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近10年保定夏季暴雨过程中地面水汽压的分布特征

2020-12-30 12:31:45 农业灾害研究 2020年6期

于雷 丁和悦 马鸿青

摘要 文章选取了2010—2019年保定19个国家站的238站/次暴雨过程,对降水发生前地面最大水汽压的分布状态进行了分析,并以1981—2010年的区域平均作为气候值,结果发现:3个以上台站的地面最大水汽压在7月中旬—8月中旬超过气候值4 hPa、其余时段超过5 hPa可作为暴雨预报的指标;配合不稳定形势,1—2个台站在7月中、下旬达到气候值,或其余时段超过气候值2 hPa可作为单站暴雨的参考依据;7月中、下旬,暖区降水和高空槽降水叠加时,地面最大水汽压达到25 hPa和29 hPa分别为50 mm和150 mm降水的预报指标;8月下旬,山区地面最大水汽压达到气候值时台站可能出现可暴雨。

关键词 地面水汽压;暴雨;散点

中图分类号:P426 文献标识码:A 文章编号:2095–3305(2020)06–0–02

DOI:10.19383/j.cnki.nyzhyj.2020.06.026

暴雨产生需要充沛的水汽供应,为提升暴雨天气的预报预警和灾害防御能力,近年来气象工编辑针对空中水汽含量展开了大量研究,目前业务上常用比湿、大气可降水量等物理量来表征空中水汽含量的多寡。但由于探空站点较为稀疏,仅凭观测资料很难准确反映某地区空中水汽分布情况。

鉴于此,有学者提出利用地面气象资料来推算大气含水量,杨景梅等[1]提出大气可降水量W与地面水汽压e可用线性公式W=a+be表示,a和b为常数,不同气象台站间的a、b存在差别;王炳忠等[2]发现若分别给a、b赋值0.093和0.185,则能普遍适用于各个台站;张学文[3]根据308组不同地点、不同季节的气候数据,将上述线性公式订正为W=1.74e。向玉春等[4]通过比较评估,指出上述这种通过地面气象资料计算的空中水汽含量相较于其他方法精度更高。为综合评估水汽演变状态,另有多名学者针对不同地区的水汽压时空分布特征和演变趋势等展开了分析,得到了大量有意义的结论[5-7]。

但上述研究多是从气候学角度出发,针对暴雨天气过程中地面水汽压分布的研究仍较少。文章选取了河北省保定市及雄安新区共19个国家站2010—2019年间的238站/次暴雨过程,分析了上述区域内暴雨发生前地面最大水汽压的分布状态,以期为当地的预报预警工作提供参考依据。

1 暴雨站/次统计

采用气象部门标准,即24 h雨量超过50 mm即为暴雨。为便于统计分析,规定如下:同一次降水天气中,仅有1~2个台站出现暴雨,定为“局地暴雨”;某日某台站出现了暴雨,但其实际降水时间超过了24 h,定为“长时段暴雨”;保定地形西高东低,8月下旬山区气温明显降低,山区与平原温差明显,将此时段内山区的暴雨定为“早秋山区暴雨”;余下的为“一般暴雨”。结合天气形势,局地暴雨主要由短时强降水造成,天气的对流性强;长时段暴雨主要因为在高空槽降水前,地面已经出现了暖区降水。

从近10年保定夏季逐旬暴雨分布,可知暴雨过程主要集中在7月下旬和7月中旬,分别为63站/次和51站/次;8月中旬次之,为42站/次;8月上旬和7月上旬再次之,分别为26站/次和21站/次;8月下旬和6月上旬分别为15站/次和13站/次;6月下旬仅6站/次,6月中旬无暴雨。

不同暴雨类型分布情况:“长时段暴雨”集中在7月中旬;为31站/次,另7月下旬有6站/次;6月上旬無“局地暴雨”过程,6月下旬—7月中旬“局地暴雨”由1站/次缓慢增至8站/次,7月下旬减少至2站/次,8月上、中旬分别有4、5站/次,8月下旬再次减少至1站/次;8月下旬共7站/次“早秋山区暴雨”(图1)。

由环流形势可知暴雨站次的这种分布与大气环流的季节调整有关,6月上旬的暴雨均由西南涡北上造成;6月下旬—7月上旬,华北多晴热天气,保定的年极端高温多集中在此时段,此时副高尚未北跳,高低空温差较大,因而多对流天气;7月中旬副高北跳,华北进入盛汛期,西风带降水发生前,常有副热带夏季风北上造成暖区降水,因而7月中下旬多“长时段暴雨”;8月上旬副高达到最北,华北降水偏少;8月中旬副高南退,西风槽东移带来稳定性降水;副高影响时段(7月中旬—8月中旬)副高边缘的局地对流也会造成单站暴雨。

