2015年6月9日烏魯木齊暴雨過程分析

謝云 謝金濤

摘 要：本文利用實況觀測資料、ECWMF（0.25°×0.25°）、對2015年6月9～10日發(fā)生的一次冷空氣入侵過程進行了簡單的天氣學分析。分析得出：此次降水過程是在有利的大尺度環(huán)流背景下發(fā)生的;烏魯木齊處于高空急流入口區(qū)右側(cè)，中低層的西南低空急流、中尺度切變線、輻合線等多個中尺度系統(tǒng)，同時低層的偏東氣流觸發(fā)此次天氣;探空物理量參數(shù)指示著大氣不穩(wěn)定能量的集聚、以及環(huán)境增濕的過程;降水區(qū)域低空到高空同時出現(xiàn)的大范圍上升運動，以及水汽在中低層的集中，為降水的發(fā)生提供了動力和水汽條件;水汽來源與傳統(tǒng)的“水汽來源于孟加拉灣和阿拉伯?！辈环莵碜杂诶?、黑海區(qū)域一路的東輸。

關(guān)鍵詞：烏魯木齊;暴雨;中尺度系統(tǒng)

新疆地處亞歐大陸中部，是地理上離海最遙遠的地方，但是夏季也時常出現(xiàn)區(qū)域性、地方性的較強降水。由于強大的熱力學影響因素和復雜的地形原因，夏季午后迅速發(fā)展成長的強對流系統(tǒng)，經(jīng)常會造成局地短時強降水或暴雨，對人民生產(chǎn)生活造成極大影響，這種情況是新疆短時臨近預報的難點，也是夏季預報工作的重點。本文通過對于此次新疆烏魯木齊市發(fā)生的一次暴雨的診斷分析，除了發(fā)現(xiàn)了一條不同于以往經(jīng)驗認知的水汽輸送路線。希望通過本文的淺析，能夠略有加強對于新疆本地對流天氣形成機制的認識。

1 天氣實況

2015年6月9日17時～10日03時，烏魯木齊市降水25mm，9日08時到10日08時的24小時降水量達到暴量。降水持續(xù)10小時，其中9日18時～20時的2小時內(nèi)，降水20.1mm。

2 大尺度環(huán)流

2.1 150hpa環(huán)流特征

6月8日150hpa新疆以西的歐亞大陸受副熱帶急流控制，并呈兩槽兩脊型經(jīng)向環(huán)流分布，里、黑海和巴湖為脊，地中海和烏拉爾山為槽，新疆位于巴湖脊脊前。南壓高壓呈雙體型，位于青藏高原南側(cè)。9日里、黑海脊發(fā)展，推動烏拉爾山低槽減弱東移至巴湖，巴湖脊東移到新疆中部，脊線位于東經(jīng)85°附近。由9日20時的150hpa高空實況可知，北疆中東部為高空急流入口區(qū)，烏魯木齊處于入口區(qū)右側(cè)，并且烏魯木齊和克拉瑪依之間有明顯的分流區(qū)，即有顯著風向輻散。高空輻散對低層有抽吸作用，為大氣的上升運動的出現(xiàn)提供了一定的動力作用。

2.2 500hpa環(huán)流特征

在500hpa高空，8日歐亞環(huán)流形勢與150hpa較為一致，里、黑海和巴湖為脊，地中海和西西伯利亞為槽，西西伯利亞低槽伸至中亞西南部，伊朗副高位于里海南側(cè)，新疆受巴湖脊控制，處于脊前西北氣流上。9日伊朗副高先北挺，致使里海脊先發(fā)展，脊前西北氣流引導北方冷空氣南下，使得西西伯利亞低槽加深并東移至中亞東部;之后伊朗副高再南落東伸，此時由于上下游效應，以及伊朗副高的東擴，迫使西西伯利亞低槽減弱并分裂為南北兩段，北段位于西西伯利亞，南段位于中亞東部，新疆仍受脊控制，脊線與150hpa位置相同。烏魯木齊和克拉瑪依之間仍有明顯的風向輻散。

