雷呈瑞,欒寶東,劉宇飛

（哈爾濱市氣象局，黑龍江 哈爾濱150030）

1 引言

歷年降水資料顯示， 每年七月下旬到八月上旬是哈爾濱市降水頻發(fā)時(shí)期， 也是防汛的關(guān)鍵時(shí)期，2012年7月26 -29日的短時(shí)暴雨就出現(xiàn)在此期間。其主要特點(diǎn)就是冷渦控制時(shí)間長(zhǎng)， 分段降水由東北冷渦結(jié)合不同系統(tǒng)而產(chǎn)生， 副熱帶高壓脊的南退與此次降水密切相關(guān)， 對(duì)降水帶來(lái)重大影響的強(qiáng)輻合區(qū)在哈爾濱市停留超過(guò)12 h， 本文通過(guò)實(shí)況分析與數(shù)值預(yù)報(bào)模式的對(duì)比就短時(shí)暴雨的成因展開分析。

2 降水和溫度實(shí)況變化

2.1 降水實(shí)況

此次冷渦天氣控制影響超過(guò)4 d，都是由來(lái)自蒙古的東北冷渦結(jié)合西來(lái)蒙古低壓和南來(lái)暖式水汽共同作用而形成的降水。 第一次2012年7月26日08時(shí)到27日14時(shí)， 主要為東北冷渦低槽和蒙古低壓的共同作用；哈爾濱各區(qū)縣普降小雨，降水區(qū)域主要出現(xiàn)在西北部和北部；第二次28日20時(shí)到29日22時(shí)受高空冷空氣和南來(lái)暖濕水汽的共同作用， 降水65.1 mm，大暴雨，哈爾濱各區(qū)縣市暴雨主要出現(xiàn)在西南部分縣市，后期隨冷鋒過(guò)境又有1.1 mm 降水。

2.2 溫度實(shí)況

由于此次降水時(shí)段長(zhǎng)，溫度變化也比較大，27日白天到28日夜間哈爾濱市在冷渦的底部，前一渦中心東移，哈爾濱市處在兩渦之間，西南氣流當(dāng)中，白天氣溫較高，28日夜間到29日白天， 新生冷渦東移進(jìn)入哈爾濱市，受強(qiáng)的渦前偏東氣流的控制，冷空氣開始影響，氣溫下降，29日夜間到31日白天，冷渦中心東北移動(dòng)，哈爾濱市由強(qiáng)的西北氣流控制，氣溫持續(xù)偏低。

3 環(huán)流形勢(shì)分析

3.1 東北冷渦與地面低壓共同作用

26日08時(shí)到27日14時(shí)降水是由東北冷渦與地面低壓共同作用而產(chǎn)生的。 25日20時(shí)冷渦形成，26日向東北移動(dòng)，27日減弱東移， 中心在黑龍江省北部，850 hPa 溫度脊控制哈爾濱（以下簡(jiǎn)稱哈市）的東部，地面上蒙古低壓中心一直偏西偏北，哈爾濱市到27日始終在暖區(qū)當(dāng)中，暖鋒降水，27日白天，弱冷鋒過(guò)境產(chǎn)生陣雨0.1 mm，隨后東移入海。渦中心和低壓中心都偏北， 高度場(chǎng)有弱的后傾槽配置，850 hPa溫度線落后高度線，850 hPa 槽線和冷鋒近于重合。

3.2 東北冷渦和副高相互作用

主要降水時(shí)段在28日夜間到29日白天。 中緯度東亞大槽增強(qiáng)切渦南壓，副熱帶高壓脊西伸北抬，阻擋了低渦底部的東移，形成西低東阻形勢(shì)，副高與蒙古高壓之間形成弱兩高切變線， 為抬升提供垂直條件，維持時(shí)間超過(guò)4 d，導(dǎo)致副高西側(cè)暖濕水汽北抬到哈市，為暴雨的形成提供了充足的水汽條件。 渦特點(diǎn)： 受華北低壓增強(qiáng)北上,28日08時(shí)在內(nèi)外蒙古交界形成新的冷渦中心，28日08時(shí)內(nèi)蒙東部高壓脊已經(jīng)建立且加強(qiáng)東北伸展，脊前冷平流增強(qiáng)南壓，28日20時(shí)中心穩(wěn)定移動(dòng)到內(nèi)蒙東部，28日夜到29日白天， 中心加強(qiáng)東北移動(dòng)過(guò)境，29日白天到31日白天哈市處在冷渦后部控制， 渦中心為西南向東北方向移動(dòng)。

