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呼伦贝尔市一次暴雨过程天气特征分析

  • 丁丽婷 ,
  • 刘鑫昊 ,
  • 常煜 ,
  • 阴秀霞
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  • 呼伦贝尔市气象局,内蒙古 呼伦贝尔 021000
常 煜(1974—),女,辽宁海城人,正高级工程师,从事天气预报工作。

丁丽婷(1993—),女,内蒙古赤峰人,工程师,从事天气预报工作。

收稿日期: 2025-02-08

  网络出版日期: 2025-10-31

Analysis of weather characteristics during a rainstorm event in Hulunbuir City

  • DING Liting ,
  • LIU Xinhao ,
  • CHANG Yu ,
  • YIN Xiuxia
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  • Hulunbuir Meteorological Bureau, Hulunbuir 021000, China

Received date: 2025-02-08

  Online published: 2025-10-31

摘要

本文基于内蒙古呼伦贝尔常规高空和地面观测资料,结合卫星和雷达探测资料,利用天气学方法对2023年8月2—4日内蒙古呼伦贝尔市的一次暴雨过程进行分析,重点研究了其环流、物理量及卫星云图特征。结果表明,暴雨过程是由台风“卡努”与中高纬度高空槽共同作用下形成的,850 hPa在东北地区稳定少动低涡和地面气旋是此次暴雨过程的主要影响系统;副热带高压西侧偏南低空急流将渤海水汽与西南地区向东北方向持续发展的气旋族为此次强降水过程提供充足的动力基础。台风“卡努”外围水汽的远距离输送是本次持续性强降水的核心水汽来源,其通过低涡北侧的偏东低空急流被持续输送至研究区;此次强降水过程动力条件包括东西向切变线的作用以及大兴安岭地形;此次过程降水性质特征是由前期对流性降水向稳定性降水的转换。卫星云图显示,涡旋云系的影响是此次暴雨形成的重要因素。本研究结果为暴雨预警与农业生产提供参考。

本文引用格式

丁丽婷 , 刘鑫昊 , 常煜 , 阴秀霞 . 呼伦贝尔市一次暴雨过程天气特征分析[J]. 安徽农学通报, 2025 , 31(20) : 110 -112 . DOI: 10.16377/j.cnki.issn1007-7731.2025.20.025

Abstract

Based on conventional upper-air and surface observations, combined with satellite and radar detection data, synoptic methodology was utilized to analyze a heavy rain process that occurred in Hulunbuir City, Inner Mongolia, from August 2 to 4, 2023. The analysis primarily focused on its circulation background, physical parameters, and satellite cloud imagery characteristics. The results indicated that the event was triggered by the interaction between typhoon “Khanun” and a mid-latitude trough. A quasi-stationary low vortex at 850 hPa over Northeast China and a surface cyclone were the primary influencing systems. A southerly low-level jet on the western flank of the subtropical high provided sustained moisture from the Bohai and advected a cyclone family northeastward, supplying the necessary dynamic forcing for the heavy rainfall. The peripheral moisture from typhoon “Khanun”, transported remotely via an easterly low-level jet on the northern side of the low vortex, served as the key moisture source. Favorable dynamic conditions included an east-west shear line and the topographic forcing of the Greater Khingan Mountains. The precipitation characteristics transitioned from initial convective to subsequent stratiform. Satellite imagery confirms that the vortex cloud system was a crucial factor in the development of the rainstorms. The research results provide a reference for rainstorm early warning and agricultural production.

