2016年主汛期河南縣連續(xù)強(qiáng)降水天氣診斷分析

徐開(kāi)宇+鄭志紅+侯琳

摘要 本文利用常規(guī)觀測(cè)資料、Micaps、衛(wèi)星云圖、多普勒雷達(dá)資料等，對(duì)2016年汛期內(nèi)8月23—24日青海省河南縣出現(xiàn)的短時(shí)強(qiáng)降水天氣進(jìn)行環(huán)流背景及物理量場(chǎng)的分析，重點(diǎn)分析造成此次強(qiáng)降水的主要原因。結(jié)果表明，在588線副高控制范圍內(nèi)的高濕高溫狀態(tài)下，冷暖空氣的匯合以及切變輻合造成了此次對(duì)流不穩(wěn)定；在具備充分水汽供應(yīng)的條件下，垂直方向上低空輻合高空輻散的配置為此次降水提供了動(dòng)力條件。

關(guān)鍵詞 強(qiáng)降水；天氣；診斷分析；主汛期；青海河南；2016年

中圖分類(lèi)號(hào) P426.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-5739（2017）12-0233-03

河南縣位于青藏高原東部、青海省的東南部、九曲黃河第一右旋彎曲部的弦部的南端，氣候?yàn)楦咴箨懶詺夂?，屬高原亞寒帶濕?rùn)氣候區(qū)。由于海拔較高、地勢(shì)復(fù)雜和受季風(fēng)的影響，高原大陸性氣候特點(diǎn)比較明顯。

短時(shí)強(qiáng)降水是河南縣夏季尤其汛期內(nèi)主要的災(zāi)害性天氣之一，而強(qiáng)降水的特征屬于中小尺度天氣系統(tǒng)，并且突發(fā)性較強(qiáng)，時(shí)空尺度小，發(fā)展和移動(dòng)速度較快，一旦降水強(qiáng)度較大，很容易引發(fā)災(zāi)害，因而這也成為了天氣預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)工作的重點(diǎn)和難點(diǎn)之一[1-2]。本文對(duì)青海省河南縣2016年8月23—24日連續(xù)2 d夜間出現(xiàn)的短時(shí)強(qiáng)降水過(guò)程進(jìn)行診斷分析和總結(jié)，以期為以后預(yù)報(bào)此類(lèi)天氣過(guò)程提供參考。

1 天氣實(shí)況與災(zāi)情

2016年8月23日、24日河南縣連續(xù)2 d出現(xiàn)了短時(shí)強(qiáng)降水天氣（圖1）。23日降水主要集中在22：00—24：00，最大降水在23：00，達(dá)24.6 mm，過(guò)程降水量達(dá)50.2 mm。24日夜間又在河南縣本站出現(xiàn)短時(shí)強(qiáng)降水，其中20：00—21：00的1 h降水達(dá)到58.5 mm，突破歷史日極值，此后降水逐漸減小，至次日1：00降水才結(jié)束，總降水達(dá)66.8 mm。該地連續(xù)2 d降水都達(dá)到暴雨量級(jí)，并且降水相對(duì)集中、時(shí)間短、強(qiáng)度大。

河南縣連續(xù)2 d出現(xiàn)暴雨天氣致使該縣233戶998人受災(zāi)，1人輕微受傷，損壞房屋（包括2層樓房、平房、輔助房）345間，沖毀涵洞6個(gè)、小型橋梁1座、帳篷17頂，損壞網(wǎng)圍欄1 500 m、倒塌圍墻1 700 m，1輛出租車(chē)嚴(yán)重泡水報(bào)廢，損壞5輛摩托車(chē)，群眾家中室內(nèi)裝潢家具及家電等日用品受到不同程度的損壞，經(jīng)濟(jì)損失達(dá)237萬(wàn)元。

2 天氣形勢(shì)分析

2.1 高空環(huán)流形勢(shì)

