2019年7月28日宁夏区域性暴雨天气过程成因分析

摘 要：【目的】分析此次暴雨过程的产生机制，以期为今后宁夏暴雨的预报提供参考。【方法】利用ECMWF ERA5的逐时再分析资料，通过环流分析和物理量诊断方法，揭示2019年7月28日宁夏区域性暴雨的产生成因。【结果】此次降水过程是在东高西低环流背景下，西风气流中小股冷空气南下遇副高西伸北抬，形成锋区造成的。副高外围的暖湿气流带来充沛的水汽为此次过程提供所需水汽。700 hPa、850 hPa的切变线及中低层的锋区满足此次降水过程提供了动力抬升条件，并叠加了不稳定能量。【结论】宁夏北部地区以锋区降水为主，中南部地区暖区中有对流云发展，配合锋面抬升，造成对流云叠加，降水强度增大。

关键词：宁夏暴雨；东高西低；暖区降水；中低层锋区

中图分类号：P458 文献标志码：A 文章编号：1003-5168（2024）15-0100-06

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2024.15.022

Analysis on the Cause of Regional Rainstorm in Ningxia on July 28，2019

GAO Shan1，2，3 YANG Yuan1，2，3 CHEN Xingyi1，2，3 BAI Chunyan1，2，3

（1.Key Laboratory for Meteorological Disaster Monitoring and Early Warning and Risk Management of CharacteristicAgriculture in Arid Regions，CMA，Yinchuan 750000，China；2.Ningxia Key Lab of Meteorological Disaster Prevention andReduction，Yinchuan 750000，China；3.Zhongwei Bureau of Meteorology，Zhongwei 755000，China）

Abstract： [Purposes] The mechanism of this rainstorm process was analyzed in order to provide reference for the forecast of rainstorm in Ningxia in the future.[Methods] Using the hourly reanalysis data of ECMWF ERA5， the cause of the regional rainstorm in Ningxia on July 28，2019 was revealed by means of circulation analysis and physical quantity diagnosis. [Findings] The results showed that the precipitation process was caused by the front area formed by the cold air moving southward and the northward extension of the subtropical high under the background of the east-high and west-low circulation. The warm moist air around the sub-high brings enough moisture to supply the needed moisture for the process. The shear lines of 700hPa and 850hPa and the front areas of the middle and lower layers satisfy the conditions of dynamic uplift and add unstable energy. [Conclusions] The northern part of Ningxia was dominated by the frontal precipitation， while the central and southern had convective cloud development in the warm region， which coupled with the rise of the frontal surface，resulted in the superimposition of convective clouds and the increase of precipitation intensity.

Keywords： Ningxia rainstorm; east high and west low; warm region precipitation; middle and low level frontal area

0 引言

暴雨研究一直是气象部门的研究热点，广受关注。如北京“7·21”、郑州“7·20”特大暴雨。气象学者从环流形势、中尺度条件、水汽、上升运动、地形作用，以及降水效率、雨滴谱、卫星雷达特征等各方面深入剖析强降水的成因［1-7］。其中，“7.21”极端强降水过程是由暖区降水和锋面降水组成。“七下八上”为宁夏汛期的关键期，有必要对这一时期的暴雨过程进行复盘分析。2019年7月28日宁夏出现大范围对流性天气，其中宁夏南部降水达到暴雨量级。本研究利用ECMWF ERA5再分析资料和诊断分析方法，从环流形势、动力条件、水汽条件、热力条件、层结稳定度及卫星云图等方面，分析了此次暴雨过程的产生机制，以期为今后宁夏暴雨的预报提供参考。

1 天气实况

2019年7月28日下午到前半夜，宁夏出现雷阵雨，原州区、泾源、隆德部分乡镇出现暴雨（10站），最大累计降水量出现在泾源绿塬林场，为77.7 mm。28日16时至29日00时累计雨量：石嘴山0.1～10.3 mm，银川0.1～22.3 mm，吴忠0.1～20.3 mm，中卫0.1～11.4 mm，固原0.1～77.7 mm。其中，累计降水>50 mm为10站，20～50 mm为50站。累计降水量较大的站点出现的短时强降水或短时暴雨主要出现在原州区、泾源、隆德及盐池。109个站点出现短时强降水或短时暴雨，其中原州区、泾源、隆德个别村镇出现多次短时暴雨，最大小时雨强出现在泾源大湾乡43.2 mm（19～20时），如图1所示。

2 环流背景

2.1 500 hPa环流形势

7月28日17时、20时500 hPa形势如图2所示。从图2可以看到，7月28日08时在中高纬度维持“东高西低”环流背景，5 880 dagpm线位于河套东南部，向西南方向有一弯曲，到11时开始5 880 dagpm线明显向西北方向北抬，同时在河套西部有一小弯曲配合南下的冷空气南下，风向是西北风与西南风的切变辐合。随着小股弱冷空气的南下到17时前后，副高南退，弱冷空气南压，同时宁夏中部以南地区为西南风控制，北部为西风到西南风如图2（a）所示。到20时后5 840 dagpm线的小弯曲消失，随之北抬，逐渐恢复降水前状态，如图2（b）所示。可以看出虽然降水时间持续不长，但副热带高压有西伸北抬再南下的过程，而西风气流中的小波动南下过程中正遇副高北抬，冷暖气流相遇，形成了此次降水。

