“23.7”河北罕见特大暴雨过程降水演变与中尺度特征分析.pdf

杨晓亮,杨敏,金晓青,等.2024.“23.7”河北罕见特大暴雨过程降水演变与中尺度特征分析J.暴雨灾害,43(1):1-12.YANG Xiaoliang,YANG Min,JIN Xiaoqing,et al.2024.Analysis of precipitation evolution and mesoscale characteristics for a severe torrential rain event inHebei from 29 July to 2 August 2023 J.Torrential Rain and Disasters,43(1):1-12(in Chinese).doi:10.12406/byzh.2023-191“23.7”河北罕见特大暴雨过程降水演变与中尺度特征分析杨晓亮1,2,3，杨敏4，金晓青3，孙云3，梁天3，谷欣蕊3，闫雪瑾3，张珊3，张唯5(1.中国气象局雄安大气边界层重点开放实验室，雄安 071800；2.河北省气象与生态环境重点实验室，石家庄 050021；3.河北省气象台，石家庄 050021；4.河北省气象行政技术服务中心，石家庄 050021；5.河北省沧州市气象局，沧州 061001)摘 要:2023年7月29日至8月2日，受台风“杜苏芮”北上减弱低压影响，河北出现罕见特大暴雨天气过程(以下简称“23.7”暴雨过程)，其中位于冀南的邢台市梁家庄自动站52 h累积降水量高达1 003.4 mm。利用常规地面与探空资料以及区域自动站资料、雷达拼图与ERA5再分析资料等，对“23.7”暴雨过程的降水演变特征、环流形势与环境条件、中尺度特征进行了初步分析。结果表明:此次暴雨过程具有持续时间长、累计雨量大、覆盖范围广等特征；台风“杜苏芮”登陆北上后，受500 hPa华北北部“高压坝”阻挡而停滞，河北大部地区整层水汽总量达到其气候平均态的2倍以上，环境大气具有低的抬升凝结高度和自由对流高度及一定的对流不稳定能量，以及850 hPa倒槽切变线稳定少动提供的持久辐合抬升条件，使得降水回波长时间维持在河北西南部太行山前和河北中部。边界层东南风急流伴随台风倒槽向北发展，急流核风速在河北中部超过22 m s-1，大暴雨过程中地形作用明显。边界层急流影响河北西南部期间，回波强度3040 dBz、质心高度低于6 km的多个对流单体先后移过梁家庄站上空，造成梁家庄站累计出现24 h的短时强降水；边界层急流北移后，8 m s-1左右的偏东风使太行山前层积混合云降水回波继续长时间维持造成雨区重叠，是梁家庄站52 h累积降水量超过1 000 mm的主要原因。关键词:特大暴雨；台风“杜苏芮”；边界层急流；地形作用中图法分类号:P458.1+21.1文献标志码:ADOI:10.12406/byzh.2023-191收稿日期：2023-09-12；定稿日期：2023-11-19资助项目：河北省重点研发计划项目(21375404D)；中国气象局雄安大气边界层立体监测和精细化模拟青年创新团队；河北省气象局灾害性天气机理研究创新团队第一作者：杨晓亮，主要从事灾害性天气预报技术与方法研究。E-mail:通信作者：杨敏，主要从事气象灾害防御及风险研究。E-mail:Analysis of precipitation evolution and mesoscale characteristics for a severetorrential rain event in Hebei from 29 July to 2 August 2023YANG Xiaoliang1,2,3,YANG Min4,JIN Xiaoqing3,SUN Yun3,LIANG Tian3,GU Xinrui3,YAN Xuejin3,ZHANG Shan3,ZHANG Wei5(1.China Meteorological Administration Xiongan Atmospheric Boundary Layer Key Laboratory,Xiongan New Area 071800;2.KeyLaboratory of Meteorology and Ecological Environment of Hebei Province,Shijiazhuang 050021;3.Hebei MeteorologicalObservatory,Shijiazhuang 050021;4.Hebei Provincial Meteorological Administrative&Technical Service Center,Shijiazhuang 050021;5.Cangzhou Meteorological Office of Hebei Province,Cangzhou 061001)Abstract:Affected by the weakening of the low-pressure system caused by the