新疆南疆西部干旱地區(qū)短時強降水預(yù)報方法及指標(biāo)

王金輝 王東 井立紅 吳海英 楊利鴻 肉孜阿吉

（1 新疆維吾爾自治區(qū)克孜勒蘇柯爾克孜自治州氣象局，阿圖什 845350；2 新疆維吾爾自治區(qū)塔城地區(qū)氣象局，塔城 834700；3 江蘇省氣象臺，南京 830002；4 新疆維吾爾自治區(qū)喀什地區(qū)氣象局，喀什 844000；5 新疆維吾爾自治區(qū)氣象局，烏魯木齊 830000）

0 引言

新疆克孜勒蘇柯爾克孜自治州（以下簡稱“克州”）位于南疆盆地西部，昆侖山北麓和帕米爾西端，全州地跨帕米爾高原東部，90%屬于山地，是我國向西開放的大通道和“橋頭堡”。隨著全球氣候變暖的背景，克州因其地理環(huán)境特殊，短時強降水多發(fā)、頻發(fā)，不均勻性突出，在短時強降水天氣條件下易引發(fā)次生災(zāi)害。據(jù)災(zāi)害數(shù)據(jù)統(tǒng)計，強對流天氣是近年來僅次于暴雨洪澇造成人員傷亡的第二大類氣象災(zāi)害。由于短時強降水的預(yù)報難度較大，提高克州災(zāi)害性天氣預(yù)報，特別是短時強降水的預(yù)報預(yù)警，已成為迫在眉睫的工作，也是防災(zāi)減災(zāi)所面臨的重大挑戰(zhàn)。

短時強降水是指短時間降水強度較大，其降水量達(dá)到或者超過某一量值的天氣現(xiàn)象，屬于強對流天氣的一種，根據(jù)《全國短時臨近預(yù)報業(yè)務(wù)規(guī)定》規(guī)定，將其定義為1 h雨量≥20 mm的降水，且降水總時間不超過6 h，多由中小尺度系統(tǒng)產(chǎn)生，具有突發(fā)性強，降水強度大，降水時間集中、可預(yù)報時效短的特點。因其突發(fā)性強，常造成城市積澇、山區(qū)洪水，沖毀公路、鐵路、農(nóng)田，對市民出行、農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)、公路交通運輸造成嚴(yán)重影響，且易引發(fā)暴雨山洪、泥石流、山體滑坡等次生地質(zhì)災(zāi)害。

