蒙古冷涡影响下的豫东、豫南地区“七下八上”持续强对流天气背景场分析

王瑞祥

摘 要：本文利用常规观测资料、探空资料，对豫东、豫南地区2019年“七下八上”时期持续性强对流天气的时空分布特征及形成机制的背景场进行诊断分析。结果表明：7月下旬到8月初，西太平洋副高偏南偏弱，脊线位置维持在25°N以南，豫东、豫南处于副高西北侧西南暖湿气流中，蒙古冷涡强大且稳定地维持，持续分裂低涡东移并携带冷空气南下;中低空不断有气旋性切变、辐合中心形成;850 hPa在每日的08：00常形成西南急流，出口区位于豫东，豫南位于西南急流左侧。青藏高原夏季热源作用显著，形成温度脊指向华北地区。能量对流潜势良好，在中低层切变线触发机制作用下，配置以充足的水汽供应，产生了强烈的强对流天气。存在于200 hPa的高空急流，高空风将释放的凝结潜热带到下游，维持豫东、豫南上空的对流不稳定。

关键词：蒙古冷涡;强对流天气;水汽;热力

中图分类号：P429;P458文献标识码：A文章编号：1003-5168（2021）15-0135-03

Abstract： Using conventional observation data and radiosonde data， this paper diagnosed and analyzed the temporal and spatial distribution characteristics and background field of formation mechanism of persistent strong convective weather in eastern and southern Henan during the "seven down and eight up" period in 2019. The results show that from late July to early August， the western Pacific subtropical high is weaker southward， the ridgeline position is maintained south of 25°N， eastern Henan and southern Henan are in the southwestern warm and humid airflow northwest of the subtropical high， and the Mongolian cold vortex is strong and stable Maintenance， continued to split， the low vortex moved eastward and carried cold air southward; cyclones were sheared and convergent centers were formed at mid-low altitude; 850 hPa often formed a southwest jet at 08 o'clock every day， the exit zone was located in eastern Henan， and southern Henan was located in southwest Rapids on the left. The heat source of the Qinghai-Tibet Plateau is significant in summer， forming a temperature ridge pointing to the North China region. The potential of energy convection is good. Under the action of the low-level shear line trigger mechanism， it is configured with sufficient water vapor supply， resulting in strong strong convection weather. There is a high-altitude jet at 200hPa. The high-altitude wind will release the condensed latent tropical zone to the downstream and maintain the unstable convection over the eastern and southern Henan.

Keywords： Mongolian cold vortex;severe convective weather;steam;heat

强对流天气是河南省主要灾害性天气之一，常常给工农业生产、人民群众生活、航空、水运等带来不利影响。从相关标准可知，强对流天气是指出现直径≥5 mm的冰雹、或者龙卷风、或者≥17.2 m/s（或者8级）的雷暴大风、或者≥20 mm/h的短时强降水等天气。强对流天气具有时空分布不均匀、日变化大、局地性强、易致灾等特点，因此，一直以来是预报预警业务的难点和重点[1]。

近年来，多数学者都对强对流天气进行了深入研究，且取得了一定成效。郑媛媛等利用常规气象资料、自动站资料、卫星资料、NCEP再分析资料，对2001—2010年安徽省強对流天气过程的物理机制、中尺度特征进行分析[2]。武麦凤通过对2007年7月24日发生在陕西省的一次“干”对流风暴过程的分析，发现这次对流性风暴有2个主要特点：风暴区的水汽输送和辐合均比较弱;风暴发生在高空急流入口区内和低空急流轴左前方3～5个纬距内[3]。许新田利用常规资料、地面加密资料、TBB和NCEP再分析等资料，对2006年6月23—25日陕西一次持续性的强对流天气过程进行了天气动力学诊断和中尺度特征分析[4]。易笑园利用卫星云图和NCEP1°×1°再分析资料，对生命史长达9天的冷涡系统的云图形态、移动轨迹、强度变化及其长久维持的原因进行了深入分析[5]。此外，还有一些学者对河南省的强对流天气做了大量研究。牛淑贞选取1994—1996年714CD雷达资料中较完整的7次河南省区域强对流天气过程，从大尺度环境场、稳定度参数、水汽条件、中尺度流场和714CD强度场、速度场等方面进行了详细分析，寻找其共性和差异[6]。赵培娟以河南省1995—2004年的气象观测资料作为分析样本，并计算多个大气动力和热力学参数;经过统计分析、诊断分析，选择预报能力强、指示性好的大气动力或热力学参数作为强对流天气的预报因子，采用加权集成建立预报方程;应用计算机技术自动实现从数据采集、物理参数计算、预报因子临界值判别、诊断预报方程运算，到以MICAPS图形方式输出预报结果，建立了河南省区域强对流天气预报系统[7]。基于此，本文主要对2019年7月23日到8月1日豫东、豫南地区出现的持续性强对流天气进行探讨。

1 强对流天气的时空特征

2019年7月23日到8月1日，豫东、豫南地区出现持续性强对流天气，累计降水最大出现在周口市项城市孙店镇，为326.5 mm，最大日降水量出现在周口市项城市高寺镇，为227.2 mm，最大小时雨强出现在驻马店市平舆县万冢镇，为121.9 mm（7月27日00：00），极大风出现在周口市鹿邑县高集镇，风速为34.4 m/s（12级），并伴有强闪电。