northward movement of the typhoon Doksuri,Hebei encountered an unprecedented severe torrential rain event(hereinafter referred to as 23.7 severe torrential rain)from 29 July to 2 August2023,in which the accumulated rainfall in 52 hours is up to 1 003.4 mm at Liangjiazhuang station in Xingtai of southern Hebei.Using routine upper-air and surface weather observations,regional automatic weather station data,radar mosaic of reflectivity factor,ERA5 reanalysisdata,and other relevant data,we conducted the analysis on the precipitation evolution characteristics,circulation patterns,environmentalconditions,and mesoscale features of the 23.7 severe torrential rain.The results indicate that the 23.7 severe torrential rain is characterized by long duration,large accumulated rainfall and wide coverage.After landing and moving northward,Typhoon Doksuri is blocked bythe high pressure barrier in northern North China at 500 hPa and stagnates.Total content of water vapor over most areas of Hebei reachedmore than twice the climate average state.All the factors,that low lifting condensation level,low free convection height,moderate convective暴雨灾害TORRENTIAL RAIN AND DISASTERSVol.43 No.1Feb.2024第43卷 第1期2024年2月第43卷暴雨灾害引言2023年7月29日08时8月2日08时(北京时，下同)，受台风“杜苏芮”减弱低压北上影响，北京、河北等地遭遇了罕见特大暴雨天气。据水利部门统计，海河流域有8条大小河流发生了有实测水文资料以来最大洪水，其中大清河、永定河出现特大洪水，子牙河出现大洪水，海河流域发生自1963年以来最大流域性特大洪水。河北省在这次罕见特大暴雨天气过程(以下简称“23.7”暴雨过程)中，因持续强降雨引发特大洪水造成重大经济损失和人员伤亡。据不完全统计(截至2023年8月10日)，全省110个县(市、区)388.86万人受灾，直接经济损失958.11亿元，因灾死亡29人、失联16人。暴雨是华北地区夏季68月最主要的灾害性天气之一，如“63.8”海河流域大洪水、“96.8”河北大暴雨、“12.7”北京大暴雨、“16.7”华北特大暴雨和“21.7”河南极端暴雨，均给经济社会发展和人民生命财产造成重大损失。不少学者和气象科技工作者对华北暴雨进行了广泛而深入的研究，取得许多有价值的成果，其主要集中在以下三个方面:(1)暴雨产生的天气背景及影响系统分析(孙建华等，2013；符娇兰等，2017；雷蕾等，2017；赵思雄等，2018；徐珺等，2022；齐道日娜等，2023)；(2)暴雨中尺度系统的结构分析、动力过程及数值模拟(俞小鼎，2012；孔期等，2022；Luoand Du，2023；Wei et al.，2023)；(3)典型极端降水个例分析(孙军等，2012；谌芸等，2012；苏爱芳等，2021；杨晓亮等，2021a；杨晓亮等，2022；苏爱芳等，2022；杨浩等，2022)。华北地区持续性大暴雨的发生往往都有来自低纬度的热带系统参与(丁一汇，2019；赵思雄和孙建华，2019)，且地形对降水影响显著(Xia and Zhang，2019；汪小康等，2022)。游景炎(1965)分析“63.8”特大暴雨指出，几次强烈阵性暴雨与辐合中心、辐合线和切变线关系密切，其中东风切变线起了重要作用。孙建华等(2006)对河北“96.8”特大暴雨过程的研究表明，台风倒槽内的中尺度云团是其直接影响系统，太行山的阻挡作用导致强降水云团在石家庄附近长时间维持。