3.3 低壓中心位置變化分析

圖1 7月28日23時(shí)地面圖

圖2 28日23時(shí)－29日23時(shí)低壓中心線路圖

28日23時(shí)低壓中心在內(nèi)蒙東部， 如圖1 所示。28日23時(shí)-29日05時(shí)低壓中心南壓，29日05時(shí)開始緩慢東移，之前暖鋒降水，哈市在低壓頂部倒槽輻合最強(qiáng)區(qū)域，后期冷鋒降水。20時(shí)以前高空為弱的暖平流，23時(shí)有平流零線經(jīng)過(guò)，在超過(guò)6 h 內(nèi)，鋒面無(wú)顯著變化，維持時(shí)間超過(guò)9 h。 鋒面前后變壓場(chǎng)變化小，暖鋒在負(fù)變壓場(chǎng)中，鋒面前后變化不顯著，呈準(zhǔn)靜止?fàn)顟B(tài)，變壓場(chǎng)溫度維持穩(wěn)定少動(dòng)，最大正變壓區(qū)在冷鋒后部?jī)?nèi)蒙東部，最大負(fù)變壓區(qū)在暖鋒前部，而且緩慢增強(qiáng)南壓趨勢(shì)， 變壓場(chǎng)位置的變化導(dǎo)致低壓中心位置無(wú)太大變化，由圖2 可知，低壓中心先偏南再偏北往東北方向移動(dòng)在哈市西南部， 最大負(fù)變壓值由28日23時(shí)的15 hPa 增強(qiáng)到29日02時(shí)的37 hPa,對(duì)應(yīng)最大正渦度區(qū)，最大正渦度區(qū)沿45°西南向東北方向加強(qiáng)，中心經(jīng)過(guò)哈市，顯示輻合正逐漸加強(qiáng),水汽輻合線在西部和最大水汽軸重合。

4 中尺度分析

從圖3 可看出，哈爾濱處在850 hPa 溫度脊的前部，500 hPa 冷槽經(jīng)過(guò)哈市， 哈市處在冷暖交匯的區(qū)域，渦前暖平流引導(dǎo)中心加強(qiáng)東移，西北風(fēng)和西南風(fēng)暖濕橫切變?cè)诠形鞑?，哈市處?50 hPa 西南低空急流的前方，輻合最大區(qū)和最大正渦度區(qū)域，高空急流輻散區(qū)和低空急流輻合區(qū)的重疊區(qū)在內(nèi)蒙東部，700 hPa 上干侵入主要位于蒙古和黑龍江省的東部，對(duì)哈市的降水無(wú)太大影響， 哈市處在最大濕區(qū)里和最大水汽軸的正前方，西南水汽在持續(xù)的往北輸送。白天高空西北氣流引導(dǎo)的冷空氣南壓， 低層有西南急流將海上的水汽源源不斷的向北輸送， 水汽條件轉(zhuǎn)好，濕度逐漸增加。

圖3 28日20時(shí)中尺度分析圖

5 物理診斷預(yù)報(bào)和實(shí)況

28日夜間到29日哈市處在最大上升速度區(qū)和水汽最強(qiáng)輻合區(qū)當(dāng)中， 高層有輻散中心，低層有輻合中心。 20時(shí)在長(zhǎng)春附近有強(qiáng)復(fù)合中心， 中心強(qiáng)度2*10-5S-1,500 hPa 上有強(qiáng)的輻散中心， 中心值1.4，暖區(qū)降水高層輻散比低層輻合對(duì)暴雨有更大的作用。高層負(fù)渦度對(duì)應(yīng)低層正渦度，有強(qiáng)的上升運(yùn)動(dòng)，最大水汽輻合區(qū)預(yù)報(bào)場(chǎng)和實(shí)況場(chǎng)一致，量級(jí)也基本符合。