許多學(xué)者就提高我國各地突發(fā)性短歷時強降水預(yù)報效果做了多方面的研究，司福意等[1]等對豫中北一次重災(zāi)強對流天氣過程剖析是在“流型識別”的基礎(chǔ)上，結(jié)合分析了強對流天氣4大構(gòu)成要素的動態(tài)演變，得出有助于提高強對流天氣預(yù)報能力的結(jié)論。曾明劍等[2]引進(jìn)構(gòu)建了系列“接近度”指數(shù)用于強對流天氣實時預(yù)報取得了較好的業(yè)務(wù)預(yù)報效果。王曉峰等[3]認(rèn)為快速更新同化數(shù)值模擬可以有效延長上海局地強對流過程預(yù)警時效并為城市強對流業(yè)務(wù)預(yù)報提供新思路，但對短歷時強降水致災(zāi)閾值探索的研究報道較少。彭芳等[4]統(tǒng)計分析了貴州省汛期短時強降水的時空分布特征。尹承美等[5]對濟南市區(qū)短時強降水特征進(jìn)行了分析。韓寧等[6]對陜西、甘肅、寧夏三?。▍^(qū)）的短時強降水進(jìn)行了統(tǒng)計。鄭媛媛等[7]對安徽省強對流天氣過程的物理機制、中尺度特征進(jìn)行了分析，認(rèn)為短時強降水槽前類對流不穩(wěn)定的建立主要是由于濕度差動平流引起，快速東移的短波槽是短時強降水的主要觸發(fā)機制。陳明軒等[8]分析研究了北京一次突發(fā)性對流降水的雷達(dá)回波特征。孫繼松[9]研究發(fā)現(xiàn)，短時強降水中最強回波所在的高度往往很低。李德俊等[10]對強冰雹和短時強降水天氣雷達(dá)特征及臨近預(yù)警進(jìn)行了分析研究，找出了適合本地的雷達(dá)預(yù)警指標(biāo)。應(yīng)冬梅等[11]選取了江西8次典型個例對冰雹、雷雨大風(fēng)和短時強降水進(jìn)行了對比，得到強對流天氣的特征。楊詩芳等[12]通過個例分析發(fā)現(xiàn)，短時強降水時大氣層結(jié)不穩(wěn)定，各個大氣對流參數(shù)場中心與短時強降水中心對應(yīng)較好。廖玉芳等[13]在我國11次強對流事件中499個S波段三體散射樣本雷達(dá)資料進(jìn)行統(tǒng)計分析，認(rèn)為這一現(xiàn)象可以應(yīng)用與強冰雹預(yù)報輔助預(yù)警。環(huán)境參數(shù)特征研究有助于了解強對流天氣發(fā)生的物理過程，許多參數(shù)在實際預(yù)報中有一定的指示意義。很多專家[14-16]也在這方面進(jìn)行深入的研究，周后福等[17]在分析了1995—2001年的雷暴、大風(fēng)、冰雹等強對流天氣過程，計算了不穩(wěn)定指標(biāo)、K指數(shù)和位勢不穩(wěn)定指標(biāo)等，用來作為強對流天氣的短時預(yù)報指標(biāo)；廖曉農(nóng)等[18]利用CAPE、抬升指數(shù)和風(fēng)切變等一些物理量分析一次嚴(yán)重的大雹事件；雷蕾等[19]分析了多種物理量在冰雹、雷暴大風(fēng)和短時暴雨天氣下的差異，指出0 ℃層高度、?20 ℃層高度、T850?T500、低空風(fēng)切變等有助于區(qū)分北京地區(qū)強對流天氣的類別，認(rèn)為這些參量的時間變化比物理量本身更能體現(xiàn)各種天氣的發(fā)生潛勢；李俊等[20]將“配料法”應(yīng)用于梅雨鋒強降水預(yù)報，使用“配料法”的關(guān)鍵在于合適因子的選取和對這些因子正確搭配的預(yù)測，該思路也可應(yīng)用于冰雹、雷暴大風(fēng)等強對流天氣的預(yù)報；陳子通等[21]分析了廣州中尺度數(shù)值模式，得出模式對溫度的模擬結(jié)果比其他物理量好。郝瑩等[22]分析發(fā)現(xiàn)了中等強度的對流有效位能和高的K指數(shù)有利于高降水效率的產(chǎn)生。

本文在借鑒前人研究理論的基礎(chǔ)上，利用克州境內(nèi)4個國家氣象站2016—2013年逐時降水實況資料，結(jié)合常規(guī)資料、探空資料以及喀什新一代天氣雷達(dá)資料，分析研究了克州地區(qū)短時強降水預(yù)報的氣候統(tǒng)計特征、演變規(guī)律及環(huán)流特征，從中總結(jié)歸納出相應(yīng)的預(yù)報因子，得到短時強降水的識別和預(yù)報指標(biāo)。

1 資料與方法

利用2006—2013年克州地區(qū)4個氣象觀測站（阿圖什、阿克陶、阿合奇、烏?。?—9月逐日逐小時降雨資料（圖1），將日雨量分為02—08、08—14、14—20和20—02時4個時段（北京時，下同）。

圖1 克州地區(qū)三縣一市站點分布圖Fig. 1 Distribution of stations in three counties and one municipal city in Kizilsu Kirgiz Autonomous PrefectureKezhou

依據(jù)新疆地區(qū)降雨量標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合本地天氣氣候特點，規(guī)定以1 h降水量≥10 mm作為短時強降水的標(biāo)準(zhǔn)。本文結(jié)合克州的實際情況和災(zāi)情分析，找出1 h降水量不小于7 mm，強降水歷時不超過3 h的典型個例進(jìn)行系統(tǒng)分析，將阿圖什，阿克陶劃分為平原站，烏恰、阿合奇劃分為山區(qū)站，選出上述站點20個典型短時強降水的典型天氣過程進(jìn)行統(tǒng)計分析（表1）。

表1 2006—2013年克州地區(qū)短時強降水過程統(tǒng)計Table 1 Statistics of precipitation process during 2006-2013 in Kizilsu Kirgiz Autonomous Prefecture

