2016年6月博州一次暴雨天氣過程分析

馬煜

摘 要：利用常規(guī)天氣資料、新疆區(qū)域逐小時自動站及NCAR/NCEP的1°×1°及2.5°×2.5°再分析資料，對2016年6月16日至18日博州出現(xiàn)的一次大降水天氣過程，從環(huán)流形勢、水汽輸送、動力、熱力條件等方面進行分析，結(jié)果表明：此次暴雨過程是烏拉爾山脊引導(dǎo)的北方冷空氣與南支槽帶來的暖濕空氣在博州地區(qū)交匯形成的一次降水過程；500hPa、700hPa和850hPa上的水汽輸送都較為充沛，且水汽來源于西南方向，與南支槽的移動路徑相對應(yīng)；動力學(xué)條件上變現(xiàn)為降水大值時間恰好與強的上升運動相對應(yīng)，而熱力學(xué)條件則是通過對博樂市站點的T-LogP圖的分析，發(fā)現(xiàn)對流有效位能（CAPE）、K指數(shù)、總指數(shù)、抬升指數(shù)等各項指標(biāo)均表明天氣發(fā)生時博州上空大氣層結(jié)極為不穩(wěn)定，有利于大降水的產(chǎn)生。

關(guān)鍵詞：暴雨；水汽輸送；垂直速度；T-LogP圖

0 引言

博爾塔拉蒙古自治州地處歐亞大陸腹地，準噶爾盆地西緣，西、北、南三面環(huán)山，中間是喇叭狀的谷地平原。博州屬大陸性干旱半荒漠和荒漠氣候，博樂市年平均降水量僅為200.3mm。由于博州特殊的地理環(huán)境、地形和下墊面條件的影響以及干旱的氣候背景，其暴雨發(fā)生有特殊性。

中亞低渦是新疆夏季大降水的主要天氣尺度影響系統(tǒng)之一。國內(nèi)有許多專家在暴新疆暴雨發(fā)生時的環(huán)流、觸發(fā)機制、熱動力演變特征等方面做過深入的研究，并取得了不少成果。張家寶[1]等研究分析了新疆降水的環(huán)流型和水汽來源；肖開提·多萊特等[2-3]研究分析了新疆暴雨水汽條件；李海燕等[4-5]研究了新疆暴雨過程中的動力熱力特征。2016年6月16日夜間開始（北京時，下同），博州出現(xiàn)了一次全州范圍的大降水天氣過程，降水主要集中在博州北部山區(qū)、溫泉及博樂河谷一帶。這次降水過程雨強大、持續(xù)時間長、影響范圍廣，持續(xù)的強降雨導(dǎo)致我市青得里鄉(xiāng)、達勒特鎮(zhèn)部分村隊小麥、棉花、滴灌帶和防洪壩遭受不同程度洪澇災(zāi)害。

要形成暴雨必須有充沛的水汽供應(yīng)，持久和強烈的上升運動。因此本文從低渦和暴雨的維持以及水汽的來源等方面來對這兩次天氣過程進行分析，并對前期兩次天氣的預(yù)報進行分析討論，找出我臺預(yù)報員在天氣預(yù)測中所遺漏或忽視的問題，以提高我臺預(yù)報員對暴雨天氣的預(yù)報準確率。

1 天氣實況

2016年6月16日博州出現(xiàn)系統(tǒng)性降水天氣，普遍出現(xiàn)大雨，部分地區(qū)暴雨，山區(qū)局部大暴雨。此次天氣過程降水量大，降水范圍廣，降水持續(xù)時間長。17日01時開始，博樂測站開始有降水出現(xiàn)，隨后精河、阿拉山口、溫泉陸續(xù)出現(xiàn)降水；降水?dāng)嗬m(xù)持續(xù)到19日05時。降水大值時間段主要集中在17日白天和18日的白天。其中博樂市累計降水量51.3毫米，阿拉山口30.3毫米，溫泉23.5毫米，精河17.3毫米；全州有30個區(qū)域自動站累計降水量達25mm以上，8個站50mm以上，其中溫泉查鄉(xiāng)哈仁古自動站累計降水量達111.1毫米

