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1、2 0 0 0 京津冀首场大范围暴雨成因分析 余文韬赵刚迟秀兰 ( 天津市气象台，天津3 0 0 0 7 4 ) 提要 通过对2 0 0 0 年京津冀首场大范围暴雨的成因分析发现，蒙古冷涡、东部高压和菲律宾洋面台 风的相互影响决定了蒙古冷涡艏较长时间停留在河套地区，为京津冀地区大范围连续爨雨提供_ r 有拳j 的天气形势。前期不稳定能量的积聚是该地区暴雨产生的必要条件中低甚的东南急流的建 立为该地区暴雨产生创造了必不可少的水汽输送条件。此外地面能量锋区和中尺度辐合辐散系 统对暴雨落区具有指示意义。 关调：京津冀大范围暴雨蒙古冷涡不稳定能量能量锋 1引言 由于前期北方地区受暖性大陆高压控制，2
2、0 0 0 年7 月1 日京津冀地区出现历史上少有的 高温天气，最高气温普遍超过4 0 。7 月2 日，受高空西来冷槽影响，局部地区开始降小雨。7 月3 日河北南部以及北京部分地区出现暴雨。7 月4 日，高空冷槽加强为冷涡蒙古冷涡 一并东移，暴雨雨区也随着东移，天津地区出现了2 0 0 0 年首场大范围暴雨。暴雨分布见图 1 。7 月5 日、6 日暴雨雨区随着蒙古冷涡南移而南移，在河北南部，河南北部出现了2 0 0 r a m 以 上的降水，造成该地区局部涝灾。 由于近几年来气候反常，北方地区连年干旱，造成大部分农作物连年歉收，而且部分地区 因缺水无法夏种。天津市等大城市居民饮水告急。在这紧要
3、关头，2 0 0 0 年的首场大范围暴雨无 疑缓解了京津冀地区的旱情。除了特殊的气候背景外，这场暴雨影响范围之广，影响时间之长， 也有其与一般暴雨不同的特点。此外， 这场暴雨还表现为急骤性和局地性， 天津气象站2 h 下了8 7 2 r a m 降水。 本文从天气尺度、中小尺度以及物理 机制等角度对这次天气过程作了较全 面的分柝，但又重点分析了- 其对天津 乃至京津冀地区的影响。 2 天气分析 2 1 寓空形势演变 早在7 月1 日新疆地区上空小 波槽就十分活跃并逐顿东移加强。至 9 4 图12 0 0 0 年7 月4 日0 8 时至7 月5 日0 8 时2 4 h 降雨量分布凰 圈22 0
4、0 0 年7 月4 日D 8 时5 0 0 h P a 彤势图 南和河北南部，连续两天降了特大暴雨。 分析发现，蒙古冷涡、东部高压和菲 律宾以东洋面台风之间相置影响，直接 决定高空形势的演变，见表1 。其深层次 原因为赤道与副热带之间在1 3 0 。E 附近 形成哈得来环流造成的。其表现为西来 槽东移加强成冷涡，东部高压减弱；菲律 宾以东洋面台风北上，东部高压加强，蒙 古冷涡减弱南掉，京津冀地区强降水南 移；东部高压加强，菲律宾以东洋面台风 转向东北移动。但由于热带辐合带的活 跃导致台风进一步加强北上，东部高压 稳定少变，致使蒙古冷涡稳定地停留在 河套地区，长时间影响河南和河北南部。 7 月3
5、 日该槽移至河套地区，并且整 个槽从南至北贯穿云南到蒙古国。这 样，基本打通r 孟加拉湾的水汽输送 通道。至7 月4 日，东部高压减弱，该 西米槽缓慢东移，由于温度槽落后于 高空槽的正相位配置，从而诱导西来 槽加强为冷涡一蒙古冷涡( 见图 2 ) 。雨区隧之东移，大降雨区北移。京 津冀地区以及河南地区普遍降r 暴 雨，局部地区降了特大暴雨。至7 月5 日、6 日，随着3 号台风的北移，东部 高压重新加强，该蒙古冷涡南掉减弱。 见图3 。雨区随之西移南掉，天津、北 京强降水结束，强降水中心集中在河 强32 0 0 0 年7 月5 日0 8 时5 0 0 h P a 形势图 衰15 h P a 西
