一次秋季大降水過程成因分析

沙達開提·依斯坎旦爾

摘要 本文利用常規(guī)哈密氣象站觀測資料、區(qū)域自動站氣象觀測資料、高空時空資料及T639（2.5°×2.5°）等分析資料，對2016年10月2—4日發(fā)生在哈密北部局地的大暴雨天氣過程進行診斷分析。結(jié)果表明，此次降水是在有利的大尺度環(huán)流背景下發(fā)生的；高空的西風(fēng)急流、中層的西南暖濕氣流、中低層的切變線和輻合線、低層的偏東氣流是暴雨發(fā)生的影響系統(tǒng)，而偏東低空急流的存在是產(chǎn)生此次大降水的重要條件，其作用是輸送水汽，與地形作用結(jié)合形成輻合上升。

關(guān)鍵詞 秋季大降水；天氣過程；成因分析；哈密北部

中圖分類號 P458.121.1 文獻標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-5739（2017）15-0209-02

從歐洲到新疆中緯度西風(fēng)加強，是入秋環(huán)流的重要特征。主要表現(xiàn)為副熱帶急流從新疆撤離，停留在青藏高原上空，主要停留在高原偏東地區(qū)。副熱帶急流在500 hPa圖上表現(xiàn)為，高原南側(cè)地轉(zhuǎn)風(fēng)速最大帶開始逐步建立，而在中亞、西亞的最大風(fēng)速帶進一步南移，新疆西側(cè)的西南氣流更明顯，中緯度極峰風(fēng)區(qū)進一步加強。

新疆屬于干旱、半干旱地區(qū)，但山區(qū)降水量較多。新疆農(nóng)業(yè)又多是灌溉農(nóng)業(yè)，95%的耕地灌溉是以山區(qū)自然降水補給的河水為水源，降水量大小與農(nóng)牧業(yè)的豐歉關(guān)系非常密切[1]。特別是大降水天氣過程往往還能引發(fā)山區(qū)洪水、泥石流，破壞農(nóng)田及水利設(shè)施，阻斷交通、通訊等，給國民經(jīng)濟和人民生命財產(chǎn)造成不可彌補的損失。秋季是收獲季節(jié)，也是冬麥播種季節(jié)，大降水對秋播有利，故初秋的大降水預(yù)報是秋季預(yù)報服務(wù)的一個重要方面[2]。

新疆地區(qū)規(guī)定以日降雨量R≥12 mm為中雨，R≥18 mm為大雨，R≥24 mm為暴雨的標(biāo)準。

1 天氣實況

2016年10月2日夜間至4日，受中亞低槽和暖濕氣流共同影響，哈密地區(qū)自西向東出現(xiàn)了一次降水天氣過程，主要分布在北部巴里坤及沿天山一帶，給當(dāng)?shù)剞r(nóng)牧業(yè)和交通造成了較大影響。其特點是降雨強度大、落區(qū)較集中、持續(xù)時間長、山區(qū)出現(xiàn)雨轉(zhuǎn)雪天氣。降水中心巴里坤測站累計雨量21.4 mm。根據(jù)觀測記錄，此次降水過程中最大降水量出現(xiàn)在巴里坤大河鎮(zhèn)（40.3 mm），有3個區(qū)域自動站日降水量超過24 mm、1個國家基本站和3個區(qū)域自動站日降水量超過18 mm、6個區(qū)域自動站日降水量超過12 mm。

2 環(huán)流形勢及主要影響系統(tǒng)

2.1 500 hPa形勢分析

大降水前期，歐亞范圍內(nèi)兩槽一脊的經(jīng)向環(huán)流，烏拉爾山南部附近有一個北支長波脊，南至槽南伸至里咸海以東，脊后有明顯暖平流促使該脊發(fā)展，并出現(xiàn)閉合的高中心。西伯利亞高壓和蒙古北部低壓北側(cè)出現(xiàn)較強的偏東氣流，北部高中心東移，使脊前偏東風(fēng)與南支峰區(qū)偏西峰之間形成切變，同時脊頂向東傾斜，沿脊前南下冷空氣西伸，隨脊前偏北風(fēng)帶北端東移，冷空氣孤立在閉合高中心南部的氣旋式切變處，低渦形成，中心強度560 dagpm，并配合-24 ℃的冷中心。

