河南汝阳短时强降水特征分析

摘 要：本文利用汝阳县2013—2017年6—8月小时雨量资料，分析汝阳县夏季短时强降水的时空分布特征、天气学形式特征及雷达特征。结果表明：汝阳县短时强降水发生时间集中在“七下八上”，在一天当中，下午和傍晚是短时强降水的高发期;靠近水源、有山地和丘陵抬升作用的地形有利于短时强降水回波的发生发展;南部山区易局地生成回波并加强发展，移入型回波以西向居多，且从生成到本责任区移动迅速、影响时间短、降水范围大、雨强相对较小。

关键词：短时强降水;组合反射率;回波顶高度

中图分类号：P458.1文献标识码：A文章编号：1003-5168（2018）29-0155-03

Abstract： Based on the hourly rainfall data from June to August of 2013 to 2017 in Ruyang County， the temporal and spatial distribution characteristics， synoptic forms and radar characteristics of short-term heavy precipitation in summer in Ruyang County were analyzed in this paper. The results showed that the occurrence time of short-term heavy precipitation in Ruyang County was concentrated on "seven to eight days"， and in the middle of the day， the high occurrence period of short-term heavy precipitation was in the afternoon and evening; the terrain near the water source， with uplifting effect of mountains and hills was conducive to the occurrence and development of short-term heavy precipitation echoes; in the southern mountainous areas， local echoes were easily generated and developed. Most of the migratory echoes were from west to west， and they moved rapidly from generation to responsibility area， with short impact time， large precipitation range and relatively small rainfall intensity.

Keywords： short-term rainstorm;combined reflectivity;echo top height

短时强降水是指短时间内降水强度较大，降水量达到或超过某一量值的天气现象。由于此类天气过程历时短，雨强大，局地性强，因此常常对城市内涝、交通带来严峻考验。同时，该天气现象也与泥石流、洪涝等灾害密切相关，是汝阳县重要的灾害性天气之一。强对流天气的分析和预报，历来是日常预报业务的难点[1]。国内外研究学者针对短时强降水，从不同方面进行了研究。樊李苗[2]利用多个国家级气象观测站的每小时雨量数据进行统计，得出了我国短时强降水的时空分布规律。谷秀杰[3]利用河南省1991—2010年5月至9月逐小时降水量资料，分析了河南省短时强降水的时空分布特征及其云团的特点，并对产生强降水云团的源地、移动路径及形态特征进行描述。席世平、白凌霞[4]和李大为[5]等人针对某次具体的短时强降水过程分析了雷达回波特征，分析过程更较具体细致。本文主要分析汝阳县的短时强降水特征。

1 汝阳县概况

汝阳县地处豫西伏牛山余脉外方北山麓，北汝河上游，地势由北向南呈阶梯状上升，地形差异较大，地形地貌的不同导致在夏季多强对流天气产生，同时衍生出泥石流、山体滑坡、洪涝等次生气象灾害，对汝阳37家尾矿、旅游景区和山区居民的生产生活带来严重威胁。

汝阳县最大的河流——汝河，是沙澧河的上游。沙澧河流域地处河南中南部，流域包含6市15个县（区）。该区域处于南北气候过渡带，属于暴雨中心，极易形成洪涝灾害，严重影响流域各地的经济发展和社会稳定。汝阳县所处的地理位置对此流域至关重要，故短时强降水预报的准确率对沙澧河流域氣象服务中心的决策有很大参考意义。

2 资料与方法

根据《河南省预报员手册》的规定可知，1h内降雨量≥20.0mm、2h内降雨量≥30.0mm或3h内降雨量≥50.0mm为短时强降水。利用汝阳县2013—2017年的6月至8月的小时降水量资料，规定≥1个乡镇达到标准的雨量记为1个短时强降水日，对其气候特征进行分析，并利用洛阳多普勒雷达产品，分析汝阳发生短时强降水的雷达特征。

