京津冀一次对流性暴雨的成因和可预报性分析

    闫雪瑾

    

    【摘? ?要】 利用常规观测资料、地面加密自动站资料、ERA Interim再分析资料、多普勒天气雷达资料、风廓线雷达资料等资料，针对2016年8月12日影响京津冀的一次对流性暴雨进行了成因分析。仅供参考。

    【关键词】 暴雨;触发机制;冷锋;阵风锋

    Analysis on the cause and predictability of a convective rainstorm in Beijing， Tianjin and Hebei

    Yan Xuejin

    [Abstract] Based on conventional observation data， ground encryption automatic station data， ERA Interim reanalysis data， Doppler weather radar data， wind profile radar data and other data， the cause of a convective rainstorm affecting Beijing and Tianji on August 12， 2016 was analyzed. For information only.

    [Keywords]? heavy rain; trigger mechanism; cold front;gust front

    1? 资料选取

    利用常规观测资料和ERA Interim 0.75°×0.75°分辨率再分析资料分析大尺度环流条件。利用地面加密自动站小时资料、北京、张北和石家庄多普勒天气雷达资料和ERA Interim 0.125°×0.125分辨率再分析资料分析中小尺度特征。资料时间均为2016年8月12日02时至13日08时。

    2? 降水实况和天气背景概述

    2016年8月12日，京津冀地区出现了一次暴雨天气过程，共出现了174站暴雨，9站大暴雨，最大降水量出现在深州大屯，为136.0mm。此次过程是对流性质的暴雨过程，降水分布不均，小时降水量大，最大值达95.3mm/h。因此，降水落区和量级预报难度很大。500hPa上08时在东北北部和蒙古国交界存在一个高空冷涡，涡底部有低槽东移。副高呈带状分布，588dagpm线位于40°N附近。地面上08时是西北高东南低的形势，冷锋压到张家口、承德北部。700hPa和850hPa也有低涡低槽，垂直结构后倾。20时700hPa我省中部地区形成了切变线，但切变强度很弱。地面上在晋冀蒙交界形成高压中心，我省南部有倒槽发展（图略）。

    3? 对流环境条件

    3.1? 对流有效位能CAPE和水汽条件

    从北京（图1a）和邢台站温度对数压力图（图1b）上来看，CAPE值分别达到了2900J/kg和3800J/kg，大气静力不稳定度在，有利于对流天气的发生发展。从水汽的垂直分布来看，有上干下湿的层结，600hPa以下温度露点差都在5℃以下，湿层深厚。两个站的抬升凝结高度分别为972.4hPa和927.8hPa，0℃高度约为500hPa，暖云层深厚，有利于大的降水效率。总体来看，北部和南部的环境条件是相似的，能量充足、水汽充沛，下面主要讨论北部和南部两个暴雨区的触发机制的区别。

    3.2? 抬升触发条件

    3.2.1北部暴雨的触发机制? 图2（a）是用再分析资料计算12日02时的500hPa与925hPa的差动涡度平流，红色实线是地面锋面的位置，红色虚线圈与雷达回波中雷暴的触发点对应（雷达图略），从雷暴触发点、锋面及差动涡度平流中心的相对位置来看，北部暴雨区雷暴的触发是发生在锋面附近及锋前低压带中的正涡度平流区，这说明北部暴雨区与天气尺度系统的上升运动区是对应。从图2（b）中可以看到，05时，随着锋面的南压，锋面附近和锋前低压带中不断有对流触发，对流的旺盛发展为河北北部和北京地区带来了区域性的暴雨。

    3.2.2 南部暴雨的触发机制? 河北北部强降水产生后，在北京南部产生了明显的冷池。随着冷池的南压，给河北中南部地区带来了大范围的降水。降水的分布很不均匀，这说明水平尺度达几十、上百公里的中尺度的阵风锋上，有很多小尺度的系统。阵风锋是南部暴雨的主要触发机制，同时，还存在两个阵风锋相遇等现象，使得辐合抬升作用更强，造成局地暴雨。

    除阵风锋以外，地形也是太行山东麓雷暴触发的重要机制。19：00石家庄雷达1.5°仰角基本反射率因子（图略），此时阵风锋位于灵寿东部、正定北部至无极一线。但在阵风锋前，石家庄市区和鹿泉南部已经有雷暴单体触发。东北风和东南风在鹿泉南部浅山区辐合，从地面加密自动站计算的散度来看，此处是辐合中心。19：24（图略）阵风锋南压到石家庄市区，局地触发的单体雷暴得到发展，雷暴群的范围扩大，反射率因子增强。

    4? 结论与讨论

    2016年8月12日发生在京津冀地区的这次暴雨过程，发生在不稳定能量充足、水汽充沛的环境条件下。

    （1）北部暴雨區的触发机制主要是锋面及其前部的低压辐合带。是天气尺度的触发条件造成的。

    （2）北部暴雨区产生了冷池，冷池前的阵风锋快速南下的过程中，触发了河北中南部的对流，产生了暴雨。太行山东麓地区，在受到偏东风或东北风影响时，地形辐合也会触发雷暴，使降水出现地形增幅。

    （3）北部暴雨区有较为明显的天气尺度强迫，可预报性较好，南部暴雨区天气尺度强迫弱，实际预报工作中出现了漏报。漏报原因是暴雨是由阵风锋、地形等中尺度系统触发，而中尺度系统生命史较短，只能依赖短临预报员根据实况快速判断。

    参考文献：

    [1] 《华北暴雨》编写组，1992. 华北暴雨[M]. 北京：气象出版社.

    [2] 《河北省天气预报手册》编写组，2017.《河北省天气预报手册》.北京：气象出版社.

    [3] 刘 璐， 冉令坤， 周玉淑等. 2015. 北京“7.21”暴雨的不稳定性及其触发机制分析[J]. 大气科学， 39 （3）： 583-595.