宁夏2018年8月20—21日区域性暴雨环流背景和物理量因子分析

摘 要：【目的】利用常规观测资料、探空资料和NCEP/NCAR 1°×1°的逐6 h再分析资料，对2018年8月20—21日宁夏区域性暴雨产生的环流背景和物理量因子进行分析，为当地暴雨预报提供参考。【方法】通过环流分析和物理量诊断方法，对此次暴雨产生的环流背景、影响因子、水汽、热力、动力条件等物理量因子进行分析。【结果】结果表明：此次降水过程是在欧亚“两槽两脊”形势背景下，配合中低层低涡、切变线产生的。700 hPa水汽输送是主要水汽条件。700 hPa以下，36°～39°N为强辐合区，强辐合区上空对应辐散区，且辐合中心略向北倾斜，有利于上下抽吸，增强上升运动。水平方向上辐合区、辐散区成对紧邻出现，有利于增强水平辐合辐散，以及上升运动的维持。西北-东南向高能舌的持续存在，为强对流天气提供了充足不稳定能量。【结论】有利的环流背景，700 hPa充足的水汽，配合一定的动力、热力条件造成了此次暴雨天气的生成、发展。

关键词：宁夏暴雨；环流背景；物理量

中图分类号：P458" " " 文献标志码：A" " 文章编号：1003-5168（2024）14-0099-05

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2024.14.020

Analysis of Background and Physical Factors of Regional Torrential Rain in Ningxia on August 20—21，2018

Abstract：[Purposes] By using the routine observation data， sounding data and NCEP/NCAR 1°×1°reanalysis data every 6 hours，the circulation background and physical factors of the regional rainstorm in Ningxia on August 20—21，2018 were analyzed to provide reference for local rainstorm forecast.[Methods]Based on the circulation analysis and physical quantity diagnosis method，the circulation background， influence factors， water vapor， thermal and dynamic factors of the heavy rainfall were analyzed.[Findings] The results showed that the precipitation process was produced under the background of\"two grooves and two ridges\" in Eurasia， in conjunction with the Low Vortex and shear line. 700 hPa water vapor transportation was the main water vapor condition.36°～39°N Under 700 hPa was the strong convergence region， and the convergence center was inclined to the north， which was favorable for upward and downward suction and enhanced upward motion. In the horizontal direction， the convergence region and divergence region appeared in pairs， which was beneficial to the enhancement of horizontal convergence and divergence and the maintenance of ascending motion. The persistent existence of northwest-southeast high energy tongue provided sufficient unstable energy for strong convective weather. [Conclusions] The favorable circulation background， 700 hPa sufficient water vapor， combined with certain dynamic and thermal conditions caused the formation and development of the heavy rain weather.

Keywords： Ningxia rainstorm; circulation background; physical quantity

0 引言

2018年8月20—21日，宁夏中南部出现强降水，引发洪涝灾害，对当地居民生产生活造成了一定的影响。此次降水过程持续时间长达两天，且伴有多站点的强度较大的短历时强降水。这种天气一旦发生，次生衍生灾害防御困难大，造成损失严重，因此，对暴雨个例进行研究，分析成因是十分有必要的。宁夏气象工作者也对当地暴雨个例进行了多方面研究。马国涛和马霞等［1-2］对固原市暴雨天气的环流背景、物理量场和新一代多普勒雷达等进行了分析；肖云清等［3］对宁夏2018年7月1日至2日和7月22日至23日两次区域暴雨天气过程进行对比分析，得到切变线的进入方向和移动方向不同，两次暴雨的中心位置不同；张晓茹等［4］对2019年8月贺兰山东麓夜间突发的一次局地短历时强对流暴雨的中尺度特征进行分析，指出暴雨区位于700 hPa急流轴左前方及700 hPa水汽通量≥6 g·cm-1·s-1·hPa-1和850 hPa比湿≥12 g·kg-1的高湿区。郝艳琼等［5］对2018年宁夏夏季两次暴雨过程进行诊断分析，并指出副热带高压位置的不同造成水汽来源和输送的差别，各层涡度散度场配置及垂直速度场的不同，导致降雨强度和时间范围的区别。本研究运用常规观测资料、探空资料和NCEP/NCAR 1°×1°的逐6h再分析资料对宁夏此次区域暴雨过程进行分析，以期为今后的预报提供参考。

