尉英華，陳宏，劉一瑋，林曉萌

(天津市氣象臺，天津300074)

引言

雷暴、短時強降水、冰雹等對流性天氣具有發(fā)生范圍小、持續(xù)時間短、突發(fā)性強、破壞性大的特點，是影響我國的主要災(zāi)害性天氣，常給社會經(jīng)濟(jì)和人民生命財產(chǎn)安全帶來嚴(yán)重危害。大量的科學(xué)研究表明，對流性天氣多由邊界層暖濕空氣受輻合抬升而形成，然而還有少數(shù)在低層冷空氣控制下由大氣邊界層以上被觸發(fā)的稱為高架對流。有關(guān)高架對流的研究國外比較多，美國學(xué)者Colman(1990a，1990b)最早引入高架雷暴概念，認(rèn)為典型高架雷暴發(fā)生在地面冷鋒后或暖鋒前穩(wěn)定的冷空氣中，與傳統(tǒng)理解的邊界層內(nèi)不穩(wěn)定空氣被強迫抬升產(chǎn)生的對流明顯不同；Grant(1995)、Wilson and Roberts(2006)、Marsham等(2011)發(fā)現(xiàn)高架雷暴發(fā)生時近地面受冷空氣控制，位于逆溫層以上的層結(jié)不穩(wěn)定是造成高架雷暴發(fā)生的主要原因。

近年來，高架對流開始引起國內(nèi)氣象學(xué)者越來越多的關(guān)注。俞小鼎等(2012，2016)指出中國的高架對流常發(fā)生在早春和深秋，低空存在較強的逆溫層，對流出現(xiàn)在鋒面的冷空氣一側(cè)；農(nóng)孟松等(2013)、吳乃庚等(2013)、陳軍等(2017)、崔慧慧(2017)分別對早春伴有冰雹等對流現(xiàn)象的典型冷區(qū)“高架對流”發(fā)生機理進(jìn)行研究，認(rèn)為高架對流發(fā)展時地面為冷空氣控制，暖濕空氣從逆溫層以上開始抬升，邊界層之上的冷槽或切變線為對流的發(fā)生提供了觸發(fā)條件；石燕清等(2017)通過對湘西地區(qū)近10年高架對流類冰雹的統(tǒng)計分析，指出春季冷鋒后高架對流類冰雹的預(yù)報著眼點主要為低層冷空氣、500 hPa西風(fēng)槽以及700 hPa西南急流。此外，冬季的高架雷暴(“雷打雪”)大多發(fā)生在回流干冷空氣侵入低層背景下，由冷墊迫使暖濕空氣抬升并觸發(fā)不穩(wěn)定能量釋放所致(郭榮芬等，2009；蘇德斌等，2012；鄭麗娜和靳軍，2012；陳瀟瀟等，2015；黃小剛等，2017)。上述研究得到了許多有參考意義的成果，但主要集中在對冷季高架對流天氣過程的分析，而對盛夏季節(jié)高架對流的研究較為少見。李瑞萍等(2019)對2013年7月華北地區(qū)一次地面冷鋒后發(fā)生的暴雨過程進(jìn)行分析，指出暴雨由高架對流造成，暴雨區(qū)位于地面冷鋒北側(cè)的低層冷區(qū)中，距離地面鋒面120 km以上。