孙继松等(2012)重点分析了“12.7”北京大暴雨的对流性降水阶段，认为“列车效应”与惯性重力波有关。赵思雄等(2018)指出，“7.20”华北特大暴雨过程中，高低层涡旋的相互耦合导致地面气旋发展，其中暖输送带的参与至关重要。苏爱芳等(2021)研究指出，郑州“7.20”极端暴雨过程中，东南风急流发展使得强降水回波停滞、合并，导致郑州短历时降水强度达到极端。杨晓亮等(2021b)在分析环渤海地区北上台风过程时指出，大暴雨落区与副热带高压、低空急流和地形关系密切，副热带高压明显偏西偏强，当其控制整个河北或形成北部高压坝时，大暴雨主要位于河北南部太行山前，南北走向的太行山对暴雨有增幅作用。“23.7”暴雨过程具有维持时间长、累计雨量大、覆盖范围广等特点，造成洪涝灾害特别严重，及时对该过程进行回顾并展开研究非常必要。本文利用多源资料，对“23.7”暴雨过程的降水精细化演变特征、环境条件、中尺度特征和地形作用进行了初步分析，以期为今后此类罕见特大暴雨正确预报预警服务提供参考。1 资料说明本文分析所用资料包括:常规地面与探空、区域自动站、多普勒天气雷达、风廓线雷达资料与欧洲中期数值预报中心第五代全球大气再分析资料(ERA5，0.250.25，时间分辨率1 h)。首先，使用逐小时区域自动站降水资料分析“23.7”暴雨过程的降水分布、演变及持续时长等特征；然后，使用ERA5资料分析该过程的环流形势与天气系统，并计算整层气柱水汽总量、水汽通量与水汽通量散度；最后，使用探空资料分析大气层结、对流能量，并采用多普勒天气雷达和风廓线雷达资料探讨该过程降水的中尺度特征。另外，为检验ERA5 再分析资料用于分析“23.7”暴雨过程的可靠性，表1给出2023年7月29日08时8月2日08时京津冀地区不同高度探空观测与ERA5再分析资料的温度、风场、比湿等要素。对比结果显示，两种资料各要素值基本一致，说明ERA5资料可用于对该过程进行分析。instability energy,as well as the lasting convergence uplift provided by the stability and stagnation of inverted trough at 850 hPa,are thecauses of maintaining precipitation echo for a long time in central Hebei and in the foothills of Taihang Mountains in southwestern Hebei.The southeasterly boundary layer jet moves northwards along with the typhoon inverted trough,and the jet core is located in central Hebei,with the wind speed exceeding 22 m s-1and terrain plays a significant role in the rainfall event.During the influence of boundary layer jet onsouthwestern Hebei,multiple convective cells with echo intensity of 3040 dBz and centroid height lower than 6 km successively pass overthe Liangjiazhuang station,causing a total of 24 hours of short-term severe rainfall at the station.After the boundary layer jet moving northwards,the rainfall overlapping,caused by the continued long-term maintenance of stratocumulus mixed cloud precipitation echo in the foothills of Taihang Mountains due to the interaction of easterly wind of about 8 m s-1and terrain,is the main reason of the 52-hour accumulatedrainfall exceeding 1 000 mm at the Liangjiazhuang station.Key words:severe torrential rain;typhoon Doksuri;boundary layer jet;topographical effect2第1期表1 2023年7月29日08时8月2日08时京津冀地区探空观测与ERA5再分析资料对比Table 1 Contrast between sounding