华北南部一次盛夏暴雨个例的中尺度对流系统分析

【作者】 李江浩； 李江波； 孔凡超；

【机构】 河北省气象台；

【摘要】 2015年8月2日20时-3日08时12小时内华北中南部出现区域暴雨、局地大暴雨,此过程是由多个?中尺度对流云团发展为一个?中尺度对流复合体(MCC)过程中造成的,本文利用常规观测资料、地面加密自动站、多普勒天气雷达、FY-2G云顶亮温资料以及ERA-interim逐6h再分析资料,对这次盛夏季节一次暴雨个例的降水特征以及中尺度系统的环流背景、环境条件、触发机制及其形成、发展和移动特征进行了分析。结果表明:(1)此次暴雨个例发生在副高外围暖湿气流和东北冷涡槽后西北气流共同影响下,呈现雨强大、历时短、移动性强等特点,具有明显的?中尺度对流降水特征。(图1)(2)短时降水发生时,华北南部处于200h Pa高空急流与南亚高压东北部之间的气流分流辐散区,中层位于东北冷涡底部的北支锋区(副热带锋区)南侧暖区、西太副高西北侧588线北侧,低层位于东北冷涡与副高之间的低空西南急流左侧,并且ERA-interim再分析资料显示,无论在850h Pa还是925h Pa上,降水发生前,降水区处于西北风和西南风之间的辐合线南侧西南风控制中;同时山西、河北上空不存在明显的温度梯度,即锋区不明显,而主要表现为相对湿度梯度。地面在蒙古中部存在一弱高压,高压中心呈"西北-东南"狭长走向,高压前侧的偏北气流到达河北西北部和山西北部;同时河北中南部位于副冷锋前的低压带控制中,存在的偏南气流也有所加强,在山西和河北交界处有东北风与偏南风的风向辐合,对初始对流的产生起到了触发作用。(图2)(3)云图分析表明,影响此次强降水的主要系统是由3个中?尺度对流云团在发展演变过程中并最终形成MCC,并且在发展演变过程中存在相互作用、合并、分离等状态,强降水主要出现在MCC的形成和发展阶段,且最大降水强度一般出现在TBB梯度大值区和中尺度对流系统的整个阶段。(图3)(4)雷达回波分析表明,一是至少有9个雷暴单体或小的雷暴群在石家庄西部或西北部太行山上新生,二是多个雷暴单体在自西向东移动过程中发展壮大,同时在雷暴主体前方至少出现了7个新生单体,并且由于阵风锋距离雷暴主体较近,新生单体很快并入主体,促使雷暴主体快速发展加强,甚至呈现弓形回波;三是此次过程雷达回波上没有出现后向传播和"列车效应"现象,同时根据雷达回波和自动站降水对照,由于雷暴单体的不同地区新生和多单体风暴移动性很强,自动站降水历时短,但是强度大。多个对流单体连续在石家庄西部山区生成并合并为多单体风暴,在风暴主体前方不断有新生单体生成而后并入主体是多单体风暴快速生成和维持发展的主要因素。(图4)(4)此次中尺度对流系统的触发机制比较复杂,首先是850h Pa位于河北中南部上空东西走向的西北风和西南风之间形成的辐合线,这种天气尺度的系统性辐合作用为中小尺度对流系统的触发和维持起到了动力抬升和不稳定条件,而ERA-interim再分析资料分析显示低层存在弱的冷空气侵入;其次分析地面加密自动站资料表明,地面西北高压前沿弱冷空气在地形作用下侵入对流源地,与对流的触发关系密切;同时此次过程中西南暖湿气流的维持并且在降水区形成高能舌和能量锋区,为雷暴单体的不断新生以及在东移过程中的发展加强为多单体风暴提供了能量来源。另外,河北平原长时间维持东北风和东南风的中尺度辐合线,在雷达回波上显示为窄带回波,其与东移来的多单体风暴相互作用也是促使雷暴不断加强的关键因素。(图5,6)更多还原