向西北减少[1-2]。近年来，许多气象工作者对宁夏暴雨进行了较为全面的分析研究，对宁夏暴雨的环流背景、影响系统及暴雨发生时的要素变化进行了总结，提出宁夏暴雨的主要影响系统是西风槽、切变、低涡和低空急流[3-9]。本文通过分析石嘴山市2009-2018年自动气象站、雷达、常规地面及高空观测资料，总结石嘴山市近10 a暴雨的时空分布及变化特征，筛选典型个例，分析暴雨多普勒雷达特征，归纳提出石嘴山市暴雨的主要影响，为石嘴山市日常暴雨预报业务提供参考依据。

1 2009-2018年石嘴山市暴雨空间及时间分布特点

暴雨是指12 h降水量≥30 mm或24 h雨量≥50 mm的降水。通过自动气象站观测资料分析，2009-2018年石嘴山市全市范围的暴雨共4次，大武口区共出现暴雨5次，惠农区共出现暴雨8次，平罗县共出现暴雨15次（表1）。

表1 近10 a石嘴山市自动观测站暴雨统计

1.1 暴雨空间分布特点结合表1可以发现，近10 a石嘴山市暴雨基本上呈现南北多、中部少的分布趋势，其中贺兰山沿山出现暴雨的次数较多。

1.2 暴雨时间分布特点由表1可知，近10 a石嘴山市暴雨多数出现在“七下八上”主汛期，稳定维持在7月初到8月底。16次降水过程中，7月出现6次区域性降水；8月多为局地性暴雨，平罗县出现的次数最多，共4次。

2 环流形势分析

暴雨的产生与大尺度环流息息相关，同时也和中尺度系统及地域特征有着直接联系。从500 hPa环流场看，当副热带高压偏强且位置偏北时，环流场是典型的“东高西低型”，宁夏位于副热带高压边缘的西北侧，水汽输送来自印度洋和我国东海，冷空气来自巴尔喀什湖和贝加尔湖，这是宁夏暴雨的典型环流形势[10]。通过对石嘴山市全市16次暴雨过程的环流形式进行统计分析、归纳总结发现，近10 a石嘴山市暴雨主要由以下2种环流形势引起。

2.1 两脊一槽型欧亚地区环流形势是两脊一槽型。巴尔喀什湖和贝加尔湖之间是一个槽区，东亚和乌山为高压脊区，在乌山脊前不断有冷空气输送；584线穿过河套地区，在中纬度地区有两个强盛高压，两高之间有一个低槽区。700 hPa上，在兰州和青海有低涡或切变，通过副高西侧的偏南急流或强风速带向石嘴山市输送孟加拉湾的水汽和不稳定能量，同时在地面图上还有冷锋东移。以上系统配合造成了暴雨天气。

2.2 两槽一脊型欧亚中高纬的环流形势为两槽一脊型。巴尔喀什湖附近槽的底部不断有冷空气分裂扩散并东移，在青藏高原南侧形成低槽，而高纬度地区的冷空气在阻塞高压的阻挡下，冷空气沿高脊的底部向河西进入，有利于中纬度低值系统的加深，同时副热带高压边缘的水汽通道不断向北输送水汽，从而造成了暴雨天气。

3 多普勒雷达产品分析

本文主要进行2018年7月22日暴雨过程的多普勒雷达产品分析。定义暴雨为24 h降雨量≥50 mm的降水；大雨为25 mm≤24 h降雨量＜50 mm的降水；中雨为10 mm≤24 h降雨量＜25 mm的降水；小雨为24 h降雨量＜10 mm的降水。从表2中可以看到，该过程达到暴雨级别的站点有13个，达到大雨的站点有2个，达到中雨的站点有2个，为小雨的站点有1个，降水大值区主要集中在贺兰山沿山一带。

表2 7月22日08：00—23日08：00降水量统计表

3.1 环流形式分析2018年7月22日08：00，500 hPa上，石嘴山位于高空槽前，槽线底部有冷空气；副高位于华北地区，宁夏地区在副高的西北侧暖湿气流中；700 hPa在青海、甘肃东部地区有一切变线，并且甘肃地区有一低压系统，偏南气流源源不断输送水汽。受台风“安比”影响，副高西伸后东退，副高外围水汽通道建立，到23日08：00，副高基本入海；500 hPa为典型的东高西低型；同时，在23日08：00，200 hPa，石嘴山市位于高空急流的右侧，为辐散区，700 hPa低涡切变线东移至宁夏西部地区，偏南气流一直维持，提供了良好的水汽条件，内蒙地区为一低压系统。以上系统的配合为此次过程提供了有利的环流形式。