3 结果与分析

3.1 短时强降水特征

3.1.1 时间分布特征。2013—2017年的6—8月，符合短时强降水标准的降水共计24次。其中，2016年的短时强降水最多，为9次，2013年次之;2014年和2015年发生短时强降水次数较少，仅有两三次。在气候系统中受到超强厄尔尼诺事件影响，2016年短时强降水相对频发且影响范围较大。在这24次中，累计达到短时强降水标准的站点共147个次，其中1h达到标准的有69个次，2h达到标准的有57个次，3h达到标准的有21个次。可见，达到1h或2h标准的频率很大。

为了进一步确定短时强降水集中发生的时间，将短时强降水的发生日期按照每月上中下三旬进行更细致的统计。通过统计可以发现：降水主要发生在7月中下旬和8月上中旬，这与“七下八上”的盛汛期基本一致。在一天24h中，短时强降水主要集中在14：00—20：00，占14/24，这个时间段需要高度关注。

3.1.2 空间分布特征。通过对不同时效符合短时强降水标准的站点及其降水量进行统计发现，六湖发生短时强降水的次数最多，黄路、西沟、仝沟、王坪和洞沟次之。这些站点主要分布在汝阳县域的山区和河流（水库）附近，如图1所示。

一次短时强降水所影响的区域大小是不同的。24次短时强降水中，只有一个站点达到短时强降水标准的有9次，2个及以上站点达到标准的有15次，其中2016年6月5日和8月19日均有8个站点达到短时强降水标准，影响范围较大。可见，2个及以上站点出现短时强降水的概率还是很大的，需要引起高度的关注。另外，研究样本中累计有66个站点满足短时强降水标准，其中，西沟、六湖各6次，王坪5次，孔龙、洞沟、仝沟、茹店和黄路各4次，其余站点在3次及以下。由此可见，西沟、六湖、王坪平均每年出现一次短时强降水，是短时强降水频发的地点，要引起高度重视，其次要关注孔龙、洞沟、仝沟、茹店和黄路等地。

3.2 天气形势特征

对24个样本进行天气学形势分析，地面形势图主要分为以下4种类型。

3.2.1 东高西低型（11/24）。107°E以东为冷高压，中心偏北，以西为暖低压，受一致的东北-偏东风影响，说明有冷空气侵入，有利于激发对流的产生。例如，2016年8月1日，导致汝阳5个乡镇20：00—23：00出现短时暴雨，21：00—22：00黄路的小时雨强达到76.2mm。

3.2.2 北高南低型（6/24）。河南上空，35°N以北110°E以东为一冷高压，以南为一暖低压或暖倒槽，受一致的偏东风影响，说明有冷空气扩散影响，利于强降水的触发。例如，2016年8月19日，导致汝阳14：00—18：00 8个乡镇出现短时强降水，15：00—16：00西沟的小时雨强达到61.3mm。

3.2.3 西高东低型（5/24）。冷高压位置相对偏西，在河套及其以西地区，洛阳处在南北向的低压带中，受弱西路冷空气扩散的影响，利于激发短时强降水的产生。例如，2017年7月6日13：00—16：00 6个乡镇出现短时暴雨，最大小时雨强为24.4mm。在该过程中，最大小时雨强为32.1mm（2016年8月25日茹店10：00—11：00）。

3.2.4 其他（2/24）。2016年6月21日14：00，河套及其以东地区为较大范围的暖低压所控制，受偏南风影响，16：00—19：00 4个乡镇出现短时强降水，李庄17：00—18：00出现37.8mm的降水。

2015年8月24日08：00，河套及其以东为南北向的高压带，受一致的东北偏北气流控制，导致2个乡镇07：00—10：00出现短时暴雨，洞沟小时雨强达38mm。

3.3 雷达图像特征

针对这24次短时强降水过程，利用洛阳多普勒雷达资料，从组合反射率因子（CR）、回波顶高度（ET）、垂直液态含水量（VIL）等方面进行分析。总体来说，短时强降水过程中CR均在45dBZ以上，最大达到65dBZ;VIL在5～58km/m2不等，暂无明显特征;ET除了有两次为5km之外，其他的均在8km及以上，主要集中在11～14km，最高达到18km。

