从天气学原理分析河北省一次暴雨过程

　　摘要：2012年7月21日河北省出现了一次暴雨降水天气过程。本文通过低空急流的时空变化分析，探讨了暴雨过程的形成原因。研究表明，暴雨带的形成与中尺度天气系统有着密切的关系。高空的低槽东移，中低层的有切变和低涡共同影响，以及暖湿的西南急流不断的输送水气，为暴雨的形成创造了充分的条件。

　　关键词：天气学原理,低空急流,流云团,切变线

　　暴雨是一种影响严重的灾害性天气，长时间的暴雨常导致山洪爆发，水库跨坝，江河横溢，房屋被冲塌，农田被淹没，交通和电讯中断，给国民经济和人民的生命财产带来严重危害，在中国暴雨是主要气象灾害之一。其来得快，雨势猛，尤其是大范围持续性暴雨和集中的特大暴雨，造成洪涝灾害。暴雨的危害主要有两种：渍涝危害和洪涝灾害。2012年7月21日河北省出现了一次暴雨降水过程，本文以这一次暴雨过程为例，探讨了区域性暴雨天气发生发展的中尺度形成机制，以增强对该类暴雨天气过程的认识，提高气象部门对灾害性天气的预警决策能力，为气象预报工作服务。

　　1.气象条件及影响分析

　　全省平均降雨量为51.7毫米，25毫米以上降雨主要出现在中北部地区，张家口北部和南部、承德大部、秦皇岛大部、唐山大部、廊坊大部、保定中北部、沧州中南部和衡水东部降雨量在50毫米以上，其中承德南部和东部、秦皇岛北部和西部、唐山大部、廊坊中北部、保定北部、沧州南部有26个县市降雨量在100毫米以上，固安降雨量最大，为364.4毫米。此过程为我省今年入汛以来出现的最强降雨，具有降雨范围广、雨势强、影响大等特点，致使保定、廊坊、承德、张家口、唐山、衡水、沧州等7个设区市的48个县、区遭受洪涝、风雹灾害。

　　2.天气形式分析

　　7月21日河北省北部的内蒙境山有一低涡稳定少动，后来不断的加强向东移，从高空形势看，水汽输送主要来自低层，气流源源不断的为研究区上空输送水气条件，在中低层有切变和北涡与之配合，产生强烈的辐合上升运动，使这次暴雨过程一触即发。

　　2.1东风带流云团

　　7月21日20时，在河北省北部500hPa高空有低涡云系开始加强，在不断的加深北移，且阻高不断建立，其尾部不断有流云团生成并发展。高空槽后的西北气流携带的是干冷空气，当干冷空气与暖湿西南气流相遇，在低层就会产生辐合上升运动，为暴雨的形成提供了有利的条件。

　　2.2低涡所在区域的平均动力状况

　　图1为暴雨发生前后低涡所在区域的涡度、散度和垂直速度的区域平均垂直廓线。从区域平均涡度可见：暴雨前期.从低层1000 hPa到高层100 hPa为正值。且涡度值较小，仅为5x10-5s-1;暴雨强盛期，高层的涡度急剧增大,在300 hPa达到最大值16x1010-5s-1，而低层800 hPa以下出现负涡度;暴雨结束后，高层的正涡度减小。就区域平均散度而言，暴雨前期，1000—800 hPa、450—250 hPa、150 hPa以上为负值。极值分别在900 hPa、300 hPa，其他层的平均散度为正值.因此散度配置从低层到高层遵循辐合、辐散、辐合、辐散、辐合的分布，且底层的辐合层厚度小于800—450 hPa的辐散层：暴雨强盛期。散度的配置上依然是辐合、辐散相间，且辐散面积大于辐合面积，“抽吸”作用导致上升运动较强：暴雨发生后.800 hPa以下低层散度为正值，处于辐散状态，不利于产生上升运动;从低层到高层散度依然遵循辐散、辐合的相间分布。从区域平均垂直速度来看。暴雨前期500 hPa以下ω为负值，已经处于上升运动。石家庄山区已有降水出现。暴雨强盛期。垂直速度的分布有了明显变化，几乎整层都是ω<0的上升状态.在650 hPa达到极值一15x10-2hPa·s-1，整层上升运动明显;暴雨结束时，垂直速度上升的趋势在减弱。900—500 hPa和400 hPa以上出现ω的正值，大气基本处于下沉的稳定状态。