2017年7月21日，華北地區(qū)自北向南出現(xiàn)大范圍雷陣雨天氣。21日17∶00地面冷鋒南壓至山東北部，一般來說鋒后冷氣團(tuán)控制下多為穩(wěn)定性降水，但21日18∶00—22日01∶00位于冷鋒后約300 km的廊坊與天津交界處出現(xiàn)了多測站小時雨強大于20 mm·h-1的短時強降水且有雷暴記錄。本文利用常規(guī)觀測資料、NCEPFNL(1°×1°)全球分析資料、風(fēng)廓線雷達(dá)和變分多普勒天氣雷達(dá)分析系統(tǒng)(VDRAS)反演資料(時間分辨率18 min，空間分辨率5 km×5 km)，從大氣環(huán)流形勢、垂直結(jié)構(gòu)特征和對流發(fā)生發(fā)展機制等方面，對2017年7月21日18∶00—22日01∶00地面冷鋒后發(fā)生的對流性局地大暴雨過程成因進(jìn)行探討，以期為今后暖季冷區(qū)對流暴雨天氣事件的預(yù)報提供參考。其中，多普勒天氣雷達(dá)資料來源于天津塘沽站(117.72°E，39.04°N)CINRAD/SA雷達(dá)，海拔高度69.8 m；變分多普勒天氣雷達(dá)分析系統(tǒng)(VDRAS)反演資料由北京城市氣象研究所提供(陳明軒等，2011)。

1 過程天氣概況

圖1a為2017年7月21日18∶00—22日01∶00(北京時，下同)累計降水量分布。廊坊與天津交界處直徑約30 km區(qū)域內(nèi)，加密自動站22站次降水量超過50 mm，10站次降水量超過100 mm，最大降水量出現(xiàn)在調(diào)河頭小學(xué)站(207.7 mm)，雨強達(dá)69.6 mm·h-1，同時伴有明顯的雷電現(xiàn)象。從預(yù)報角度看，21日18∶00—22日01∶00廊坊與天津交界處強降水發(fā)生時地面冷鋒已南壓至山東境內(nèi)(圖1b)，強降水發(fā)生于鋒后冷空氣一側(cè)，前期鋒面降水蒸發(fā)冷卻和冷空氣入侵降溫共同作用，使得廊坊與天津交界處邊界層沒有高溫、高濕的不穩(wěn)定能量積聚。在鋒后冷空氣控制且午后地面僅22～24℃的低氣溫條件下，預(yù)報員很難預(yù)報有對流性天氣發(fā)生，數(shù)值模式和業(yè)務(wù)預(yù)報均未能提前準(zhǔn)確預(yù)測。雖然廊坊與天津交界處強降水并未造成嚴(yán)重災(zāi)害，但突發(fā)性局地大暴雨造成的社會反響給氣象部門的預(yù)報預(yù)警服務(wù)工作帶來了不小的壓力。

圖1 2017年7月21日18:00—22日01:00累計降水量(a，單位：mm)、21日02∶00—20∶00地面冷鋒位置圖(b)Fig.1(a)Distribution of accumulated precipitation(unit:mm)from18∶00 BTon 21 to01∶00 BTon 22,and(b)location of cold front from02∶00 BTto20∶00 BTon 21 July 2017.

2 環(huán)流形勢特征

2017年7月21日08∶00(圖2a、c)，500 hPa歐亞中高緯地區(qū)以緯向型環(huán)流為主，副熱帶高壓呈東西帶狀分布控制華北中南部及其以南地區(qū)，山西、河北兩省交界處存在閉合的反氣旋性環(huán)流中心，高層環(huán)流形勢總體上不利于出現(xiàn)明顯降水。在副高北側(cè)盛行緯向氣流不利于冷空氣南下的形勢下，850 hPa冷空氣沿東北平原南下并西進(jìn)，以偏東風(fēng)回流形勢侵入華北北部，并與南側(cè)暖濕氣流交匯形成低渦切變線。21日20∶00(圖2b、d)，850 hPa溫度場冷中心東移至我國東北地區(qū)，形成沿東北-西南方向侵入華北地區(qū)的冷舌，而河套地區(qū)與暖中心配合的低壓發(fā)展導(dǎo)致其東南側(cè)的南風(fēng)分量加大，同時500 hPa副熱帶高壓亦明顯加強，588 dagpm線北抬至41.5°N附近。在低層冷舌南侵、西側(cè)低壓發(fā)展與副熱帶高壓北抬的共同作用下，850 hPa低空切變線穩(wěn)定維持于華北中部，廊坊與天津交界處強降雨帶與低空切變線位置有較好對應(yīng)關(guān)系。