observations and ERA5 reanalysis datain Beijing-Tianjin-Hebei region from 08 00 BT 29 July to08 00 BT 2 August 2023高度/hPa925850700500200T/探空22.719.211.5-2.5-48.4ERA522.719.011.2-2.5-48.6u/(m s-1)探空-5.0-4.8-2.40.810.6ERA5-4.5-5.0-3.11.010.5v/(m s-1)探空5.25.86.45.97.3ERA55.05.96.36.27.4q/(g kg-1)探空17.214.710.35.00.1ERA516.314.29.95.00.1注：T为温度；u、v分别为纬向、经向风速；q为比湿。探空数据为河北张家口、唐山(乐亭)、邢台和北京4个探空站的平均值；ERA5为距离4个探空站最近格点数据的平均值2 降水实况2.1 降水演变特征从“23.7”暴雨过程逐日降水演变看，河北西南部最先出现强降水，之后雨区自南向北发展。7月29日，河北中南部偏西地区普降暴雨(图1b)，河北西南部太行山山前出现大暴雨、局部特大暴雨；30日，强降雨区向北发展(图1c)，大暴雨区域达到最大，河北中部、北京西南部、河北西南部山前等地出现大范围大暴雨到特大暴雨，其中河北西南部山前连续2 d出现特大暴雨；31日，降雨区进一步北移，大暴雨主要集中在河北张家口东部、保定北部、廊坊和北京西部等地(图1d)，河北南部降雨明显减弱。从该过程累计雨量分布看(图 1e)，北京西南部和河北中南部太行山前普遍在250800 mm 之间，250 mm 以上的降水区超过 6.5104km2，超400 mm的站点沿太行山200 m地形等高线呈南北带状分布，主要集中在两个区域:一是位于河北中部的保定中北部和北京西南部等地；二是位于河北西南部太行山东麓的石家庄西部、邢台西部、邯郸西北部。最大过程累计雨量出现在邢台临城梁家庄站(图1a、e中“”所示)，为1 003.4 mm，其52 h累计降雨量接近河北省年平均降雨总量(505.6 mm)的2倍。因此，选择过程雨量超过100 mm最集中的区域(图1e43N42414039383736km2.01.61.20.80.408006004002501005025100.108006004002501005025100.1043N42414039383736113 114 115 116 117 118 119 120E113 114 115 116 117 118 119 120E8006004002501005025100.108006004002501005025100.1043N424140393837361412108642(a)(b)(c)(d)(f)087月29日20087月30日20087月31日20088月1日20北京时图1河北省地形高度(填色区)及有关观测设备所在位置(a)，2023年7月30日08时(b)、31日08时(c)、8月1日08时(d)过去24 h累计雨量分布，7月29日08时8月2日08时京津冀地区过程累计雨量分布(e)，以及沿图e中虚线所作的逐小时纬向平均降雨量变化图(f)图a中，红色“”为多普勒天气雷达，蓝色“”为邢台内丘风廓线雷达，蓝色“”为邢台探空站，“”为降水极值中心邢台梁家庄；图b-e中，黑色实线为200 m地形等高线，图e中“”同图aFig.1 Topographical altitude(color-filled areas)and the location of observation instruments in Hebei Province.Prior-24 h accumulated rainfallat(b)08:00 BT 30 and(c)08:00 BT 31 July,and(d)08:00 BT 1 August 2023.(e)Distribution of accumulated rainfallin the Beijing-Tianjin-Hebei region from 08:00 BT 29 July to 08:00 BT 2 August 2023,and(f)the variation of meridional average hourly rainfall along thedashed line in Fig.1e.In Fig.1a,red symbols“”mark Doppler weather radars,blue symbol“”marks the wind profile radar at Neiqiu of Xingtai,bluesymbol“”marks the radiosonde station at Xingtai,and symbol“”marks Liangjiazhuang station in the center of maximum rainfall in Xingtai.In