天津城区一次γ中尺度短时暴雨的热动力环境分析

利用睿图-短期预报子系统的精细化预报结果、地面加密自动站、多普勒雷达、FY-4A卫星的逐5 min可见光云图以及北京探空等资料,对2018年7月22日发生在天津城区的一次突发性γ中尺度短时暴雨的热动力环境进行了详细分析。结果表明:此次暴雨发生在500 hPa副热带高压控制范围内,是由城区孤立风暴造成的一次局地强降水过程,具有范围小(不足20 km)、生命史短(1~2 h)、雨强大(62.4 mm·h^(-1))、中尺度边界层环境复杂等特点。暴雨是在上游降水系统的冷池边界还远离天津城区时,由城市热岛、上游冷池出流前的边界层弱冷空气、系统性东北风和午后逐渐形成的中尺度海风共同作用造成的。下垫面水平热力差异及地表能量平衡的结果导致天津中心城区形成较为显著的热岛效应,热岛强度达2~4℃,与热岛效应伴随的城市热岛暖低压的形成与发展导致城区形成中尺度辐合中心。上游降水产生的中尺度高压(上游降水区)和天津城市热岛暖低压(下游非降水区)之间的气压梯度导致冷池前沿形成了一支超越冷池出流边界而率先到达天津城区的一支北风,这支边界层弱冷空气与系统性东北风、海风在城市热岛暖低压作用下均向城区汇合,进一步增强了城区辐合中心的强度及维持时间。垂直方向上,沿城区的纬向、经向分别形成了两个方向相反的、非对称的中尺度次级环流,其上升支正好位于天津城区。上游冷池出流前中尺度锋区东移造成的水汽集中以及热岛效应伴随的局地热量累积使城区逐渐发展为高湿高能区,且垂直方向上不稳定度增强,为局地暴雨的发生提供了有利的中尺度环境条件。