圖2 2017年7月21日08∶00(a，c)，20∶00(b，d)500 hPa高度場(實線，單位：dagpm)和風(fēng)場(單位：m·s-1)(a，b)，850 hPa溫度場(實線，單位：℃)和風(fēng)場(單位：m·s-1)(c，d，紅色線為低空切變線)Fig.2 Distribution of(a,b)geopotential height(solid line,unit:dagpm)and wind field(unit:m·s-1)at 500 hPa,and(c,d)temperature(solid line,unit:℃)and wind field(unit:m·s-1)at 850 hPaat(a,c)08∶00 BT,and(b,d)20∶00 BTon 21 July 2017.(red curvesrepresent thelow-level shear line)

地面圖上，2017年7月21日08∶00(圖3a、3d)冷高壓中心盤踞于內(nèi)蒙古中東部，冷空氣從東路西伸南下并與偏南暖濕氣流交匯，在河北中北部形成了等溫線密集的鋒區(qū)。受鋒后冷空氣影響，華北東部出現(xiàn)一支4～8 m·s-1的東風(fēng)帶。21日20∶00(圖3b、3e)溫度鋒區(qū)南壓至36°N附近的河南至山東北部，華北平原處于鋒后東北氣流控制下，冷空氣的侵入導(dǎo)致午后至傍晚地面最高氣溫僅22～24℃，此時地面表現(xiàn)為兩條明顯的降雨帶，其中山東北部的雨帶位于冷鋒附近，而廊坊與天津交界處的雨帶則發(fā)生在鋒后冷空氣控制下，雨帶距離冷鋒約300 km。21日23∶00(圖3c、3f)溫度鋒區(qū)繼續(xù)南壓，但溫度梯度有所減小，山東北部與鋒區(qū)相伴隨的雨帶減弱消失，而位于鋒后冷區(qū)一側(cè)的廊坊與天津交界處強降水仍然維持。

圖3 2017年7月21日08∶00(a，d)、20∶00(b，e)、23∶00(c，f)國家氣象觀測站海平面氣壓(實線，單位：hPa)、溫度(虛線，單位：℃)、風(fēng)場(單位：m·s-1)和1 h降水量(陰影，單位：mm)分布Fig.3 Distribution of sealevel pressure(solid line,unit:hPa),temperature(dashed line,unit:℃),wind(unit:m·s-1)and 1h precipitation(shaded,unit:mm)observed by national meteorological stationsat(a,d)08∶00 BT,(b,e)20∶00 BT,and(c,f)23∶00 BTon 21 July 2017.

可見，與一般的邊界層暖濕空氣受輻合抬升而觸發(fā)的對流不同，21日18∶00—22日01∶00廊坊與天津交界處局地大暴雨發(fā)生時，低層冷空氣已經(jīng)以偏東風(fēng)回流形勢侵入華北地區(qū)，強降雨帶發(fā)生在地面鋒后冷空氣一側(cè)，距離鋒面約300 km，不存在暖濕空氣從近地面開始對流抬升。此外，在低層冷空氣南侵、西側(cè)低壓發(fā)展與副熱帶高壓北抬的共同作用下，穩(wěn)定維持在華北中部的850 hPa低空切變線是主要的天氣尺度影響系統(tǒng)。