1 天气实况

2018年8月20日白天到21日夜间，贺兰山沿山中段、银川市兴庆区、沙坡头西部及同心以南地区出现大雨，同心南部、彭阳东南部、泾源出现暴雨。最大累计雨量出现在泾源黄花乡为100.1 mm，最大小时雨强出现在泾源香水惠台村为45 mm（20日15时至16时），累计雨量超过100 mm的有1站，50～100 mm的共有113站，25～50 mm之间的有144站。其中，20日08时至20时，降水主要集中在贺兰山沿山中段、银川市兴庆区、吴忠市同心南部、固原市泾源，中卫市海原东部；20日21时至21日07时，降水主要集中在中卫市沙坡头西部、固原市彭阳东南部、原州区及西吉；21日08时至20时，降水主要集中在沙坡头区、海原县、彭阳县、泾源县及同心县；21日21时至22日07时，固原市三营出现中到大雨，其他地区为小雨（如图1所示）。

2 成因分析

2.1 形势分析

2.1.1 500 hPa形势 。2018年8月19日500 hPa欧亚大陆呈现两槽一脊环流形势，温比亚台风位于河南东部，584 dagpm线随着台风的移动在河套地区摆动。20日08时，西伯利亚和我国东北上方出现切断低压，584 dagpm线横亘宁夏北部，台风向东北方向移动至渤海处，副高东退，甘肃中部至西藏西南部有阶梯槽，处于偏西气流中；20日20时，如图2（a）所示南亚高压中心位于高原西部上空，乌拉尔山脊以东地区出现阻塞高压，贝加尔湖处的脊东移加强，北部冷平流加强，西太平洋上588 dagpm线有所西伸，584 dagpm线北端北抬至45°N，上游槽移至中卫市西部，东北部出现一小槽；21日08时，贝湖脊向西北延伸加强，形成阻塞高压，冷空气沿脊下滑至宁夏，副高进一步东退，584 dagpm线南压至宁夏南部，阶梯槽中青海、甘肃槽合并位于甘肃中部至四川西部，处于槽前西南气流控制；21日20时，如图2（b）所示，槽在冷平流的影响下加强并东移南压，移至宁夏东南侧，固原南部仍受此槽影响，其他地区处于西北气流中，降水减弱或停止。

综上所述，在500 hPa两槽一脊的大形势下，西西伯利亚冷涡和东北冷涡从20日08时开始，始终维持在原地并逐渐加强，前者不断向下游传播能量，引起下游环流动荡，另受台风影响，584 dagpm线在宁夏附近上下摆动，青海、甘肃小槽合并东移，孟加拉湾不断通过偏南风带来暖湿空气，造成此次降水过程。

2.1.2 700 hPa、800 hPa形势分析 。700 hPa图上，始终有来自孟加拉湾的水汽输送至宁夏，19日宁夏位于青海低压前部偏南气流中；20日08时副高北抬，中卫以北至甘肃南部有一暖式切变；20日20时，甘肃西部有低涡配合冷暖切变，宁夏处于偏东气流控制；21日08时，低涡东移至宁夏境内，冷切自海原延伸至川西，暖切延伸至陕西西北部；21日20时，低涡继续东移至宁夏东部、陕西西北部。700 hPa、850 hPa宁夏未出现低空急流。850 hPa图上，20日20时，宁夏以北至甘肃中部有一暖式切变，宁夏位于东北冷涡引导南下的东北气流中；21日08时，宁夏北部的暖切移至中卫西北侧；20时，全区大部受高压控制。主要降水时期，700 hPa和850 hPa均有切边线位于宁夏附近，切变线移动过程中产生较大的降水。

2.1.3 地面系统。地面图上，8月19日至20日西藏始终受热低压控制，贝加尔湖处的冷高压不断扩散冷空气到宁夏，20日20时，宁夏在贝湖高压下部；21日08时，北部处于高压控制中，南部为低压，位于甘肃中部的高压中心逐渐靠近宁夏，在冷暖空气交汇处即我国东北至陕西北部一线形成一条东北—西南走向的锋面，锋面缓慢东移南压，宁夏受到锋面底部扩散冷空气影响；20日20时，宁夏位于高压主体内部。

2.2 高低空系统配置

地面到高空200 hPa的高低空系统配置上（见图3所示），8月20日20时，副高北抬，200 hPa上，在宁夏以北地区出现西北向的高空急流，500 hPa上，副高的西脊点东侧有西南气流从孟加拉湾北上到宁夏，地面至700 hPa上，四川及西藏均受热低压控制，其中地面低压中心主体位于西藏，850～700 hPa低压主体位于四川地区。21日08时，200 hPa上，新疆至甘肃北部出现西北向的高空急流，宁夏以北地区转为平直的高空急流，500 hPa上，由于台风的西进，副高有所东退，宁夏西侧有明显的槽线；700 hPa上，宁夏中南部位于显著的西南气流带中，宁夏境内有低涡配合冷暖切变；850 hPa上，中卫市北部有弱的暖式切变；地面图上，我国东北至陕西北部有锋面，宁夏受到其底部扩散冷空气影响。21日20时，高空急流轴移出宁夏，高空500 hPa的槽线、700 hPa的切变线移到宁夏东部，850 hPa上宁夏受高压控制。

