2022年8月18日赤峰地区一次降雨天气过程及成因分析

2024-10-27 00:00:00李佳霖

农业灾害研究 2024年8期

摘要：利用自动气象观测资料、雷达、卫星云图观测资料，分析了2022年8月18日赤峰地区一次降雨天气过程成因。结果表明：此次赤峰地区降水天气是在高空短波槽东移、副高东退、低空急流等系统的作用下形成的。副热带高压不断东退并维持，高空不断有冷空气注入，低空急流显著，西南暖湿气流沿副高外围持续向北输送，冷暖空气在赤峰地区一带汇合，促使该区域发生强降雨天气。在此次降水过程中，赤峰地区中低层形成了十分深厚、稳定的西南风气流，低空气流维持时间较长，有利于西南水汽输送，低空水汽不断向赤峰地区输送水汽，为此次强降水天气的形成给予丰富的水汽条件。降水期间，赤峰地区K指数超过35 ℃，为此次降雨天气带来了适宜的不稳定能量条件。雷达探测资料、卫星云图资料反映了此次天气的中尺度系统特征，对此次强降雨天气的发生与发展趋势研究具有重要指示作用。

关键词：赤峰地区；降雨天气；环流形势；物理量

中图分类号：P458.121 文献标志码：B 文章编号：2095–3305（2024）08–0-03

强降雨天气是我国常见的一类天气现象，若降水强度太大，极易引发涝灾，常会对交通运输、工农业安全生产、大众生命财产安全等造成极大危害[1-2]。

近年来，我国许多气象学者将强降水天气现象当作重要研究课题。有学者通过分析2016年6月呼伦贝尔地区强降水天气过程得出结论：呼伦贝尔地区受冷涡系统的影响，低压前部的偏南气流使低层暖湿空气向高层输送，局地层结变得不稳定，有利于强对流天气的发生。低空急流产生的对流不稳定进一步促使对流性降水的出现，暴雨的发生发展与急流的形成与维持互相促进。低空辐合高空辐散、深厚的湿度和充足的水汽输送为降水维持提供了重要条件。杨彩云等[3]分析了内蒙古局部地区的一次暴雨天气过程，指出高空急流入口区右侧与西南风低空急流的左前侧对应着暴雨落区。张景等[4]分析2016年7月中旬京津冀极端降水过程得出结论：500 hPa呈现东高西低的环流形势，与700 hPa低涡和高低空急流相配合，副高北抬阻挡华北地区低涡的东移，导致低涡在京津冀地区停滞是此次降水发生的环流背景；低层的低涡东移发展与中高层正涡度叠加对暴雨发生有重要作用。周兆丁等[5]分析2015年5月下旬广东地区一次强降雨天气发现，该次降水属于华南前汛期降雨类型。相关学者分析了2014年6月2日祁连山区的一次短时强降水天气过程得出此次天气是在西南水汽输送、冷空气南下短波槽及祁连山脉地形作用下产生的。还有学者通过对河南西北部一次夏季出现的大暴雨进行数值分析得出，大暴雨过程西槽后引导冷空气经新疆地区南压，与暖湿空气交汇，促进不稳定能量释放；低层辐合、高层辐散的高低空配置，促进垂直上升运动增强，为大暴雨天气提供了动力条件。

赤峰市地处内蒙古东南部，属于大兴安岭南段和燕山北麓山地。赤峰市地形地貌情况复杂多样，属温带半干旱大陆性季风气候区。赤峰市年平均降雨量为381 mm。受其地理区域环境的影响，赤峰市降水量空间特征总体上是西南降水多、东北降水少。四季分明，冬季多大风天气，春季温度回升较快，夏季短，降水量多，在该时间段时常发生强降水天气，而强降水天气因降水强度容易造成洪涝灾害，给赤峰地区交通运输带来不良影响。因此，加强对降水天气的研究十分必要。以2022年8月18日一次降雨天气为例，主要探究了赤峰地区降雨天气的环流形势和物理量特征，并分析了雷达和卫星云图资料，为深入掌握赤峰地区降雨天气成因、提高赤峰地区降水天气预报准确率提供参考。

1 天气实况

2022年8月18日07：00—19日07：00（图1），赤峰市出现一次大范围降雨天气，全市大部分地区以小雨天气为主，其中，东北部、偏南部及西北部地区出现中雨，局部地区出现大雨，单站出现暴雨天气，最大降雨量出现在宁城县道须沟站，降水量为56.8 mm，最大小时雨强为25.0 mm/h（8月18日17：00～18：00），出现在阿鲁科尔沁旗柴达木站。赤峰市市区降水量为0.2 mm。

2 环流形势分析

2.1 高空形势

在此次降雨天气发生前，500 hPa形势场上，有冷涡分别处于巴尔喀什湖北边和贝加尔湖一带，冷涡维持较长，随后涡底持续产生短波槽，且有大量冷空气逐渐进入内蒙古大部分地区。2022年8月17日08：00，