　　2.3低涡的形成和影响

　　低涡一般是指形成于山西省中部地区，700或850hPa上的具有气旋性环流的闭合小低压，其直径一般在300～400km。低涡及其变性体是我国中东部降水，尤其是暴雨形成的主要影响环流之一。7月21日21时，500hPa上低槽前流云团造成低层减压以及江淮切变线的影响触发了河北西部西北涡形成、发展。高空低槽的西风气流引导低涡沿切变线方向移动。到22时已经到达河北省中部偏东的地区。切变线上的气流呈气旋环流，水平辐合明显，产生强烈的上升运动，东北涡沿切变线东移时，使辐合不断增强。随之雨区也扩大东移，降水强度也将逐渐增加。

　　2.4低空急流的作用

　　7月21日00时来自山西省的暖湿西北急流在源源不断的为研究区上空输送水水汽，水平水汽通量辐合，输送的暖湿气流，导致大气产生不稳定层结，产生强烈的上升运动。风速最大达到了16m/s。且在我省上空急速辅合，堆积了大量的水汽。20时低涡沿切变线东移发展已经到达了我省上空与大量的暖湿水汽相结合。引起较强的天气尺度上升气流，并进而触发了不稳定能量的释放产生小尺度的强上升运动。

　　2.5切变线

　　切变线的生成是我省主要暴雨过程的天气形势之一。切变线上的气流呈气旋环流，水平辐合明显，有利于上升运动，易产生云雨天气，中部偏东地区最容易出现切变线的区域。5月12日08时在我省东南方向形成了一条东北向的切变线，随着高空槽东移的引导作用，切变线不断的向东北方向移动。20时已到达我省上空，为气流的水平辐合和上升运动提供了动力条件。

　　3.目前我省应该注意的事项

　　3.1目前我省部分地区降雨已明显偏多，太行山区北部、燕山山区要加强强降水可能引发的中小河流洪水、地质灾害等防御工作;同时还要注意加强对矿区、尾矿库、病险水库的安全巡查，确保安全。

　　3.2各地要切实做好雷电、雷暴大风、短时强降水、冰雹等强对流天气的防御工作。

　　3.3建议加强城市内涝和农田渍涝的防范工作。提前做好排水设施检修、管道清理等工作，重点加强地道桥、低洼地区、地下车库、地下仓库、地下超市、住宅地下室的排水和防御工作。

　　3.4建议有关部门加强交通安全管理工作;驾驶人员要注意道路积水和交通阻塞，确保安全。

　　3.5天气多雨，易引起棉花疯长，要及时整枝打杈，控制棉株长势;同时也要密切监测病虫害的发生发展情况，并及时防治。

　　4.结论

　　研究表明，暴雨的产生过程与中尺度天气系统的发展变化密切相关。具体表现在：1)暴雨的形成首先需要充分的水气供应，在大气饱和和比湿达到相当大的数值以上才形成。2)低空急流为暴雨的形成准备了充足的水汽条件。3)除了水气条件外，还需要有强烈的上升运动。而正好切变线的存在和低涡的北移，具备了抬升条件，从而触发了上升运动。4)层结不稳定，抬升运动将低层的水汽源源不断的向高空输送，持续性的降水从而出现了这次特大暴雨天气过程。

　　参考文献：

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　　本文选自《信息系统工程》。  《信息系统工程》为科技类月刊，国内外公开发行，由天津市发展和改革委员会主管、天津市信息中心主办、国家信息中心及各省市信息中心全力支持的国家经济信息系统核心期刊。

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