2022 年8 月17—18 日鄂尔多斯市大暴雨过程成因分析

李昊宇，苏日娜

鄂尔多斯市气象局，内蒙古鄂尔多斯 017010

暴雨是我国主要的气象灾害之一，其主要特点是突发性强、持续时间长、强度大。暴雨会造成房屋和水库坍塌、农田淹没、山洪暴发、通信和交通中断，在危害人们生命安全的同时，影响工农业的正常生产，并造成严重的经济损失[1]。

近年来，我国很多气象学者将暴雨天气现象作为重要研究课题，并且获得了大量研究成果。寿绍文[2]结合中国暴雨的特点、环流形势、天气系统、形成机制和诊断、预报方法等进行了系统梳理探究，指出中国暴雨具备显著的地域性、季节性、阶段性特点。大范围降水的环流形势的类型包括稳定经向型、稳定纬向型和中低纬相互作用型等类型。张丙辰[3]指出暴雨天气形成机制较为复杂，涉及梅雨锋、西南涡、切变线、低空急流、东北低涡、暖区暴雨等影响系统，需要深入探究其演变机理及形成机制。王海燕等[4]分析了甘肃省酒泉市2016年8月中旬一次暴雨天气过程得出结论：500 hPa短波槽及700 hPa气旋辐合，高低层的环流配置呈“东高西低”型；高层辐散、中低层辐合，对流层存在强烈的上升运动，这种流场的配置促进了水汽的输送汇聚，共同为暴雨天气的发生提供了可靠的条件。井宇等[5]通过分析2013年7月下旬黄土高原一次短时致洪暴雨MCC的特点和成因得出，MCC在对流层中上层的直接影响系统是500 hPa天气尺度西南气流和300 hPa天气尺度反气旋，MCC在对流层低层的直接影响系统是850 hPa副高西侧α-中尺度低涡和700 hPaα-中尺度横切变。低层辐合和高层强辐散的配置为MCC的生成及暴雨的形成提供了动力条件。柳志慧等[6]针对2018年7月18—19日内蒙古河套一带的强降水天气展开分析，得出此次降水天气过程中，副高较强且呈块状分布，稳定少动，在高空低槽的缓慢东南压的影响下，低空急流持续增强，且与高、低空急流共同配合、辐合切变线的北上及河套一带多山区、水域等复杂下垫面的地形条件，为此次降水天气的出现提供了水汽通道畅通、水汽汇聚、不稳定能量以及动力抬升等有利条件。

鄂尔多斯市位于内蒙古自治区西南部，鄂尔多斯高原腹地，地理坐标处于37°35′24″～40°51′40″N，106°42′40″～111°27′20″E之间，总面积8.7万 km2。区域内地貌地形复杂，包括高原、沙地、丘陵山区、平原多种类型。高山峡谷为主，属北温带半干旱大陆性气候区，冬夏寒暑变化大。鄂尔多斯市降水大部分集中在7—9月，占全年降水量的70%左右，该时间段经常出现暴雨天气，一旦出现暴雨天气，极易引发洪涝灾害，给当地农牧业生产和人民生命财产安全构成严重威胁。2022年8月17—18日，鄂尔多斯市遭遇强降雨，中东部出现暴雨到大暴雨，阿勒腾席热镇、薛家湾镇日降雨量破历史纪录。受强降雨影响，多地遭受山洪、城市内涝等次生灾害，给人民生产生活造成巨大经济损失。因此，以此次大暴雨天气为例，重点分析了鄂尔多斯市暴雨天气成因，为深入掌握暴雨天气发生规律及形成机制，提升暴雨天气预报水平，更高效地开展暴雨天气预报预警服务提供指导。

1 强降雨实况特征

此次暴雨天气过程具有降雨范围广、累计雨量大、持续时间长、小时雨强强等特点[7]。由2022年8月17日14:00—18日14:00鄂尔多斯市降雨量实况资料可知(图1)，全市共有44个观测站出现大暴雨。最大累计雨量为248.8 mm，最大小时雨强为90.1 mm。

图1 2022年8月17日14:00—18日14:00鄂尔多斯市降雨量实况图

2 强降雨成因

2.1 环流形势和主要天气系统发展演变

此次暴雨过程是在副热带高压东退、高空短波槽东移、低空急流及地形抬升和阻挡作用等多种因素的共同影响下发生的。

500 hPa，贝加尔湖及巴尔喀什湖北部偏北地区分别有冷涡盘踞，稳定少动，旋转过程中涡底不断生成短波槽，鄂尔多斯市不断有冷空气注入。2020年8月17日08:00，阿拉善盟有短波槽生成并东移发展，鄂尔多斯市位于槽前辐散区，利于干冷气流向下传输，为暴雨发生提供了良好的动力条件。17日20:00—18日08:00，副高迅速东退并维持，持续时间长达12 h，使水汽沿副高外围不断向北输送，冷暖空气在鄂尔多斯市中部偏南地区汇合，造成大量级降水。