内蒙古中部地区有短波槽出现且逐渐朝东北区域移

动。8月17日20：00，在500 hPa形势场上，高空槽分布在90°～95°E区域，脊前西北冷空气持续朝着东南一带持续传输，冷空气不断南下，为此次赤峰地区降水天气的发生与发展给予了有利的高空辐散条件，促进了低空系统辐合抬升（图2）。此外，8月17日20：00—18日08：00，副热带高压不断东退并维持，有利于西南暖湿气流沿副高外围持续向北输送，冷暖空气在赤峰地区一带汇合，促使该区域发生强降雨天气[6]。

2.2 地面形势

通过分析地面云图（图3）叠加了解到，在此次降水天气发生期间，地面低压东移，东南沿海水汽持续朝西北方向传输，为此次赤峰降雨天气带来了充沛的水汽条件；在海平面气压场上，8月18日上午，赤峰地区处在低压前部，低压中心强度为993 hPa，气压梯度很大，推动不稳定能量越来越强，导致此次强降雨天气持续发生[7]。

3 物理量场分析

3.1 水汽条件分析

通过分析此次赤峰地区强降水天气过程中水汽条件了解到，2022年8月17日20：00—18日08：00水汽大值区处于赤峰地区，该区域整层具备充沛的水汽。中低空形成了十分深厚、稳定的西南风气流，低空气流维持时间较长，有利于西南水汽输送[8]。700 hPa和850 hPa低空水汽于8月18日午后不断积聚，不断向赤峰地区输送水汽，为此次强降水天气的形成提供了有利的水汽条件。

3.2 不稳定能量条件

此次强降雨天气发生期间具备大量的不稳定能量。2022年8月18日赤峰地区K指数超过35 ℃，为此次降雨天气提供了有利的不稳定能量条件[9]。

4 中小尺度系统特征

赤峰地区从2022年8月18日开始受降水回波影响，在此以后持续有降水回波生成且不断补充，“列车效应”十分显著，再加上地形抬升的作用，促使该地区发生强降雨天气。赤峰地区最大降水回波达到50 dBz以上（图4）。径向速度场从8月18日06：00后，零等速线呈明显“S”形，低层有暖平流，且有低空急流，之后维持。至8月18日20：00，特征减弱，辐合较强，对应速度模糊位置以及强降雨落区。

2022年8月17日20：00，赤峰地区西南方向存在新生对流云团，冷云顶在较短时间内膨胀，云顶温度急剧降低，单体左边区域存在“V”字形的顶点，边缘比较清楚，在其右边区域对流发展迅猛，边缘不清晰。由于高空槽前西南气流的作用，对流系统不断朝东北一带发展。随后对流云团冷云盖面积越来越大，且结构较密，周边分布着卷云砧。8月18日06：00，地面辐合线处持续有对流云团新生、合并及增强，产生显著的“列车效应”（图5），赤峰地区强降水天气落区和地面辐合线所处区域基本吻合。

5 结论

（1）此次赤峰地区降水天气是在高空短波槽东移、副高东退、低空急流等系统的作用下形成的。副热带高压不断东退并维持，高空不断有冷空气注入，低空急流显著，西南暖湿气流沿副高外围持续向北输送，冷暖空气在赤峰地区一带汇合，促使该区域发生强降雨天气。

（2）在此次降水过程中，赤峰地区中低层形成了十分深厚和稳定的西南风气流，低空气流维持时间较长，有利于西南水汽输送，低空水汽不断向赤峰地区输送水汽，为此次强降水天气的发生提供了丰富的水汽条件。

（3）降水期间，赤峰地区K指数超过35 ℃，为此次降雨天气提供了有利的不稳定能量条件。

（4）从雷达探测资料了解到，此次降水期间，“列车效应”十分显著，再加上地形抬升的作用，促使该地区发生强降雨天气，赤峰地区最大降水回波达到50 dBz以上。

（5）从卫星云图资料了解到，地面辐合线处持续有对流云团新生、合并及增强，产生显著的“列车效应”，赤峰地区强降水天气落区和地面辐合线所处区域基本相吻合。

（6）雷达探测资料、卫星云图资料对强降雨天气的发生与发展趋势具有重要指示作用。

参考文献

[1] 高守亭，周玉淑，冉令坤.我国暴雨形成机理及预报方法研究进展[J].大气科学，2018，42（4）：833-846.

[2] 王海芝，曾庆利，许冰，等.北京“7·21”特大暴雨诱发的地质灾害类型及其特征分析[J].中国地质灾害与防治学报，2022，33（2）：125-132.

[3] 杨彩云，韩仙桃，杜文娟.内蒙古一次区域性暴雨的湿位涡诊断分析[J].内蒙古气象，2014（1）：3-6.

[4] 张景，周玉淑，沈新勇，等.2016年“7·19”京津冀极端降水系统的动热力结构及不稳定条件分析[J].大气科学，2019， 43（4）：930-942.