暴雨是主要的气象灾害之一,常引起局部地区洪涝灾害。农业生产中,该灾害可能导致农田在短时间内被淹没,作物因浸泡倒伏、根系窒息腐烂而大面积减产;强降水冲刷直接打烂叶片、花朵和果实,导致瓜果裂果、品质骤降;同时,土壤养分被淋失,地表板结与水土流失加剧,耕地肥力遭受长期损害。
台风是产生大范围暴雨天气的重要因素之一。马怡轩等[1]和唐明晖等[2]探究了台风“暹芭”在不同地区引发暴雨的成因,共同揭示了台风远距离引发暴雨机制的复杂性。张心怡等[3]研究表明,台风的存在对降水的影响存在不确定性。2023年8月2—4日受台风“卡努”和高空槽、西太平洋副热带高压等的共同影响,内蒙古呼伦贝尔市自西向东出现了暴雨天气,此次降水过程范围广、强度强,导致部分地区发生了洪涝,部分农田、道路、牲畜被淹,造成了一定的经济损失。本文对此次过程的环流和物理量特征进行详细分析,以进一步了解此类台风水汽远距离输送造成的暴雨过程,提升预报能力,从而为农业生产提供参考。

1 材料与方法

1.1 天气实况

受高空槽和副热带高压外围偏南气流和台风“卡努”外围水汽远距离输送的共同影响,2023年8月2日20:00至4日8:00,研究区迎来大范围暴雨天气,根据研究区气象部门数据资料,该区域南部大部分地区降水量超过25 mm,其中西部偏西和中部东南部地区降水量超过50 mm,满洲里市、新巴尔虎左旗、陈巴尔虎旗、海拉尔区国家站自动气象观测站最大累计降水量超过100 mm,累计降水量最大值出现在扎兰屯市金龙山滑雪场1号站,为337.1 mm,最大小时雨强出现在8月2日21:00—22:00鄂温克族自治旗,为57.2 mm。

1.2 分析方法

分析数据来源于研究区常规高空和地面观测资料,结合卫星和雷达探测资料。参考陆相霖[4]的天气学方法,利用以上数据对此次暴雨过程的环流特征和物理量特征进行分析;参考曲良璐等[5]的分析方法,对该天气过程的云图特征进行分析。

2 结果与分析

2.1 环流特征

2.1.1 大尺度环流形势

2023年8月2日20:00至4日20:00,研究区受贝加尔湖高空槽与副热带高压和台风“卡努”的共同影响,高空槽东移引导冷空气南下自西向东,副热带高压北抬且稳定少动,外围暖湿气流不断输送至研究区。伴随副热带高压的阻塞作用,高空槽明显加深,之后高空槽东移,以偏南气流为主,中高纬度纬向环流控制。贝加尔湖和鄂霍茨克海各有一低涡稳定少动,研究区仍处于较为平直的西风环流控制,有一短波槽,副热带高压略有东退,块状伸向内陆,西伸脊点在108° E附近,北界脊线稳定在40° N附近,此时台风“卡努”已影响北侧洋面。研究区南部处于水汽通量大值区,湿度层深厚,同时,高低空急流的耦合作用明显,致使上升运动加强,为降水提供了强有力的水汽和动力条件[6],造成研究区南部大部分地区降水显著增强并持续。8月3日20:00中高纬度纬向环流控制,贝加尔湖和鄂霍茨克海低涡加深,短波槽已影响呼伦贝尔市,副热带高压呈块状伸向内陆,西伸脊点在106° E附近,北界脊线稳定在40° N附近,此时台风“卡努”并入副热带高压中,4日20:00高空槽逐渐东移,并移出研究区。

2.1.2 地面形势

2023年8月2日20:00至4日20:00研究区持续受地面低压控制,气旋中心位于研究区底部。8月2日20:00气旋中心值为995 hPa,8月3日14:00气旋加深,气旋中心上升运动,低层辐合,高层辐散,为此次强降水过程提供充足的动力基础。8月3日20:00,在中高纬度地区存在多个气旋族,同时,在华北至黑龙江有气旋生成,中心值达到995 hPa,研究区位于气旋顶部,气旋东西向伸展,气旋顶部偏东气流较强。8月4日8:00气旋东移,暖区侧降水持续,地面倒槽向东北方向发展,冷锋过境,此后12 h内稳定少动,降水持续并逐渐加强。8月4日20:00,研究区受地面高压控制,气旋中心逐渐东移南压,气旋中心值随之减小,此系统逐渐移出研究区。