2 短時強降水時空特征分析

2.1 短時強降水時間分布特征

從圖2a可知，2006—2013年克州地區(qū)短時強降水年平均出現(xiàn)24次，且其年代際變化較大，最多出現(xiàn)在2010年，達(dá)57次，其次為2013年，達(dá)30次，2007年最少，出現(xiàn)12次，對照克州地區(qū)年降水資料來看，2010年年降水量明顯偏多，其中阿圖什、阿合奇年降水量分別為219.9 mm、436.7 mm，居1980年以來歷時第一位，可見短時強降水對年降水貢獻(xiàn)率較大。

對克州地區(qū)短時強降水日數(shù)的月際變化進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)（圖2b），克州地區(qū)5月開始出現(xiàn)短時強降水，7月最多（62次），占總數(shù)的33%，其次9月（48次），占總數(shù)的25%，5月最少（僅22次），占總數(shù)的11%；從同期逐月短時強降水次數(shù)變化可知，克州地區(qū)短時強降水主要出現(xiàn)在6—7月、9月（其中2010年9月出現(xiàn)持續(xù)性強降水占14時次），6—7月發(fā)生短時強降水頻率較大。

圖2 2006—2013年克州地區(qū)短時強降水年（a）、月（b）及時段（c）次數(shù)變化Fig. 2 Number of short-term storm event in 2006—2013 at the scale of (a) year, (b) month, and (c) hour in Kizilsu Kirgiz Autonomous Prefecture

對短時強降水日數(shù)的旬變化分析來看，最多出現(xiàn)在7月下旬，達(dá)26次，其次為7月上旬，達(dá)20次，就短時強降水的出現(xiàn)時間而言，平原多出現(xiàn)在6月下旬及7月上中旬，山區(qū)多出現(xiàn)在6月中下旬。

對克州地區(qū)短時強降水日數(shù)逐時變化特點進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)（圖2c），14—20時出現(xiàn)次數(shù)最多，達(dá)67次，其次為20—02時，達(dá)66次，08—14時出現(xiàn)最少，僅27次，即主要出現(xiàn)在午后至前半夜，上午出現(xiàn)最少，這與新疆地區(qū)短時強降水分布特點一致。

2.2 短時強降水空間分布特征

統(tǒng)計2006—2013年克州地區(qū)出現(xiàn)短時強降水的次數(shù)，結(jié)果表明（圖略）短時強降水次數(shù)分布不均勻，整體上是山區(qū)大于平原，高頻中心在北部山區(qū)阿合奇，出現(xiàn)了77次，其次為西部山區(qū)烏恰66次，阿克陶最少21次。

2.3 克州1 h降水極值分布特征

使用2006—2013年克州地區(qū)逐時降水量資料，從中挑選出1 h最大雨強值，為便于比較，同時列出當(dāng)日24 h降水量及相對誤差。由表2可見，克州地區(qū)1 h強降水極值在同日24 h雨量中占比很高，表明日暴雨或特大暴雨多由很短時段內(nèi)的強降水所致。8年中，克州地區(qū)最大1 h降水26.2 mm，出現(xiàn)于阿克陶站（2013年6月16日15—16時），當(dāng)日日降水量為29.9 mm，相對誤差（即日最大1 h降水量占日降水量的百分?jǐn)?shù)）為12.4%。此外，克州地區(qū)小時雨強極值分布表現(xiàn)為平原大于山區(qū)，但從日降水量來看，平原持續(xù)時間短，山區(qū)由于海拔較高，由地形引起的起來爬坡作用明顯，降水強度大于平原。

表2 2006—2013年克州地區(qū)極值強降水分布特征Table 2 Distribution characteristics of extreme strong rainfall from 2006-2013 in the Kizilsu Kirgiz Aksu Autonomous Prefecture

3 短時強降水天氣環(huán)流分型

短時強降水是一種強對流的重要形式，形成強對流天氣的3個基本條件：水汽、不穩(wěn)定層結(jié)和抬升力條件。水汽和不穩(wěn)定層結(jié)是產(chǎn)生強對流的內(nèi)在因素，抬升力條件是產(chǎn)生強對流的外在因素，其內(nèi)在因素和各類天氣系統(tǒng)相聯(lián)系。

強對流天氣是否發(fā)生離不開大的天氣尺度背景環(huán)境條件，天氣系統(tǒng)是預(yù)報員在分析天氣時首先考慮的問題。各地發(fā)生強對流天氣的天氣系統(tǒng)具有地域性，夏季午后陸地表面受日射而強烈加熱，常常在近地層形成絕對不穩(wěn)定層結(jié)，使對流容易發(fā)展。

