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2019年6月26日满洲里市一次强降雨天气过程分析

2022-10-01

农业灾害研究 2022年8期
关键词:急流水汽强降雨

彭 鹏

内蒙古满洲里市气象局,内蒙古满洲里 021600

满洲里市位于内蒙古呼伦贝尔大草原的西北部,介于117°12′E~117°53′E及49°19′N~49°41′N之间,其东部毗邻新巴尔虎左旗,西部与南部均临近新巴尔虎右旗,北部与俄罗斯联邦为邻。全市总面积为732.44 km2,境内主要包括丘陵、洼地、山脉等多种地形,并整体具有西北高、东南低的变化特征。满洲里市隶属于中温带大陆性草原气候区,呈现出春季干燥且风大,夏季温凉且短促,秋季气温下降明显,冬季寒冷漫长等特点。受到当地气候、地形等多种因素的影响,满洲里市暴雨、短时强降雨等天气现象频发,极易引发泥石流、山体滑坡、洪涝等多种次生灾害[1-3]。每年6—8月为满洲里市降水多发时期,持续性强降雨天气现象频发,其中以6月最集中[4]。以2019年6月26日发生在满洲里的一次强降雨天气过程为例,重点探讨了本次强降雨过程的形成机理,以期能够为今后该地区此类强降雨天气的预报预警、做好气象服务工作等提供借鉴。

1 强降雨天气实况

受高空冷涡、地面冷锋等因素的影响,2019年6月26日07:00~27日07:00内蒙古呼伦贝尔市出现强降雨天气现象,本次降水主要为中雨至大雨,部分地区为暴雨甚至大暴雨,而且还伴随有大风、冰雹等气象灾害。据自动气象站观测资料统计,呼伦贝尔市有4个站点出现大暴雨(100.0~249.9 mm),13个站点出现暴雨(50.0~99.9 mm),60个站点出现大雨(25~49.9 mm),35个站点出现中雨(10.0~24.9 mm),80个站点出现小雨(0.1~9.9 mm)。其中,以莫力达瓦达斡尔族自治旗腾克的降水量最大,为184.6 mm,阿荣旗兴安镇26日17:00~18日的雨强最大,为35.4 mm/h。

2 环流形势分析

2019年6月26日08:00,500 hPa高度位置处有一深厚冷涡出现在贝湖周围,而且副热带高压呈现出北抬趋势,对冷涡向东南方向移动起到一定的阻塞作用。副热带高压与冷涡之间强烈的西南气流为该区域暴雨天气过程提供了有利的环流形势。此时,高度脊影响与控制呼伦贝尔市500 hPa大部分位置区域。6月26日20:00短波槽由冷涡前部分裂而出,并对呼伦贝尔满洲里市产生一定的影响,导致该地区出现短时强降雨天气,同时该过程也与短波槽降水特点保持一致(图1)。

图1 2019年6月26日20:00 500 hPa高空形势图(a)及海平面气压场地面图(b)

700 hPa与850 hPa不 仅 出 现 冷涡,还出现有明显的辐合切变。6月25日08:00~20:00满洲里市由之前的低压中心控制转为冷锋控制。到6月26日08:00冷锋强度明显增强,并在满洲里市出现锢囚,这时系统强度较强,为本次强降雨过程创造了有利的环流背景。

地面位置处出现气旋中心,还出现较为强烈的上升运动。随着地面气旋逐渐南移,东南气流开始影响与控制呼伦贝尔满洲里市,由此带来的充沛的暖湿水汽为强降雨过程创造了有利条件。另外,东南气流在途经大兴安岭位置处开始爬坡,强烈的上升运动导致满洲里市降水强度明显增强,进而导致该地区出现强降雨天气[5-7]。

3 物理量场分析

3.1 水汽条件

通常情况下,大气当中的水汽含量与强降雨的发生发展有密切联系。通过比湿可以直接反映出强降雨发生区域大气当中的水汽含量;通过相对湿度可以反映出强降雨发生时大气当中水汽的饱和程度,通过水汽通量可以直观反映出强降雨发生区域的水汽输送情况。将从这三个方面分析2019年6月26日满洲里市强降雨发生过程中的水汽条件[8]。

3.1.1 相对湿度满洲里市夏季850hPa相对湿度场上的相对湿度在70%以上就应当考虑是否会出现强降水天气。本次强降雨过程发生时的相对湿度超过80%,降雨集中时间段的相对湿度大于95%。