2 暴雨过程中水汽压分布状态

以1981—2010年的30年区域平均值作为保定的水汽压气候值,可知其呈“单峰”分布,6—7月保定的水汽压气候值不断上升,8月开始下降。其中,7月下旬和8月上旬最多,分别为27.3 hPa和27.11 hPa;7月中旬和8月中旬次之,分别为25.64 hPa和25.06 hPa,这与副高控制时段基本对应。需要说明的是,各旬暴雨站点最大水汽压的平均值均明显高于气候值,但其时间分布特征呈“双峰”型,7月中旬的站点平均值为30.3 hPa,低于7月上旬的31.1 hPa,这与“长时段暴雨”站次较多有关(图2)。

为进一步分析暴雨发生前地面水汽压的分布特征,根据各类型暴雨及其对应地面最大水汽压的逐旬散点分布,可知,“局地暴雨”的降水量基本在50~100 mm之间,水汽压离散度相对较大,除7月中下旬与气候值基本相当,其余时段最大水汽压基本高于气候值2 hPa;“早秋山区暴雨”的降水量同样低于100 mm,其所对应的地面最大水汽压离散度相对较小,基本与气候值相当。保定超过150 mm的降水均由“长时段”造成,雨量为50~100 mm时,地面最大水汽压分布在25~29 hPa,雨量超过100 mm后,其对应地面最大水汽压离散度随雨量的增加而逐渐集中在29~31 hPa之间。一般暴雨过程中,地面最大水汽压高于其他暴雨过程、比气候值偏高5~10 hPa,其中7月中旬—8月中旬部分站点偏高4 hPa时也出现了暴雨(图3)。

3 结论

(1)在相应天气形势的配合下,可将3个以上的台站地面最大水汽压超过气候值5 hPa作为暴雨预报的指标,7月中旬—8月中旬超过4 hPa即可。

(2)在不稳定形势的配合下,地面水汽压超过气候值2 hPa可作为单站暴雨的参考依据,其中7月中、下旬达到气候值即可能出现单站暴雨。

(3)7月中、下旬,在副热带夏季风向北爆发且有高空槽东移经过保定时,若地面水汽压超过25 hPa可作为暴雨预报指标,超过29 hPa可作为150 mm以上的降水的预报指标。

(4)8月下旬,山区地面最大水汽压达到气候值可作为山区区域性暴雨的预报指标。

参考文献

[1] 杨景梅,邱金桓.我国可降水量同地面水汽压关系的经验表达式[J].大气科学,1996(5):620–626.

[2] 王炳忠,申彦波.我国上空的水汽含量及其气候学估算[J].应用气象学报,2012,23(6):763–768.

[3] 张学文.可降水量与地面水汽压力的关系[J].气象,2004(2):9–11.

[4] 向玉春,陈正洪,徐桂荣,等.三种大气可降水量推算方法结果的比较分析[J].气象,2009,35(11):48–54.

[5] 张雁飞.临河区近57年平均地面水汽压变化特征分析[J].农业灾害研究,2019,9(2):27–29.

[6] 王晓立,王恬茹,杨萌,等.潍坊市地面水汽压时空分布特征及其影响因素[J].气象与环境学报,2018,34(3):78–85.

[7] 卓世新,李如琦,苗运玲,等.哈密地区空中水汽及增水潜力分析[J].沙漠与绿洲气象,2016,10(6):68–72.

责任编辑:黄艳飞

Distribution Characteristics of Surface Vapor Pressure during Summer Rainstorm of Baoding in Recent 10 Years

YU Lei et al (Baoding Meteorological Bureau ,Baoding, Hebei 071000)

Abstract This study analyzes the distribution of maximum surface vapor pressure before precipitationbased on 238 timesrainstormevents of 19 national stations in Baoding city from 2010 to 2019.It takes the regional average value of maximum surface water vapor pressure from 1981 to 2010 as climatic value. The results show that the maximum surface water vapor pressure of more than 3 stations exceeded 4 hPa from mid-July to mid-August, and exceeded 5 hPa in other time periods, which could be used as the index of rainstorm forecast.In accordance with the unstable situation, 1-2 stations reach the climatic value in mid-july and late July, or exceed the climatic value of 2 hPa in other time periods, which can be used as the reference basis for the rainstorm of a single station.In mid-july and late July, when the precipitation in the warm sector and the precipitation caused by high trough were superposed, the forecast index of50 mm precipitation requires a surface water pressure of 25 hPa, meanwhile, the forecast index of 150 mm precipitation requires a surface water pressure of 29 hPa, Heavy rain may occur at the station when the maximum water vapor pressure on the ground reaches the climatic value In late August.

Key words Surface vapour pressure; Rainstorm scatter; Point

基金項目 保定市气象局科研项目——保定市极端降水特征研究(19bdky10)。

编辑概况 于雷(1985–),男,河北博野人,工程师,主要从事灾害性天气预报预警及服务工作研究。

收稿日期 2020–05–28

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