2 持续性强对流天气产生的机制分析

2.1 高层环流背景

7月24日08：00，200 hPa持续有高空急流通过，豫东、豫南地区处于高空急流入口区右侧500 hPa环流，我国中纬度地区为纬向环流，蒙古冷涡异常强大，冷涡中心位于西西伯利亚地区，中心强度为560 dagpm，冷涡中心为-18 ℃，不断分裂低涡东移，携带冷空气入侵，豫东、豫南地区处于高空长波槽底，由于蒙古冷涡强大，长波槽影响大陆时间较长，并在7月25日08：00形成了强盛的西北急流和西南急流。西太平洋副高脊线位于25°N以南，与常年平均相比偏南偏弱，豫东、豫南处于副高西北侧西南暖湿气流中。

中低空700 hPa、850 hPa、925 hPa不断有气旋性切变、辐合中心形成，850 hPa在每日的08：00常形成西南急流，出口区位于豫东，而豫南位于西南急流左侧。青藏高原夏季热源作用显著，形成温度脊指向华北地区。

2.2 地面形势场

豫东、豫南地区处在低压带中。7月24—26日，上午，地面少云或无云，升温较快，地面常形成一条条辐合线，午后有对流云团发展。

3 物理量分析

3.1 水汽条件

湿对流天气得以发生、发展和维持，必须有充足的水汽供应，这是风暴的主要能量来源，水汽主要来自低层。

在降水比较明显的7月24—26日、30日及8月1日，850 hPa和925 hPa温度露点差均≤5 ℃，部分地区≤2 ℃。7月24日—8月1日，豫东、豫南地区850 hPa比湿均在13 g/kg以上，而在降水不明显或只有零星降水的7月27—29日、31日，850 hPa和925 hPa温度露点差≥5 ℃。

从水汽输送来看，在降水明显的7月24—26日、30日及8月1日，850 hPa存在明显的水汽辐合区或气旋性切变，加上明显的偏南水汽输送，增强了水汽的聚集。以7月26日为例，14：00豫南地区有水汽大量聚集，最大超过了30 kg/（m2·s）。随着系统的演变向东发展，豫东周口、商丘地区也相继出现了水汽辐合区。

整层大气可降水对暴雨、大暴雨的落区具有较好的指示意义。7月26日，豫东周口、商丘的整层大气可降水在19～22 kg/m2;8月1日，豫东、豫南的整层大气可降水也在16 kg/m2以上。从实况来看，上述地区均出现了暴雨和短时强降水，在26日出现最大小时雨强，达到了121.9 mm（驻马店市平舆县万冢镇），8月1日出现区域性暴雨。

从7月26日阜阳探空图来看[见图1（a）]，阜阳存在深厚的湿层，湿层厚度伸展至500 hPa，而7月下旬日降水量最多就是在周口、驻马店交界处（周口市项城高寺227.2 mm）。从7月30日的阜阳探空图[见图1（b）]可以看出，有明显的“喇叭口”结构，商丘市虞城县杜集镇出现32.3 m/s（12级）的大风。

3.2 热力条件

恶劣天气的形成必须具备一定的潜势能量，称为对流有效位能（Convective Available Potential Energy，CAPE）。CAPE是浮力势能，代表地表边界层的空气所具有的能量。当CAPE值较大时，此时若有一定的触发条件，往往产生较强的强对流天气。

在对流过程明显的7月26日、8月1日，豫东、豫南地区均有较高的CAPE值，其中7月26日豫东地区的CAPE值超过3 000 J/kg，高值时段持续到深夜，这种积累的高能量为后期强对流天气发生发展提供了先期条件。

4 个例分析

以7月26日强对流天气过程为例进行简要分析。

当日高低空环流形势显示，7月26日08：00，200 hPa高空急流通过华北上空;500 hPa冷温槽位于河套地区东部，华北上空有干冷平流，未来将影响河南地区。850 hPa在河南北部及南部各有一暖中心，暖中心附近为湿舌。500 hPa上的干冷空气叠加在暖湿空气之上，有利于强对流天气的发生，豫东、豫南地区处在热低压带中，从流场上可以看到有辐合线存在。

700 hPa和850 hPa切变线以及地面辐合线提供了26日强对流天气的触发机制，而高空200 hPa的急流通过有一定的通风作用，高空风将释放的凝结潜热带到下游，维持豫东、豫南上空的对流不稳定。

5 结论

①西太平洋副高的偏南偏弱和蒙古冷涡强大且稳定地维持，为此次持续性强对流天气提供了大型背景场条件。高空200 hPa急流通过有一定的通风作用，高空风将释放的凝结潜热带到下游，维持豫东、豫南上空的对流不稳定。

②中低空700 hPa、850 hPa、925 hPa的氣旋性切变、辐合中心和西南急流，提供了强对流天气发生时强烈的水汽输送条件，整层大气可降水的大值区对短时强降水和区域性暴雨有较好的指示意义。

③中低层切变线和地面辐合线是此次豫东、豫南地区产生强对流天气的主要触发条件。

参考文献：

[1]毛冬艳.我国强对流天气监测和预报业务[J].气象科技进展，2012（5）：22-28.

[2]郑媛媛，姚晨，郝莹，等.不同类型大尺度环流背景下强对流天气的短时临近预报预警研究[J].气象，2011（7）：795-801.

[3]武麦凤，安中浩，王旭仙，等.一次“干”对流风暴的中尺度分析[J].干旱区研究，2009（2）：136-140.

[4]许新田，刘瑞芳，郭大梅，等.陕西一次持续性强对流天气过程的成因分析[J].气象，2012（5）：533-542.

[5]易笑园，李泽椿，李云，等.长生命史冷涡影响下持续对流性天气的环境条件[J].气象，2010（1）：17-25.

[6]牛淑贞，张素芬，席世平.河南省强对流天气的特征与预报[J].河南气象，1998（9）：36-40.

[7]赵培娟，吴蓁，郑世林，等.河南省强对流天气诊断分析预报系统[J].气象，2010（2）：33-38.