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摘 要：本文利用高空及地面气象观测资料、卫星、雷达、微波辐射计等资料，对2011年6月23日出现在北京的一次局地暴雨天气过程进行分析。500hpa高空槽、700hpa和850hpa低涡、华北倒槽是造成这次强降水过程的主要影响系统，本次强对流风暴主要由地面辐合线和地形抬升作用所触发，平原地区较好的温湿条件为对流系统下山后提供了良好的能量条件。
关键词：暴雨、地面辐合线、短时强降水
引言
2011年以来石景山区极端天气频发，6.23强对流天气导致我区出现人员伤死亡，并造成重大经济损失。此次雷雨天气为2011年影响我区最严重的一次天气过程，造成多辆私家车泡水，道面积水严重，河道水位猛长。加强天气过程总结，不断积累预报经验，对提高预报预警准确率和防灾减灾尤为重要。
1 天气实况
2011年6月23日傍晚到夜间北京出现一次强雷雨天气，短时局地雨强十分集中。此次过程全市平均降雨量50毫米，城区73毫米，全市最大降雨量（214.9毫米）、最大小时雨强（129毫米）均出现在我区模式口站。石景山区大部分地区出现大暴雨和6级以上大风，
此次过程石景山区主要降水时段集中在16-21时，16-17时短时雨强极大，并伴有大风，其中八大处出现十极风。23日14时-24日08时石景山站、老山站、模式口站、雕塑园站、八大处站降水量分别为148.9毫米、127.5毫米、214.9毫米、164.0毫米、100.6毫米，西部降水多于东部。16-17时雨强分别为90.8毫米、70.0毫米、128.9毫米、98.1毫米、46.3毫米。极大风速分别为13.7m/s、18.0m/s、15.8m/s、27.8m/s。
2 成因分析
2.1 环流特征分析
2.1.1高空环流特征分析
500hpa高空槽、700hpa和850hpa低涡、华北倒槽是造成这次强降水过程的主要影响系统。 500hpa东北冷涡东移，冷涡后甩下的冷空气影响北京，北京位于横槽前部，横槽后有冷空气南下，高层为明显冷平流；700hPa北京位于横槽前部，同时在内蒙古中部有一个低涡，23日20时低涡与横槽合并，携带冷空气南下；850hPa在山西、内蒙、河北交界处为一低涡环流，23日20时低涡中心明显南移，北京处于低涡东部；地面图上华北中北部有低压倒槽配合，冷高压自蒙古中部和我国东北地区缓慢南压[1]。
2.1.2 中尺度分析
从中尺度分析，北京处于200hPa急流入口区右侧辐散，利于上升运动。低层700hPa、850hPa处于湿区中，且低层比湿高，高空500hPa蒙古地区存在冷槽，北京在700hPa、850hPa与500hPa温差大值区中，综合分析，可看出北京上冷下暖，层结不稳定，低层湿度大，且附近存在地面辐合线，易出现强对流天气。
2.2 物理量诊断
2.2.1 不稳定层结
从2011年6月23日54511站TLog_P图看，08时500hPa以下较湿，接近饱和。对流有效位为411J/kg，0-6公里垂直风切变大，16.17m/s，对流有效位能不大，但中低层较低湿，从探空图看是较低明显的暴雨形势。从14时54511站TLog_P图看，呈上干下湿的特征，800hPa以下湿度大，800hPa以上较干，且垂直风切变大，为20.96m/s，低层湿度大，中层有干冷空气侵入，且925hPa以下温度直减率达到干绝热直减率，显示出典型的不稳定层结特征，表明有出现雷雨大风的可能性。从高空风的垂直分布来看，400hPa以下为暖平流，400hPa以上为冷平流，高低空的温度平流差异导致上层冷下暖，500hPa与850hPa、700hPa温差大（如表1），层结很不稳定。从常用的指数看， K指数、SI指数均表示有发生雷暴的可能性。综合分析，层结不稳定，0-6公里垂直风切变大，低层湿度大，可能发生强对流天气，但由于对流有效们能小，所以出现短时强降水的可能性较大[2]。