從500 hPa高空?qǐng)D分析，見(jiàn)圖2（a），23日8：00青海省在588 hPa副熱帶高壓（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“副高”）控制范圍內(nèi)，592 hPa高壓中心位于四川—江蘇一帶，河南縣地處四川西部方位，受592 hPa外圍偏東南氣流影響，青海省東部地區(qū)溫度露點(diǎn)差 ≤5 ℃。到了23日20：00，隨著白天溫度升高，全省又位于很強(qiáng)的暖中心區(qū)域，溫度露點(diǎn)差逐漸減小到3 ℃以內(nèi)，即處于高濕高溫狀態(tài)下，配合400 hPa青南地區(qū)玉樹(shù)至河南一線受偏西風(fēng)與偏東風(fēng)的輻合，這也使此次強(qiáng)降水的觸發(fā)機(jī)制有所形成。到了24日20：00副高繼續(xù)加強(qiáng)西伸，見(jiàn)圖2（b），控制到整個(gè)西藏地區(qū)，在高壓內(nèi)部西藏地區(qū)色林措湖附近形成斷裂的閉合588 hPa的小高壓。因?yàn)榍嗪Ｇ嗄系貐^(qū)受副高外圍的東南風(fēng)在588 hPa小高壓附近的風(fēng)向轉(zhuǎn)為偏西南風(fēng)，所以20：00青海玉樹(shù)、果洛及黃南南部受西南氣流影響，河南縣上游的同德地區(qū)T-Td≤1 ℃，為濕度中心。在巴爾喀什湖高空槽的80°E附近區(qū)域等溫線密集，高空鋒區(qū)明顯，冷空氣南下，冷平流進(jìn)入暖區(qū)，造成冷暖空氣的匯合，并且在青海湖偏南、河南縣上游的貴南站附近形成切變輻合，造成對(duì)流不穩(wěn)定，形成了局地大暴雨天氣。在整個(gè)過(guò)程中，副高的西進(jìn)加強(qiáng)也說(shuō)明能量集聚[3-4]。

2.2 地面形勢(shì)

2016年8月23日、24日地面形勢(shì)比較相似，青海均受熱低壓控制。24日14：00中高緯度位于巴爾科什湖冷高壓中心，不斷分裂的冷空氣南下在北疆堆積，分成2路侵入青海省，一路從海西侵入，另一路從河西走廊東移倒灌青海東北部。至24日20：00，全省都有冷空氣，為正變壓、負(fù)變溫。午后冷暖空氣的匯合是造成熱對(duì)流的條件之一[5-6]。并且從24日17：00的流線圖（圖3）上看，河南地區(qū)的輻合較強(qiáng)，成為輻合中心，這也是強(qiáng)降水形成前的觸發(fā)條件。與此同時(shí)海南、果洛部分地區(qū)開(kāi)始出現(xiàn)降水。

3 物理量對(duì)比分析

3.1 水汽條件分析

對(duì)2016年8月22日20：00至24日20：00的水汽通量散度進(jìn)行分析，700 hPa上8月22日20：00青海省境內(nèi)大部分都是正值區(qū)，23日8：00青藏高原中東部水汽有明顯的增加趨勢(shì)，到24日20：00青南地區(qū)形成了最大中心值為 -37×10-7 g/（cm2·hPa·s）的輻合區(qū)，河南縣上空的輻合值達(dá)到 -8×10-7 g/（cm2·hPa·s），并且大降水區(qū)處于水汽通量輻合帶中。在500 hPa上河南縣為輻合區(qū)，上升至400、300 hPa表現(xiàn)為正值，為輻散區(qū)。強(qiáng)降水過(guò)程在水汽通量散度場(chǎng)上低層輻合高層輻散，為暴雨天氣提供了必要的水汽凝結(jié)條件[7-8]。

3.2 渦度場(chǎng)分析

8月23日強(qiáng)對(duì)流天氣發(fā)生前期，從渦度場(chǎng)可以看出，在青海偏南地區(qū)500 hPa上有1個(gè)45.3×10-6 s-1的強(qiáng)輻合中心。從渦度場(chǎng)垂直剖面圖看，青南地區(qū)300 hPa以上為輻散氣流，輻散中心位于150 hPa附近，中心值為-36×10-6 s-1，300 hPa以下為正渦度區(qū)，最大輻合中心在青海省海南州偏南地區(qū)，中心值為32×10-6 s-1，高低空的強(qiáng)輻合輻散中心與強(qiáng)對(duì)流天氣發(fā)生過(guò)程中暴雨落區(qū)有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

