昌吉州2015年一次局地強(qiáng)對(duì)流天氣過(guò)程分析

海麗曼·庫(kù)爾班塔依

（昌吉回族自治州氣象局，新疆昌吉831100）

昌吉州2015年一次局地強(qiáng)對(duì)流天氣過(guò)程分析

海麗曼·庫(kù)爾班塔依

（昌吉回族自治州氣象局，新疆昌吉831100）

利用常規(guī)觀測(cè)和地面自動(dòng)站資料，NCEP1°×1°再分析資料、FY-2E衛(wèi)星云圖，針對(duì)2015年6月9～10日昌吉州地區(qū)一次大暴雨過(guò)程進(jìn)行了天氣動(dòng)力學(xué)診斷和中尺度分析，結(jié)果表明：大降水產(chǎn)生于有利的天氣尺度系統(tǒng)配置中，風(fēng)場(chǎng)的輻合，溫度梯度大，高層降溫、低層升溫的形式，還有冷平流自高空伸向降水區(qū)，有利于水汽的凝結(jié)；地形對(duì)暴雨的強(qiáng)度以及落區(qū)等起重要作用，天山山區(qū)由于特定的地形形成了三支明顯的氣流，由這三支氣流組成的中尺度輻合系統(tǒng)對(duì)中尺度對(duì)流云團(tuán)的形成和發(fā)展起重要的作用。云團(tuán)的加強(qiáng)和發(fā)展與地形作用密切相關(guān)。

昌吉州；強(qiáng)對(duì)流天氣；分析

1 天氣概況

2015年6月9日13時(shí)后，昌吉州大部地區(qū)相繼出現(xiàn)中量以上降水過(guò)程，6月9日08時(shí)～10日08時(shí)，全州32個(gè)測(cè)站達(dá)到暴雨量級(jí)，其中7個(gè)站出現(xiàn)大暴雨，其中木壘縣照壁山鄉(xiāng)雙灣村達(dá)107.2毫米/小時(shí)，為特大暴雨（9日21時(shí)至10日凌晨3時(shí)出現(xiàn)91.2毫米的短時(shí)強(qiáng)降水）。最大1小時(shí)降水量出現(xiàn)在瑪納斯縣包家店為28.6毫米。

山區(qū)及平原個(gè)別測(cè)站出現(xiàn)大風(fēng)、雷電及短時(shí)強(qiáng)降水等強(qiáng)對(duì)流天氣。呼圖壁9日17時(shí)出現(xiàn)8級(jí)西北陣風(fēng)，極大風(fēng)速26.5米/秒；9日午后16時(shí)瑪納斯、阜康、天池等地先后出現(xiàn)雷電；9日16～19時(shí)瑪納斯縣包家店降水量達(dá)35.1毫米；木壘縣日降水量達(dá)62.0毫米，突破歷史同期極值（1999年6月18日40.1毫米），其中，10日01～02時(shí)兩小時(shí)降水量達(dá)29.7毫米。強(qiáng)降雨天氣造成昌吉州木壘縣、奇臺(tái)縣、瑪納斯縣、阜康市4個(gè)四縣市29個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)洪澇、風(fēng)雹災(zāi)害。根據(jù)受災(zāi)縣、市上報(bào)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，全州受災(zāi)人口19512人，緊急轉(zhuǎn)移安置人口3283人，因?yàn)?zāi)死亡3人（因雷擊災(zāi)害死亡1人），失蹤人口2人，傷病人口1人，農(nóng)作物受災(zāi)面積6062公頃。一般損壞房屋2489間826戶，嚴(yán)重?fù)p壞房屋193間74戶，倒塌房屋164間53戶。直接經(jīng)濟(jì)損失3053萬(wàn)元。此次天氣的特點(diǎn)是：局地性強(qiáng)、降水時(shí)間短、小時(shí)雨強(qiáng)大、災(zāi)害性天氣種類多、受災(zāi)重（見下圖）。

6月 09日08時(shí)～10日08時(shí)過(guò)程累計(jì)降水量圖（單位：毫米）

2 大尺度天氣背景和影響系統(tǒng)

在100hPa天氣圖（圖略）上，南亞高壓呈單體型，其中心位于東經(jīng)70°附近的高原西部上空，副熱帶急流明顯北進(jìn)。在200hPa和500hPa的風(fēng)場(chǎng)上，昌吉州上空位于西南氣流的右側(cè)，西南氣流輸送水汽進(jìn)入昌吉州。

