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摘要：利用常规气象资料、多普勒雷达资料和红外云图资料，对2012年7月20—21日鄂尔多斯市一次罕见暴雨天气过程进行成因分析。结果表明：在中高纬稳定的大尺度环流背景下，西移冷空气与西南暖湿气流交绥，北槽南涡的环流形势日趋明显，加之地面气旋辐合抬升和副热带高压共同作用，为强降水发生提供了有利的背景条件。中低层深厚的湿层以及西南低空急流为强降水提供充沛的水汽及能量条件。地形对边界层南北风急流在鄂尔多斯市交汇产生强锋生起到及其关键的促进作用。雷达产品及卫星云图均有一定的指示意义。
关键词；北槽南涡；强降水；低空急流；对流不稳定；雷达产品；卫星云图；
【分类号】：TD327.3
1 降水实况及环流背景
受贝加尔湖低涡影响，2012年7月20日～21日内蒙古鄂尔多斯市自西向东出现了有气象记录以来罕见的大范围强降水天气过程。量级以暴雨为主，个别乡镇出现了大暴雨，最大雨量出现在伊旗纳林陶亥镇，雨量达155 mm。本次过程由于强度大、范围广、持续时间较长，大量级的降水在改善生态环境、补充地下水资源的同时，也造成房屋漏水倒塌、农田水井被淹，通讯线路中断，水库、防洪堤坝受损等灾害。
从7月19日08时高空图可知：我市受贝湖冷涡底部控制，588线位于海上，青海一带有小股冷空气向我市倾入。在河西有低涡生成，冷空气前锋已进入阿盟西北部，北槽南涡的暴雨形势已形成。从7月20日08时500百帕上可知：副高东段南掉同时588线西侧经向度加大，588线到584线之间在我市西南部西南气流开始建立。700百帕上仍然维持北槽南涡的暴雨形势，同时地面气旋及偏南气流开始加强。7月20日20时500百帕上可知：584线东南掉到我市东南部，西南气流有很大程度加大，同时冷空气从我市东北、西北两个方向向鄂尔多斯侵入，在青海湖一带有涡生成（580）。700百帕上北槽南涡的暴雨形势发展成熟，西南涡随500百帕引导气流不断东北上，我市上空在中低层上都是一个发展强盛的低涡，同时高空急流、低空急流、河套气旋都已经形成并且在加强中，鄂尔多斯大部地区的降水过程开始，并且强度不断加大，至21日20时，降水基本结束。
2 强降雨形成条件分析
2.1 水汽条件分析
强降雨发生、发展和维持必须有充足的水汽供应。分析低层风发现，此次降水过程水汽输送是由一支南风气流将南海低层水汽向西输送，与干冷偏西气流在鄂尔多斯市上游交汇，结合500hPa、700hPa从孟加拉湾一带有西南暖湿气流向鄂尔多斯市输送，可见南风气流和西南暖湿气流的水汽输送是暴雨发生的水汽来源。分析暴雨过程各时次的850hPa和700hPa比湿场发现，在降水过程中鄂尔多斯市一直维持一高湿区，对降水产生有利条件。为了更进一步分析各个方向输送来的水汽能否在某地集中起来，分析了水汽通量散度。从鄂尔多斯市上空水汽通量散度时间剖面图上（图1）可以看出，在降水过程中（7月20日20时）在东经107.5、北纬40.2附近有一中心强度为-21×10-7 g·cm2·hPa-1·s-1 的水汽辐合带，该辐合带与高空低涡中心位置相对应，随着低涡东移而东移，由于降水的发生，辐合强度有所减弱，由此可见，暴雨发生过程中鄂尔多斯市始终有充足、稳定的水汽输送和较强的水汽辐合。
图1水汽通量散度剖面 图2散度时间刨面图
2.2 动力特征分析
降雨的发生、发展，与大气环境中的一些物理量场变化有密切的关系，如涡度、散度与垂直速度等。从7月20日20时鄂尔多斯市上空散度时间剖面图（图2）可知，鄂尔多斯市上空500hPa以下有负散度区，最大值为-2.4×10-5 s-1，以上则为正散度区，最大值为4.4×10-5 s-1，出现明显的低层辐合、高层辐散中心，并与高空低涡有很好的对应关系，随着时间的推移，此低涡逐步向东移动。21日20时随着高低层散度中心东移出鄂尔多斯市，鄂尔多斯市降水也随之结束。另外从中心数值分析，300hPa散度场有一个大的增幅，20日20时为-7×10-5 s-1，21日20时为-25×10-5 s-1，降水增大时辐合也随之增大。高层辐散中心与低层的辐合中心相互作用，促进了对流的发展。从散度中心移动路径和强度变化可以看出，高空辐散和低空辐合的位置及强度的耦合，与降水发生时间对应较好。高空强烈的辐散，通过抽吸作用引起低层强烈的辐合，从而激发气流的垂直上升运动导致降水天气的发生。