2 環(huán)流背景

2.1 100hPa大尺度環(huán)流特征

16日歐亞范圍內(nèi)中高緯度呈兩槽一脊型，西西伯利亞為平均脊區(qū)，歐洲西岸和東亞沿岸為槽區(qū)；南亞高壓為東部型，中心在80°E附近，并在高原上穩(wěn)定維持。西西伯利亞大脊的北部東移，南部受高壓阻擋停滯，17日，在地中海南部又形成了一個高壓中心，阿拉伯半島北部形成一支低槽，低槽南伸較明顯，氣流攜帶低緯度的水汽沿著高壓外圍輸送到博州地區(qū)，烏拉爾山以東至蒙古高原一帶形成一支橫槽；18日高壓任然維持，但有緩慢南壓，新疆以北的橫槽緩慢轉(zhuǎn)豎影響新疆西北部；19日非洲的高壓中心消失，阿拉伯半島的低槽開始迅速東移，逐漸與東移的西伯利亞低槽合并，一同影響我區(qū)；20日槽過境，槽后西北氣流開始影響我區(qū)，天氣結(jié)束。自始至終南亞高壓僅在17日20時短暫地形成雙體型，但也是東強西弱，其余時段高壓中心都穩(wěn)定維持在高原上空80°E附近。

2.2 200hPa高空急流

在天氣發(fā)生時段內(nèi)，副熱帶急流北移逐漸控制新疆，急流軸在42°N附近，急流中心最大風(fēng)速達到46m/s，博州處于急流軸出口區(qū)北，高空急流出口區(qū)左側(cè)輻散，右側(cè)輻合，垂直于高空急流出口區(qū)的剖面上，急流出口區(qū)左側(cè)的下部上升，出口區(qū)右側(cè)的下部下沉。由高空急流激發(fā)出次級環(huán)流，該次級環(huán)流使博州地區(qū)為上升運動區(qū)。次級環(huán)流加強了暖濕空氣的上升，干冷空氣的下沉，加大了地面風(fēng)速，使天氣更加強盛。

2.3 500hPa環(huán)流形勢及影響系統(tǒng)

天氣過程前期，歐亞大陸中緯度呈兩脊一槽型，烏拉爾上到阿拉伯半島附近為一寬廣的脊區(qū)，我國中東部為一弱脊控制，但穩(wěn)定維持，里海和巴湖之間為一低渦；受主導(dǎo)系統(tǒng)烏拉爾山脊東移北伸的影響，高緯上的低渦減弱成橫槽并略有南壓，與減弱成槽北抬的南支槽合并，兩支影響系統(tǒng)在17日、18日共同影響博州地區(qū)。南支系統(tǒng)攜帶暖濕空氣北抬，北支系統(tǒng)攜帶北方冷空氣，冷暖空氣在我區(qū)上空交匯，為降水提供有利的條件。

3 物理量診斷分析

利用40°～50°N、70°～90°E范圍內(nèi)，1000～200hPa的ncep逐6小時再分析資料進行診斷分析。

3.1 500hPa水汽輸送

充沛的水汽時暴雨天氣形成的必要條件。此次降水過程500hPa的水汽輸送大值時段主要在17日凌晨到白天，南支系統(tǒng)北抬東移過程中，槽前西南氣流攜帶低緯的充沛水汽影響博州地區(qū)，水汽通量最大值達到6g/kg左右（圖1）。

3.2 700hPa和850hPa水汽輸送特點

通過700hPa的水汽輸送路徑分析可以更清楚地發(fā)現(xiàn)，暴雨發(fā)生前，對流層中低層均表現(xiàn)出西南偏西風(fēng)并攜帶著水汽影響我區(qū)。從圖5可以看出，此次降水天氣的水汽輸送路徑均為西方路徑，水汽輸送量較大，最大可達8～10k/kg，也與大降水發(fā)生的時間比較一致（圖5）。850hPa上的水汽輸送則分為兩個階段，第一階段為16日開始一直到17日，水汽輸送為北方路徑，輸送量在6～8k/kg；第二階段為17日夜間到18日，水汽輸送為西南路徑，輸送量在4～6k/kg（圖2）。