2.2.2 能量条件
500hPa受低冷空气影响，22日08时θse低值区位于东北北部，北京处于θse高值区，之后低值区一向南推移，23日08时影响到华北北部，北京上空θse值变小。850hPa22日08时北京处于θse低值区位区，之后不断有南方的能量区向北输送，23日08时华北中北部为一个自南向北的高能舌，北京处于高能舌中，东北地区仍为θse低值区，表明冷空气在那里聚集。23日08时后，由于华北中部不断有水汽和不稳定能量向北输送，高能舌增强，同时高层东北地区θse低值区向能舌区扩散，冷暖空气交汇，产生降水。23日20时北京上空高低层θse差值区已减小，说明冷空气已经入侵。
2.3 水汽条件
500hPa以下湿度条件较好，23日08时700hPa比湿为8g/kg，850hPa为12g/kg；14时700hPa比湿为5g/kg，850hPa为13g/kg。水汽通量散度看北京处于水汽辐合区，有利于水汽积累。
利用位于海淀的微波辐射计所提供的逐分钟的总水汽含量演变数据，分析降水發生前低层的水汽变化情况。城区在强降水发生前，近地面相对湿度维持在75%的高湿度状态在12：00-13：00由于日变化，相对湿度有所降低，但仍维持在65%以上，13：00之后，本地湿度开始加大，逐步升高，在强降水临近时刻15：00之后的几分钟内激增到近95%。这样的高湿为强降水的发生提供了有利的条件（图略）。分析总水汽量的演变情况，发现在强降水临近时刻15：00，总水汽含量在短时间内出现激增，总水汽量值达到近12个单位，总水汽量的高值说明大气中的可降水量多，这也为出现强降水提供了有利的条件。
2.4 动力条件
从剖面图发现，23日08-20时石景山200hPa以下为辐合区，200hPa以上为辐散区，整层处于明显上升区中，有利于强降水的发生（图略）。 2.5 中小尺度资料分析
2.5.1 云图
图2-3 6月23日海淀微波辐射计总水汽量演变图
6月23日14时30分位于北京西北边界的云团，随着贝蒙低涡的旋转，低涡底部位于山西东北角的对流云团开始强烈发展，16-17时对流云团影响北京城区及北部地区，石景山位于TBB低中心，雨强最大，17时30分南北两对流云打通，合并后强烈发展。
从16-17时可见光云图可看出，对流风暴强烈发展，云顶出现暗影，呈折皱状；16时可看出明显的上冲云顶，表明对流发展很旺盛[3]。
2-4 23日红外云图
2-5 23日可见光云图
2.5.2 雷达
此次和水回波从北京西北部向东移动，呈带状结构，由多个发展旺盛的对流单体组成，并在前进方向的右侧不断的激发新的对流单位，整个带状回波有组织的向东南方向前進。15：57在门头沟和石景山交界处的中尺度对流单体开始强烈发展，最大反高射率因子发展到70dBz，16时进入石景山，16：06分发展最为强盛，强回波在石景山停留半小时左右移出，16-17时石景山出现特强降水。
同时从经向速度图看可看出有明显大风区。
从剖面图可看出单体最强回波达65dBz， 50dBz的强回波一直延伸到9km，可看出明显的弱回波区和穹隆结构，回波顶高近12km，对流发展相当强烈[4]。
本次强对流风暴主要由地面辐合线和地形抬升作用所触发，平原地区较好的温湿条件为对流系统下山后提供了良好的能量条件。对流层中低层有较好的动力抬升条件。利用北京高时空分辨率的自动站资料，可以较为清晰的捕捉到中尺度活动的信息。6月23日16时自动站风场观测分析表明，北京城区及东部，风场非常一致，为明显的偏东气流控制；在丰台、石景山、海淀与门头沟交界处可见明显的风向辐合，可分析出明显的地面辐合线，此辐合线附近的大部分测站在接下来的一小时内（16-17时）出现了小时雨强超过50mm的特强降水。
