刘小雪 许敏 黄浩杰

摘要 利用2020年8月23—24日廊坊市降水实况资料、MICAPS常规气象资料、地面加密观测等资料，对廊坊地区一次区域性大暴雨天气过程进行成因分析。结果表明：此次区域性大暴雨过程是典型的低槽冷锋类暴雨，过程中行星尺度影响系统是南亚高压北侧的副热带西风急流，天气尺度影响系统为高空槽、低空低涡、切变线和冷锋等，中小尺度系统是较长时间维持的中尺度辐合线，高低空系统配合较好;低空辐合，高空强辐散，形成强烈的上升运动，配合良好的水汽条件以及强垂直风切变，使得普通风暴发展成强风暴，最终出现大范围的暴雨、大暴雨天气。

关键词 大暴雨;高空槽;低空切变;地面冷锋

中图分类号：P458.121.1 文献标识码：A 文章编号：2095–3305（2021）01–0092–03

廊坊市位于华北平原，地处中纬度地带，属暖温带大陆性季风气候，夏季炎热多雨。暴雨是夏季主要的气象灾害之一，具有较强的突发性、局地性和致灾性。暴雨的产生往往是多尺度天气系统共同作用的结果[1]。暴雨按天气尺度系统分为低槽冷锋类暴雨、低涡类暴雨和台风类暴雨[2-5]。河北省主汛期为7月下旬至8月上旬，此时夏玉米正处于关键生长期，如果出现暴雨或大暴雨天气，将会严重影响夏玉米等农作物的生长，甚至造成不可逆转的危害，从而造成经济损失，因此夏季暴雨的预报是汛期天气预报的重点和难点之一。

2020年8月23日廊坊出现区域性大暴雨天气。此次强降雨过程具有过程雨量大、降水持续时间长、影响范围广、社会关注度高等突出特点，是廊坊市大暴雨典型个例。对此次天气过程进行成因分析，诊断大暴雨产生的机理和物理量特征，旨在从中汲取经验，为今后的暴雨预报工作提供有益的帮助。

1 降水实况

受冷暖气流共同影响，2020年8月23日傍晚至24日上午廊坊市出现大暴雨天气過程，9个国家站中出现大暴雨3站、暴雨3站、大雨1站及中雨2站，降雨分布极不均匀。全市平均雨量为85.2 mm，其中暴雨区主要分布在廊坊市中北部地区，降雨量超过100 mm的区域站有46个，降雨量50～100 mm的站点有30个，最大雨量190.2 mm出现在永清管家务乡，廊坊市区最大雨量173.5 mm。降雨过程中出现的强对流种类为短时强降水（小时雨强≥20 mm/h）和雷暴，5个国家站出现短时强降水，最大小时雨强为71.7 mm/h，出现在永清国家观测站，降雨较强时段集中在23日22：00—24日02：00。

2 环流形势演变及主要影响系统

2.1 环流形势分析

2020年8月23日20：00，200 hPa（图1a）高空副热带西风急流位于40°N附近，急流轴最大风速达54 m/s，河北省位于急流轴分流区，此处为高空辐散区，有利于形成强烈的抽吸作用;500 hPa（图1b）高空欧亚大陆中高纬地区为两脊一槽型，短波槽位于河套地区，廊坊市处于槽前西南气流控制当中，西南风最大风速达到24 m/s，槽线附近风向呈90°夹角，槽后强冷平流促使短波槽东移并加强，槽前上升运动利于降水产生;700 hPa和850 hPa（图1c、图1d）高空在山西北部形成明显的低涡系统，系统深厚，低涡外侧存在较强的西南气流，高空锋区位于河北和山西西北侧。

地面（图1e）主要系统为地面倒槽、冷锋，20：00，冷锋位于河北中部，呈东北—西南走向，本次大暴雨主要降水时段集中在23日22：00前后到24日02：00。强降水时段，地面冷锋位置稳定少动，一方面，锋面抬升，强迫抬升的暖气团产生上升运动;另一方面锋面附近有气流和水汽的辐合，也利于强降水的产生。

2.2 中尺度分析

对23日20：00天气形势进行中尺度分析（图2）可见，此次过程是高空槽、低空切变以及地面冷锋系统共同配合下产生的强降雨过程，系统呈后倾垂直结构。此种垂直结构产生的降水以稳定性降水为主，但200 hPa高空配合强急流，产生较强辐散抽吸作用，为降雨提供强力上升运动，有利于降水持续，低层水汽充足，湿层较厚，为强降水的产生提供充沛的水汽条件。20：00前后中尺度系统的垂直分布及水汽条件极有利于暴雨的发生。

3 物理量诊断分析

3.1 水汽条件

充足的水汽是暴雨发生的基本条件之一。廊坊地区降水开始前23日08：00～23日20：00 850 hPa上空水汽条件较好，比湿为10～12 g/kg，700 hPa比湿为6～8 g/kg，廊坊地区本地湿层较厚;23日20：00，降水开始后，700～850 hPa低空比湿略有下降，24日02：00出现比湿低谷，但低空925 hPa比湿有所上升，至02：00，比湿仍维持在14～16 g/kg，水汽条件充足;且降雨过程中，在河北中南部有明显的水汽辐合，水汽输送补充降雨过程中水汽的消耗，源源不断为廊坊提供水汽，使得强降雨维持，并出现大暴雨。