6、皋檀或t 古冷涡中心位置、东部高压中心强度 殛3 号台风位置时阃变化寝 9 5 2 2 地面形势殛低层系统分析 从7 月1 日起，地面一直维持东高西低的形势，比较稳定。与西来槽对应的地面冷锋也缓 慢自西北向东南移动。7 月3 日该冷锋开始影响华北大部分地区。同时，地面有一条东南气流 建立，经淮河流域指向河南河北，气流中心风速4 m s 。7 月4 日，暖锋北上与前期冷锋在华北 地区相遇造成京津冀地区更大范国的降水。相应地面东南气流轴线北移，指向京津冀地区。雨 区也随着向东北移。7 月5 日和6 目，地面锋面南移，气流轴也相应南移，雨区南移西遢。分析 发现，地面东南气流保证了京津冀地区降水地面的
7、水汽和不稳定能量输送。 从7 月31 5 起，中低层有切变线沿低空气流北上影响。7 月4 日低层切变线沿低空气流 北上至京津冀地区造成京津冀地区太范围降水。7 月5 日、6 日，低层切变线沿冷涡东侧气流 在河南和河北南部活动，影响该地区强降水。 2 3 高、中低层意流与水汽输送分析 7 月3 日，中低层有一条偏西南气流指向京津冀。气流中心风速9 m s 。7 月4 日，转为偏 东南急流指向京津冀。7 月5 日、6 日，东南急流加强并且比较稳定。急流中心风速】2 m s 。暴 雨落区基本分布在急流轴的左侧。由于受中低层偏南气流的影响。从7 月3 日2 0 时的探空资 料可以看出京津冀出现温度露点
8、差小于4 的大褪区，7 月4 日范匿最大。中低层急流保证r 中 低层水汽和能量的输送以及大气上升运动的形成，从7 月3 日起，高层在河套地区始终维持一 西北急流，保证冷空气的补充。分析发现，在这种高空冷涡天气形势下，低层由偏西南气流转为 偏东南急流时，京津冀地区开始出现大范围暴雨。 3中小尺度及物理机制分析 3 1 云团和譬达回波 7 月3 目为槽前锋面云系自西向东移动。7 月4 日凌晨随着西来槽加强为蒙古冷涡，锋面 云系也变为涡旋云系，沿着低层西南气流有许多中尺度对流云团发展北上或局地生成发展，造 成强降水。这些中尺度对流云团云顶亮温在一4 5 c j 三f 下。7 月5 日、6 日，由于冷
9、涡南掉，急流 轴位置偏南，中尺度对流云圃活跃区南移，从而强降水区南移。 从天津W S R 一8 8 S 雷达回波资料分析看，7 月4 日影响天津，这次降水过程的圆渡自西南 向东北移动并发展加强。1 3 时为小块回波，1 4 时左右移至天津市市区附近由人字型回波合并 为大块块状回波，1 5 时到1 6 时回波最强，回渡强中心为5 0 6 0 d B z ，但大部分回波强度为 3 0 d B z 以下，回波顶高在5 k i n 左右。1 6 肘以后回波沿低层气流北移减弱。从雷达回波的强度和 回波顶高度来看，这是一次弱雷暴天气过程。这次降水过程强降水时间较短。 3 2 地面能量 分析7 月3 日至7
10、 月6 日地面假相当位温发现，京津冀地区假相当位温相当商，般都超 过3 3 0 K ，3 4 0 K 的舌线伸过4 0 。N 。据研究 1 ，在蒙古冷涡天气形势下假相当位温3 3 8 K 有舌过 4 0 。N ，天津地区即具备发生暴雨的能量条件。此外，还可以发现京津冀地区有一明显的。型能 量锋，该锋区少变，基本镏囚在该地区，如图4 。而且京津冀的暴雨落区也主要分布在该锋区， 9 6 如图4 。 该0 型锢因能量锋基本上沿地形分布， 也就是说该能量锋的形成除了与蓠期京津冀 地区高温天气造成能量积累有关外，还与京 津冀特殊的地形有关，即东临渤海西靠太行 山北倚燕山的特定地理环境。地面能量锋表 示地
