賈安琪,張 帥, 張 鐸, 趙玉潔

(1.雞西市氣象局，黑龍江 雞西 158100；2.大興安嶺地區(qū)氣象局，黑龍江 大興安嶺165000)

1 引言

麻山區(qū)是雞西市短時(shí)強(qiáng)天氣及暴雨事件的多發(fā)中心，短時(shí)強(qiáng)降水易造成城市內(nèi)澇、山洪等災(zāi)害。 雞西市年降水量較小，泄洪及城鎮(zhèn)排水能力有限。 本次強(qiáng)降水小時(shí)雨強(qiáng)達(dá)70 mm， 對雞西麻山區(qū)造成較嚴(yán)重?fù)p害，局地突發(fā)性很強(qiáng)，在本地非常罕見，因而分析本次極端異常天氣過程對提高本地短時(shí)強(qiáng)對流天氣的監(jiān)測預(yù)警能力及預(yù)報(bào)經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)具有重要意義。

2 降水實(shí)況

2019 年 7 月 18 日 14-17 時(shí)，雞西市西部出現(xiàn)短時(shí)強(qiáng)降水天氣，雨區(qū)主要出現(xiàn)在雞西市麻山區(qū)，麻山區(qū)雨量站3 h 累計(jì)降水量為：麻山區(qū)（無人站）121.9 mm、麻山農(nóng)委109.0 mm、麻山新光村85.2 mm。 本次降水雨區(qū)范圍小、持續(xù)時(shí)間短、局地降水強(qiáng)度大，周圍觀測站3 h 降水量在20 mm 以內(nèi)。 強(qiáng)降水主要集中在15 時(shí)25 分-16 時(shí)25 分， 麻山最大小時(shí)雨強(qiáng)出現(xiàn)在麻山區(qū)無人站，為78.8 mm/h，達(dá)到短時(shí)大暴雨量級， 為雞西歷史上極端異常天氣。 受短時(shí)暴雨影響，麻山區(qū)麻山鎮(zhèn)新光村發(fā)生泥石流災(zāi)害，導(dǎo)致S309道路被泥石流堵塞，居民23 間房屋進(jìn)水，3 戶房屋倒塌，沖毀道路50 m、涵洞2 個(gè)，500 m2冷庫機(jī)器被淹，直接經(jīng)濟(jì)損失280 萬元。

3 環(huán)流背景

3.1 高空形勢

7 月18 日 08 時(shí)500 hPa 歐亞大陸環(huán)流相對平直，西風(fēng)帶多槽脊活動(dòng)，貝加爾湖以西為冷渦，冷空氣在貝加爾湖以西堆積，貝加爾湖以東為一暖脊，黑龍江省位于脊前冷槽內(nèi)。 槽區(qū)較深厚，降水區(qū)在對流層中層有冷空氣入侵，700 hPa 及850 hPa 槽區(qū)基本與500 hPa 槽區(qū)重合，系統(tǒng)穩(wěn)定少動(dòng)，雞西低層位于西風(fēng)槽前西南氣流中，整體處于上冷下暖狀態(tài)。

3.2 地面形勢

08 時(shí)地面圖上西太平洋副熱帶高壓在海上，脊線呈“東西”走向且穩(wěn)定維持，在東阻背景下，黑龍江省北部為氣旋控制， 雞西市處在氣旋底部偏暖區(qū)一側(cè)。 東阻的穩(wěn)定維持為短時(shí)暴雨的發(fā)生提供了有利的天氣背景，15 時(shí)雞西市西部出現(xiàn)兩條地面中尺度輻合線， 地面輻合線在低壓暖區(qū)中為本次強(qiáng)對流天氣的發(fā)生提供了良好的動(dòng)力條件。

