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2014年7月21日20时至22日20时,山西省北中部忻州市出现了降水量在1.6~49.7毫米的较强降水天气过程,其中忻州中部及偏西一带的原平、宁武、神池、五寨、岢岚县达大雨,降水量为28.6~49.7毫米,宁武县为最大。另外,从此次降水量最大站,宁武县气象局站逐小时雨量分布特征看出,在22日09时至10时雨强达最大为10.7mm/h。分别从逐12小时降水量图上发现,其前后12小时降水量量值大小、范围及时空分布特征几乎一致,表明雨区移动缓慢,长时间维持。从高、低空天气系统环流形势演变及物理量场、剖面结构特征等方面进行了全方位诊断分析。得出如下结论:(1)500hPa形势:从太平洋副热带高压外围5880gpm线演变路径图可看出,5880gpm脊线位置从7月19日08时西伸北抬至内蒙古中东部,于20日08时南退到忻州以南,21日08时继续南退到山西省中南部,期间忻州并未产生大的降水天气。于此同时,5840gpm线从21日20时位于山西以北地区,到23日08时一路南撤,退到了山西中南部,期间强降水持续维持。从两图中副高外围线5880gpm、5840gpm线演变时空特征,并结合实况降水对照分析发现,5880gpm脊线退出忻州并无直接造成大范围强降水,这应该与缺乏冷空气入侵有关,而5840gpm线南退与强降水时空分布较为一致。但是,5880gpm脊线控制给忻州带来的高温、高湿和西南暖湿气流通道,为后期降水制造了极为有利的大气环流背景,贡献不可小觑。(2)700hPa形势:7月21日20时700hPa环流形势为两槽一脊型,西槽中心位于约64°E,55°N区域,其闭合中心等高线最低值为2840 gpm,外围等高线相当密集,槽后冷平流及槽前暖平流使其未来加深发展;东槽中心位于约132°E,52°N区域,其闭合中心等高线最低值为2840 gpm,外围等高线相当密集,温度槽落后于高度槽,槽后较强冷平流及槽前暖平流使其稳定维持、少动,但其槽后冷平流能够带动高纬冷空气南下;两槽之间等高线脊线中心位于约101°E,43°N区域,脊前在忻州西北部上游地区配合有河套小高压,此小高压底前部东北风加强延续了东槽后冷空气通道,使冷空气向河套北部地区渗透,与从我国南部海域沿副高外围3120 gpm线,经广西西部—贵州西部—四川东部—陕西北部—忻州以南的南支西南暖湿气流交汇,且此西南暖湿气流输送带风速一路为8~10米/秒,水汽输送带畅通,南、北系统相遇在河套中部到忻州偏西部形成一西南—东北向风切变,使得气流辐合抬升;从整个欧亚环流形势场分析发现,由于北部两深槽和南部强大西太平洋副热带高压及我国东南部海域热带低压之间形成对峙态势,使得整个环流形势调整缓慢,造成从7月21日20时至22日20时,忻州中部偏西地区一带的西南—东北向强风向切变线长时间维持,导致这一区域降水长时间维持。表现在700hPa副高外围3120 gpm线演变动态图上同样看出,21日20时后3120 gpm线从忻州一带南退到山西中部,较大降水来临,而22日08时至22日20时3120 gpm线位置稳定少动,22日20时后彻底南撤,降水天气趋于结束。另外,700 hPa环流形势场上切变线强弱、位置较好地对应了降水的强度及时空分布区域。强切变线南侧附近降水量值为最大。(3)200hPa形势:7月21日20时,整个40°E~130°E、40°N~50°N广大区域存在一强大等高线密集带,带内偏西风急流风速一般在40米/秒左右,最大处达48米/秒。忻州位于从西藏中西部一带西南-东北向伸展的庞大高压前上部,高空西风急流轴右下方反气旋环流出口区,这样使得高空冷空气辅散下沉,并引导其下部冷空气南下。(4)从中分析图中得出,忻州市中部强降水区,其西北部处于200hPa急流出口区右下侧,500hPa急流入口区的右后侧,促使空气辅散下沉;东南部有500hPa及700hPa暖湿气流沿副高外围输送暖湿空气,由于南、北系统深厚强大调整缓慢,使700hPa上东北~西南向强风切变线在忻州市中部稳定维持,强降水天气长时间持续。(5)海平面气压场特征:7月22日11时强降水时段海平面气压场,地面庞大冷高压中心位于甘肃中部一带,中心值为1012.5毫巴,其发展完整强盛。此时忻州处于高压前部,等压线密集带中,地面冷锋正在过境,从高、低空形势配合看出,冷空气首先从底层楔入,暖湿空气沿此冷垫爬升,产生大范围辅合抬升运动。(6)7月22日08时温度对数压力图:忻州市上游探空站鄂尔多斯tlogp图,风随高度顺转有暖平流,表明暖空气还在北推;700hPa以下为偏东北风,表明700hPa槽线已过境;500hPa以上为偏西南风,500槽线还未过境;从850hPa到300hPa均为深厚湿区。太原探空站tlogp图上,风随高度顺转有暖平流,700以上为偏西南风还在槽前,925hPa到500hPa为湿区。比较两者tlogp图还发现,300hPa以上偏西风速鄂尔多斯远远大于太原,鄂尔多斯高空有偏西风急流,往南部太原则风速减小,忻州市处于两者之间,风速切变呈现反气旋式弯曲,使得大气辅散下沉,通过动量下传迫使冷空气南下。(7)物理量场:500hPa垂直速度场、850hPa水汽通量散度场、850hPa水汽通量场较好地表征了降水量大小分布区域、降水出现时间。(8)剖面图分析:水汽通量垂直剖面图、涡度垂直空间剖面图可直观体现其垂直结构体征。(9)欧洲数值预报场检验,500hPa高度场预报效果好;700hPa风场预报有一定误差,但仍有较大参考价值。