2.3 700hpa環(huán)流特征

9日20時700hpa高空上從里、咸海北部到北疆中部為大范圍的飽和濕區(qū)，T-Td<3℃且q>5g/kg，烏魯木齊q=6g/kg，T-Td=3℃。同時有偏西急流將飽和濕空氣輸送至準噶爾盆地，因此烏魯木齊的T-Td從9日08時的6℃下降到20時的3℃。并且有冷平流進入準噶爾盆地，700hpa溫度從08時的7℃下降到20時的4℃。中層冷空氣的進入，以及濕度的增加，使得烏魯木齊上空的大氣層結(jié)不穩(wěn)定度增強，有利于對流性天氣的發(fā)展。

2.4 850hpa環(huán)流特征

9日08時850hpa巴湖南部為大范圍飽和濕區(qū)，T-Td<2℃且q>6g/kg。與700hpa相似，在巴湖附近的偏西急流的輸送下，飽和濕空氣進入北疆，烏魯木齊9日08時到20時T-Td從14℃下降到3℃，q從7g/kg上升為10g/kg，為降水提供了有利的水汽條件。08到20時，烏魯木齊850hpa有冷空氣進入，溫度下降5℃，但是仍處于溫度脊附近，大氣溫度較高，這與700hpa的較冷環(huán)境形成上冷下暖的不穩(wěn)定層結(jié)。并且哈密有明顯的偏東風，烏魯木齊為西北風，兩地之間有風向的切變，有利于低層大氣的輻合上升;另外烏魯木齊地處天山北麓，700hpa和850hpa同時出現(xiàn)的西北風會受到地形的抬升而發(fā)生上升運動，二者共同作用，為降水的發(fā)生提供了較好的抬升動力條件和對流觸發(fā)條件。

2.5 海平面氣壓的變化特征

9日08～20時，冷高壓從里海附近不斷東移過程中，中心氣壓維持在1025hpa左右，冷鋒于16時左右移至烏魯木齊附近區(qū)域，烏魯木齊開始出現(xiàn)11m/s的西北風，并且氣溫開始下降。13～16時，北疆沿天山中部為高溫區(qū)，氣溫均大于30℃，烏魯木齊上游的昌吉、蔡家湖等地的最高氣溫達到34℃左右，近地面持續(xù)的較高溫度更使得大氣層結(jié)的不穩(wěn)定度增強，為降水的發(fā)生提供了有利的不穩(wěn)定層結(jié)條件。

綜上所述，6月9日700hpa和850hpa北疆到中亞南部為大范圍飽和濕區(qū)并有偏西急流向降水區(qū)域持續(xù)輸送飽和濕空氣，為降水提供了充沛的水汽;北疆沿天山中西部的中低空有冷空氣進入烏魯木齊附近區(qū)域，以及近地面層持續(xù)的較高溫度，形成了上冷下暖的不穩(wěn)定層結(jié)，為降水提供了有利的層結(jié)條件;150hpa烏魯木齊附近區(qū)域處于高空急流入口區(qū)右側(cè)，并有風速輻散區(qū)，500hpa有風速輻散區(qū)與150hpa相對應，850hpa有偏東氣流與低空輻合線等為水汽的輻合上升提供了有利的抬升和觸發(fā)條件。

3 大氣層結(jié)穩(wěn)定度

通過下表中表征大氣穩(wěn)定度的探空物理量的變化可以看出，8～9日K指數(shù)增大到34和SI指數(shù)逐時減小至-0.33均指示著大氣層結(jié)的不穩(wěn)定性的增強。500hpa水汽逐漸減小至0g/kg，變得干燥，而700hpa的6g/kg的水汽含量則明顯較為濕潤，配合700以上氣溫降低和700以下溫度較高，易形成上干冷下暖濕的不穩(wěn)定層結(jié)。總之，上述物理量的增大和減小，均表明了層結(jié)不穩(wěn)定的增強，有利于對流天氣的發(fā)生。