3 大氣垂直結(jié)構(gòu)特征

3.1 探空資料分析

圖4給出了2017年7月21日20:00樂亭站和北京站的溫度對數(shù)壓力(T-log p)圖，兩者分別位于暴雨區(qū)東北側(cè)約180 km和北側(cè)約50 km處。從圖中可以看出，樂亭站和北京站500 hPa以下溫度露點差很小，對流層中低層環(huán)境大氣均處于近乎飽和狀態(tài)。垂直結(jié)構(gòu)上，樂亭探空站850 hPa以下為一致偏東風(fēng)形成的“冷墊”，偏東風(fēng)風(fēng)速達(dá)8～13 m·s-1，且存在明顯的逆溫層，大氣層結(jié)絕對穩(wěn)定；而逆溫層之上的700—500 hPa溫差達(dá)15℃，且γs＜γ＜γd(其中，γ為環(huán)境溫度直減率，γs為濕絕熱遞減率，γd為干絕熱遞減率)，大氣處于條件不穩(wěn)定層結(jié)狀態(tài)。與此同時，北京探空站850 hPa以下亦受一致的偏東風(fēng)控制，但風(fēng)速與樂亭站相比明顯較弱，且僅850 hPa附近存在淺薄的逆溫層。李瑞萍等(2019)指出夏季高架雷暴過程與一般冷季高架對流相比邊界層逆溫特征并不明顯，主要表現(xiàn)為γ＜γs的穩(wěn)定層結(jié)。分析本次過程發(fā)現(xiàn)，北京探空站850 hPa以下的溫度及露點溫度與21日08∶00(圖略)相比均降低2～5℃，低層存在干冷空氣侵入，且850 hPa以下亦處于γ＜γs的穩(wěn)定層結(jié)狀態(tài)；而位于穩(wěn)定層之上的700—500 hPa溫差由12℃增至15℃，層結(jié)不穩(wěn)定性增強?？梢?，此次夏季冷鋒后對流暴雨過程的逆溫特征雖不明顯，遠(yuǎn)不如冷季高架對流鋒面逆溫顯著，但低層處于γ＜γs的穩(wěn)定層結(jié)狀態(tài)，其不穩(wěn)定層位于低層穩(wěn)定層之上的700—500 hPa。

圖4 2017年7月21日20∶00樂亭探空站(a)和北京探空站(b)T-log p圖Fig.4 T-log p diagramof(a)Laotingand(b)Beijingsoundingstationsat 20∶00 BTon 21 July 2017.

與以往冷季高架對流研究中(金米娜等，2013；張一平等，2014；鮑媛媛等，2015；曹舒婭等，2019)常存在的700 hPa西南急流不同，本次過程700 hPa西南暖濕氣流淺薄且強度較弱，北京站和樂亭站風(fēng)速均不足8 m·s-1，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于低空急流標(biāo)準(zhǔn)。但因處于盛夏時節(jié)，北京站和樂亭站700 hPa溫度露點差均為1℃，比濕亦達(dá)到12 g·kg-1，中層大氣具有明顯的高濕特性。

3.2 假相當(dāng)位溫垂直變化

由于探空資料空間分辨率較低，為了進(jìn)一步分析層結(jié)穩(wěn)定度的垂直結(jié)構(gòu)特征，圖5給出了2017年7月21日08∶00和20∶00沿廊坊與天津交界處大暴雨中心116.7°E的假相當(dāng)位溫(θse)垂直剖面。21日08∶00，850 hPa以下低層冷空氣已侵入廊坊與天津交界處，其南、北兩側(cè)的θse高、低值中心分別為362 K、336 K，兩者之間形成明顯的能量鋒區(qū)。冷空氣侵入使得廊坊與天津交界處850 hPa以下的θse隨高度升高而增加，低層大氣層結(jié)趨于穩(wěn)定。21日20∶00，鋒區(qū)進(jìn)一步南壓，廊坊與天津交界處近地層處于θse低值中心附近，θse值較前一時次降低了15～17 K，意味著低層冷墊已經(jīng)形成并加強，大氣層結(jié)更加穩(wěn)定，來自地面的氣塊難以穿過層結(jié)穩(wěn)定的冷墊而獲得浮力。同時，位于冷墊之上的850—500 hPaθse值隨高度升高而減小，大氣層結(jié)處于不穩(wěn)定狀態(tài)。對比21日08∶00—20∶00廊坊與天津交界處不同高度的θse變化發(fā)現(xiàn)，低層冷空氣侵入使得950 hPa的θse值較前一時次降低16 K，同時在副熱帶高壓北抬作用下850、700、500 hPa的θse分別增大了2.5、7.6、1.7 K。上述變化使得上暖濕、下干冷的低層大氣層結(jié)更加穩(wěn)定，而用Δθse(500-700)診斷中層不穩(wěn)定度的變化也更為清晰，08時Δθse(500-700)=2.5 K，20時Δθse(500-700)=-3.4 K，700—500 hPa由穩(wěn)定層結(jié)轉(zhuǎn)為不穩(wěn)定層結(jié)狀態(tài)?？梢姡确慌c天津交界處的局地大暴雨主要由低層穩(wěn)定冷空氣之上的暖濕空氣對流造成，是一次暖季高架對流暴雨過程。