環(huán)流形勢是強降水預(yù)報的核心，新疆強降水的天氣尺度影響系統(tǒng)主要是低槽、低渦兩大類。統(tǒng)計分析了2006—2013年5—9月克州地區(qū)20個典型短時強降水日（R≥7 mm/h，強降水歷時不超過3 h）。按照500 hPa影響系統(tǒng)造成克州短時強降水時所處位置、移動方向、鋒區(qū)強度等特征，選擇短時強降水天氣發(fā)生當(dāng)日08時高空、地面綜合分析得出造成克州短時強降水的4種類型。

3.1 中亞低渦或低槽東移型

克州地區(qū)短時強降水天氣多由此種影響系統(tǒng)所致，共出現(xiàn)12例，占總發(fā)生次數(shù)的60%，其影響系統(tǒng)特征為：高層200 hPa在整個南疆盆地上空有偏西急流，最大達(dá)30 m/s；500 hPa圖上，中亞地區(qū)有低壓槽，并配合有冷溫度槽，700 hPa在西天山附近有明顯的切變，短時強降水大值位于切變線附近，850 hPa有明顯的暖脊，暖中心為28 ℃，同時南疆盆地東部有明顯的偏東風(fēng)大值區(qū)，最大風(fēng)速12 m/s；地面圖上（圖3a），地面冷高壓位于北疆北部，中心數(shù)值一般為1012.5 hPa，克州地區(qū)處于冷高壓底部，高空槽攜帶的弱冷空氣與偏東風(fēng)在阿圖什上空交匯，為短時強降水的發(fā)生提供了有利的條件。從探空資料來看，盆地中西部的SI較低，尤其克州地區(qū)上游SI達(dá)?3.8。綜合分析南疆喀什及克州地區(qū)具有較明顯的強對流潛勢，熱力、動力、穩(wěn)定度條件均利于觸發(fā)強對流天氣。

3.2 巴湖低渦型

此型出現(xiàn)短時強降水的概率較低，僅占1例，占總發(fā)生次數(shù)的5%。從2011年8月11日08時的中尺度分析可以看出（圖3b），克州上空200 hPa圖上高層有較強急流（最大風(fēng)速54 m/s），對下有抽吸作用。500 hPa里咸海一帶為高壓脊區(qū)，伊朗副高和西太平洋副高活躍，低槽位于巴湖一帶，并配合有冷溫度槽，溫度槽略超前高度槽，槽后強西北風(fēng)氣流攜帶冷空氣穿越克州，說明垂直風(fēng)切變較大，另一方面說明阿圖什上空將變得更加干冷；700 hPa、850 hPa在克州阿圖什附近有明顯的風(fēng)場輻合及切變，850 hPa阿圖什附近的溫度露點差較小，克州處于濕區(qū)中；在中亞地區(qū)有暖溫度脊，加之輻射增溫，未來低層溫度將進(jìn)一步升高，同時南疆盆地東部700 hPa從河西走廊到南疆西部存在明顯的大風(fēng)速帶，850 hPa有明顯的東風(fēng)急流，最大風(fēng)速達(dá)14 m/s，說明克州低層存在有利的水汽條件，新疆多處于850 hPa和500 hPa的溫差大于25℃的溫度場內(nèi)，較大的垂直溫度梯度表明阿圖什上空大氣層結(jié)不穩(wěn)定。地面圖上（圖3b），烏拉爾山南下的冷高壓中心位于咸海到巴湖一帶，中心數(shù)值為1020.0 hPa，阿圖什處于冷高壓的底部。從喀什站08時探空資料來看，K=31，SI=0.08，同時存在一定的濕對流有效位能，均有利于強對流天氣的出現(xiàn)。

3.3 喀布爾低槽（渦）型

此型下發(fā)生的短時強降水為3例，占總發(fā)生次數(shù)的15%。圖3c給出2010年5月29日08時高空綜合分析圖。從當(dāng)天08時的中尺度分析可以看出，整層無明顯急流，500 hPa新疆東部脊西伸，低槽位于喀布爾以西地區(qū)，主體位置偏南對應(yīng)中亞一帶為冷槽，中心為?14 ℃，白天隨著溫度槽、脊的東移，會導(dǎo)致槽脊周圍溫度發(fā)生變化，致使熱力不穩(wěn)定，可能觸發(fā)強對流天氣。700 hPa在克州周邊地區(qū)有明顯的風(fēng)場輻合及切變，同時東部有一條顯著大風(fēng)速帶，最大風(fēng)速為8 m/s，位置偏南，對克州南部若羌影響較大。850 hPa克州上空有48℃的暖中心，在南疆東部有明顯的偏東風(fēng)急流，最大風(fēng)速達(dá)12 m/s，南部有顯著濕區(qū)，在中低層?xùn)|風(fēng)的輻合抬升作用下，短時強降水大值區(qū)位于克州南部的阿克陶。從喀什站探空資料來看，K=21，SI=0.88，同時存在一定的濕對流有效位能，綜合來看，喀什及克州地區(qū)具有一定的強對流潛勢。