3.1.2 比湿 当满洲里市夏季850 hPa比湿场的比湿位于8 g/kg时就极易产生降水天气。观察6月26日08:00~6月27日20:00的比湿场可见,6月26日08:00 850 hPa位置处比湿达10 g/kg,到当日20:00比湿值依然维持10 g/kg,尤其是强降雨过程发生时间段,部分时段比湿为12 g/kg,甚至在12 g/kg以上。

3.1.3 水汽通量水汽通量为满洲里市强降雨发生过程中的水汽输送创造了有利条件。2019年6月26日08:00 850 hPa位置处的水汽通量为12 g/(s·hPa·m),20:00该位置的水汽通量增加为16 g/(s·hPa·m),源源不断的水汽输送为满洲里地区强降雨过程的持续与发展创造了有利条件,同时也为27日更大范围的强降雨过程奠定良好的水汽基础。

3.2 动力条件

3.2.1 高低空急流 此次强降雨过程发生时并未出现高空急流,高空位置处仅仅出现有一个较为明显的涡旋式切变,为大气当中强烈的上升运动提供了强有力的动力支撑。2019年6月26日08:00与20:00 850 hPa位置处出现有明显的南风急流,其中心位置处的风速最高为20 m/s,满洲里市地处低空急流出口区的左侧,属于辐合区(图2a)。偏东风及急流出现在出口位置,既有利于形成风场切变,又为该位置处上升运动的相互叠加创造了有利条件(图2b),导致该地区出现强烈的上升运动,进而引发强降雨天气[9]。

图2 2019年6月26日08:00(a)与20:00(b)850 hPa风场

3.2.2 散度与涡度水平输送来的水汽在上升运动的作用下持续向上输送。同时,空气在绝热冷却作用下逐渐接近饱和,最终凝结成为水滴而落下。通常情况下,使用垂直速度与涡度能够直观反映上升运动的强度。主要从这2个方面分析此次强降雨天气发生时的上升运动条件。

2019年6月26日08;00,满洲 里市850 hPa位置出现垂直速度中心,其强度为-5.5 m/s,到该日20:00垂直速度有所加快,为-9.5 m/s。由此可见,上升运动呈现出增强的趋势。6月26日08:00 850 hPa位置处位于负涡度区,其中心位置处的数值为40 m/s,到20:00此位置变为正涡度区,其中心位置的数值为80 m/s。由此可见,涡度呈现出明显的增强趋势,表明满洲里市强降雨发生过程中维持强烈的上升运动,为本次强降雨过程的发生与发展创造了有利的动力条件。

3.3 层结条件

在此次强降雨过程发生时,满洲里市贮存了大量的不稳定能量,主要表现为T-lnP图上露点曲线与温度层结曲线表现出向上开口的喇叭状,而且存在着良好的不稳定层结条件,为能量贮存创造了有利条件,最终引发了强降雨天气[10]。

4 卫星云图与雷达图分析

根据红外云图发现,2019年6月26日15:00出现一个较为明显的带状云系,且自西向东对满洲里市产生影响,满洲里市位于云系的尾部。伴随着地面气旋的移动及强降雨的减弱,云系的强度也呈现出减弱的趋势。

由雷达图可见,雷达降水回波与云系的移动趋势基本保持一致。雷达回波也呈现出带状分布,而且逐渐从西南方向移动至东北方向,最终影响满洲里市。在此过程中,回波强度最大达到50 dBz,而且速度场较为均匀。另外,零速度线呈现出S型弯曲分布状态,也出现暖湿气流,并与天气图当中风场的分布相吻合。

5 结论

通过分析2019年6月26日满洲里市的一次强降雨天气过程,结论如下:

(1)500 hPa位置处贝加尔湖冷涡逐渐向东部移动,西太平洋副热带高压呈北抬趋势,能够对冷涡的东移起到一定的阻塞作用,同时两者之间较为强烈的西南气流为该地区源源不断的水汽输送创造了有利条件。

(2)地面冷锋过境,形成锢囚,加上高空形式的相互配合,为本次强降雨天气现象创造了有利的环流背景条件;

(3)强烈的低空急流携带渤海附近的水汽到满洲里市,既补充了当地的水汽,又为强降雨的持续维持创造了有利条件;相对湿度与比湿的含量表明强降雨发生过程中的水汽较为充沛;急流与辐合,再加上较大的垂直上升速度,为本次强降雨天气过程创造了有利的动力条件;不稳定层结为不稳定能量的释放创造了有利条件,进而引发了强降雨天气。

(4)在本次强降雨发生的过程中,出现一带状云系与雷达回波自西向东影响满洲里市,且在此过程中其强度有所增强。

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