3 地形作用
鄂尔多斯市位于内蒙古自治区西南部，地处北纬37°35′24″至40°51′40″、东经106°42′40″至111°27′20″，平均海拔在1000??——1500米之间，全市东西长约400公里，南北宽约340公里，总面积为8.7万平方公里，鄂尔多斯市是典型的黄土丘陵区，地势起伏不平，地形复杂多样，东、西、北三面被黄河环绕，南与黄土高原相连。地形由南北向中部隆起，东部为黄土丘陵沟壑区，北部为库布齐沙漠，南部及西南部为沙丘、滩地、湖泊相间的毛乌素沙地，中部为波状起伏的高原，多为平缓洼地及梁地，西部地势又呈崛起形，这种地形对南北风边界层急流在鄂尔多斯市交汇产生强锋生非常有利。对500hPa涡前西南气流无阻挡作用，有利于西南暖湿气流水汽输送。
4 雷达资料及卫星云图分析
4.1 雷达资料分析
从多普勒天气雷达资料显示来看，7月20日15时46分，从基本反射率因子图可以看到，以层状云降水为主的混合降水回波在我市上空基本形成，并随时间推移回波范围不断扩大，强度不断增强；同时，速度图中也表现出较强的偏南暖湿气流，且在我市有风向辐合的趋势，降水过程开始。17时41分，基础反射率因子图中存在明显的“零度层亮带”，且强度略增强，这是层状云降水的一个典型特征。而从同时刻径向速度图中可以看出。零等速线有两条，“S” 型与反“S” 型同时在不同层次上存在，低层是“S”型，有暖平流，高层为反“S”型，有冷平流，有利于降水形势的维持。20时之后，降水天气过程进一步加强，回波发展到鼎盛时期。从20时13分的径向速度图（图3）可以看到，过雷达站的零速度线的“S”型完整且出现一对“牛眼”，风速随高度先增大后减小，最大风速出现在较低的高度层上，风向为东南偏东风，到22时45分，我市东部地区，尤其伊旗的雷达回波仍然发展旺盛，径向速度图显示伊旗的上游有一个风速的大值区，使之降水强度不断加大（图4）。21日06时之后，西部降水减弱，降水区主要集中在我市东部地区，到21日15时降水结束。 图3 图4 图5 图6
4.2 卫星云图分析
从卫星云图上我们可以直观的看出，7月20日16时15分，块状云系已经开始影响我市西北部和南部地区。云系分南北两部分继续发展，我市北部的云系在东移略北上的过程中逐渐加强（图5），使大量级降水天气开始。21日08时15分，河西最后一块残留降水云系仍在影响我市东部及南部地区（图6），之后降水逐渐减弱。
5 总结
本文利用常规气象资料、多普勒雷达资料和红外云图资料对此次强降雨过程进行深入分析，探讨低涡强降雨系统环流形势、演变规律及物理机制，总结成因，得出以下结论，为此类降雨天气的分析预报提供有参考价值的信息。
1、此次过程是在中高纬稳定的大尺度环流背景下，地面气旋辐合抬升、天气尺度低涡和副热带高压共同作用下产生的，西移冷空气与西南暖湿气流交绥是造成此次强降水天气原因；
2、高空辐散和低空辐合的位置及强度的耦合，与降水发生时间对应较好。高空强烈的辐散，通过抽吸作用引起低层强烈的辐合，从而激发气流的垂直上升运动导致降水天气的发生。不稳定区具有强不稳定能量暖湿空气向上输送阻挡，促使不稳定能量在底层积累，使得降水发展和维持；
3、地形对边界层南北风急流在鄂尔多斯市交汇产生强锋生非常有利，对500hPa涡前西南气流无阻挡作用，有利于西南暖湿气流水汽输送。
4、雷达及卫星云图的现时直观资料对降水系统的发生时间、强度、速度及移动路径都有很强的指导意义。
参考文献
[1]朱乾根，林锦瑞，寿邵文等，天气学原理与方法[M] .北京： 气象出版社，2001
[2]寿绍文， 励申申， 寿亦萱， 等. 2009. 中尺度气象学[M] . 北京： 气象出版社，2001
[3]程麟生， 冯伍虎. 中纬度中尺度对流系统研究的若干进展[ J] . 高原气象，2001