圖3 克州地區(qū)強降水中尺度環(huán)流場分析Fig. 3 Meso-scale circulation of rain field in Kizilsu Kirghiz Autonomous Prefecture

3.4 鋒區(qū)南壓型

此型下共出現(xiàn)4例短時強降水天氣，占總發(fā)生次數(shù)的20%。從中尺度分析可以看出，克州上空200 hPa高層有較強急流（最大風(fēng)速48 m/s），對下有抽吸作用。500 hPa低槽位于烏拉爾山到咸海、巴湖一帶，該槽主體位置偏北，強鋒區(qū)一般位于45°—55°N，鋒區(qū)上不斷分裂短波槽，鋒區(qū)底部分裂短波東移南下；700 hPa圖上在西天山一帶有明顯的垂直風(fēng)切變，且850 hPa和700 hPa風(fēng)切變位置基本重合，有利于動力不穩(wěn)定加強，同時配合有25℃暖溫度脊，低層盆地有大東風(fēng)帶，最大風(fēng)速為10 m/s，高層在整個南疆上空有偏西急流，具備較強的動力條件，850、500 hPa溫度差大值中心說明有強的垂直溫度梯度，大氣層結(jié)為不穩(wěn)定，這種高低空配置容易造成克州地區(qū)出現(xiàn)短時強降水天氣；地面圖上（圖3d），地面冷高壓位于里咸海一帶，中心數(shù)值為1020.0 hPa，而在喀布爾一帶有明顯的氣旋向北發(fā)展，從而加強了輻合上升運動；從探空資料來看，喀什克州上空SI較低，綜合來看，熱力、動力、穩(wěn)定度條件均有利于喀什及克州強對流的發(fā)生。

4 短時強降水物理量閾值統(tǒng)計特征

4.1 動力條件

診斷分析各種物理量場可知，個例中物理量值差別較大，渦度、散度場沒有表現(xiàn)出明顯的低層輻合、高層輻散的特征，比較而言，850 hPa垂直速度、0～6 km垂直風(fēng)切變分別與克州地區(qū)短時強降水出落區(qū)和出現(xiàn)時間有較好的對應(yīng)關(guān)系，其中850 hPa垂直速度閾值在?36～?6 Pa/s，0～6 km垂直風(fēng)切變在5.0～12.0 m·s?2，此種情況下出現(xiàn)短時強降水的個例占總次數(shù)的60%。

圖4 喀什站探空位溫分析Fig. 4 Space temperature distribution at the Kashi Station

4.2 水汽條件分析

診斷分析850 hPa水汽通量、700 hPa和850 hPa比濕、850～700 hPa相對濕度、850 hPa風(fēng)場資料，結(jié)果發(fā)現(xiàn)這些物理量對克州地區(qū)短時強降水有很好的指示意義。分析表明850 hPa水汽通道多來自于河西走廊經(jīng)北疆、巴州到達(dá)南疆西部，水汽通量在3～6 g·cm?1·hPa?1，且滿足這一閾值范圍的個例占總次數(shù)的64%；南疆盆地東部有8～16 m/s大風(fēng)速帶，滿足這一閾值范圍的個例占總次數(shù)的85%；850 hPa比濕多在6～12 g·kg?1，700 hPa比濕多在4～8 g·kg?1。通常情況下，低層700、850 hPa相對濕度的大值區(qū)（70%～90%）與強降水落區(qū)有很好的對應(yīng)關(guān)系，分析表明克州地區(qū)出現(xiàn)短時強降水天氣時大多具有充分的水汽條件，水汽輸送明顯。

4.3 熱力不穩(wěn)定條件分析

利用探空資料及物理量參數(shù)對克州地區(qū)20個典型短時強降水個例的平均值進(jìn)行統(tǒng)計分析，將克州地區(qū)產(chǎn)生短歷時強降水有利的環(huán)境條件歸納如下：