4 物理量診斷分析

4.1 上升運動

通過對烏魯木齊測站東經(jīng)87.6°北緯43.8°的omega資料做時空剖面分析，可以得出9日08時～9日20時，200hpa地面整層大氣的垂直速度為負值，即整層大氣都為持續(xù)的上升運動，且中低層強于高層，這表明前文分析的地形抬升和近地面的風速輻合，為此次降水的水汽輻合上升提供了主要的抬升條件，高層高空急流入口區(qū)右側(cè)，以及風速輻散為輔助抬升條件。

4.2 比濕與流場

從8日20時到10日08時EC細網(wǎng)格的700hpa流場和比濕來看，比濕大于等于4g/kg的水汽被偏西急流從里、黑海區(qū)域攜帶，自咸海南部繞過烏拉爾山，經(jīng)中亞南部，沿西天山北麓從北疆西部進入準噶爾盆地。由圖可知，此次降水的水汽并非一貫認為的，源自于孟加拉灣和阿拉伯海，而是由里、黑海區(qū)域一路東輸帶來的。7～9日里海南部到中亞南部穩(wěn)定維持的偏西急流為水汽提供可靠的輸送通道，使得大量的水汽被輸送至北疆中部，為降水提供了有利支撐。這與實況資料所展現(xiàn)的較為一致。

5 結(jié)論

（1）此次降水過程是在有利的大尺度環(huán)流背景下發(fā)生的，影響系統(tǒng)為西西伯利亞低槽。北疆中東部處于高空急流入口區(qū)右側(cè)，同時又有中低空偏西急流、中尺度輻合線低層偏東氣流等多個系統(tǒng)配合。

（2）探空實況數(shù)據(jù)中的K指數(shù)、CAPE值、SI指數(shù)的變化，指示著大氣層結(jié)不穩(wěn)定性的增加。q700、q850的變化表明環(huán)境水汽的聚集。這些都有利于大降水的發(fā)生。

（3）通過分析此次大降水過程發(fā)現(xiàn)：EC細網(wǎng)格中流場和比濕場疊加后所指示的水汽來源，與傳統(tǒng)的“水汽來源于孟加拉灣和阿拉伯?！辈环?，而是來自于里、黑海區(qū)域一路的東輸，并且沒有較為強大的持續(xù)輸送通道的建立。從而可以推斷，發(fā)生在新疆的降水不一定需要持續(xù)的水汽供應。

參考文獻：

[1]鄧子風，夏建平，等.《西北暴雨》編寫組等.西北暴雨[M].北京：氣象出版社，1992.6（第一版）.

[2]李圓圓，支竣，張超.2013年6月喀什地區(qū)一次強冰雹天氣的成因分析[J].沙漠與綠洲氣象，2014.8（2）：19-26.

[3]孫東霞，謝云，李春花，等.準噶爾盆地西北緣一次大到暴雨天氣過程分析[J].沙漠與綠洲氣象，2013.7（6）：8-14.

[4]魏勇，雷微，王存亮，等.石河子地區(qū)三次冰雹天氣過程的綜合分析.沙漠與綠洲氣象，2013.7（1）：21-27.

[5]俞小鼎，姚秀萍，等.多普勒天氣雷達原理與業(yè)務應用[M].北京：氣象出版社，2006.2.

[6]俞小鼎，等.強對流天氣臨近預報[M].北京：中國氣象局培訓中心，2012.2.

[7]張家寶，等.新疆短期天氣預報指導手冊[M].新疆：新疆人民出版社，1986.12（第一版）.

[8]M.J.巴德，G.S.福布斯，R.B.E.理利，J.R.格蘭特，A.J.沃特斯，等.衛(wèi)星與雷達圖像在天氣預報中的應用[M].北京：科學出版社，1998.10.

作者簡介：謝云（1981—），男，漢族，陜西人，大學本科畢業(yè)，天氣預報工程師，研究方向：短期天氣預報。