500hpa環(huán)流形式：6月8日08時(shí)歐亞范圍以兩槽兩脊的形式，西西伯利亞地區(qū)受低槽控制（槽前最大風(fēng)速32米/秒），巴湖受脊控制，昌吉區(qū)處在脊前偏西氣流控制中；8日20時(shí)（圖1a）西西伯利亞低槽緩慢東移加深槽的南段南伸至北緯40°附近（最大風(fēng)速仍為32米/秒），脊加強(qiáng)脊頂可伸展到北緯60°，北疆大部受脊前西北氣流控制中。9日08時(shí)低槽繼續(xù)東移分兩波，北支槽前最大風(fēng)速仍維持在32米/秒，脊南壓至新疆北部,北疆大部T-Td較大（≤12℃）。9日20時(shí)（圖1b）低槽繼續(xù)東移北抬成渦，槽前最大風(fēng)速增大到38米/秒并形成西南急流，新疆西部地區(qū)受南支槽前西南氣流控制中；并且100pha南壓高壓成雙體型，其中心位于東經(jīng)70°附近的高原西部上空，副熱帶急流明顯北進(jìn)；200hpa主槽前最大風(fēng)速達(dá)到44米/秒，克州、伊犁至塔城有較強(qiáng)的西南氣流，這條高空急流造成了暴雨區(qū)上空的氣流輻散，起到了高空抽吸作用，對(duì)大降水的形成有利；700pha伊犁至克拉瑪依有冷式風(fēng)切變存在，塔城、伊犁、烏魯木齊、克拉瑪依處準(zhǔn)飽和濕區(qū)中（1℃≤T-Td≤3℃）。低層切變、輻合，加之高空輻散抽吸作用，引起低層大氣質(zhì)量的補(bǔ)充性輻合上升運(yùn)動(dòng)，周圍空氣起補(bǔ)償作用，從而不斷將低層充足水汽和不穩(wěn)定能量帶到高空。這種高低空配置，使水汽、能量、動(dòng)量集中于未來(lái)暴雨區(qū)，導(dǎo)致強(qiáng)降水的發(fā)生。

3 地面天氣系統(tǒng)

9日08時(shí)（圖2a）咸海至巴湖南側(cè)受冷高壓控制，和田、西藏受熱低壓控制，我區(qū)處在冷高壓的上前部。冷高壓前部的冷空氣已進(jìn)入北疆大部地區(qū)。9日20時(shí)（圖2b）冷高東移北臺(tái)移至巴湖至西部國(guó)境線外，等壓線密集，該區(qū)仍處在高壓前部，北疆大部已出現(xiàn)降水。

圖1 8日20時(shí)（a）和9日20時(shí)（b）500hPa高度場(chǎng)（單位：dagpm）

圖2 9日08時(shí)（a）和9日20時(shí)（b）地面圖（單位：dagpm）

圖3 9日08時(shí)和9日20時(shí)700pha水汽通量

圖4 水汽通量散度時(shí)間垂直剖面圖（雙灣村(a)和馬牙山(b)）

4 物理量分析

產(chǎn)生大到暴雨的主要物理?xiàng)l件是充足的水汽、強(qiáng)盛而持久的上升運(yùn)動(dòng)、大氣層結(jié)的不穩(wěn)定。通過(guò)這三個(gè)方面對(duì)此次暴雨天氣過(guò)程進(jìn)行分析。

4.1 水汽條件

在此次暴雨過(guò)程中，暴雨區(qū)及其周圍上空 850hPa、700hPa、500hPa三層的比濕均維持較大，850、700hPa最大值分別為12.0g·kg-1和6.0g·kg-1，出現(xiàn)在9日20時(shí)；500hPa最大值為3g·kg-1，出現(xiàn)在10日08時(shí)。說(shuō)明暴雨區(qū)上空氣團(tuán)自身攜帶的水汽較為充足，為暴雨的形成提供了第一水汽條件。

水汽源地：通過(guò)對(duì)9日08時(shí)和9日20時(shí)700hPa水汽通量（圖3）分析發(fā)現(xiàn)，本次暴雨過(guò)程系統(tǒng)自身攜帶的水汽較為充足，另一部分水汽來(lái)源于西方路徑暖濕氣流的補(bǔ)充，兩支氣流在昌吉州上空匯合形成這次強(qiáng)降水。