2-6 1.5°仰角反射率因子图（15：48、16：06、16：18、16：24）
2-7 23日16：06垂直剖面图2-8 23日16：06径向速度图
2.6 触发条件
北京西侧为太行山脉，石景山西北部为山区，其它地方为平原，地形十分复杂。分析北京此次过程降水量分布发现降水量超100m的石景山、丰台、门头沟等站均位于西部山前，尤其小时雨量达128.9mm的模式口站。当垂直山体的气流随高度减小时，地形的作用在迎风坡上表现为水平辐合，对降水产生明显的增幅作用。此次降水过程近地面基本为偏东风控制，石景山处于山前迎风坡。同时，偏东风随高度逐渐减小，使东风气流在山前迎风坡上有明显的辐合。由此可见，地形对此次局地的强降水有明显的增幅作用。模式口位于石景山北面山区和西面山区的前交角处，近地层风易在此地汇合抬升，地形作用更为明显。
此次对流风暴下山后增强，石景山出现短时强降水，风暴加强的位置与等温线大梯度区和等露点温度线大梯度区有较好的对应关系，平原地区良好的温湿条件有利于风暴发展加强。
3 小结
（1）500hpa高空槽、700hpa和850hpa低涡、华北倒槽是造成这次强降水过程的主要影响系统；
（2）降水开始上冷下暖的不稳定层结、低层强垂直风切变和低层饱合有利于对流的发展；
（3）云图上可看到明显的强中心和褶皱，雷达图可看出回波强度达65dBz以上，有明显的弱回波区和穹隆结构，回波顶高近12km，对流发展相当强烈。
（3）本次强对流风暴主要由地面辐合线和地形抬升作用所触发；
（4）平原地区较好的温湿条件为对流系统下山后提供了良好的能量条件；
参考文献：
[1]朱乾根 林棉瑞 寿绍文、唐东昇.天气学原理. 403-404
[2]俞小鼎. 强对流天气临近预报. 4-6
[3]陈渭民. 气象卫星图象解译与判读. 49-50
[4]俞小鼎 姚秀萍 熊廷南 周小刚 吴洪 邓北胜 宋燕. 多普勒天气雷达原理与业务应用. 145-155
关键词：暴雨、地面辐合线、短时强降水
引言
2011年以来石景山区极端天气频发，6.23强对流天气导致我区出现人员伤死亡，并造成重大经济损失。此次雷雨天气为2011年影响我区最严重的一次天气过程，造成多辆私家车泡水，道面积水严重，河道水位猛长。加强天气过程总结，不断积累预报经验，对提高预报预警准确率和防灾减灾尤为重要。
1 天气实况
2011年6月23日傍晚到夜间北京出现一次强雷雨天气，短时局地雨强十分集中。此次过程全市平均降雨量50毫米，城区73毫米，全市最大降雨量（214.9毫米）、最大小时雨强（129毫米）均出现在我区模式口站。石景山区大部分地区出现大暴雨和6级以上大风，
此次过程石景山区主要降水时段集中在16-21时，16-17时短时雨强极大，并伴有大风，其中八大处出现十极风。23日14时-24日08时石景山站、老山站、模式口站、雕塑园站、八大处站降水量分别为148.9毫米、127.5毫米、214.9毫米、164.0毫米、100.6毫米，西部降水多于东部。16-17时雨强分别为90.8毫米、70.0毫米、128.9毫米、98.1毫米、46.3毫米。极大风速分别为13.7m/s、18.0m/s、15.8m/s、27.8m/s。
2 成因分析
2.1 环流特征分析
2.1.1高空环流特征分析