1）K指數(shù)≥28（山區(qū)≥23），700 hPaT?Td≥9

2）SI或LI≤0 ℃

3）TT總指數(shù)≥48 ℃（山區(qū)≥45 ℃）

4）θsed（850?500）＞0 ℃

5）ZH零度層高度≥4000（山區(qū)≥4200）

6）T850?T500≥27 ℃（山區(qū)≥29 ℃）

K、SI、LI、TT、（T?Td）700 hPa等對流參數(shù)作為局地強對流天氣發(fā)生的有利條件，在短時強降水過程中的變化中不僅能直觀地反映出局地物理特征的演變且在強對流發(fā)生前數(shù)小時就有一定的反映，因此可作為克州地區(qū)預(yù)報強對流天氣的指標(biāo)，在短臨預(yù)報預(yù)警中加以運用。

對于短時強降水天氣的發(fā)生發(fā)展并非所有參數(shù)都適用，因此，對流參數(shù)對于強對流天氣發(fā)生的潛勢預(yù)測須在大尺度環(huán)流背景條件下，根據(jù)預(yù)報時效選取恰當(dāng)?shù)膶α鲄?shù)或組合指標(biāo)進(jìn)行預(yù)測、強度判別或強天氣類型分析?？酥莸貐^(qū)的強對流天氣多發(fā)生于午后到前半夜，而預(yù)報員發(fā)精細(xì)化預(yù)報是在15—16時左右，早上08時的探空，未考慮午后可能發(fā)生的加熱變化。因此為使其更具代表性，對午后升溫進(jìn)行站點的探空訂正。訂正后的指標(biāo)更能表征強降水的出現(xiàn)。

利用20個典型短時強降水天氣個例，采用喀什站14時最高氣溫和露點溫度進(jìn)行探空訂正，進(jìn)一步探討克州地區(qū)預(yù)報短時強降水天氣的探空指標(biāo)，以期在夏季短歷時強降水中發(fā)揮預(yù)報預(yù)警作用。結(jié)果表明，產(chǎn)生短歷時強降水有利的環(huán)境條件歸納如下：K指數(shù)≥31 ℃，K指數(shù)6 h增幅變化比較明顯；SI≤2.8（山區(qū)1.8）、LI≤1.9 ℃，LI越小表明大氣層結(jié)越不穩(wěn)定；CAPE濕對流有效位能訂正前后的差值≥430，從探空訂正樣本個例中發(fā)現(xiàn)，降水出現(xiàn)時，CAPE最高為1041.1 J·kg?1（伴有冰雹），最低為68 J·kg?1，但≥0 J·kg?1的占總樣本數(shù)的50%，CAPE的6 h變量越大，發(fā)生冰雹的概率也越大；Pw大氣可降水量≥2 cm（山區(qū)≥1.6 cm），表明大氣中含大量水分，其水分隨上升氣流從低層向高處輸送，Pw值越大，強對流越容易發(fā)生。

從2014—2015年4—9月降水個例中挑出平原3個，山區(qū)10個進(jìn)行探空檢驗并進(jìn)一步訂正，以期在未來提高短臨預(yù)報準(zhǔn)確率。從7個探空預(yù)報指標(biāo)來看，檢驗結(jié)果與預(yù)報指標(biāo)的一致率較高。由于平原檢驗個例只有3個，在未來工作過程中進(jìn)一步檢驗指標(biāo)。山區(qū)的檢驗10個個例中，檢驗結(jié)果中SI和LI與預(yù)報指標(biāo)的一致率較差，其他的均較好。從潛勢的預(yù)報指標(biāo)來看，準(zhǔn)確率較高，均大于70%。

4.4 探空分析

V-3θ圖（圖4）是用單站探空資料計算和繪制出的垂直方向上的兩維圖，愈是劇烈的災(zāi)害性天氣在發(fā)生前V-3θ圖上的特征愈明顯。3θ即θ、θsed、θ*，其中θ是位溫，θsed是以露點溫度計算的假相當(dāng)位溫，θ*是假定飽和狀態(tài)下的位溫。V-3θ圖中3條曲線從左向右依此為θ、θsed、θ*。查看了20個典型個例的V-3θ，強降水天氣在V-3θ圖有較為清晰的結(jié)構(gòu)特征，主要體現(xiàn)在：1）明顯的非均勻結(jié)構(gòu)，存在明顯的拐點，表示氣層不穩(wěn)定，且中低層圍成的面積有明顯的“大肚子”的圖像特征（表示下濕上干的潛在不穩(wěn)定），3條曲線在對流層頂附近基本重合且線性增加；2）風(fēng)矢結(jié)構(gòu)為明顯的順滾流。風(fēng)速一般是高空風(fēng)速大，低層風(fēng)小，一致西風(fēng)和一致南風(fēng)為順時針滾流，表示氣層有利暖濕平流，有利于上升運動。