根据短时强降水回波发展过程，将其分为移入型、本地生成型、聚合加强型3类。①移入型（15次）：从本责任区外移入的回波，回波特征多表现为引起的降水区域较大，短时强降水多在回波的强中心。②本地生成型（6次）：受局地的热力对流影响，在本地生成一个或多个对流云团，具有发展速度快、降水强度大、范围小等特征。③聚合加强型（3次）：受中小尺度辐合影响由外地移入回波和本地生成的回波聚合形成，具有雨强增大、持续时间短的特点。

3.3.1 移入型特征分析。受回波移动型影响，期间出现短时强降水共15次，其中正西方向8次，西南、西北和东北方向各2次，东南方向1次。从降水时段来看，14：00—20：00降水次数偏多。CR均在45dBZ及以上，最大达到65dBZ，大部分>53dBZ。ET大多在12km以上，最高为14km。从VIL来看，最大液态水含量为8～58kg/m2，主要集中18～35km/m2。降水范围≥2个站点的有9次，最多时有8个站点;小时雨强最大为42.2mm，大于40mm的有2次。

分析表明：此类型降水范围大，雨强相对小，易监测。

3.3.2 本地生成型特征分析。受本地生成型的回波的影响，期间出现短时强降水共6次，降水多发生在下午，CR为50～64dBZ，其中有2次>60dBZ;ET主要集中在5～18km;VIL為16～53kg/m2，集中在23～43kg/m2。结合雨强和降水范围来看，降水范围以1个站点为主（4次），小时雨强最大为61.3mm，大于40mm的有3次。

分析表明：此类型降水范围小，雨强大，不易监测，需高度警惕。

3.3.3 聚合加强型特征分析。受聚合加强型回波的影响，期间出现短时强降水共3次，降水主要发生在中午，CR均>58dBZ，最大为65dBZ，VIL相对较高，2次在55km以上，ET为9～18km。降水范围≥2个站点的有2次，小时雨强最大为76.2mm。

分析表明：此类型既有本地生成型雨强大的特点，又有移入型降水范围大的特点。

4 结论

①汝阳县地处南北气候过渡带，短时强降水每年发生次数不一，与当年大气候背景有很大关系。7月和8月发生次数较多，尤以“七下八上”居多。在一天当中，短时强降水的高发时段主要集中在14：00—20：00。

②靠近水源、有山地和丘陵抬升作用的地形有利于短时强降水回波的发生发展。汝阳县短时强降水频发地点主要有西沟、六湖和王坪，其次是孔龙、洞沟、仝沟、茹店和黄路。这与玉马水库和陆浑水库充足的水汽输送有很大关系。

③汝阳县南部山区易局地生成回波并加强发展，移入型回波以西向居多，且从生成到本责任区移动迅速、影响时间短、降水范围大、雨强相对较小;而本地生成型降水范围小，强度大，不易监测，有待进一步探索研究;聚合加强型则既有雨强大又有降水范围广的特点，工作中要加强监控。

此次研究年限偏短，样本数量相对较少，具有局限性。接下来计划在工作中边实践边完善关于汝阳县域内短时强降水临近预报指标，精确重点警戒区的划分，与县政府、乡镇政府联合做好气象防灾减灾等各项防御措施。

参考文献：

[1]钱传海，张金艳，应冬梅，等.2003年4月江西一次强对流天气过程的诊断分析[J].应用气象学报，2007（4）：460-467.

[2]樊李苗.短时强降水发生的环境条件和个例分析[D].北京：中国气象科学研究院，2012.

[3]谷秀杰.河南省短时强降水及其云团特征分析[J].气象与环境科学，2013（1）：15-20.

[4]席世平，白凌霞，赵培娟，等.2010年9月4日河南孟津罕见雷暴大风过程的分析和预报[C]//中国气象学会年会.2011.

[5]李大为，梁红，贾冬婵，等.“20110714”沈阳短时强降水多普勒雷达回波特征[J].气象与环境学报，2013（2）：75-80.

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