水汽通量散度：水汽主要集中在大氣中的中低層，850pha、700pha、500pha這三層水汽通量散度輻合時(shí)，必然會(huì)導(dǎo)致水汽向上輸送，從而產(chǎn)生大降水。以此次天氣過(guò)程降水最大測(cè)站雙灣村和馬牙山（東經(jīng)90.16°、北緯43.44°，東經(jīng)88.55°、北緯43.52°）為指標(biāo)站，所繪制的水汽通量散度剖面圖上可以看出，9日08時(shí)至10日08時(shí)500pha以下水汽通量散度＜0的輻合區(qū)，在9日20時(shí)水汽通量散度最大值為-8×10-6g/ cm-2·hpa·s，由此說(shuō)明，在對(duì)流層中下層，昌吉州上空有大量的水汽聚積和輻合上升運(yùn)動(dòng)，高層則存在輻散抽吸作用，具備形成降水的條件。

圖5 垂直速度時(shí)間垂直剖面圖（雙灣村(a)和馬牙山(b)）

圖6 散度時(shí)間垂直剖面圖（雙灣村(a)和馬牙山(b)）

4.2 垂直運(yùn)動(dòng)

有了豐富的水汽供應(yīng)，不一定有暴雨，還需要有持續(xù)的、強(qiáng)勁的上升運(yùn)動(dòng)。同樣以雙灣村和馬牙山站點(diǎn)為例，垂直速度分析場(chǎng)表明，此次暴雨天氣過(guò)程中，垂直運(yùn)動(dòng)發(fā)展非常迅速。雙灣村在1000～200hPa發(fā)展出一個(gè)強(qiáng)盛的上升氣流區(qū)，200hPa以上出現(xiàn)較弱的下沉氣流；垂直速度最大上升中心位于9日20時(shí)700hPa，中心值為-30×10-3hPa/s(圖4a)。9日08時(shí)至10日08時(shí)，馬牙山在1000～150hPa發(fā)展出一個(gè)強(qiáng)盛的上升氣流區(qū)；垂直速度最大上升中心位于9日20時(shí)500hPa，中心值為-30×10-3hPa/s（圖4b）。同樣的時(shí)間上升氣流最大高度達(dá)到200hPa附近,此時(shí)正是暴雨集中時(shí)段；因此馬牙山暴雨時(shí)段集中在9日夜間。

在相應(yīng)散度場(chǎng)垂直剖面上，雙灣村（圖5a）9日20時(shí)低層（925pha至850pha）輻合，高層（500pha以上）輻散，同樣分析馬牙山散度剖面圖（圖5a）可知：9日20時(shí)高層輻散，低層輻合，低層輻合到500pha,大氣處于位勢(shì)不穩(wěn)定狀態(tài)，對(duì)對(duì)流發(fā)展有利；對(duì)應(yīng)渦度場(chǎng)上，9日20時(shí)低層存在正渦度，高層負(fù)渦度。強(qiáng)降水區(qū)上空,高層負(fù)渦度輻散與低層正渦度輻合相配合的動(dòng)力結(jié)構(gòu)，正是觸發(fā)此次大到暴雨的動(dòng)力機(jī)制。

圖7 6月9～10日衛(wèi)星云圖的演變

圖7 6月9～10日衛(wèi)星云圖的演變

雙灣村9日20時(shí)散度850pha負(fù)，中心值為700pha正，600hpa負(fù)，400pha、200pha正；馬牙山 9日20時(shí)散度 850pha負(fù)，中心值為，700pha正，500hpa負(fù)，400pha、200pha正（圖6）。5紅外云圖分析