500hpa高空槽、700hpa和850hpa低涡、华北倒槽是造成这次强降水过程的主要影响系统。 500hpa东北冷涡东移，冷涡后甩下的冷空气影响北京，北京位于横槽前部，横槽后有冷空气南下，高层为明显冷平流；700hPa北京位于横槽前部，同时在内蒙古中部有一个低涡，23日20时低涡与横槽合并，携带冷空气南下；850hPa在山西、内蒙、河北交界处为一低涡环流，23日20时低涡中心明显南移，北京处于低涡东部；地面图上华北中北部有低压倒槽配合，冷高压自蒙古中部和我国东北地区缓慢南压[1]。
2.1.2 中尺度分析
从中尺度分析，北京处于200hPa急流入口区右侧辐散，利于上升运动。低层700hPa、850hPa处于湿区中，且低层比湿高，高空500hPa蒙古地区存在冷槽，北京在700hPa、850hPa与500hPa温差大值区中，综合分析，可看出北京上冷下暖，层结不稳定，低层湿度大，且附近存在地面辐合线，易出现强对流天气。
2.2 物理量诊断
2.2.1 不稳定层结
从2011年6月23日54511站TLog_P图看，08时500hPa以下较湿，接近饱和。对流有效位为411J/kg，0-6公里垂直风切变大，16.17m/s，对流有效位能不大，但中低层较低湿，从探空图看是较低明显的暴雨形势。从14时54511站TLog_P图看，呈上干下湿的特征，800hPa以下湿度大，800hPa以上较干，且垂直风切变大，为20.96m/s，低层湿度大，中层有干冷空气侵入，且925hPa以下温度直减率达到干绝热直减率，显示出典型的不稳定层结特征，表明有出现雷雨大风的可能性。从高空风的垂直分布来看，400hPa以下为暖平流，400hPa以上为冷平流，高低空的温度平流差异导致上层冷下暖，500hPa与850hPa、700hPa温差大（如表1），层结很不稳定。从常用的指数看， K指数、SI指数均表示有发生雷暴的可能性。综合分析，层结不稳定，0-6公里垂直风切变大，低层湿度大，可能发生强对流天气，但由于对流有效们能小，所以出现短时强降水的可能性较大[2]。
2.2.2 能量条件
500hPa受低冷空气影响，22日08时θse低值区位于东北北部，北京处于θse高值区，之后低值区一向南推移，23日08时影响到华北北部，北京上空θse值变小。850hPa22日08时北京处于θse低值区位区，之后不断有南方的能量区向北输送，23日08时华北中北部为一个自南向北的高能舌，北京处于高能舌中，东北地区仍为θse低值区，表明冷空气在那里聚集。23日08时后，由于华北中部不断有水汽和不稳定能量向北输送，高能舌增强，同时高层东北地区θse低值区向能舌区扩散，冷暖空气交汇，产生降水。23日20时北京上空高低层θse差值区已减小，说明冷空气已经入侵。
2.3 水汽条件
500hPa以下湿度条件较好，23日08时700hPa比湿为8g/kg，850hPa为12g/kg；14时700hPa比湿为5g/kg，850hPa为13g/kg。水汽通量散度看北京处于水汽辐合区，有利于水汽积累。
利用位于海淀的微波辐射计所提供的逐分钟的总水汽含量演变数据，分析降水發生前低层的水汽变化情况。城区在强降水发生前，近地面相对湿度维持在75%的高湿度状态在12：00-13：00由于日变化，相对湿度有所降低，但仍维持在65%以上，13：00之后，本地湿度开始加大，逐步升高，在强降水临近时刻15：00之后的几分钟内激增到近95%。这样的高湿为强降水的发生提供了有利的条件（图略）。分析总水汽量的演变情况，发现在强降水临近时刻15：00，总水汽含量在短时间内出现激增，总水汽量值达到近12个单位，总水汽量的高值说明大气中的可降水量多，这也为出现强降水提供了有利的条件。
2.4 动力条件
从剖面图发现，23日08-20时石景山200hPa以下为辐合区，200hPa以上为辐散区，整层处于明显上升区中，有利于强降水的发生（图略）。 2.5 中小尺度资料分析
2.5.1 云图
图2-3 6月23日海淀微波辐射计总水汽量演变图