圖5 2017年7月21日08∶00(a)、20:00(b)沿116.7°E的假相當(dāng)位溫θse(單位：K)緯度—高度剖面(▲代表局地大暴雨中心位置)Fig.5 Latitude-height cross sectionsofθse(unit:K)along116.7°Eat(a)08∶00 BT,and(b)20∶00 BTon 21 July 2017.(▲indicatesthecenter of local heavy rainfall)

4 中尺度對流系統(tǒng)演變特征和觸發(fā)機制

4.1 中尺度對流系統(tǒng)發(fā)展演變特征

圖6給出了2017年7月21日17∶42—20∶30塘沽多普勒雷達(dá)0.5°仰角反射率因子演變。從圖中可以看出，17:42沿保定—廊坊—天津一線的東西向帶狀區(qū)域內(nèi)多個中γ尺度對流單體新生，其中對流回波A、B孤立地分布在保定境內(nèi)，而廊坊—天津一線(藍(lán)色框內(nèi))新生單體則呈零星的離散分布狀態(tài)。18∶18廊坊—天津一線對流單體有組織地合并發(fā)展，形成由多個強度大于40 dBz小單體組成的帶狀中β尺度對流系統(tǒng)C。19∶18對流回波A減弱消散、B穩(wěn)定少動，而帶狀中β尺度對流系統(tǒng)C則緩慢東移，其西側(cè)不斷有單體新生并與主回波帶合并發(fā)展，回波中心強度達(dá)45～50 dBz，水平尺度伸展至長約100～150 km，寬約20～30 km。20∶30帶狀中β尺度對流系統(tǒng)C與對流回波B合并加強，在其西側(cè)又出現(xiàn)新生對流單體D、E。由于對流層700—500 hPa為一致的弱偏西氣流，帶狀回波隨著承載層平均氣流東移，且移速緩慢，多個強回波中心間斷經(jīng)過產(chǎn)生列車效應(yīng)，導(dǎo)致降水持續(xù)數(shù)小時。與此同時，主回波帶西側(cè)新生對流單體不斷發(fā)生發(fā)展，中尺度對流系統(tǒng)明顯的后向傳播特征進(jìn)一步加劇了列車效應(yīng)。帶狀中尺度對流系統(tǒng)的后向傳播和列車效應(yīng)特征，是導(dǎo)致降水持續(xù)時間長并造成局地大暴雨的主要原因(梁維亮等，2019；任麗等，2019)。

圖6 2017年7月21日17:42(a)、18∶18(b)、19∶18(c)、20∶30(d)塘沽多普勒雷達(dá)0.5°仰角反射率因子(單位：dBz)分布(A、B、D、E：對流單體，C：帶狀中尺度對流系統(tǒng)，藍(lán)色方框：帶狀中尺度對流系統(tǒng)合并發(fā)展區(qū)域)Fig.6 Reflectivity (unit: dBz) at 0.5° elevation from Tanggu radar at (a) 17∶42 BT, (b) 18∶18 BT, (c) 19∶18 BT, and (d) 20∶30 BT on 21 July 2017.(A，B，D and E indicate the convective cell, C indicates the belt-shaped meso-scale convective system, the blue box indicates the region where the belt-shaped meso-scale convective systems merge and develop)

以往研究中華北地區(qū)低層偏東風(fēng)回流形勢下產(chǎn)生的暴雨多發(fā)生在春、秋季，具有連綿成片、均勻幕狀的層狀云降水回波特征，雖鑲嵌有中尺度系統(tǒng)，但最大回波強度為30～35 dBz(張守保，2008)，本次局地大暴雨過程亦發(fā)生在低層回流冷空氣控制下，但從回波范圍和強度來看，降水的對流性特征更為明顯。