從衛(wèi)星云圖上看（圖7），17時(shí)15分的云圖，在瑪納斯中部有中尺度對(duì)流性云團(tuán)，最低云頂亮溫為-44.44℃，在這一小時(shí)內(nèi)包家店的雨強(qiáng)為28.6毫米 /小時(shí)，說(shuō)明對(duì)流性云團(tuán)較強(qiáng)。18時(shí)15分在瑪納斯上空的對(duì)流云團(tuán)加強(qiáng)東移至阜康，在19時(shí)15分云團(tuán)前部的云帶與對(duì)流云團(tuán)匯合加強(qiáng)，在20時(shí)15分云帶云頂亮溫最低的地區(qū)主要在阜康，在21時(shí)45分云帶分裂成兩個(gè)中尺度對(duì)流云團(tuán)。在22日15分兩個(gè)對(duì)流云團(tuán)再一次加強(qiáng)，在木壘最強(qiáng)云頂亮溫為-46.82℃，在22～23時(shí)雙灣村一小時(shí)雨強(qiáng) 16.5毫米；在23時(shí)15分兩個(gè)對(duì)流云團(tuán)東移，位于阜康和吉木薩爾的云團(tuán)東移加強(qiáng)，最大云頂亮溫為零下50.33℃，云頂?shù)拿娣e增大，對(duì)應(yīng)四工河一小時(shí)雨強(qiáng)16.4毫米，而在木壘的云團(tuán)東移至東疆地區(qū)，強(qiáng)度減弱。在1時(shí)15分對(duì)流云團(tuán)減弱呈帶狀在奇臺(tái)木壘的沿天山一帶，對(duì)應(yīng)雙灣村一小時(shí)雨強(qiáng)23.7毫米，在2時(shí)15分云帶強(qiáng)度減弱，對(duì)應(yīng)雙灣村一小時(shí)雨強(qiáng)為22.8毫米，雨強(qiáng)也在減弱。

地形：從雙灣村（圖8）的地形衛(wèi)星圖可以看出，雙灣村位于東坡和北坡的位置，在背風(fēng)坡的東坡來(lái)說(shuō)，北疆出現(xiàn)一次弱冷空氣活動(dòng)，弱冷空氣翻越天山，產(chǎn)生重力內(nèi)波而造成短暫的較強(qiáng)對(duì)流天氣。迎風(fēng)坡就是北坡，降水多的主要原因是與地形產(chǎn)生的抬升運(yùn)動(dòng)緊密相聯(lián)。

6 結(jié)語(yǔ)

本次天氣過(guò)程是有利的大尺度環(huán)流背景下，中小尺度天氣系統(tǒng)造成的強(qiáng)對(duì)流天氣過(guò)程。

高層輻散底層輻合的形勢(shì)，造成上升運(yùn)動(dòng)，使得水氣凝結(jié)，對(duì)本次降水提供了動(dòng)力條件衛(wèi)星云圖上低槽云系，結(jié)構(gòu)密實(shí)云區(qū)對(duì)應(yīng)降水大值區(qū)，大降水的分布與云系發(fā)展、鼎盛、消散聯(lián)系緊密。

地形對(duì)暴雨的強(qiáng)度以及落區(qū)等起重要作用，天山山區(qū)由于特定的地貌形成了三支明顯的氣流，由這三支氣流組成的中尺度輻合系統(tǒng)對(duì)中尺度對(duì)流云團(tuán)的形成和發(fā)展起重要的作用。

圖8 雙灣村的地形衛(wèi)星圖

[1]陳春艷,孔期,李如琦.天山北坡一次特大暴雨過(guò)程診斷分析[J].氣象,2012,38(01):72-80.

[2]張俊蘭,魏榮慶,楊柳.2013年南疆兩次罕見暴雨落區(qū)的強(qiáng)度的對(duì)比分析[J].沙漠與綠洲氣象,2014,8(05):1-9.

[3]肖遞祥,楊康權(quán),祁生秀.2011年7月四川盆地兩次突發(fā)性暴雨過(guò)程的對(duì)比分析[J].氣象,2012,38(12):1482-1491.

[4]孫俊,鄧國(guó)衛(wèi),張渝杰,等.“13o6o30”遂寧市特大暴雨成因的初探[J].氣象,2014,40(10):1174-1182.

[5]劉春風(fēng),徐歡,柳宏英,等.一次中天山暴雨天氣的診斷分析[J].沙漠與綠洲氣象,2009,3(04):17-21.

[6]楊蓮梅.南亞高壓突變的一次新疆暴雨天氣研究[J].氣象,2003,29(08):21-25.

[7]徐歡,劉春風(fēng).昌吉地區(qū)一次低渦大降水診斷分析[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技,2014,(19):268-269.

[8]張家寶主編.新疆短期預(yù)報(bào)指導(dǎo)手冊(cè)[M].烏魯木齊:新疆人民出版社,1986.

[9]朱乾根,林錦瑞,唐東升.天氣學(xué)原理[M].北京:氣象出版社,2007.

P458.1

A

10.14025/j.cnki.jlny.2017.17.048

海麗曼·庫(kù)爾班塔依，維吾爾族，本科學(xué)歷，助理工程師，研究方向：天氣預(yù)報(bào)。