4 不穩(wěn)定層結(jié)分析

由于本次強(qiáng)降水也屬于青南地區(qū)大范圍的區(qū)域降水，受西南氣流影響，河南縣沒(méi)有探空站，所以在分析不穩(wěn)定層結(jié)時(shí)選取河南上游站達(dá)日站（站號(hào)：56046）作為指標(biāo)站。本次通過(guò)抬升指數(shù)LI、最大對(duì)流穩(wěn)定度BIC對(duì)層結(jié)穩(wěn)定度進(jìn)行分析（表1）。抬升指數(shù)LI在2次降水過(guò)程的23日20：00、24日20：00都由正值變?yōu)樨?fù)值，LI<0 ℃表示層結(jié)不穩(wěn)定。最大對(duì)流穩(wěn)定度BIC越高越有利于降水的產(chǎn)生，在此2次降水過(guò)程時(shí)都呈上升趨勢(shì)，并且在24日20：00從2.2 ℃直接上升至9.2 ℃。指數(shù)的變化都是有利于強(qiáng)降水，這也可以說(shuō)明通過(guò)層結(jié)穩(wěn)定度指數(shù)的變化可以有效判斷大降水的產(chǎn)生。

同樣，對(duì)上游達(dá)日站進(jìn)行探空資料分析可以看到，23日8：00開(kāi)始資料上整個(gè)低層到高層反應(yīng)水汽條件都較好，說(shuō)明此次降水始終處于高濕高溫狀態(tài)。24日20：00中高層300～550 hPa有較強(qiáng)的不穩(wěn)定正能量區(qū)（圖4），濕度條件也是從低層到高層較好，400～500 hPa之間風(fēng)切變明顯，提供抬升條件易形成強(qiáng)對(duì)流，也就是河南縣在23日22：00—23：00、24日20：00—21：00分別出現(xiàn)了24.6、58.5 mm的短時(shí)強(qiáng)降水。

5 衛(wèi)星云圖分析

從此次強(qiáng)對(duì)流天氣衛(wèi)星云圖演變分析得知，23日、24日降水云系演變過(guò)程較相似。本文重點(diǎn)分析24日云系演變情況，即：24日12：00開(kāi)始玉樹(shù)、果洛有對(duì)流單體發(fā)展，結(jié)構(gòu)密實(shí)清晰。到18：00，見(jiàn)圖5（a），整個(gè)青南地區(qū)上空對(duì)流云團(tuán)擴(kuò)大發(fā)展勢(shì)頭旺盛，并且緩慢向東南方向移動(dòng)，云團(tuán)主力前沿已到達(dá)共和、貴南一帶。21：00分裂的對(duì)流云團(tuán)逐漸合并擴(kuò)大成一片，見(jiàn)圖5（b），并且在黃南州上空維持。并且云團(tuán)內(nèi)最強(qiáng)處白色塊狀云系就在澤庫(kù)與河南交界處，云頂亮溫TBB最大值達(dá)236 K，說(shuō)明此時(shí)對(duì)流旺盛。到了23：00，云系在原地開(kāi)始減弱，降水也逐漸減小。

6 雷達(dá)回波分析

從雷達(dá)回波演變圖（圖6）上分析，24日18：00反射率因子上看河南縣西部地區(qū)出現(xiàn)了大片的回波區(qū)，并在逐漸往東方向移動(dòng)過(guò)程中形成一條回波帶，到了20：30河南縣上空有西南、東北走向的回波帶，最大回波強(qiáng)度達(dá)到42 dBZ，并且從剖面圖發(fā)現(xiàn)回波強(qiáng)度比較深厚。受此影響河南地區(qū)出現(xiàn)了相對(duì)較大的短時(shí)暴雨。

7 結(jié)論

（1）在588 hPa副高控制范圍內(nèi)，同時(shí)配合很強(qiáng)的暖中心區(qū)域，溫度露點(diǎn)差在3 ℃以內(nèi)的高濕高溫狀態(tài)下，冷平流進(jìn)入暖區(qū)造成冷暖空氣的匯合，并且形成切變輻合，造成對(duì)流不穩(wěn)定，形成了本次過(guò)程局地大暴雨天氣。

（2）持續(xù)的高溫天氣為強(qiáng)降水積累了一定能量，在具備充分水汽供應(yīng)條件下，渦度場(chǎng)上的低空輻合高空輻散的這種配置，為此次降水提供動(dòng)力條件。并且通過(guò)抬升指數(shù)LI、最大對(duì)流穩(wěn)定度BIC層結(jié)穩(wěn)定度指數(shù)的變化是一個(gè)重要的判斷大降水的依據(jù)。

（3）對(duì)流云團(tuán)發(fā)展合并，最大回波強(qiáng)度達(dá)到40 dBZ、云頂亮溫TBB最大值達(dá)200 K以上，說(shuō)明對(duì)流旺盛，雷達(dá)強(qiáng)回波帶過(guò)境的地方會(huì)造成強(qiáng)降水。

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