4.2 中尺度對流系統(tǒng)觸發(fā)機制

由于局地大暴雨發(fā)生期間地面加密自動站為風(fēng)向一致的偏東風(fēng)，且風(fēng)速梯度較小，近地面不存在可以觸發(fā)對流的中尺度輻合系統(tǒng)。圖7給出了2017年7月21日16∶00—19∶30北京站和西青站垂直風(fēng)廓線演變，兩站分別位于帶狀回波北側(cè)約50 km和南側(cè)約15 km。從圖中可以看出，兩站低層均持續(xù)受回流的偏東風(fēng)控制，偏東氣流厚度分別達(dá)1.7 km和1.0 km。值得注意的是，位于帶狀回波南側(cè)的西青站1.0—1.7 km受偏南暖濕氣流控制，而北側(cè)的北京站受偏東風(fēng)控制，兩者之間存在明顯的中尺度輻合系統(tǒng)。此外，對流單體觸發(fā)前的17c00—17∶30，西青站1.0—2.0 km偏南氣流增加了2 m·s-1，2.5—3.0 km亦由西北氣流轉(zhuǎn)為弱的西南氣流，風(fēng)速增大、風(fēng)向突變使得偏南暖濕氣流加強，有利于冷墊之上的中層大氣不穩(wěn)定層結(jié)建立，與前文中700—500 hPa大氣層結(jié)由穩(wěn)定性轉(zhuǎn)為不穩(wěn)定性相一致。

圖7 2017年7月21日16∶00—19∶30北京站(a)、西青站(b)垂直風(fēng)廓線演變Fig.7 Vertical wind profileof(a)Beijingand(b)Xiqingstation during16∶00-19∶30 BTon 21 July 2017.

為了深入探討帶狀中尺度對流系統(tǒng)的觸發(fā)機制，以下通過北京城市氣象研究所提供的變分多普勒天氣雷達(dá)分析系統(tǒng)(VDRAS)動力反演風(fēng)場資料進(jìn)一步分析中尺度流場的水平和垂直結(jié)構(gòu)特征。廊坊與天津交界處的對流暴雨發(fā)生前，受冷空氣影響華北地區(qū)1.0 km以下高度均為一致的偏東風(fēng)(圖略)。7月21日17∶42(圖8a)，1.4 km高度上華北北部和南部分別受偏東風(fēng)和東南風(fēng)控制，兩支氣流在39.2°N附近交匯形成一條東西向的中尺度輻合線，沿中尺度輻合線不斷有對流單體新生；19∶18(圖8b)，輻合線暖區(qū)一側(cè)由東南風(fēng)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槠巷L(fēng)，且偏南氣流較之前明顯加強，與前文分析中指出的河套地區(qū)低壓發(fā)展導(dǎo)致南風(fēng)分量增大相一致。在增強的偏南氣流作用下，中尺度輻合系統(tǒng)進(jìn)一步加強，帶狀對流回波有組織地發(fā)展。因此冷墊之上的中尺度輻合系統(tǒng)對對流的觸發(fā)起到了重要作用。

圖8 2017年7月21日17:42(a)、19:18(b)VDRAS1 400 m風(fēng)矢量和塘沽多普勒雷達(dá)0.5°仰角反射率因子(單位：dBz)分布Fig.8 Wind vector of VDRASat1 400 mheightand reflectivity(unit:dBz)at 0.5°elevation from Tanggu radar at(a)17∶42BTand(b)19∶18 BTon 21 July2017.