4 中尺度分析

4.1 抬升觸發(fā)條件

Dosewell(1978)認(rèn)為天氣尺度上升運(yùn)動(dòng)將氣塊抬升到自由對流高度一般需要1 d 以上，因而不足以觸發(fā)雷暴，雷暴一般由低層中尺度系統(tǒng)觸發(fā)。 此次超級單體的暴發(fā)是由850 hPa 槽線觸發(fā)，18 日08-20 時(shí)850 hPa 槽線呈 “南-北” 走向穩(wěn)定維持在雞西市上空， 低層的強(qiáng)輻合上升運(yùn)動(dòng)是強(qiáng)對流天氣的動(dòng)力機(jī)制，使不穩(wěn)定能量暴發(fā)，且能不斷觸發(fā)新的對流，致使麻山區(qū)出現(xiàn)1 h78.8 mm 的降水。

4.2 水汽條件

從形勢上看，降水區(qū)中、低層均處在槽前西南風(fēng)控制， 一致的西南氣流不斷將副高外圍的水汽輸送至降水區(qū)，08 時(shí) 850 hPa 比濕在 10 g/kg，14 時(shí)增大至12 g/kg；850 hPa 相對濕度達(dá)85%；從水汽通量來看，吉林南部有水汽通量高值中心，降水區(qū)水汽通量達(dá) 7 g/（cm·hPa·s）， 高濕的水汽條件是形成本次強(qiáng)降水的重要原因。

4.3 不穩(wěn)定條件

500 hPa 黑龍江省在冷槽控制下，850 hPa 有暖脊自西向東延伸至降水區(qū)， 中層冷空氣與低層暖脊配置形成熱力不穩(wěn)定。 14 時(shí)降水區(qū) K 指數(shù)達(dá)40，850 hPa 假相當(dāng)位溫為 303 K。 另外，夏季午后地面溫度迅速升高，由08 時(shí)22 ℃增長到14 時(shí)28 ℃，暖空氣上升易引發(fā)熱對流， 低層高溫高濕能量不斷積累，對流不穩(wěn)定逐漸增強(qiáng)，導(dǎo)致突發(fā)性暴雨。

5 雷達(dá)特征分析

5.1 風(fēng)暴強(qiáng)度演變過程

這是一次由單體風(fēng)暴逐漸發(fā)展成多單體風(fēng)暴，多單體風(fēng)暴發(fā)展過程中出現(xiàn)強(qiáng)降水超級單體風(fēng)暴的過程。 13 時(shí)46 分，初始對流單體在雞西市麻山區(qū)以北生成，自西北向東南緩慢移動(dòng)發(fā)展，反射率逐漸增強(qiáng)至55 dBZ，范圍逐漸擴(kuò)大，此時(shí)麻山北部新光村降水逐漸開始。14 時(shí)34 分，可見風(fēng)暴后側(cè)有入流缺口，單體逐漸成熟，回波頂高達(dá)15 km。 14 時(shí)55 分在單體后側(cè)生成一新對流單體，強(qiáng)度增強(qiáng)且不斷東移，風(fēng)暴呈“東-西”走向，與回波移動(dòng)方向基本一致，使新光村20 min 產(chǎn)生25 mm。 兩單體風(fēng)暴逐漸分裂成帶狀雷暴群，后側(cè)不斷有新單體生成，回波形態(tài)變?yōu)槎鄦误w風(fēng)暴，風(fēng)暴排列緊密，范圍不斷擴(kuò)大，位置較前期南移，逐漸開始影響麻山以南地區(qū)，沿回波移動(dòng)方向做剖面可見很多單體回波， 回波強(qiáng)度為35-50 dBZ，回波頂高在4-8 km。 15 時(shí)17 分多單體風(fēng)暴中出現(xiàn)一前一后兩個(gè)發(fā)展旺盛單體， 位置正處于麻山與林口交界處，強(qiáng)度>50 dBZ，后側(cè)單體強(qiáng)度迅速增強(qiáng)。 此時(shí)雷達(dá)液態(tài)水含量產(chǎn)品最高達(dá)6 g/ m3。 15 時(shí)44 分兩強(qiáng)單體回波依次發(fā)展成熟，回波高度可達(dá)12 km，此時(shí)麻山北部新光村降水持續(xù)，麻山區(qū)站30 min累計(jì)降水量達(dá)55 mm。 強(qiáng)降水單體“東-西”走向，使麻山區(qū)降水持續(xù)時(shí)間較長，且各單體回波強(qiáng)度均>45 dBZ，雨強(qiáng)較大，明顯的列車效應(yīng)是造成本次較大累積雨量的重要原因。16 時(shí)回波強(qiáng)度逐漸減弱，麻山區(qū)降水強(qiáng)度減弱直至降水結(jié)束。