[4]程麟生， 冯伍虎. 突发大暴雨及中尺度低涡结构的分析和数值模拟[ J ] . 大气科学，2001
[5]丁一汇， 蔡则怡， 李吉顺. 1975 年8 月上旬河南特大暴雨的研究[ J] . 大气科学， 1978
[6]丁一汇. 暴雨和中尺度气象学问题[ J] . 气象学报，1994
关键词；北槽南涡；强降水；低空急流；对流不稳定；雷达产品；卫星云图；
【分类号】：TD327.3
1 降水实况及环流背景
受贝加尔湖低涡影响，2012年7月20日～21日内蒙古鄂尔多斯市自西向东出现了有气象记录以来罕见的大范围强降水天气过程。量级以暴雨为主，个别乡镇出现了大暴雨，最大雨量出现在伊旗纳林陶亥镇，雨量达155 mm。本次过程由于强度大、范围广、持续时间较长，大量级的降水在改善生态环境、补充地下水资源的同时，也造成房屋漏水倒塌、农田水井被淹，通讯线路中断，水库、防洪堤坝受损等灾害。
从7月19日08时高空图可知：我市受贝湖冷涡底部控制，588线位于海上，青海一带有小股冷空气向我市倾入。在河西有低涡生成，冷空气前锋已进入阿盟西北部，北槽南涡的暴雨形势已形成。从7月20日08时500百帕上可知：副高东段南掉同时588线西侧经向度加大，588线到584线之间在我市西南部西南气流开始建立。700百帕上仍然维持北槽南涡的暴雨形势，同时地面气旋及偏南气流开始加强。7月20日20时500百帕上可知：584线东南掉到我市东南部，西南气流有很大程度加大，同时冷空气从我市东北、西北两个方向向鄂尔多斯侵入，在青海湖一带有涡生成（580）。700百帕上北槽南涡的暴雨形势发展成熟，西南涡随500百帕引导气流不断东北上，我市上空在中低层上都是一个发展强盛的低涡，同时高空急流、低空急流、河套气旋都已经形成并且在加强中，鄂尔多斯大部地区的降水过程开始，并且强度不断加大，至21日20时，降水基本结束。
2 强降雨形成条件分析
2.1 水汽条件分析
强降雨发生、发展和维持必须有充足的水汽供应。分析低层风发现，此次降水过程水汽输送是由一支南风气流将南海低层水汽向西输送，与干冷偏西气流在鄂尔多斯市上游交汇，结合500hPa、700hPa从孟加拉湾一带有西南暖湿气流向鄂尔多斯市输送，可见南风气流和西南暖湿气流的水汽输送是暴雨发生的水汽来源。分析暴雨过程各时次的850hPa和700hPa比湿场发现，在降水过程中鄂尔多斯市一直维持一高湿区，对降水产生有利条件。为了更进一步分析各个方向输送来的水汽能否在某地集中起来，分析了水汽通量散度。从鄂尔多斯市上空水汽通量散度时间剖面图上（图1）可以看出，在降水过程中（7月20日20时）在东经107.5、北纬40.2附近有一中心强度为-21×10-7 g·cm2·hPa-1·s-1 的水汽辐合带，该辐合带与高空低涡中心位置相对应，随着低涡东移而东移，由于降水的发生，辐合强度有所减弱，由此可见，暴雨发生过程中鄂尔多斯市始终有充足、稳定的水汽输送和较强的水汽辐合。
图1水汽通量散度剖面 图2散度时间刨面图
2.2 动力特征分析
降雨的发生、发展，与大气环境中的一些物理量场变化有密切的关系，如涡度、散度与垂直速度等。从7月20日20时鄂尔多斯市上空散度时间剖面图（图2）可知，鄂尔多斯市上空500hPa以下有负散度区，最大值为-2.4×10-5 s-1，以上则为正散度区，最大值为4.4×10-5 s-1，出现明显的低层辐合、高层辐散中心，并与高空低涡有很好的对应关系，随着时间的推移，此低涡逐步向东移动。21日20时随着高低层散度中心东移出鄂尔多斯市，鄂尔多斯市降水也随之结束。另外从中心数值分析，300hPa散度场有一个大的增幅，20日20时为-7×10-5 s-1，21日20时为-25×10-5 s-1，降水增大时辐合也随之增大。高层辐散中心与低层的辐合中心相互作用，促进了对流的发展。从散度中心移动路径和强度变化可以看出，高空辐散和低空辐合的位置及强度的耦合，与降水发生时间对应较好。高空强烈的辐散，通过抽吸作用引起低层强烈的辐合，从而激发气流的垂直上升运动导致降水天气的发生。
3 地形作用