圖9 給出了21日19∶18沿116.7°E的v-w合成風(fēng)場和沿39.2°N的u-w合成風(fēng)場垂直剖面(w放大40倍)。從v-w合成風(fēng)場的經(jīng)向垂直環(huán)流剖面(圖9a)中可以看到，帶狀中尺度對流系統(tǒng)邊界層1.4 km以下為一致的下沉氣流區(qū)，1.4—4.6 km存在狹窄的偏南暖濕氣流上升支，與位于39.2°N附近的窄帶狀回波位置相一致。與此同時，u-w合成風(fēng)場的緯向垂直環(huán)流剖面(圖9b)中，3.8 km以上為平直西風(fēng)氣流，1.4 km以下為偏東風(fēng)回流，1.4—3.4 km存在閉合的中尺度垂直環(huán)流圈。可見，本次對流性強降水并非由邊界層暖濕空氣輻合抬升形成，而是在低層回流冷空氣之上被抬升觸發(fā)。另外，位于116.4°—117.0°E的垂直環(huán)流上升支與帶狀回波的生成、發(fā)展相對應(yīng)，位于117.0°E以東的垂直環(huán)流下沉支則對應(yīng)著對流回波的減弱、消亡，導(dǎo)致對流暴雨僅發(fā)生在廊坊與天津西部交界處的窄帶狀區(qū)域內(nèi)。

圖9 2017年7月21日19∶18沿116.7°E的v-w(w×40)合成風(fēng)場的經(jīng)向垂直環(huán)流剖面(a)，沿39.2°N的u-w(w×40)合成風(fēng)場的緯向垂直環(huán)流剖面(b)Fig.9 Vertical crosssectionsof(a)meridional circulation(v-w,w×40)along116.7°E,and(b)zonal circulation(u-w,w×40)along39.2°Nat 19∶18 BTon 21 July 2017.

5 結(jié)論與討論

通過對2017年7月21日18∶00—22日01∶00廊坊與天津交界處的局地大暴雨過程分析，發(fā)現(xiàn)暖季暴雨并非都是由來自地面附近的上升氣塊觸發(fā)的，本次在低層冷氣團(tuán)控制下出現(xiàn)的伴有雷電、短時強降水的局地大暴雨由高架對流造成。主要結(jié)論如下：

(1)局地大暴雨發(fā)生在副熱帶高壓北抬、低空切變線穩(wěn)定少動和低層回流冷空氣侵入的高低空環(huán)流配置下。在副熱帶高壓北抬不利于冷空氣南下的形勢下，低層冷空氣以偏東風(fēng)回流形勢侵入華北地區(qū)，局地大暴雨發(fā)生在距離地面鋒面約300 km的鋒后冷空氣一側(cè)，而穩(wěn)定維持在華北中部的850 hPa低空切變線是主要的天氣尺度影響系統(tǒng)。

(2)與一般冷季高架對流相比，本次過程逆溫特征不明顯，但受低層冷空氣影響，850 hPa以下溫度及露點溫度均明顯降低，且表現(xiàn)為γ＜γs的穩(wěn)定層結(jié)狀態(tài)。同時，受副高北抬影響冷墊之上的偏南暖濕氣流加強，700—500 hPa溫差由12℃增至15℃，Δθse(500-700)亦由2.5 K降至-3.4 K，大氣層結(jié)不穩(wěn)定性明顯加強。位于穩(wěn)定層結(jié)之上的700—500 hPa不穩(wěn)定層結(jié)為高架對流產(chǎn)生提供了有利的環(huán)境條件。

(3)低層1.4 km以下的偏東風(fēng)回流冷空氣受下沉運動控制，局地大暴雨由1.4—4.6 km的暖濕氣流上升運動觸發(fā)，位于1.4 km高度附近的中尺度輻合線對高架對流的觸發(fā)起到了重要作用。沿輻合線呈東西走向的帶狀中尺度對流系統(tǒng)隨著弱偏西引導(dǎo)氣流緩慢東移，并呈現(xiàn)明顯的后向傳播和列車效應(yīng)特征，是導(dǎo)致降水持續(xù)時間長并造成局地大暴雨的主要原因。

需要指出的是，本研究只針對北方盛夏一例高架對流暴雨過程，結(jié)論的適用性需今后通過更多個例進(jìn)行研究總結(jié)來進(jìn)一步驗證。