6月23日14时30分位于北京西北边界的云团，随着贝蒙低涡的旋转，低涡底部位于山西东北角的对流云团开始强烈发展，16-17时对流云团影响北京城区及北部地区，石景山位于TBB低中心，雨强最大，17时30分南北两对流云打通，合并后强烈发展。
从16-17时可见光云图可看出，对流风暴强烈发展，云顶出现暗影，呈折皱状；16时可看出明显的上冲云顶，表明对流发展很旺盛[3]。
2-4 23日红外云图
2-5 23日可见光云图
2.5.2 雷达
此次和水回波从北京西北部向东移动，呈带状结构，由多个发展旺盛的对流单体组成，并在前进方向的右侧不断的激发新的对流单位，整个带状回波有组织的向东南方向前進。15：57在门头沟和石景山交界处的中尺度对流单体开始强烈发展，最大反高射率因子发展到70dBz，16时进入石景山，16：06分发展最为强盛，强回波在石景山停留半小时左右移出，16-17时石景山出现特强降水。
同时从经向速度图看可看出有明显大风区。
从剖面图可看出单体最强回波达65dBz， 50dBz的强回波一直延伸到9km，可看出明显的弱回波区和穹隆结构，回波顶高近12km，对流发展相当强烈[4]。
本次强对流风暴主要由地面辐合线和地形抬升作用所触发，平原地区较好的温湿条件为对流系统下山后提供了良好的能量条件。对流层中低层有较好的动力抬升条件。利用北京高时空分辨率的自动站资料，可以较为清晰的捕捉到中尺度活动的信息。6月23日16时自动站风场观测分析表明，北京城区及东部，风场非常一致，为明显的偏东气流控制；在丰台、石景山、海淀与门头沟交界处可见明显的风向辐合，可分析出明显的地面辐合线，此辐合线附近的大部分测站在接下来的一小时内（16-17时）出现了小时雨强超过50mm的特强降水。
2-6 1.5°仰角反射率因子图（15：48、16：06、16：18、16：24）
2-7 23日16：06垂直剖面图2-8 23日16：06径向速度图
2.6 触发条件
北京西侧为太行山脉，石景山西北部为山区，其它地方为平原，地形十分复杂。分析北京此次过程降水量分布发现降水量超100m的石景山、丰台、门头沟等站均位于西部山前，尤其小时雨量达128.9mm的模式口站。当垂直山体的气流随高度减小时，地形的作用在迎风坡上表现为水平辐合，对降水产生明显的增幅作用。此次降水过程近地面基本为偏东风控制，石景山处于山前迎风坡。同时，偏东风随高度逐渐减小，使东风气流在山前迎风坡上有明显的辐合。由此可见，地形对此次局地的强降水有明显的增幅作用。模式口位于石景山北面山区和西面山区的前交角处，近地层风易在此地汇合抬升，地形作用更为明显。
此次对流风暴下山后增强，石景山出现短时强降水，风暴加强的位置与等温线大梯度区和等露点温度线大梯度区有较好的对应关系，平原地区良好的温湿条件有利于风暴发展加强。
3 小结
（1）500hpa高空槽、700hpa和850hpa低涡、华北倒槽是造成这次强降水过程的主要影响系统；
（2）降水开始上冷下暖的不稳定层结、低层强垂直风切变和低层饱合有利于对流的发展；
（3）云图上可看到明显的强中心和褶皱，雷达图可看出回波强度达65dBz以上，有明显的弱回波区和穹隆结构，回波顶高近12km，对流发展相当强烈。
（3）本次强对流风暴主要由地面辐合线和地形抬升作用所触发；
（4）平原地区较好的温湿条件为对流系统下山后提供了良好的能量条件；
参考文献：
[1]朱乾根 林棉瑞 寿绍文、唐东昇.天气学原理. 403-404
[2]俞小鼎. 强对流天气临近预报. 4-6
[3]陈渭民. 气象卫星图象解译与判读. 49-50
[4]俞小鼎 姚秀萍 熊廷南 周小刚 吴洪 邓北胜 宋燕. 多普勒天气雷达原理与业务应用. 145-155