鄂尔多斯市位于内蒙古自治区西南部，地处北纬37°35′24″至40°51′40″、东经106°42′40″至111°27′20″，平均海拔在1000??——1500米之间，全市东西长约400公里，南北宽约340公里，总面积为8.7万平方公里，鄂尔多斯市是典型的黄土丘陵区，地势起伏不平，地形复杂多样，东、西、北三面被黄河环绕，南与黄土高原相连。地形由南北向中部隆起，东部为黄土丘陵沟壑区，北部为库布齐沙漠，南部及西南部为沙丘、滩地、湖泊相间的毛乌素沙地，中部为波状起伏的高原，多为平缓洼地及梁地，西部地势又呈崛起形，这种地形对南北风边界层急流在鄂尔多斯市交汇产生强锋生非常有利。对500hPa涡前西南气流无阻挡作用，有利于西南暖湿气流水汽输送。
4 雷达资料及卫星云图分析
4.1 雷达资料分析
从多普勒天气雷达资料显示来看，7月20日15时46分，从基本反射率因子图可以看到，以层状云降水为主的混合降水回波在我市上空基本形成，并随时间推移回波范围不断扩大，强度不断增强；同时，速度图中也表现出较强的偏南暖湿气流，且在我市有风向辐合的趋势，降水过程开始。17时41分，基础反射率因子图中存在明显的“零度层亮带”，且强度略增强，这是层状云降水的一个典型特征。而从同时刻径向速度图中可以看出。零等速线有两条，“S” 型与反“S” 型同时在不同层次上存在，低层是“S”型，有暖平流，高层为反“S”型，有冷平流，有利于降水形势的维持。20时之后，降水天气过程进一步加强，回波发展到鼎盛时期。从20时13分的径向速度图（图3）可以看到，过雷达站的零速度线的“S”型完整且出现一对“牛眼”，风速随高度先增大后减小，最大风速出现在较低的高度层上，风向为东南偏东风，到22时45分，我市东部地区，尤其伊旗的雷达回波仍然发展旺盛，径向速度图显示伊旗的上游有一个风速的大值区，使之降水强度不断加大（图4）。21日06时之后，西部降水减弱，降水区主要集中在我市东部地区，到21日15时降水结束。 图3 图4 图5 图6
4.2 卫星云图分析
从卫星云图上我们可以直观的看出，7月20日16时15分，块状云系已经开始影响我市西北部和南部地区。云系分南北两部分继续发展，我市北部的云系在东移略北上的过程中逐渐加强（图5），使大量级降水天气开始。21日08时15分，河西最后一块残留降水云系仍在影响我市东部及南部地区（图6），之后降水逐渐减弱。
5 总结
本文利用常规气象资料、多普勒雷达资料和红外云图资料对此次强降雨过程进行深入分析，探讨低涡强降雨系统环流形势、演变规律及物理机制，总结成因，得出以下结论，为此类降雨天气的分析预报提供有参考价值的信息。
1、此次过程是在中高纬稳定的大尺度环流背景下，地面气旋辐合抬升、天气尺度低涡和副热带高压共同作用下产生的，西移冷空气与西南暖湿气流交绥是造成此次强降水天气原因；
2、高空辐散和低空辐合的位置及强度的耦合，与降水发生时间对应较好。高空强烈的辐散，通过抽吸作用引起低层强烈的辐合，从而激发气流的垂直上升运动导致降水天气的发生。不稳定区具有强不稳定能量暖湿空气向上输送阻挡，促使不稳定能量在底层积累，使得降水发展和维持；
3、地形对边界层南北风急流在鄂尔多斯市交汇产生强锋生非常有利，对500hPa涡前西南气流无阻挡作用，有利于西南暖湿气流水汽输送。
4、雷达及卫星云图的现时直观资料对降水系统的发生时间、强度、速度及移动路径都有很强的指导意义。
参考文献
[1]朱乾根，林锦瑞，寿邵文等，天气学原理与方法[M] .北京： 气象出版社，2001
[2]寿绍文， 励申申， 寿亦萱， 等. 2009. 中尺度气象学[M] . 北京： 气象出版社，2001
[3]程麟生， 冯伍虎. 中纬度中尺度对流系统研究的若干进展[ J] . 高原气象，2001
[4]程麟生， 冯伍虎. 突发大暴雨及中尺度低涡结构的分析和数值模拟[ J ] . 大气科学，2001
[5]丁一汇， 蔡则怡， 李吉顺. 1975 年8 月上旬河南特大暴雨的研究[ J] . 大气科学， 1978
[6]丁一汇. 暴雨和中尺度气象学问题[ J] . 气象学报，1994