2.2 物理量

2.2.1 水汽条件

此次强降水过程水汽条件主要来源于副热带高压西侧偏南暖湿气流和台风“卡努”外围水汽向北方地区的远距离输送的共同作用。8月2日20:00,在渤海副高西侧偏南暖湿低空急流已建立,850 hPa T—Td ≤4 ℃水汽含量达到饱和,沿低空急流由渤海伸向研究区东南部地区,且饱和区存在T—Td =1 ℃的低值中心,是此次强降水过程水汽的主要来源。8月3日20:00,850 hPa的偏东急流加强,台风“卡努”继续北上,东西向切变线向偏东方向移动,干冷空气已入侵到乌兰浩特至吉林一带,但研究区东南部仍位于偏东急流控制中,配合T—Td ≤4 ℃的饱和区,且台风“卡努”东侧T—Td ≤4 ℃的饱和区与影响研究区T—Td ≤4 ℃的饱和区相贯通,不断输送水汽。

2.2.2 动力条件

此次强降水过程动力条件不仅有东西向切变线的作用[7],同时大兴安岭地形也起到了外界动力强迫抬升作用。从8月3日8:00的850 hPa风场发现,研究区南部存在东西向切变线,且在8月4日一直稳定少动,切变线北侧存在明显水汽饱和区;8月4日8:00,海拉尔区探空站的偏东风持续,上游最近探空站风向已转为偏北风,即存在明显风向辐合区,暴雨和小时降水量偏大落区出现在风向辐合和暖湿气流区。

2.2.3 不稳定条件

此次强降水过程的降水性质特征是由前期对流性降水向稳定性降水的转换[7]。8月2日8:00在研究区南部地区存在T 850—500 hPa>28 ℃的高能区,当日的降水性质主要是对流性降水,在8月2日22:00鄂温克族自治旗最大小时雨强57.2 mm;8月3日8:00,东北地区T 850—500 hPa下降到22 ℃以下,后期以稳定性降水为主。

2.3 卫星云图特征

卫星云图显示,8月2日20:00(图1A),暴雨天气出现前,涡旋云系已在研究区西部形成,其南侧存在发展旺盛的中尺度对流复合体,且向偏北方向移动,是造成西部局部地区小时降水量超过50 mm/h的直接中尺度影响系统。8月3日20:00(图1B),涡旋云系横跨30个经度,稳定少动,发展处于成熟阶段,研究区位于涡旋云系顶部持续的偏东气流控制中,持续的水汽输送与南北向大兴安岭山脉正交,在山脉的强迫动力抬升条件下,形成了研究区东部地区的天气。
图1 研究区暴雨天气过程红外云图

(A)、(B)分别为8月2日20:00和8月3日20:00。

3 结论

本研究综合利用常规高空和地面观测资料,结合卫星和雷达探测资料,针对呼伦贝尔市2023年8月2—4日发生的暴雨天气,系统分析了其环流形势、物理量与卫星云图特征,得到以下结论。
(1)研究区此次强降水过程降水强度强、持续时间长、影响范围广,前期以对流性降水为主,后期以稳定性降水为主。主要是由高空急流、台风、副热带高压和台风倒槽等共同作用造成。
(2)此次强降水过程前期的水汽来源主要是沿副热带高压外围偏南暖湿气流和台风“卡努”西侧水汽远距离输送,后期是低涡顶部偏东急流以及台风“卡努”东侧水汽远距离输送的共同作用。
(3)中高层低涡以及地面气旋的叠置,以及大兴安岭地形的共同作用,是此次强降水发生的主要动力条件。
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唐明晖,陈龙,赵恩榕,等. 台风“暹芭”对湖南影响的分阶段对比分析[J]. 灾害学202540(1):102-109.

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张心怡,张熠,刘昊炎,等. 模拟启动时间和双台风对“21.7”河南极端暴雨事件的影响研究[J]. 南京大学学报(自然科学)202460(2):194-208.

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曲良璐,谭甜甜,王雨思. 阿克苏地区短时强降雨时空分布和卫星云图特征[J]. 陕西气象2022(1):22-27.

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