Fig.1b-e,the black solid line denotes the topographic contour line of 200 m,and in Fig.1e symbol“”represents the same as in Fig.1ammmmmmmmmm113 114 115 116 117 118 119 120E(e)杨晓亮，等：“23.7”河北罕见特大暴雨过程降水演变与中尺度特征分析3第43卷暴雨灾害中虚线)绘制出纬向平均逐小时降雨量演变图(图1f)，从中可看出降水区自南向北的发展过程，降水中心集中在南北两个纬度带:一是位于3738N的雨带，主要出现在2930日白天，对应图1e中河北西南部降雨中心；二是39N附近的雨带，降水从29日夜间开始，一直持续到8月1日，持续时间比其南侧雨带长，对应河北中部强降雨中心。2.2 雨强及持续时间从“23.7”暴雨过程降雨强度分布看(图2a)，各地最大小时雨量普遍在2040 mm之间，整体降雨强度并不是很极端，北京南部、河北中部和西南部的部分站点超过50 mm，相比河北西南部地区，河北中部最大小时雨量超过50 mm的站点更多，但该过程最大小时雨量极值(110.9 mm)出现在河北西南部的邢台内丘獐么站。从该过程降雨总时长分布看(图2b)，过程累计雨量大于100 mm站点中86%的站降雨总时长超过40 h，河北保定中部、承德西南部和北京南部降雨持续时间则超过60 h，其中保定易县富岗站降雨持续时间长达84 h，远超“16.7”华北极端强降水过程的48 h(符娇兰等，2017)。根据我国气象业务规范中所定义的小时降水量20 mm为短时强降水，“23.7”暴雨过程各站短时强降水维持时间普遍不长(见图2b中黑色等值线)，超过5 h的区域主要位于北京、保定、雄安新区、廊坊南部和石家庄西部、邢台西部。梁家庄站降雨始于29日早晨，31日凌晨基本结束，总降水时长为52 h(图2c)，低于河北中部许多站点，但其出现短时强降水的时间在京津冀地区最长，达24 h；该站最大小时雨量出现在29日23时，为48.1 mm。图2 2023年7月29日08时8月2日08时京津冀地区最大小时雨量分布(a，单位:mm)、降雨总时长(彩色圆点)和短时强降水时长(黑色等值线)分布(b，单位:h)以及梁家庄站逐小时降水量变化(c，单位:mm)(图a、b中红色粗实线为200 m地形等高线)Fig.2 Distribution of(a)maximum hourly rainfall(unit:mm)and(b)the total duration(dots,unit:h)of rainfall and the duration(black contours,unit:h)of short-term severe rainfall in the Beijing-Tianjin-Hebei region,and(c)the variation of hourly rainfall(unit:mm)at Liangjiazhuang stationfrom 08 00 BT 29 July to 08 00 BT 2 August 2023.In Fig.2a-b,the red thick solid line denotes the topographic contour line of 200 m43N42414039383736113114115116117118119120E113114115116117118119120E(a)(b)80706050403020mm h-1807060504030h降雨量/mm北京时50403020100(c)087月29日20087月30日20087月31日20088月1日20088月2日综上可知，河北西南部地区降水整体较平稳，小时雨量并不极端，总降雨时间也不长，其累计雨量大的主要原因是短时强降水维持时间长。河北中部最大小时雨量普遍较河北西南部大，且持续时间普遍超过河北西南部地区，降水持续性特征明显，因此大部分站点累计雨量超过400 mm。2.3 降水的极端性“23.7”暴雨过程与以往该地区4次极端暴雨过程相比(表 2)，河北省平均雨量超过“96.8”“12.7”和“16.7”暴雨过程，但低于“63.8”暴雨过程；出现暴雨量4第1期级以上降水的站点数超过“63.8”“96.8”“12.7”暴雨过程；过程雨量极值1 003.4 mm(29日08时8月2日08时)次于“63.8”暴雨过程的2 051.0 mm；比较站点最大降雨时长，本次过程临城赵庄乡梁家庄站为52 h，而“63.8”暴雨过程内丘獐么站则长达7 d。本次暴雨过程，河北省和北京市共有14个国家气象观测站(下同)日降水量突破其有气象记录以来历史极值，同时有26站3 d累计降水量突破其历史极值；河北省79站过程累计降水量超过本站常年7月降水量均值，16站过程累计降水量超过本站常年夏季(68月)降水量均值。