2021年8月21-22日黑龙江省通河县区域性暴雨天气过程特征分析

谭雪玥，余 辉，王鑫楚

（1.通河县气象局，黑龙江 哈尔滨 150900；2.赣州市气象局，江西 赣州 341000）

1 引言

近年来，随着全球气候变暖，一些极端天气气候事件出现频次增加， 对社会经济发展和人民生产生活的影响也日益加剧。 暴雨是一种极端天气事件，也是黑龙江省夏季的主要灾害性天气之一,不仅造成城市内涝、交通堵塞、农田被淹、树木被毁等，还将产生泥石流、滑坡、洪水等次生灾害，给国民经济和人民财产安全造成巨大损失。 因此，针对暴雨的形成机制和预报理论进行研究是十分必要的。 国内外此领域研究成果颇丰[1-8]，如徐玥等[1]从环流特征、水汽条件、不稳定条件和中尺度对流系统特征等角度分析了2014年7月19日黑龙江克山一次伴有龙卷的暖区暴雨过程的成因。 许英杰等[2]重点对比分析了2012年台风“布拉万”和“三巴”登陆后变性北上给黑龙江省造成的大范围暴雨天气过程成因，得出台风“布拉万”和“三八”受不同大气环流背景影响导致台风北上的路径不同； 登陆北上后与冷空气结合形成不同的温压场结构、 垂直上升运动大值区及云系导致降水落区和强度的不同。

通河县位于黑龙江省中部， 其地理坐标为128°09′-129°25′E，45°53′-46°40′N， 总面积为5678 km2。地形由北向南倾斜，北部为山区浅山区，中部为低山丘陵和山前台地；南部是松花江洪积、冲积平原，属于温带大陆性季风气候。 据统计，通河县年平均气温为2.4 ℃，年平均降水量为610 mm。暴雨是当地夏季常见的气象灾害之一,主要集中在7-8月，造成的损失较大，预报难度相对较大。 为此，以2021年8月21-22日通河县暴雨过程为例，重点探讨此次暴雨天气过程的成因， 以期能够为掌握暴雨天气的形成机理，做好暴雨灾害的预报预警工作，进而最大限度地减少暴雨灾害造成的影响和损失。

2 降水实况

2021年8月21-22日，受东北冷涡过境影响，通河县出现了一次区域性暴雨天气过程。 21日20 时-22日20 时24 h 降 水 量 通 河90.3 mm， 三 站91.5 mm、乌鸦泡91.1 mm、凤山89.6 mm、祥顺71.4 mm、富林58.7 mm、清河43.7 mm、浓河32.7 mm。 其中三站、乌鸦泡、凤山、祥顺、富林降水量超过50 mm，达到暴雨标准（图1）。

图1 2021年8月21日20 时-22日20 时通河县雨量分布图

降雨同时伴随出现4-6 级风，阵风达7 级以上，最大阵风出现在祥顺14.5 m/s。

3 环流形势特征

8月20日08 时500 hPa， 亚洲中高纬地区为两槽两脊， 在黑龙江省西部与贝加尔湖之间有一高空槽，槽后有冷温槽配合，槽前有强西南急流，急流强度达22 m/s，此时急流中心位于黑龙江省西部，较强的偏南急流为水汽输送提供良好的条件；20日20时，系统东移并有所减弱，在贝湖东侧形成冷涡，鄂海阻高加强， 系统移动缓慢， 西南高空急流东移减弱，大风速带移动至黑龙江省北部地区，此时通河县处于西南气流中，但风场呈辐散形势。

21日08 时位于日本东部海域的副高中心强度减弱（596 dagpm 降至592 dagpm），高空槽分裂为南北两支，南段开始东移；20 时北支高空槽前的偏西气流与南支高空槽前的偏南气流形成风向辐合， 辐合中心位于哈尔滨北部区县， 同时南支高空槽前的强偏南气流提供较好的水汽输送， 通河县此时位于偏南气流的辐合中心，水汽条件和动力条件相配合，黑龙江开始出现降水；22日08 时， 冷涡东移北抬至黑龙江中部， 通河县位于冷涡前侧， 最强降水时段开始。 强盛的两脊长时间维持，使冷涡强度较为稳定、移动缓慢，影响时间长。

8月20日850 hPa，切变线位于辽宁中部，呈南北向分布，黑龙江处偏南急流中（Vmax=14 m/s）；21日08 时，切变线开始北抬，并于20 时在黑龙江西部形成气旋性辐合中心， 随后向东南缓慢移动；22日08 时在黑龙江东南部加强为低涡切变线向西北方向移动。 850 hPa 形势场与500 hPa 形势场发展过程相似，可以看出造成此次强降水的高空系统较为深厚，使得降水的强度强，持续时间长。

地面形势场上，21日20 时在辽宁近海海域有一低压系统，沿海岸线北上并不断加强，中心气压值由1000 hPa 降至995 hPa， 此时通河县位于低压正北方。 22日05 时低压从黑龙江东南角进入并转向西北，22日08 时位于牡丹江附近， 通河县位于低压西北侧，低压中心是992 hPa。 到22日20 时北移过程中中心气压值降至987.5 hPa，通河县位于低压南侧。

4 物理量特征和T-logp 图分析

4.1 比湿和相对湿度

21日20 时，850 hPa 通河县比湿达到10.5 g/kg，925 hPa 则有12.8 g/kg，1000 hPa14.9 g/kg。 相对湿度场上，500 hPa 及以下各层通河县均处在80 %以上。由此可见，通河县处在深厚的湿层环境中，是区域性暴雨发生的有利条件之一。

4.2 垂直速度

21日20 时-22日08 时850 hPa，通河县位于大范围上升运动区，并随着时间推移而有所增强。 垂直方向上，上升运动一直延续到了400 hPa 高度场。 大范围深厚的上升运动为降水的持续提供了保障。

4.3 T-logp 图

从上游哈尔滨21日20 时T-logp 图上可以看到：300 hPa 以上均为湿层；CAPE 值354 且为细长条形状，有利于湿对流发展；K 指数35，上下层存在一定的热力不稳定条件；500 hPa 以下垂直风切变很小，但400 hPa-500 hPa 有8 m/s 的风速切变。

5 红外云图特征分析

红外云图上（图略），高空冷涡云系形如标点符号中“，”的形状，属于逗点云系。21日20 时云系表现为涡旋中心处有一个尖点，具有“S”形后边界，有一个宽的突起的头部和尖的尾部云带， 是一个正在发展的逗点云。 23 时，云系主要由涡度逗点云系、斜压叶云系和变形场云带组成：涡度逗点云系发展旺盛，以对流性中低云为主；斜压叶云系以层状云为主，顶部为卷层云，位于变形场云系南部；变形场云系以卷状云为主。 根据上述特征判断，此时逗点云已经发展成熟。

整个逗点云从21日21 时开始影响通河县，23时逗点云发展至成熟阶段并位于通河县上空，22日04 时减弱并移出，这段时间为通河县最强降水时段，降水主要发生在涡度逗点云系中。

6 小结

2021年8月21-22日黑龙江省通河县区域性暴雨天气过程是一次典型的夏季冷涡环流形势造成的，主要有以下特征：

（1） 主要影响系统有：高空冷涡、鄂海阻高、低层切变线和地面气旋。 中高层系统稳定，低层水汽充足且维持时间长是此次过程发生的主要原因之一。

（2）深厚的湿层、大范围长时间维持的上升运动以及一定的热力不稳定条件是此次区域性暴雨发生的有利条件。

（3）红外云图上表现为涡旋逗点云，暴雨区主要分布在逗点云移动的左前方，涡度逗点云系内。