11、面能量的剧变，也表现为能量的输送方 向。该锋面对能量的汇一强对流天气发生 地点具有一定的指示意义。 3 3 大气不穗定糸件 由于前期高温夭气，自7 月1 日起大气 处于极不稳定。7 月3 5 日，K I 指数一直大 于3 3 6 以上的高值，S I 指数也一宣为 国42 0 0 0 年7 月4 日0 8 时地面假相当 位温( 单位：K ) 与2 4 h 内降水量( 单位：r a m ) 叠加分布图 负值，甚至为一4 8 。据研究E l l ，天津地区在蒙古冷涡天气型下，K 1 指数大于3 3 6 C 就具备 下暴雨的不稳定条件。从K I 指数、s j 指数和不稳定能量的变化可以看出( 见表2
12、) ：7 月3 日大 气处于最不稳定，7 月4 日缓和，也就是7 月4 日京津冀地区普遍降了暴雨，局部地区达到特 大暴雨。这说明不稳定能量减弱时开始出现暴雨。 衰2 北京棒空7 月1 日7 月6 日不羹定采件变化衰( K I ，5 ，单位：) 3 4 高低空辐合辐散条件 7 月3 6 日，华北上空2 0 0 h P a 形成并维持辐散区，河套以西上空2 0 0 h P a 形成并维持辐 合区。7 月4 日，高空辐合、辐散明显加强。7 月3 日起，京津冀地区低层为偏南辐合气流。从 而在京津冀地区与河套以西形成一个次尺度环流。此外，通过分析发现，京津冀地面中尺度辐 合辐散系统变化和分布与暴雨的发生
13、发展和落区有关。在雷暴发展的前期中尺度辐合辐散系 统急剧加强，开始下暴雨时中尺度辐合辐散系统急剧减弱，暴藤落区一般分布在中尺度辐合辐 散系统之间。所以，中尺度辐合辐散系统的变化对暴雨的短时预警有指示意义。 9 7 3 5 触发机制分析 这次暴雨过程为蒙古冷涡型暴雨天气，维持时闻较长，在整个暴雨过程中都有弱雷暴生成 发展。前期的能量积累为这次暴雨过程提供了必要的能量条件，蒙古冷涡的东移不仅保证了中 低层东南急流的水汽和能量输送条件，其夹带的冷空气直接成为地面中尺度系统建立的条件， 从而触发了中尺度譬暴的生成和发展。 4 几点体会 通过对2 0 0 0 年京津翼地区首场暴雨的成因分析得到以下几点体
14、会： ( 1 ) 蒙古冷涡、东部高压和菲律宾洋面3 号台风的相互影响鸯接决定了高空形势的演变， 导致蒙古冷涡较长时间影响京津冀地区，特别是河北南部和河南地区，为京津冀地区2 0 0 0 年 酋场暴雨提供了有利的天气形势； 2 ) 菲律宾洋面3 号台风北上，东部高压加强，蒙古冷涡南掉导致京津地区强降水结束# ( 3 ) 在稳定的蒙古冷涡天气形势下，中低层的东南急流是这场暴雨水汽输送必不可少的条 件，而且暴雨中心位于急流轴左前方； ( 4 ) 前期京津冀地区积聚的不稳定能量为这场暴雨提供了能量条件， ( 5 ) 中低层的切变系统和地面的中尺度辐合辐散系统是暴雨产生的直接原因，造成在稳定 的蒙古冷涡天气形势下许多中尺度云圃沿中低空偏南气流北移发展，引起许多弱雷暴发生造 成大范围暴雨j ( 6 ) 蒙古冷涡东移夹带的弱冷空气在高不稳定能量积聚的京津冀地区触发了暴雨的产生； ( 7 ) 京津冀地面的能量锋区和高空不稳定能量变化对暴雨的落区和出现时间的预报具有 指示意义，即暴雨一般落在能量锋区一般在不稳定能量减弱时开始出现。 参考文献 1 解以扬等气象灾害( 强降承) 灾情评估与对策研究专题 9 8 -