表2 华北地区5次典型大暴雨过程实况Table 2 Data of the five typical torrential rain events in North China暴雨过程“63 8”“96 8”“12 7”“16 7”“23 7”起止日期(年 月 日)1963 8 1101996 8 362012 7 21222016 7 19212023 7 298 2河北省平均雨量/mm321.4132.850.6152.9176.3单站最大雨量量值/mm2051*670*541.0816.5*1003.4*位置(经纬度)邢台内丘獐么站(114.21E，37.35N)石家庄井陉微水站(114.14E，38.03N)北京房山河北镇(115.92E，39.8N)石家庄赞皇嶂石岩乡(114.09E，37.49N)邢台临城梁家庄站(114.09E，37.48N)小时最大雨量/mm104.380.1112.0*102.8*110.9*注：“*”为水文站观测数据；“*”为区域气象站观测数据；其他为国家气象站观测数据8595105115125135E55N4535251528262422201816141255N453525158595105115125135E(a)(b)(c)(d)图3 2023年7月29日(a)、30日(b)、31日(c)与8月1日(d)08时500 hPa位势高度(等值线，单位:dagpm)与850 hPa风场(风向杆，单位:m s-1)填色区为12 m s-1的低空急流，“”表示梁家庄站；图a中彩色线条为台风“杜苏芮”移动路径Fig.3 Geopotential height field(contour,unit:dagpm)at 500 hPa and horizontal wind field(wind bar,unit:m s-1)at 850 hPa at(a)08 00 BT 29,(b)08 00 BT30 and 08 00 BT 31 July,and(d)08 00 BT 1 August 2023.Color-filled areas show the low-level jet of wind speed greater than or equal to 12 m s-1,and symbol“”marks Liangjiazhuang station.In Fig.1a,the colored line denotes the moving path of Typhoon Doksuri综上可知，“23.7”暴雨过程具有持续时间长、累计雨量大、覆盖范围广等特征，累计雨量、单站极值雨量超过华北地区以往“96.8”“16.7”“12.7”极端暴雨过程，次于“63.8”暴雨过程；该过程累积雨量400 mm以上的区域覆盖河北中部以及河北西南部太行山山前地区；强降水自南向北发展，过程累计雨量超100 mm站点的降雨时长普遍超过40 h，降水维持时间和最大小时雨量河北中部站点普遍大于河北西南部地区，但短时强降水时长则是河北西南部太行山山前超过河北中部。3 环流形势与环境条件3.1 环流形势2023年7月29日8月1日，500 hPa中高纬地区冷空气活动位置偏北，河北主要受来自低纬度热带和副热带天气系统影响。29日08时(图3a)，西太平洋副热带高压(以下简称副高)呈块状，其位置明显偏北偏杨晓亮，等：“23.7”河北罕见特大暴雨过程降水演变与中尺度特征分析5第43卷暴雨灾害西。第5号台风“杜苏芮”7月28日在福建沿海登陆后沿副高西侧偏南气流一路北上(图3a中彩色线条)，台风减弱低压进入安徽境内时其东侧与副高之间形成一支强盛东南风低空急流，急流中心风速超过24 m s-1，将东南沿海暖湿空气源源不断向华北输送，此时冀鲁交界附近已形成东南风与东北风的倒槽切变线，地面雨区在倒槽附近形成后自东向西移至河北南部。30日08时(图3b)，副高已与蒙古高压脊打通，在河北北部形成准东西向高压坝，阻挡了台风低压继续北上，此时台风减弱低压中心位于河南，其北侧倒槽切变线伸向河北中南部地区，切变线东侧为风速1618 m s-1的东南风低空急流，降水主要位于倒槽切变线附近。31日08时(图3c)，高压坝进一步加强，副高588 dagpm线西界已抵达115E以西，台风低压迅速减弱，850 hPa河北中部到北京一带存在东西向暖式切变线，北京附近东南风急流仍维持在18 ms-1，但急流水平尺度已减小，之后降水区主要位于河北中部偏北地区和北京西部(图1d)。8月1日08时(图3d)，副高588 dagpm线控制华北大部分地区，台风低压和低空急流随之消失，850 hPa转为偏南风，河北地面以分散性雷阵雨为主，降雨强度和范围明显减弱(小)。综上可知，第5号台风“杜苏芮”登陆北上带来大量暖湿空气，副高与蒙古高压脊打通形成“高压坝”使天气形势维持稳定，阻挡了“杜苏芮”进一步北上，以及850 hPa低空急流和倒槽切变线在河北长时间维持创造了较好的辐合抬升条件，并形成非常有利于华北出现持续性大暴雨的天气形势。从该过程环流形势和逐日降水量看，台风倒槽影响河北的主要时段是7月30日，该时段河北大多数台站降水都是最强的(图1c)，因此下文重点探讨此时段强降水的发生原因。