石文伯 黄若男 郑冬冬 郭旭晖

摘要 近年来，副热带高压北界588线在夏季频繁北抬到达40°N及以北，张家口地区受其影响，极易出现对本地而言相对少见的副高外围强降水过程。2018年7月19-22日在张家口地区出现了一次副高外围的对流性降水，通过常规气象观測资料、区域站降水资料等对这次降水过程进行了分析，结果表明：本次降水过程是由副高外围的暖湿气流与中高纬弱冷空气相结合而触发的对流性天气过程，以短时强降水为主;降水发生在副高南撤时段，雨区的位置与588线的位置有密切的关系，与850hPa切变线的位置也有很好的相关性，主要位于切变线前侧偏南气流控制区;降水过程表现为具有一定间隔的对流单体先后影响本地而产生降水，对流单体主要移动方向是西南一东北向，与副高北侧588线的形态密切相关;本地上空700hPa附近及以下有不稳定能量的积累，在低层弱冷空气的触发下出现了强降水。

关键词 副高;短时强降水;张家口

中图分类号：P426.6

文献标识码：B

文章编号：2095-3305（2021）02-045-03

张家口地区位于40°N附近，属于典型的温带大陆性季风气候，年均降水量为400mm，其中近一半的降水集中在汛期。在地形方面，张家口位于蒙古高原向华北平原的过渡带，地势西北高、东南低：坝上属于高原地区，地势平坦但海拔高;坝头、坝下地形极为复杂，山脉、盆地、河谷等交错分布。每年7月中旬前后，张家口地区进入主汛期，这一阶段一类重要的降水形势就是副热带高压北抬南撤带来的降水。在副高势力强盛的年份，588线北抬至40°N及以北地区，影响张家口。副高带来的充沛水汽与中高纬南下的弱冷空气结合，在本地触发较强降水。很多专家学者对副高外围的对流性降水进行过详细的研究，指出副高外围对流雨带是由若干具有一定间隔的对流单体构成，单体在随对流层中层气流的移动中逐渐发展直至消亡。近年来，副高北抬影响到本地降水的次数显著增加，局地短时强降水是诱发山体滑坡、泥石流、山洪等地质灾害的重要因素，所以对本地复杂地形下副高外围对流性降水的研究显得尤为重要。

1天气实况及环流形势分析

1.1天气实况

自2018年7月19日傍晚起，张家口地区出现了全市范围的时空分布不均的降水天气，到22日中午降水完全结束。此次降水是在具有一定间隔的对流单体的先后影响下发生的，降水过程可分为3个阶段：第一阶段为19日傍晚到20日上午的降水，以西北尚义、康保、张北为主：第二阶段降水为21日凌晨到傍晚，仍然以西北部为主;第三阶段降水为21日夜间到22日上午，以中部阳原、怀安、宣化、怀来北部、赤城西南部为主。过程总降水量的分布如图1，最大降水出现在宣化蛤蟆口（位于本地中部），为121.4mm，最大小时降水也出现在宣化蛤蟆口，为52.2mm，均发生在第三阶段降水时段内。

1.2环流形势分析

从500hPa环流形势图上看，这次降水过程主要是在副热带高压外围暖湿气流与高空槽的配合下产生的降水。降水前在新疆东北部有冷空气的堆积，不断分裂弱冷空气东移，与此同时副高北界588线在张家口地区南北移动，在低层有切变配合，西南气流强盛，向本地输送水汽。通过对此次降水过程雷达图的分析可知，降水过程表现为不断有对流单体或者复合体从西部移到本地，在本地加强或减弱，带来降水，根据雷达回波的特征将19-22日的降水分为3个阶段，下面就依次对每个阶段的降水情况及对应的环流形势进行分析（图2）。

阶段一：19日傍晚到20日上午。该阶段降水过程各层系统及主要雨区的配置如图2a，主要雨区位于西北的尚义、张北、康保地区，降水区降水量级为中到大雨，局部暴雨。19日20时至20日08时：588线位于张家口东南部，呈西南一东北走向，并略有南撤在内蒙中部到河套东部有一个浅槽，在东移过程中减弱;低层700hPa和850hPa上，在河套地区均有切变系统存在，后部有冷空气东移，由于副高强盛，冷空气难以南下，对于本地中南部大部地区而言，一直维持着西南风的控制，低层切变主要影响到西北;此外低层有急流存在，雨区位于700hPa流左侧、850hPa急流前側，均有利于对流活动发生的区域。所以在此阶段降水过程中，降水主要发生在本地西北地区，且雷达回波的走向与副高的形态有关，呈西南一东北走向。

阶段二：21日凌晨到20点前后。该阶段降水过程各层系统及主要雨区的配置如图2b，降水依然集中在西北康保、尚义、张北地区，降水量级中到大雨，局部暴雨。第一阶段降水结東后，20日20时，在500hPa上，588线北抬至本地西北地区，下一股冷空气对应的槽线位于河套西部;由于副高势力强盛，槽向东北方向移动，到21日08时副高南撤;在700hPa上，本地大部地区仍然受强盛的西南气流的控制，切变后冷空气只影响到本地西北。850hPa有相似的特点。阶段三：21日夜间到22日上午。该阶段降水过程各层系统及主要雨区的配置如图2c，降水量级中到大雨，局部暴雨到大暴雨，从分阶段降水量图和小时雨强来看，第三阶段降水是最强的，集中在22日早上。500hPa上，21日20时副高略有北抬，在河套有股弱的冷空气，到22日08时副高南撤并向东收缩，588线位于本地東南部，弱槽东移位于河套;在700hPa上，本地中南部大部地区受西南气流的控制且维持，切变位于西北地区;在850hPa上，21日20时本地主要还是受偏南气流的影响，到22日08时北偏东风影响本地，冷空气向南渗透，切变到达本地的中南部。