5 短時強降水雷達(dá)回波統(tǒng)計特征

利用喀什多普勒雷達(dá)資料，對2006—2013年克州地區(qū)16個典型個例（其中阿合奇不在雷達(dá)掃描范圍內(nèi)）短時強降水的基本反射率、組合反射率、基本速度、回波頂高、垂直積分液態(tài)含水量等pup產(chǎn)品的回波特征統(tǒng)計分析，總結(jié)出克州短時強降水發(fā)生的短臨預(yù)報預(yù)警指標(biāo)：

1）回波強度

短時強降水回波強度較大，平均回波強度為56.4 dBz，最大65 dBz，最小45 dBz；

2）回波頂高

短時強降水平均回波頂高7.2 km，最高9.7 km，最低5.0 km；

3）最大垂直積分液態(tài)含水量

從最大累積液態(tài)含水量統(tǒng)計得出：強降水回波平均最大垂直累積液態(tài)含水量達(dá)22.2 kg/m2、最大40 kg/m2、最小4 kg/m2。

4）強中心所在高度

短時強降水：平均3.0 km；最高6.9 km，最低1.1 km；

5）≥35 dBz的對流回波能否在本站持續(xù)一小時

統(tǒng)計結(jié)果表明，≥35 dBz的對流回波能在本站持續(xù)一小時的占60%。

6 結(jié)論與討論

1） 2006—2013年克州短時強降水天氣主要出現(xiàn)在6—8月下旬，6—7月發(fā)生短時強降水頻率較大，且短時強降水多發(fā)生于午后到前半夜。

2）從環(huán)境條件來分析：地面冷高壓自西向東，中心多位于巴湖一帶，中心數(shù)值為1007.5～1027.5 hPa。500 hPa造成短時強降水的主要影響系統(tǒng)有：中亞低渦或低槽東移型，巴湖低渦型，喀布爾低槽（渦）型，鋒區(qū)南壓型4類，從天氣形勢上看無論是明顯的天氣系統(tǒng)還是弱鋒區(qū)分裂短波，都可能產(chǎn)生短時強降水?？酥莸貐^(qū)短時強降水出現(xiàn)時常為200 hPa有高空急流，500 hPa有低槽，中層有切變線，低層有暖高壓脊同時伴有大東風(fēng)帶，850 hPa與500 hPa溫差多處于25以上的大值區(qū)；地面影響系統(tǒng)多為弱冷高壓、輻合線。

3）基于中尺度產(chǎn)品分析，結(jié)合多種對流參數(shù)總結(jié)分析出08時對流參數(shù)指標(biāo)，由于克州午后升溫幅度大，不穩(wěn)定能量建立快，訂正后的探空比08時對克州地區(qū)強對流天氣又更好的指示意義。

4）14時探空訂正后的K指數(shù)≥31 ℃、SI≤2.8（山區(qū)1.8）LI≤1.9 ℃、CAPE濕對流有效位能訂正前后的差值≥430、Pw大氣可降水量≥2 cm（山區(qū)≥1.6 cm），可以作為克州發(fā)生短時強降水天氣的預(yù)報指標(biāo)。

5）V-3θ圖是用單站探空資料計算和繪制出的垂直方向上的兩維圖，愈是劇烈的災(zāi)害性天氣在發(fā)生前V-3θ圖上的特征愈明顯。在3θ圖上表現(xiàn)為明顯的大肚子、順滾流等特征。

6）利用喀什多普勒雷達(dá)資料，基本反射率、組合反射率、基本速度、回波頂高、垂直積分液態(tài)含水量等pup產(chǎn)品的回波統(tǒng)計特征，能夠很好有效地監(jiān)測強降水的發(fā)生、發(fā)展以及落區(qū)，為短臨預(yù)報提供重要的依據(jù)，同時也是作為短時強降水預(yù)警的一個輔助手段。