2日20：00烏拉爾脊維持，西伯利亞高中心加強略南調(diào)，貝湖低壓加強略西退，南支槽減弱東移，位置偏北并進入新疆，不斷分裂的短波造成新疆北部及沿天山一帶出現(xiàn)降水，-20 ℃線進入新疆北部，部分山區(qū)出現(xiàn)雨轉(zhuǎn)雪天氣。哈密地區(qū)處于低槽前的西南氣流中。

3日8：00西伯利亞高壓維持（圖1），貝湖低值系統(tǒng)略南調(diào)、中心值增大，南支槽影響新疆東部。北支上有一支西北氣流自新地島向東南輸送冷空氣，而南支上有一支西南氣流翻越青藏高原向東北輸送暖濕氣流，二者于東天山匯合，促進降雨天氣形成。同時-16 ℃線進入哈密北部，部分區(qū)域出現(xiàn)雨轉(zhuǎn)雪天氣。

造成此次大降雨過程的是歐亞范圍內(nèi)兩槽一脊形勢，烏拉爾山東側(cè)長波脊，西伯利亞高中心的長時間維持，下游貝加爾湖低壓的建立，為冷空氣堆積南下提供了有利的條件，加上冷暖氣流的作用，為此次大降水創(chuàng)造了天氣學(xué)條件。

2.2 高中低空急流

分析高空200 hPa急流發(fā)現(xiàn)，新疆整體受西風(fēng)急流控制，到3日8：00，西風(fēng)急流由36 m/s增強到50 m/s，急流軸位于阿克蘇到烏蘇之間，加強作用明顯。500 hPa有2支急流在東天山一帶匯合，一支為西北急流向東南延伸到90°E附近，另一支為弱西南急流向東北延伸到75°E附近。700 hPa偏東急流向西北延伸到90°E附近，暴雨中心位于高空急流出口區(qū)左側(cè)和低空急流左前方。即高層是西風(fēng)急流，中層是偏西急流，低層是偏東急流，符合新疆大降水“三股氣流”模型。

3 物理量場診斷分析

3.1 垂直速度分析

如圖2所示，2日20：00哈密北部300～600 hPa垂直速度場有較強的上升運動，最大中心位于500 hPa附近，有3個中心：一個位于博樂附近、一個位于阿克蘇附近、另一個位于奇臺，中心最大值108×10-2 Pa/s。到3日8：00最大中心仍位于500 hPa附近，上升運動明顯加強并達到最大，中心值48×10-2 Pa/s；對應(yīng)的300 hPa層上升運動中心位于北塔山附近，中心值達43×10-2 Pa/s。到3日20：00，200～500 hPa垂直速度明顯減小。低層到高層的較強輻合上升運動，加速了水汽集中，為此次大降水發(fā)生提供了動力條件[3]。

3.2 水汽通量分析

降水過程前期，500 hPa水汽通量分布不均勻，南疆為0.1～2.5 g/（s·cm2·hPa），北疆維持在1.5～4.5 g/（s·cm2·hPa）。其中，哈密北部水汽通量值維持在4 g/（s·cm2·hPa）左右，到2 日20：00哈密地區(qū)北部、沿天山到伊犁一帶的水汽通量進一步增大（圖3），達到5.77 g/（s·cm2·hPa）。說明南方暖濕空氣在中層西南急流的攜帶下，不斷向東北輸送；而上游地區(qū)在西北急流的作用下，不斷向東南輸送北方的冷空氣，2股冷暖空氣在新疆東天山一帶匯合。2日20：00在吐魯番—十三間房—巴里坤一帶700 hPa水汽通量達到5.34 g/（s·cm2·hPa）；從1日夜間到3日8：00在鐵干里克—十三間房—巴里坤一帶，850 hPa有水汽通量大值區(qū)，最大達到7.83 g/（s·cm2·hPa）。從低層到中層充沛的水汽輸送，為此次大降水過程提供了豐富的水汽條件[4]。endprint