500 hPa和700 hPa上西南气流为宁夏带来了大量的水汽，500 hPa上显著的槽线、700 hPa、850 hPa上弱的切变、锋面产生的抬升作用和地面四川低压系统产生较强的辐合上升运动都是此次降水过程形成的重要影响系统。

3 物理量分析

3.1 水汽条件

相对湿度分布如图4所示。由图4（a）可知，20日白天，宁夏西部、南部700 hPa相对湿度＞80%，21日白天，除宁夏东部，其他地区相对湿度＞80%，尤其贺兰山沿山、吴忠东部、中卫、固原地区处于相对湿度＞90%的近饱和区，由图4（b）可知，至14时，海原、同心南部、固原、西吉北部处于100%的饱和区，水汽非常充沛，该饱和区至20时依然存在，21日夜间，宁夏中北部相对湿度降至70%以下，降水基本结束。

850 hPa水汽通道不完整畅通。20日白天，宁夏相对湿度较差；21日14时，中南部地区相对湿度＞80%，西吉、固原＞90%，但自阿拉伯海建立的水汽通道仍断裂。从700 hPa、850 hPa相对湿度演变场来看，主要是700 hpa自孟加拉湾源源不断北上的水汽提供了此次降水过程的水汽来源。

3.2 动力条件

105°E的散度剖面如图5所示。对比图5（a）、图5（b）来看，700 hPa以下，36°～39°N为强辐合区，强辐合区上空对应辐散区，且辐合中心略向北倾斜，有利于上下抽吸，增强上升运动。

850 hPa散度分布图上，20日08时，中卫北部、同心西部处于辐合区，14时，辐合区范围扩大，且以兴仁为中心，在甘肃境内维持中心值为6×10-5S-1的辐散区，两者相邻；至20时，两者同时增强，其中，兴仁至吴忠为强辐合中心区，中心值为-5×10-5S-1，甘肃辐散区增为7×10-5S-1；20日夜间，强辐合中心位于贺兰山沿山，其东北、西南两侧均为辐散区；21日08时，银川、吴忠转为辐散区，南北两头为辐合区，14时，中南部仍然为辐合区，且辐合中心在泾源，中心值为-6×10-5S-1，22日02时，宁夏由辐散场控制。辐合区、辐散区成对紧邻出现，有利于增强水平辐合辐散，利于上升运动的维持。

3.3 能量

此次降水过程，高能舌持续存在，为强对流天气提供了充足不稳定能量。20日08时宁夏北部、中卫西部即处于＞40℃的高能区；20日白天，高能区范围扩大，建立东北-西南向的高能舌；21日14时，），贺兰山沿山中段、同心、兴仁以南为＞35℃的高能区，且固原超过40℃，东北-西南向的高能舌整体略南移，强度明显加强，有利于中南部出现强降水。

4 结论

①此次降水过程是在欧亚“两槽两脊”形势背景下，配合中低层低涡、切变线产生的。

②水汽来源主要是700 hPa孟加拉湾源源不断北上的水汽。

③700 hPa以下，36°～39°N为强辐合区，强辐合区上空对应辐散区，且辐合中心略向北倾斜，有利于上下抽吸，增强上升运动。水平方向上辐合区、辐散区成对紧邻出现，有利于增强水平辐合辐散，以及上升运动的维持。

④西北-东南向高能舌的持续存在，为强对流天气提供了充足不稳定能量。

参考文献：

［1］马国涛，余文梅，龚晓丽，等.2018年7月10日固原市暴雨天气过程分析［J］.农业科技与信息，2020（10）：61-64.

［2］马霞，马国涛，苏发奋.固原市一次暴雨天气过程分析［J］.宁夏工程技术，2023，22（2）：97-102.

［3］肖云清，程瑶，谭志强，等.宁夏两次切变线暴雨过程物理量诊断分析［J/OL］.宁夏大学学报（自然科学版）：1-11［2023-11-01］.http：//kns.cnki.net/kcms/detail/64.1006.n.20221027.1814.022.html.

［4］张晓茹，陈豫英，姚姗姗，等.贺兰山东麓一次局地强对流暴雨的中尺度特征［J］.气象，2022，48（7）：801-812.

［5］郝艳琼，顾楠楠，胡文东，等.宁夏夏季两次暴雨过程诊断分析［J］.宁夏工程技术，2021，20（4）：295-303.