3.2 雷达分析在银川雷达扫描范围内，2018年7月22日14：56左右，在平罗县陶乐地区出现了点状对流云团（图1左上），云团在30 min左右发展加强为中心强度为60 dBz的强对流云团（图1中上）。该强对流云团自东南向东北方向移动，回波主要影响陶乐地区，但有部分对流单体影响平罗县和惠农部分地区。此后不断有对流单体在陶乐生成加强且向东南方向移动（图1右上），18：31左右，强回波移出陶乐地区。在17：51，在贺兰山沿山石嘴山段附近和平罗西南地区出现点状对流云团（图1左下），云团迅速发展加强为中心强度为65 dBz的强对流云团。回波自西南向东北移动，回波面积在不断增大，19：10左右强回波基本移出石嘴山。20：18左右（图1中下），受上游地区对流系统的影响，在沿山段出现了从上游地区移过来的回波，回波在沿山段发展加强，逐渐影响石嘴山全市地区，但强回波主要集中在沿山段（图1右下）。至7月23日6：34，回波移出石嘴山地区，雷暴单体在列车效应中受贺兰山的阻挡作用，在沿山一带停滞数小时，造成局地暴雨。

图1 2018年7月22日降水过程雷达回波图

3.3 物理量分析此次降水时段主要有两段，第一段集中在7月22日22：00—23日 07：00，第二段集中在 23日15：00—23：00，本文主要分析第一段降水的物理量。

从相对湿度的垂直剖面面图（图2左）可以看到，降水时段内低层到高层整层相对湿度条件都比较好，相对湿度在70%～100%，水汽条件充沛，有利于强降水发生。

从垂直速度的垂直剖面图（图2右）可以看到，从低层到高层基本全部为上升气流，上升速度在600 hPa表现最为强烈，水汽向高层输送，利于第二段降水的产生。

从散度的垂直剖面图（图3左）可以看到，降水期间，低层明显辐合，高层明显辐散，有较强的上升运动，为降水提供了动力条件。两段降水过程，有两个明显的辐合中心，分别在850 hPa和500 hPa左右，第二段降水的辐合中心高度明显高于第一段降水过程。

假相当位温场可以直接反映大气的潜热和显热等热力结构，从假相当位温的垂直剖面图（图3右）看到，低层假相当位温等值线密集区，有明显的能量锋区。

从22日20：00—23日08：00 850 hPa和500 hPa假相当位温之差（图4）来看，全市数值均大于零，大气处于不稳定状态，大值区恰好处于贺兰山沿山，不稳定能量较强，对应贺兰山沿山的降水量级较大，暴雨出现在22日20：00—23日06：00能量的释放阶段。

图2 石嘴山市2018年7月22日02：00—24日02：00相对湿度（左）和垂直速度（右）时间垂直剖面图

图3 石嘴山市2018年7月22日02：00到24日02：00散度（左）和假相当位温（右）垂直剖面图

图4 石嘴山市2018年7月22日20：00（左）、23日02：00（中）和08:00（右）850 hPa和500 hPa假相当位温之差

4 结语

（1）近10 a石嘴山市暴雨环流形式多为两槽一脊型和两脊一槽型。

（2）近10 a石嘴山市暴雨呈南北多、中部少的分布趋势，多数暴雨集中在贺兰山沿山地区；时间分布多数出现在“七下八上”主汛期，稳定维持在7月初到8月底。

（3）2018年7月22日的暴雨过程，雷暴单体在列车效应中受贺兰山的阻挡作用，在沿山一带停滞数小时，造成局地产生暴雨。

（4）暴雨发生发展的动力条件是上升运动。在暴雨的发展过程中，贺兰山沿山上空到石嘴山地区较强的上升运动持续时间长，为7月22日沿山局地暴雨的发生发展提供了良好的动力条件。