3.3 散度分析

在700 hPa上，從1日20：00在哈密北部有輻合中心，到3日8：00達到最大，中心值達72×10-6 s-1，輻合上升運動位于700、200 hPa附近，500、100 hPa附近有對應(yīng)的輻散下沉運動，大降雨落區(qū)與輻散中心和輻合中心耦合作用強的地區(qū)吻合。從低層到高層，散度垂直結(jié)構(gòu)為輻合—輻散—輻合—輻散，高層強輻散的抽吸作用，促進了低層輻合的發(fā)展及水汽和能量向降雨區(qū)輸送，造成大降水。

4 衛(wèi)星云圖演變特征

利用FY2e逐小時衛(wèi)星云圖資料分析此次降雨衛(wèi)星云圖演變特征。2日20：00（圖4），主云系位于烏魯木齊至北塔山西北，受高空風(fēng)的影響，云系向東移動并發(fā)展，移動過程中分2支，一支偏南，在沿天山一帶，另一支偏北，位于伊犁—克拉瑪依一帶。南支云系在進入哈密北部時逐漸與偏北云系結(jié)合，發(fā)展成帶狀云系（圖5），云層增厚，水汽含量增加，造成劇烈的降水過程。3日20：00云系繼續(xù)向東北移動，哈密北部地區(qū)降水過程基本結(jié)束。

導(dǎo)致此次降水過程的云系從發(fā)生到消亡，一直位于沿天山一帶及哈密北部。南支云系對應(yīng)在500 hPa圖上為南支槽，開始云系慢慢東移，并向東北收縮，變成一條急流云帶，造成北部地區(qū)的大降水。

5 小結(jié)

（1）烏拉爾東側(cè)脊和西伯利亞高壓的長時間維持，南支槽的加強東移以及貝湖低值系統(tǒng)的西伸發(fā)展，對此次降水創(chuàng)造了有利的大尺度環(huán)流背景。

（2）中層大范圍上升氣流促進低層水汽輻合，隨著上升運動的加強，水汽抬升冷卻凝結(jié)降水，加強了大尺度上升運動。

（3）低層偏東氣流，中低層切變線、輻合線，中層西南暖濕氣流和高空西風(fēng)急流，在大降水過程中起到重要作用[5]。

（4）850、700、500 hPa槽前西南急流的加強，使槽前濕度增大、水汽在降水前進一步積聚。而中高層低值系統(tǒng)、急流和強大的上升運動起抽氣作用，使周圍水汽迅速集中，為此次大降水發(fā)生提供有利的動力條件和水汽條件[6]。

6 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] 張家寶，孟齊輝，孫沈清，等.新疆短期天氣預(yù)報指導(dǎo)手冊[M].烏魯木齊：新疆人民出版社，1986.

[3] 蔣軍，譚艷梅，李如琦.2004年7月新疆特大暴雨過程的診斷分析[J].新疆氣象，2005（4）：5-7.

[4] 朱乾根，林錦瑞，壽紹文.天氣學(xué)原理和方法[M].北京：氣象出版社，2000.

[5] 苗運玲，卓世新，宋良孌.新疆哈密北部一次入秋大降水天氣過程診斷分析[J].農(nóng)業(yè)與技術(shù)，2015（9）：147-149.

[6] 陳萍，徐遠波，吐莉尼沙.新疆博州一次秋季局地大暴雨過程分析[J].陜西氣象，2013（4）：16-20.endprint