5.2 超級單體結(jié)構(gòu)分析

強(qiáng)降水超級單體呈現(xiàn)多單體風(fēng)暴特征，18 日15時(shí)28 分組合反射率產(chǎn)品可見，多單體風(fēng)暴中兩個(gè)對流單體發(fā)展旺盛，位置正處于麻山與林口交界處，兩超級單體依次發(fā)展成熟，強(qiáng)度達(dá)55 dBZ。同一時(shí)刻徑向速度場有明顯一大一小兩中氣旋相對應(yīng)， 且能持續(xù)3 個(gè)以上體掃， 中氣旋沿雷達(dá)徑向方向表現(xiàn)為氣旋式輻合且完全被降水包裹。 超級單體風(fēng)暴沿回波走向（東-西）剖面可見，中低層上升氣流發(fā)展旺盛，回波高度可達(dá)12 km。 >40 dBZ 強(qiáng)回波向移動(dòng)方向（東）一側(cè)傾斜，>50 dBZ 強(qiáng)回波延伸至 7 km。 分別從3 個(gè)仰角的反射率因子圖上對比可以發(fā)現(xiàn)，低層存在弱回波區(qū)及中高層的懸垂回波結(jié)構(gòu)。 風(fēng)暴入流一側(cè)強(qiáng)上升氣流為風(fēng)暴提供足夠的水汽和動(dòng)力條件，超級單體的回波懸垂、 有界弱回波及向右傾斜特征非常明顯。

6 氣象服務(wù)情況

此次降水時(shí)間短、局地性強(qiáng)，雨強(qiáng)較大，常規(guī)天氣分析資料及預(yù)報(bào)員的主觀訂正很難作出準(zhǔn)確預(yù)報(bào)。 數(shù)值預(yù)報(bào)由于系統(tǒng)尺度較小，各產(chǎn)品均未報(bào)出較大量級降水。 雞西市氣象臺(tái)會(huì)商指出：白天為多云有陣雨天氣，局地易發(fā)短時(shí)強(qiáng)降水、雷暴等強(qiáng)對流天氣。此外，利用牡丹江雷達(dá)資料密切監(jiān)視。 15 時(shí)02 分，在黑龍江省氣象臺(tái)指導(dǎo)下，召開緊急天氣會(huì)商，并立即啟動(dòng)暴雨應(yīng)急Ⅳ級響應(yīng)。于15 時(shí)22 分發(fā)布雷電黃色預(yù)警信號(hào)，15 時(shí)34 分發(fā)布暴雨紅色預(yù)警信號(hào)。

7 結(jié)論

（1）本次強(qiáng)對流天氣發(fā)生在深厚的西風(fēng)槽背景下，環(huán)流形勢較穩(wěn)定，降水區(qū)位于槽前暖濕氣流中，地面在強(qiáng)大東阻背景下， 系統(tǒng)少動(dòng)降水持續(xù)時(shí)間較長。

（2）暴雨的產(chǎn)生是大尺度環(huán)流背景下中尺度系統(tǒng)直接作用的結(jié)果，850 hPa 槽線是本次對流天氣的觸發(fā)機(jī)制，上冷下暖造成熱力不穩(wěn)定，高濕度是本次短時(shí)暴雨發(fā)生的重要條件。

（3）本次極端天氣范圍小、局地性強(qiáng)。 強(qiáng)降水超級單體呈現(xiàn)多單體風(fēng)暴特征， 有2-3 個(gè)強(qiáng)反射率因子中心，兩個(gè)中氣旋，且多個(gè)弱回波區(qū)。

（4）由于多單體風(fēng)暴走向與風(fēng)暴移動(dòng)方向相對一致且連續(xù)經(jīng)過降水區(qū)，明顯的“列車效應(yīng)”使其出現(xiàn)了短時(shí)暴雨天氣。