2.2 700 hPa和850 hPa环流形势

7月28日700 hPa上出，在宁夏的东北部，东北冷涡偏西维持，在冷涡底部有冷空气南下，宁夏境内有南北两段切变线存在，到17时前后两段切变线同时存在宁夏北部地区和宁夏中南部地区，北段切变线过贺兰山后向东移出，南段切变线从海原以西进入宁夏，后东移过程中，一段向东偏南方向移出，一段向盐池方向东移，与北段切变线汇合后从盐池移出宁夏850 hPa上，在35°N和100°E附近有低涡存在，14时至17时前后河套北部有锋区存在，17时至20时前后锋区分为两段，一段在河套西北方向呈东北西南向，从河套东北伸向河西走廊，另一段锋区在盐池-同心-海原一线向东移动消失，近地层锋区的存在，是促发对流天气的重要原因。

3 物理量条件

3.1 动力条件

从7月28日散度场可以看出，固原出现强降水时段是28日20时至29日00时，其上空700 hPa以下一直维持辐合场，230～150 hPa、450～330 hPa为辐合场，其他层次为辐散场，而北部地区同时段700 hPa以下长时间维持辐散场，并没有短时强降水出现（如图3所示）。

3.2 热力条件

7月28日700 hPa θse变化可以看出，从09时开始在中卫到盐池一线的南部地区θse均为高值区，在固原地区和盐池南部各一个高值中心，14时两中心消失，16时在固原东北部地区再次生成高值中心，19时沿贺兰山一线形成一带状的低中心，和850 hPa北段锋区对应，表明在低层锋区东南移后冷锋东南移出（如图4所示）。

3.3 水汽条件

7月28日08时开始10 g/kg的比湿线从宁夏中北部向北逐渐推进，如图5（a）所示；到14时，如图5（b）所示，宁夏银川以南地区，比湿大部分地区已达12g/kg，高湿区推进到宁夏石嘴山南部地区后维持4 h左右，到20时后逐渐南移，高湿区呈东北西南向，向东南方向后退，与500 hPa上副高5 880 dagpm线的南退方向基本一致。分析表明，降水前副高北抬，高湿区向北推进，降水过后，锋区南压，特别是850 hPa上的南段锋区的南移，正好与高湿区的南退方向一致，表征此次降水过程结束。850 hPa上比湿变化与700 hPa上基本一致，只是固原降水前后比湿中心达到16 g/kg以上。

4 卫星云图、雷达分析

从7月28日风云2G-TBB 08时、10时、14时、17时、20时图像演变来看（如图6所示），锋区更加明显，锋面云带更加明显，随着锋面云带的东移，沿锋面有对流云团北上，贺兰山北端受地形影响，有对流云发展，在贺兰山沿山一带形成强降水，但从云图上看，沿副高外围形成的云系以中低云为主，含水量大，造成固原中南部强降水的发生，在21时云图上可以看到，在暖区有对流云发展。配合雷达20时10分基本反射率，可以看到暖区云团对应的回波强度达到49 DBZ，随着锋面云带的叠加，降水明显，从图1短强分布情况也能看出，暖区对流云团的位置正好是短时强降水发生的地域。但由于副高的南退，降水后期，比湿减小，降水减小，东移出境，降水结束。

5 探空分析

崆峒探空图可以基本代表固原上空的层结状态。银川—崆峒7月28日08时、20时（如图7所示）和29日08时控空图可以看到，银川和崆峒探空曲线在降水前后均有明显的变化。7月28日08时两站的探空曲线基本呈现稳定的层结形势，至28日20时，银川探空曲线上整层湿度较大，而崆峒（用来解释固原短时强降水）不稳定能量较大，负不稳定面积呈喇叭口形状，显现出不稳定的层结，并且可能出现冰雹的可能性。从各物理量分析，崆峒从28日08时Dcap达到1 334.7 J/kg，到20时降为1.2 J/kg，cap值在28日20时也达到1 692.7 J/kg，银川在28日20时K指数达到29.7 ℃，强对流天气出现时段银川到崆峒均属于高湿高能的层结结构，但以短时强降水为主，从0 ℃层高度和-20 ℃高度变化来看也能得到较完美的解释，从28日08时到29日08时银川和崆峒的0 ℃层高度和-20 ℃高度变化较小，因此这次过程以强降水为主而不是冰雹。从7月28日08时、20时和29日08时银川和崆峒雷雨顺能量图上也可以看到，银川降水前后整层湿度较大，而固原的强降水前后崆峒的不稳定能量明显增大。

6 结论

①此次降水过程500 hPa中高纬度为东高西低环流背景，在西风气流中有小股冷空气南下，南下过程中恰遇副高西伸北抬，形成锋区，副高外围的暖湿气流带来充沛的水汽为此次过程提供所需水汽。

②700 hPa、850 hPa的切变线及中低层的锋区为此次降水过程提供了动力抬升条件。

③从银川和崆峒探空图上可以看出，此次过程，降水前后银川到崆峒的层结不稳定，银川整层湿度较大，宁夏南部层结不稳定。

④从云图和雷达图上可以看出，宁夏北部地区以锋区降水为主，在锋面过境前后因地形影响有对流云发展，宁夏中南部地区暖区中有对流云发展，配合锋面抬升，对流云叠加，造成降水强度增大，但因副高南退时锋区到达，因此降水强度最大只达到50 mm。

参考文献：

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