6 物理量場(chǎng)分析

28日20時(shí)， 露點(diǎn)溫度差<2 的范圍在哈爾濱市西南位置；從水汽場(chǎng)可以看到，為此次短時(shí)暴雨所提供水汽的主要是偏南低空急流和西南低空急流，主要是因?yàn)楦备呶恢闷倍纬傻模涂占绷鞯慕?，將大量的水汽和熱量往東北方向輸送， 這種輸送對(duì)暴雨發(fā)生前不穩(wěn)定層結(jié)的建立非常有利， 并將維持之后的不斷重建。 在假相當(dāng)位溫場(chǎng)上看到，高層具有低能量區(qū)域，低層具有高能量區(qū)域，并且低層高能舌伸向哈市，這種配置有利于暴雨的形成，通過(guò)實(shí)況分析，渦度場(chǎng)中正渦度中心在哈爾濱，暴雨區(qū)出現(xiàn)在正渦度正前方接近負(fù)渦度梯度大的地方。 從上升速度上看到，最大上升速度和暴雨區(qū)重合，暴雨在低空急流左前方，中空急流右前方。

7 副高位置的變化

28日08時(shí)脊線最北端達(dá)38.5°N，28日20時(shí)脊線西伸北抬最北端達(dá)39°N,29日08時(shí)， 開始減弱南撤，29日20時(shí)受中緯度高壓脊北伸的影響分裂為兩個(gè)副高中心，30日08時(shí)分離出的北端副高中心再次北抬，脊線最北端達(dá)40°N，維持并再次逐漸西伸，持續(xù)到1日08時(shí)渦中心減弱為低槽移出黑龍江省。

8 云圖

逗點(diǎn)云系為此次降水的主要云系， 前期為暖鋒云系降水，后期為冷鋒云系降水，MCC 出現(xiàn)在暖平流區(qū)和低空西南氣流最大值前沿的輻合最大區(qū)， 而水汽主要集中在對(duì)流層下部以及近地面， 溫度隨高度遞減，對(duì)流層上部高濕區(qū)在哈市西南部分，低濕區(qū)在北部，28日20時(shí)起， 西南往東北方向出現(xiàn)明顯的上升云系，暖濕水汽在抬升，哈市上空色調(diào)逐漸增亮，西北部受冷平流影響有明顯下沉運(yùn)動(dòng)。

9 總結(jié)

綜合分析此次暴雨滿足的三個(gè)條件： 首先充分的水汽供應(yīng)，本地比濕≥10 g/kg，西南水汽充足源源不斷；其次有強(qiáng)烈的上升運(yùn)動(dòng)，此次暴雨的垂直運(yùn)動(dòng)由大中小天氣尺度系統(tǒng)共同造成； 最后較長(zhǎng)的持續(xù)時(shí)間。 較長(zhǎng)的持續(xù)時(shí)間是暴雨形成的重要條件，維持12 h。

(1)副熱帶高壓脊的進(jìn)退對(duì)降水有重要影響。 副熱帶高壓脊的南撤導(dǎo)致低壓中心南壓，再次北抬時(shí)，低壓中心就經(jīng)過(guò)哈市。

(2)暴雨有西南水汽通道，強(qiáng)的輻合上升運(yùn)動(dòng)，受變壓場(chǎng)影響南來(lái)低壓為準(zhǔn)靜止?fàn)顟B(tài)， 最大輻合區(qū)停留超過(guò)12 h。

(3)暴雨出現(xiàn)在低空急流左前方，中空急流的右前方，低層暖脊和高層冷槽交匯的區(qū)域。

(4)地面鋒面出現(xiàn)準(zhǔn)靜止?fàn)顟B(tài)。

(5)水汽大量存在影響溫度變化。

[1]朱乾根.天氣學(xué)原理與方法（2 版）[M].北京：北京出版社，2000:542.

[2]張晰瑩,那濟(jì)海,張禮寶,等.新一代天氣雷達(dá)在臨近預(yù)報(bào)中的應(yīng)用[M].北京:氣象出版社,2008.

[3]陳莉,朱錦紅.東北亞冷夏的年代際變化[J].大氣科學(xué),2004,28(2):241-253.

[4]卜憲云,徐軍.沈陽(yáng)地區(qū)低溫冷害淺析[J].氣象與環(huán)境學(xué)報(bào),2002,18(3):17-18.

[5]白人海,孫永罡.1998年夏季松花江、嫩江流域大暴雨的水汽輸送分析[J].氣象，2000，（10）.

[6]任國(guó)玉,初子瑩,周雅清,等.中國(guó)氣溫變化研究最新進(jìn)展[J].氣候與環(huán)境研究,2005,10(4):501-502.