3.2 环境条件3.2.1 不稳定条件从位于河北南部的邢台站(位置见图1a)7月2930日不同时次探空图上可见(图4ad)，7月30日20时之前，整层大气都接近饱和，对流有效位能(CAPE)在3801 079 J kg-1之间，说明环境大气存在一定的不稳定能量；地面露点温度维持在2426 之间(图略)，具备产生短时强降水的水汽条件(苏爱芳，2021)。由于边界层水汽趋于饱和，抬升凝结高度(LCL)、自由对流高度(LFC)均很低，即在近地层，这使得层云云底低、环境蒸发弱，只要有弱的辐合抬升，气块就能沿湿绝热线上升进而成云致雨，并在CAPE的加持下发展加强。由于对流层中下部均为东南风或西南风，因此06 km垂直风切变较弱，始终维持在11 m s-1以下，弱2003004005006007008009001 000自由对流高度抬升凝结高度温度/气压/hPa-30-20-100102030402003004005006007008009001 000自由对流高度抬升凝结高度自由对流高度抬升凝结高度自由对流高度抬升凝结高度温度/-30-20-10010203040(a)(b)(c)(d)气压/hPa图4 2023年7月29日20时(a)与30日08时(b)、14时(c)、20时(d)河北邢台站探空图Fig.4 Sounding chart at Xingtai station in Hebei at(a)20 00 BT 29,and(b)08 00 BT,(c)14 00 BT and(d)20 00 BT 30 July 20236第1期垂直风切变有利于增强降水效率(孙继松，2017)。31日之后，随着河北南部降水停止，850 hPa以上温度露点差开始增大(图略)，但近地层大气仍维持水汽饱和状态。综上可见，台风倒槽影响该过程强降水期间，河北中南部环境条件为深厚的湿层、低的LCL和LFC、弱的06 km风垂直切变，这些条件有利于出现强降水，一定的CAPE为强降水的发生提供了较好的能量条件。3.2.2 水汽条件充沛的水汽是产生持续性强降水的必要条件。随着台风“杜苏芮”减弱低压及其外围气流的北上，京津冀地区整层气柱水汽总量(TCWV)明显增加。7月29日20时(图5a)，河北东南部TCWV增大到70 kg m-2，相43N424140393837364.03.02.01.51.00.5113114115116117118119120E43N42414039383736113114115116117118119120E(a)(b)(c)(d)45N403530110115120125E-0.5-1.0-2.0-3.0-4.0-5.0-6.0-8.02044N434241403938373635(e)(f)087月29日20087月30日20087月31日20北京时图5 2023年7月29日20时(a)、30日08时(b)、30日20时(c)和31日08时(d)整层气柱水汽总量(等值线，单位：kg m-2)及其相对于气候平均态(19912020年)的标准差倍数(填色)，7月29日20时925 hPa水汽通量(等值线，单位:g cm-1 hPa-1 s-1)和水汽通量散度(填色，单位:10-6g cm-2 hPa-1s-1)分布图(e)，以及29日08时31日20时925 hPa沿116E的水汽通量(等值线，单位:g cm-1 hPa-1 s-1)和风场(风向杆，单位:m s-1)时间演变(f)Fig.5 The total column water vapour(contour,unit:kg m-2)and its standard deviation multiples(color-filled areas)with respect to the historical climateaverage state at(a)20 00 BT 29,(b)08 00 BT 30,(c)20 00 BT 30 and(d)08 00 BT 31 July 2023.(e)Water vapor flux(contour,unit:g cm-1 hPa-1 s-1)and water vapor flux divergence(color-filled areas,unit:10-6g cm-2 hPa-1 s-1)at 925 hPa at 20 00 BT 29 July 2023.(f)Latitude-time cross section of watervapor flux(contour,unit:g cm-1 hPa-1 s-1)and wind(wind bar,unit:m s-1)at 925 hPa along 116E from 08 00 BT 29 to 20 00 BT 31 July 2023杨晓亮，等：“23.7”河北罕见特大暴雨过程降水演变与中尺度特征分析7第43卷暴雨灾害对其前30 a气候平均态(19912020年)的标准差多达2倍。30日，随着台风倒槽北伸，TCWV大值