综上所述，这3个阶段的降水均是由于副高的北抬南撤造成的，降水出现在588线南撤的时段，均有500hPa弱槽配合，雨区的位置一般沿着588线，在588线外围，第一阶段雨区在588线附近及外围。588线的形态决定了对流单体的走向，从而决定了雨区的位置及形态。雨区的位置与850hPa系统也有很好的相关性，通常在850hPa切变前偏南风控制区。在整个降水过程中，贝湖以西、新疆以北有一低值系统，其底部不断分裂冷空气东移;与此同时，副热带高压北抬至44°N附近，脊线位于东北地区，副高南侧有台风向北移动，将副高向北顶，中高纬又有冷空气不断东移，冷空气与副高总体势力相当，次弱的冷空气东移伴随副高略有南撤，之后又稍稍北抬，导致了副高在本地中北部南北摆动;之后到21日，由于台风进一步北抬，切断了副高的水汽来源，中高纬冷空气主体东移，副高南撤东缩。正是由于天气尺度系统副高和新疆低槽的稳定和弱冷空气及副高北抬南退的重复出现，使得中小尺度系统在本地发展活跃，降水得以维持了较长的时间，本地中北部大部分地区降水量级达到大到暴雨。

2第三阶段降水相关问题探讨及分析

2.1水汽条件分析

在第三阶段降水过程中，从各层的环流形势图上都可以看出，由于台风的作用，副高外围的水汽被切断，偏南气流弱，所以在该阶段内水汽的输送条件不是很有利;但是，在20日20时，850hPa比湿达到16gkg，700hPa比湿为1lgkg，说明在降水前期大气中已经具备了丰富的水汽，低层湿度条件对降水十分有利。

2.2不稳定能量分析

通常用位温或假相当位温随高度的变化来诊断对流不稳定，当a0（p》-0，即假相当位温随高度升高而减小时认为大气是对流不稳定的。图3为张家口站21日08时的探空图，图中阴影代表不稳定层，即。0、Op》0区域，可以看出在低层存在明显的对流不稳定;此外，从探空图上也可以看出自850hPa以上整层都是正的不稳定能量，且表现出上干下湿的分布，同时在垂直方向上有风切变存在，这些均是典型的有利于强对流出现的形势。

2.3触发条件分析

通过前面的分析我们得知，前期副高的位置偏北、偏西，降水出现在本地的西北区域，而中南部一直受副高控制，是高温高湿的状态;21日夜间起，低层有冷空气向南渗透，在冷空气的触发下能量得以释放，产生了相对较强的降水。具体来看，21日20时850hPa，张家口站及北部的锡林浩特站温度均为21℃，相较周边站低3℃，并且锡林浩特站温度露点差达到9℃，而位于张家口西北的二连浩特站温度露点差达到19℃。根据锡林浩特站850hPa温度及露点温度随时间变化图（图4）可以看出，21日夜间露点骤然下降，温度露点差增大，说明低層有干冷空气从本地北部入侵。低层冷空气南侵，形成了动力锋生，最终触发了本地积聚的水汽及不稳定能量的释放，产生了强降水。由此可见，在第三阶段降水开始前，中南部地区已经具备了良好的湿度和能量条件，在低层弱冷空气的作用下，在本地中部产生了锋区，使得中南部高能、高湿的潜在不稳定区的能量得以释放，所以第三阶段的降水是相对最强的。

3结论

（1）本文重点探讨了副热带高压外围即588线附近的降水过程。副高外围是高能高湿区，但是仅仅是副高还不足以带来降水，在本文提及的几次过程中，降水的出现均对应着中高纬弱冷空气的活动，可以说降水是在南下冷空气与副高外围暖湿气流的结合下而触发的，每一次冷空气的活动都使得588线南撤，所以降水出现的时间恰好在588线南撤的时段;对流单体沿着588线移动，所以雨区的位置与588线的形态及位置有很好的对应;副高外围降水对流性强，以雷暴、短时强降水为主;低层，700hPa多为偏南气流的控制，提供充足的水汽，850hPa有弱冷空气的南侵，所以有切变存在，降水出现于切变线偏南气流控制一侧。

（2）发生在21日夜间到22日上午的第三阶段降水是雨量最大、雨强最强的，通过对各方面条件的诊断分析得知：本地上空有着深厚的水汽储备，为降水提供了充足的水汽条件;低层是有不稳定能量的积累;低层有弱的冷空气南侵，使得暖湿空气抬升，动力锋生，

降水前期储备的高湿、高能得以释放。副高控制通常会使本地处于高能、高湿的条件下，所以低层冷空气的南侵便显得尤其重要，冷暖空气形成的切变以及动力锋生是降水开始的重要条件。

参考文献

[1]朱乾根，林锦瑞，寿绍文，等，天气学原理与方法[M]们北京：气象出版社，2000

[2]李志楠，李延福，北京地区一次强对流大暴雨的环境条件及动力触发机制分析[J]应用气象学报，20001（3）：304311

[3]王宗敏，丁一汇，张迎新，等，副高外围对流雨带中的对流——对称不稳定及锋生的诊断分析[J]大气科学，2014，38（1）：133-145

责任编辑：黄艳飞