山西中部一次局地极端强降水中尺度特征和成因分析

【作者】 余丽萍； 瞿中友； 郭彩萍； 张毅； 胡桃花； 赵酉龙； 梁丽君；

【机构】 晋中市气象局；

【摘要】 2025年7月20:00—3日20:00,山西省中部出现一次局地大暴雨天气过程,多站降水突破历史极值。利用加密自动站、探空、FY-4B卫星、多普勒天气雷达资料和ERA5再分析资料对此次过程的环流背景、环境条件、中尺度对流特征及成因进行分析。结果表明:(1)有利的大尺度环流背景是极端降水发生的前提。200hPa上急流分流辐散使上升运动增强,500hPa上高空槽引导冷空气南下与西太平洋副热带高压外围暖湿气流交汇,冷暖交汇促使低层低涡和切变生成发展,副高异常偏强,标准化距平超过3σ,副高外围西南气流强盛,低涡的形成又进一步增强了西南低空气流,为暴雨区持续输送充沛的水汽和能量。这种有利的高低空系统配置,为中尺度对流的产生与发展提供了关键的环境条件。(2)对流云团依次进入太原盆地,进入盆地后增强,形成"列车效应",与1小时左右的降水量波动相对应,盆地内对流云团由多条呈东北-西南向的强回波带组成,其沿东-西向平行排列的分布形态与10分钟降水量雨带分布相对应,带状回波依次经过强降水区域,形成更小尺度的"列车效应",与30分钟左右的降水量波动相对应,两种不同尺度的"列车效应"共同造成了极端强降水的产生。(3)太原盆地与吕梁山的海拔高度差异以及山脉对气流的阻挡作用使盆地西侧吕梁山山前形成温湿梯度大值区,促使地面中尺度辐合线在山前形成,地面中尺度辐合线进一步发展为中尺度涡旋,中尺度涡旋对对流的触发和增强机制使对流云团和雷达回波进入盆地增强,中尺度涡旋是造成极端强降水的核心原因。(4)雷达回波呈低质心热带降水型结构,降水效率高,低质心、高效率的对流结构有利于极端强降水产生。(5)水汽条件与能量条件是强降水维持的关键。地形作用使低层水汽在太原盆地累积,中尺度涡旋的出现使上升运动突然增强,从而使水汽辐合层迅速向上伸展至600hPa,形成深厚湿层,导致强降水开始。对流有效位能在降水开始前已经有所积累,但强降水开始后被迅速消耗,而同时假相当位温高能区伴随上升运动向上扩展,二者在时间上形成能量供给的接力机制,共同支持了强降水的持续。更多还原