北京市密云区气象局，北京 101500
摘要：本文使用包括地面观测资料、高空资料、自动气象站观测资料、可见光云图、多普勒雷达及微波辐射计和风廓线资料等本地常用资料对2016年8月12日北京市密云地区暴雨天气、局地大暴雨分析。结果表明：副高外围西南暖湿气流、东移弱冷空气和低层切变线促使此次对流产生和发展；2个小尺度对流云团发展、加强与合并，造成两个降水峰值重要原因。
关键词：强对流；暴雨；小尺度云团；本地常用资料；
引言
密云区位于北京市东北部，属燕山山地与华北平原交接地，东、北、西三面群山环绕；西南是洪积冲积平原，中部低缓，西南开口簸箕形。密云区为暖温带季风型大陆性半湿润半干旱气候,四季分明，干湿冷暖变化明显,夏季降水集中，降水量占全年降水量70％，具有典型“雨热同季”气候特征，多以暴雨形式出现，常伴有短时大风、冰雹等强对流天气。由于地形地貌复杂，密云夏季暴雨和强对流天气一直都是预报工作中难点。近年来不少科研人员针对密云复杂地形造成强对流和暴雨天气做了大量研究，但对于密云特殊地形强对流预报预警仍存在不少难点。杨培才等发现回波连续“蜂生”和并合,是回波持续发展和造成较大局地降水重要因素。
1 降水实况
2016年8月12日02～16时（北京时间），密云地区受副高外围西南暖湿气流和东移弱冷空气影响自西向东出现暴雨、局地大暴雨天气过程。根据研究表明，假设地面饱和比湿为14g/kg，若50mm降水量在1h内降完，则降水时最大上升速度为260×10-3m/s，属小尺度系统。根据降水强度可见，引发此次强降水的是两个小尺度对流云团。此次强降水雨量主要集中在06-15时，过程累积最大雨量在密云穆家峪，为208.5mm，最大雨强达74.3mm/h，07-08时在雾灵山。
经统计，全区28个自动气象站有26个站点出现雨强＞20mm/h短时强降水，有15个站点过程雨量超过50mm。从全区自动气象站逐时雨量变化来看，此次强降水是由两个小尺度对流云团分别自西南向东北再向东南、自西向东移动造成，其时空演变特征较明显。此次强降水具有对流性强、短时雨强大、局地性明显、过程持续时间短特点。
2 天气背景
12日08时，500hPa副高588线压在北京上空，-4℃弱温度槽同时也在北京上空（图1左），700hPa也受西南风影响（图1右），850hPa在北京西边有一条切变线，地面有一冷锋过境，8时冷锋还处在河套偏北方向，14时冷锋已经压过北京。可见，该过程受高空冷暖空气交汇碰撞、切变线触发和地面冷锋过境影响对流天气，对12日密云地区暴雨天气有利。
此外，从6月9-12日最高温度看，暴雨前三天，密云地区最高温度基本在33度左右，最高达35.3℃。从微波辐射计上看，12日02时开始，700hPa以下水汽含量饱和。说明此时密云地区大气具有强不稳定能量。850hPa与500hPa温差为24℃，看似不大，但已有研究表明，北京地区850hPa与500hPa温差达24～25℃以上易出现强对流天气。表明12日08时北京仍具备对流天气不稳定层结条件。
图1 2016年8月12日8时500hPa（左）、700hPa（右）
填图、高度场（蓝线）、温度场（红线）
3 水汽条件
分析此次水汽含量条件，配合两个对流云团，水汽含量饱和区也随之变化，08时，此时密云西南方和东北方水汽含量较高。随着云团逐渐减弱退出密云，系统性云团进一步东移并与上述云团合并，可明显看出密云水汽含量值再次增大,14时后降水结束，到16时降水完全停止密云地区水汽含量仍较高。由微波辐射计可看出，700hPa以下相对湿度几乎达饱和。除本地水汽含量外，副高外围偏南暖湿气流为此次暴雨天气输送充足水汽。
4 对流云团演变分析
8月12日不同时刻北京观象台X波段雷达显示，雷达回波与可见光云图对流云团一致。5:42分密云西南和西北方向各有一个对流单体发展并加强，7-8时又合并成一个对流单体逐步移向密云东北方向，强度55～60dBz。由雷达产品演变看，云团雷达回波在向东发展时，途经穆家峪并在当地加强，大概在11时另一云团雷达回波追上减弱东移的云团雷达回波，仍经过穆家峪，回波连续“蜂生”和并合,也称为“列车效应”，是回波持续发展和造成穆家峪地区大暴雨重要因素。对流云团从东北往东南移出密云，热力继续释放，在穆家峪和大城子造成强降水。
早晨热力条件上升，对流云团发展极快极旺盛，对流高度越高，对流越旺盛，造成对流天气越强烈，这是造成该地区小时强降水重要因素（雾灵山74.3mm/h、新城子63.7mm/h）。上述雷达云团表现出降水量更具局地性、对流更强、过程持续时间更短、短时雨强更大特点；而纵观另一云团发展，可看出该云团东移进密云后因为地形抬升作用，在山前迎风坡一带对流加强，造成该地区强降水天气（北栅子67.6mm/h、番字牌57.8mm/h、溪翁庄54.3 mm/h），在11时左右追上云团并合并，造成密云地区大范围强降水，只是降水强度减弱。云团表现出降水强度较云团弱，但影响范围更广特点。
5 探空条件分析
温度对数压力图是一种用来判断测站大气层结稳定度、预报强对流天气重要工具，是常用一种辅助天气图。从8月12日08时探空资料显示，08时大气层结呈上干下湿，垂直风切变较强，K指数为39℃，SI为-1.54℃，湿对流有效位能Cape为2900.9J/kg，对流抑制有效位能CIN为13.8 J/kg，此时北京大气极不稳定。另外，北京地区出现短时强降水时Cape均值约在964 J/kg。显然，08时Cape值已远高于此临界值。此时探空资料各项指标看，与当时实况极为吻合。上甸子风廓线资料显示，13:12整层大气已转为偏北偏西风控制，系统已过境，14时探空资料显示，虽然边界层附近有薄逆温层，但能量已在过去几小时得到释放，逆温层可更好抑制对流发展，大气变为稳定，14时地面资料也显示，冷锋已南下压过北京。14时后降水趋于结束。
6 结论
①副高外围西南暖湿气流和东移弱冷空气及冷锋过境是密云地区这次强对流天气主要大尺度背景系统；此次强对流天气过程局地特征包含2个小尺度对流云团发展、加强与合并、强烈不稳定能量、地形抬升作用。
②雷达回波在一地连续经过，不断合并和加强，是造成一地强降水原因。
③由于可见光云图在夜间不能使用，因而在实际业务使用中较红外云图少，但可见光卫星云图空间分辨率较红外云图大，利用可见光云图能更好捕捉到小尺度对流云团，对局地强对流天气预报意义非凡。
④利用各种观测、预测资料，优化配置、合理使用、综合研判是准确预报预警关键。
参考文献
[1]杨培才，张琦娟等. 北京地区对流性暴雨雷达回波特征的分析[J].大气科学，1978.
[2]姚学祥等.天气预报技术与方法[M].气象出版社，2011.
[3]姚学祥等.天气预报技术与方法[M].气象出版社，2011.
论文作者:杨燕萍
论文发表刊物:《科技新时代》2018年6期
论文发表时间:2018/8/13
标签：密云论文; 云团论文; 回波论文; 暴雨论文; 天气论文; 水汽论文; 冷锋论文; 《科技新时代》2018年6期论文;