3.2 热力和动力条件分析

利用北京探空图分析环境特征参数，23日20：00 K指数为38℃，SI指数为0.04℃，CAPE值为30.6 J/kg和CIN值均为59 J/kg，廊坊市附近T850-T500为21℃。20：00北京地区降水已开始，不稳定能量有所释放，因此CAPE值不大;SI指数值越小，表明大气层结越不稳定，0.04℃表示有阵性降水的可能[1]。两个指标不利于强对流天气产生，而K指数越高越有利于强对流产生。从风的垂直分布来看，高空500 hPa风速较大，0～6 km垂直风切变为26 m/s，强垂直风切变使得风暴加强，且存在深厚湿层，因此出现强短时强降水。

从廊坊地区垂直速度剖面可以分析出，降水开始前，23日08：00，在高空急流的作用下，整层为明显的上升运动，降水开始后低层700 hPa以下为辐合，高层为辐散，高层辐散、低层辐合利于产生强烈的上升运动，为暴雨维持提供动力条件。

3.3 觸发机制分析

对地面自动站加密观测风场资料进行分析（图3），23日20：00，在石家庄到雄安新区一线出现东北—西南走向的地面辐合线，辐合线稳定少动，至23：00一直维持在此处，并延伸到廊坊中部。对比雷达资料可以看到在辐合线上不断生成对流单体，在700 hPa西南风引导气流的作用下，不断向东北方向移动，在廊坊中北部形成列车效应。24日00：00开始，辐合线缓慢南压，此时辐合线上的多单体风暴依然保持较高速度东移北上，在廊坊市中北部地区产生较强降水，之后辐合线加速南下，至06：00完全移出廊坊，降水过程逐渐减弱结束。

4 总结

（1）对2020年8月23日廊坊市大暴雨天气成因进行分析得出，此次过程是高空槽、低空低涡、切变线和冷锋等有利天气尺度系统下形成的低槽冷锋类暴雨，降雨区发生在锋面附近，冷锋在河北中部较长时间维持，造成大范围的暴雨、大暴雨。

（2）降雨前本地湿层较厚，水汽充沛，且低层强烈的水汽辐合使得降水过程中下降的850 hPa比湿迅速回升，并且增大，为大暴雨的产生提供充足的水汽;200 hPa高空急流的强辐散区利于形成抽吸作用，加之地面辐合线形成强烈的辐合上升运动，为暴雨提供良好的动力条件;强垂直风切变使得普通风暴发展成强风暴，利于强对流的发生。

（3）地面辐合线是此次大暴雨过程的触发机制之一，辐合线在同一地区长时间维持，使得在本就有利于形成暴雨的环流背景下，产生更高的降水效率。暴雨的落区具有很强的局地性，因此在进行落区预报以及暴雨预警时多关注地面加密自动站资料，以期提高预报准确率和暴雨预警准确率和提前量，从而减轻农作物受灾面积和灾情程度，减少经济损失。

参考文献

[1] 朱乾根.天气学原理与方法[M].北京：气象出版社，2007.

[2] 河北省气象局.河北省天气预报手册[M].北京：气象出版社，2017.

[3] 谌芸，吕伟绮，于超，等.北方一次暖区大暴雨降水预报失败案例剖析[J].气象，2018（1）：15-25.

[4] 王丛梅，丁治英.河北夏季低涡暴雨的统计研究[J].自然灾害学报，2006（5）： 69-75.

[5] 刘贞，燕成玉，刘冰玉，等.秦皇岛“安比”台风的成因分析[J].农业灾害研究， 2019（4）：62-63，66.

责任编辑：黄艳飞

Analysis on Causes of Heavy Rainstorm Weather in Langfang City in 2020

LIU Xiao-xue et al （Langfang Meteorol-ogical Observatory， Langfang， Hebei 065000）

Abstract Based on the data of precipitation in Langfang from 23 to 24 August 2020， MICAPS conventional meteorological data and ground intensive observation data， this paper analyzed the causes of a regional heavy rainstorm in Langfang. The results show that the regional torrential rain process is formed under the favorable synoptic scale system such as high trough， low altitude vortex， shear line and cold front.Before the rainfall， the local wet layer in Langfang is thick and full of water vapor， and there is strong water vapor convergence in the lower layer， which provides sufficient water vapor for the generation of the heavy rain.The strong divergence zone of the 200hPa upper-level jet stream is conducive to the formation of suction， and the ground convergence line maintains for a long time to form a strong convergence upward movement， which provides a good dynamic condition for the rainstorm.Strong vertical wind shear makes the normal storm develop into a strong storm， which is conducive to the occurrence of short-term heavy precipitation.

Key words Heavy rain; High trough; Low-level shear; Surface cold front