3.3 上升運動分析

強的上升運動為降水提供良好的抬升條件，將大大提高降水的效率。為了深入研究此次降水的垂直運動條件，做博樂市站點的時間垂直剖面圖，可以看出在此次天氣過程中，17日08時到14時有較強的上升運動，垂直速度達到150×10-3m/s，也剛好跟強降水時段相對應(yīng)。又沿（45.4°N，80.7°E）到（44.4°N，84.0°E）做剖面圖，切面正好東西向貫穿博州，發(fā)現(xiàn)17日14時博州范圍內(nèi)自西向東整層都是上升運動，對暴雨的產(chǎn)生提供有利的動力條件（圖3）。

3.4 能量和不穩(wěn)定條件分析

強降水的產(chǎn)生需要充沛的水汽和動力條件，還必須具備一定的能量和不穩(wěn)定條件。對流有效位能CAPE表示氣塊相對于環(huán)境的正浮力所作功的大小，值越大，對流越容易產(chǎn)生。對流抑制能量CIN是氣塊獲得對流潛勢必須超越的能量臨界值，不能太大，也不能太小。K指數(shù)、TT總溫度和SI指數(shù)、LI抬升指數(shù)能夠反映大氣的層結(jié)穩(wěn)定情況，K指數(shù)和TT值越大，SI指數(shù)或LI越小，層結(jié)越不穩(wěn)定。下面是博樂市站點6月17日14時和28日20時的T-LogP圖（圖7），在此次天氣過程中，博樂CAPE達到3048J/kg，K指數(shù)達到40℃，總溫度為52℃，LI指數(shù)下降為-8℃；以上數(shù)據(jù)可表明，降水發(fā)生時，博州上空中低層大氣處于強的對流不穩(wěn)定狀態(tài)，十分有利于大降水的發(fā)生。

4 小結(jié)

本文對2016年6月博州一次暴雨天氣過程進行分析診斷，初步得到以下幾點結(jié)論：

（1）從降水特點來看，16日至18日的降水主要表現(xiàn)為降水強度弱，降水范圍廣，降水分布不均勻，降水持續(xù)時間長。

（2）從100hPa環(huán)流上分析，南亞高壓雖然一直呈東部型，且高壓中心穩(wěn)定維持在高原上空，但由于阿拉伯半島北部的低槽在高壓的阻擋下被迫北抬，暖濕空氣與北方南下的冷空氣在博州交匯，有利于降水的形成。

（3）200hPa上副熱帶急流明顯北抬，博州處于急流軸出口區(qū)左側(cè)，強輻散有利于形成“抽氣機”效應(yīng)，加強上升運動；500hPa高度上減弱北抬的南支槽與北支低渦合并，之后共同影響我區(qū)，南支槽攜帶充沛的水汽，北支低渦為冷空氣，剛好在我區(qū)交匯。

（4）從水汽輸送路徑上分析，博州地區(qū)的水汽主要來源于西方路徑的水汽輸送。從物理量場上分析，此次天氣過程水汽輸送路徑為西方路徑，強降水發(fā)生時博州700hPa上有8～10g/kg的水汽通量，并且伴有 m/s的垂直速度。T-LogP圖上表現(xiàn)為400hPa以下為飽和濕區(qū)，300hPa以上有干冷空氣侵入，配合大的CAPE值、K指數(shù)和總指數(shù)TT，以及低的抬升指數(shù)LI，表明整個層結(jié)是不穩(wěn)定的。

參考文獻

[1]張家寶，鄧子風(fēng).新疆降水概論[M].北京：氣象出版社.1987.

[2]肖開提·多萊特，湯浩 .“96·7”新疆特大暴雨的水汽條件研究[J].沙漠與綠洲氣象， 1997（01）：8-11.

[3]楊蓮梅，張云惠，湯浩. 2007年7月新疆三次暴雨過程的水汽特征分析[J]. 高原氣象， 2012， 31（04）：963-973.

[4]李海燕. 天山山區(qū)暴雨過程的多尺度綜合分析及動力診斷[D]. 蘭州大學(xué)， 2014.

[5]王敏仲，魏文壽，楊蓮梅. 新疆2007年“7·17”大降水天氣過程診斷分析[J]. 中國沙漠， 2011， 31（01）：199-206.