17日08:00地面场，鄂尔多斯市位于高低压过渡带，20:00转为低压倒槽前部控制，辐合位于鄂尔多斯市北部，之后低压不断东移，辐合线在鄂尔多斯市中部一带维持，与强降水落区基本吻合。选取伊金霍洛旗的三线(图2)，可以看出气旋逐渐移至鄂尔多斯市，利于上升运动，强降雨时段，T-Td≤0.5 ℃，接近饱和，说明受副高东退维持影响，偏南暖湿气流不断地向鄂尔多斯市东部地区输送，持续的水汽输送为强降水的发生提供了有利的条件。

图2 2022年8月17日20:00—18日11:00伊金霍洛旗三线图

2.2 物理量场

2.2.1 水汽条件通过分析此次暴雨天气期间水汽剖面可知，2022年8月17日20:00—18日08:00水汽移入鄂尔多斯市，整层水汽配合很好。中低层构建了稳定且深厚的西南风气流，最大风速超过20 m/s，适宜于西南水汽输送。700 hPa与850 hPa两层的水汽从8月17日午后逐渐累加堆积，持续维持水汽输送，为此次暴雨天气的发生提供了丰富的水汽条件。

2.2.2 探空图要素分析17日20:00东胜站的探空图，湿度条件较好，有狭长不稳定区，CAPE值为84.5 J/kg，低层有垂直风切变顺转，为暖平流，500～700 hPa有干空气侵入，中层有冷平流。

用伊金霍洛旗的温度和露点对探空图进行订正(图3)，对短时强降水潜势进行分析发现，CAPE值增加至540.2 J/kg，地面比湿为15.28 g/kg，0～6km垂直风切变为19.6 m/s(中等强度的垂直风切变)，条件有利于短时强降水的发生。

图3 2022年8月17日20:00伊金霍洛旗订正后的探空图

2.3 中小尺度系统精细化发展演变

根据雷达ROSE 2.0产品演变分析可知(图4)，此次降雨天气过程主要分为2个阶段：前期为对流性降水，主要发生在鄂尔多斯市南部；后期对流云带分裂，东南部对流云北上至中部，形成混合性降水，且一直有回波补充，造成“列车效应”，从而使强降水维持。

图4 鄂尔多斯市雷达18日05:16反射率因子图、04:56径向速度图

鄂尔多斯市中部偏南地区从17日22:00开始受降水回波影响，开始出现20 mm以上降水，之后西南方向不断有降水回波生成并进行补充，“列车效应”明显，加之地形抬升作用，使得较强降水回波一直在乌审旗北部、伊金霍洛旗南部地区维持，最大降水回波在51～58 dBz之间，持续时间长达近10 h(图4a)。

径向速度场从18日02:00后，零等速线呈明显“S”形，低层有暖平流，且有低空急流，在04:56(图4b)伊金霍洛旗南部出现速度模糊，之后维持，至18日08:00，特征减弱，持续3 h，辐合强烈，表明动力抬升条件、水汽条件显著，对应速度模糊位置与强降水落区，位置基本吻合，具有较强指示意义。

2.4 云图分析

17日20:10(图5a)鄂尔多斯市南部有新生对流云团，冷云顶快速膨胀，云顶温度迅速下降，单体左侧逐渐出现“V”型顶点，边缘清晰，右侧对流快速发展，边缘模糊，受500 hPa槽前西南气流影响，对流往东偏北方向移动。后续时刻对流云团冷云盖面积增幅最大，近似椭圆形，结构密实，四周有卷云砧，整个系统呈现准静止状态。18日04:30(图5b)地面辐合线附近不断有对流云团新生、合并、加强，形成明显的“列车效应”，短时强降雨的雨带与地面辐合线位置一致。

图5 2022年8月17日20:10、18日04:30 HWM_IR

3 结论

(1)此次鄂尔多斯市大暴雨天气过程是在副热带高压东退、高空短波槽东移、低空急流及地形抬升和阻挡作用等多种因素的共同影响下发生的。

(2)在此次暴雨天气发生前期，鄂尔多斯市位于槽前辐散区，利于干冷气流向下传输，为暴雨发生提供了良好的动力条件；受副高东退维持影响，偏南暖湿气流不断向鄂尔多斯市东部地区输送；鄂尔多斯市上空整层水汽配合很好，持续输送水汽，为此次暴雨天气的发生提供了丰富的水汽条件。探空资料上CAPE、垂直风切变显示降水落区具备不稳定能量，促进了大暴雨天气的发生与发展。

(3)不同时段强降水中小尺度系统的发展演变特征不同，在强降水时段出现MCS，结构密实，维持时间长，对流强。雷达基本反射率显示明显“列车效应”，较强回波持续时间长达近10 h。径向速度场表现出强烈的辐合，有较好的指示意义。“S”形、速度模糊等特征长时间出现，证明底层有强有力的暖湿气流，动力条件显著，有利于短时强降水的发生和长时间维持。

(4)中尺度系统的发生发展机制和雷达对强对流天气的监测技术仍是未来重点研究方向。