青海東北部地區(qū)一次暴雨天氣成因分析

雷彥 張廣偉

摘要 ? ?結(jié)合常規(guī)氣象觀測資料、高低空環(huán)流形勢、中尺度分析、物理量場特征及FY-2E氣象衛(wèi)星云圖特征分析等對(duì)青海東北部2016年8月18日局部暴雨進(jìn)行分析。結(jié)果表明，此次暴雨天氣過程主要是副高西伸、加強(qiáng)，588線正好位于青海省東部地區(qū)，副高外圍西南氣流不斷向青海省東部輸送暖濕空氣，加上孟灣低值系統(tǒng)和“電母”影響，加強(qiáng)我國內(nèi)陸水汽輸送，受西南暖濕氣流和巴湖槽底下滑冷空氣共同影響，為此次降水提供必要條件。從中尺度綜合分析看，強(qiáng)降水區(qū)發(fā)生在地面干線和輻合線附近，雖然地面干線、地面輻合強(qiáng)度較弱，但利于強(qiáng)降水形成;700 hPa受切變線影響，利于上升運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生。θse大值區(qū)與強(qiáng)降水落區(qū)也基本吻合，對(duì)預(yù)報(bào)有一定指示意義。

關(guān)鍵詞 ? ?暴雨;水汽輸送;中尺度特征;青海東北部地區(qū)

中圖分類號(hào) ? ?S161.6 ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 ? ?A

文章編號(hào) ? 1007-5739（2020）22-0162-02 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）

暴雨是夏季青藏高原出現(xiàn)的主要災(zāi)害性天氣之一，常給社會(huì)經(jīng)濟(jì)和人民生命財(cái)產(chǎn)安全帶來影響。近年來，許多學(xué)者從氣候特征、大尺度環(huán)流背景、物理診斷和數(shù)值模擬等方面對(duì)青藏高原邊緣地區(qū)發(fā)生的暴雨做了大量研究工作[1-6]，原暴雨是在各種尺度天氣系統(tǒng)相互作用下產(chǎn)生的，有利的大尺度環(huán)流是產(chǎn)生暴雨的背景，而中小尺度系統(tǒng)才是產(chǎn)生高原暴雨的直接系統(tǒng)[7]。青藏高原東部中小尺度系統(tǒng)活動(dòng)頻繁[8]，只有少數(shù)中小尺度對(duì)流系統(tǒng)發(fā)生發(fā)展產(chǎn)生暴雨[3-4，6，9]。

1 ? ?天氣實(shí)況

2016年8月18日青海省東北部地區(qū)出現(xiàn)一次小范圍暴雨天氣過程，此次過程具有降水強(qiáng)度大、范圍小、持續(xù)時(shí)間短等特點(diǎn)。17日20：00至18日20：00，全省共6個(gè)站出現(xiàn)暴雨，降水量最大值出現(xiàn)在湟源縣大華鎮(zhèn)（70.4 mm），較大降水量出現(xiàn)在：湟源縣湟源64.6 mm、湟源縣申中鄉(xiāng)62.9 mm、剛察縣熱水工業(yè)園區(qū)59.5 mm、祁連縣卓爾山景區(qū)51 mm。湟源縣本站和大華鎮(zhèn)逐小時(shí)降水量如圖1所示，主要降水時(shí)段集中在7：00—8：00，小時(shí)最大雨強(qiáng)為52.4 mm/h，出現(xiàn)在湟源縣。此次天氣過程以短時(shí)強(qiáng)降水為主，并伴有強(qiáng)雷暴等強(qiáng)對(duì)流天氣。

2 ? ?成因分析

2.1 ? ?環(huán)流形勢分析

500 hPa上，17日20：00歐亞中高緯為兩槽一脊型，兩槽分別位于巴爾喀什湖附近和日本海上空，高壓脊位于貝加爾湖以北，孟加拉灣和臺(tái)灣地區(qū)有低值系統(tǒng)活動(dòng)。青海省中東部處在584 gpm和588 gpm范圍內(nèi)，588線位置位于青海省南部，且具有明顯暖中心。18日8：00環(huán)流形勢，烏拉爾山阻塞高壓繼續(xù)維持，但強(qiáng)度減弱，位于巴爾喀什湖附近西亞槽東移略有南壓，位于孟加拉灣和臺(tái)灣地區(qū)兩低值系統(tǒng)強(qiáng)度明顯加強(qiáng)，加強(qiáng)孟灣和南海附近水汽輸送，水汽源源不斷通過臺(tái)風(fēng)于副高間偏東氣流向我國內(nèi)陸地區(qū)輸送水汽，提供了青海省此次降水重要水汽來源。青海省受西亞槽底部分裂短波槽及下滑冷空氣影響，使降水發(fā)生前冷空氣入侵青海省，為此次降水提供了必要的條件。副高西伸加強(qiáng)，青海省大部仍處于588 gpm和584 gpm之間，受高壓外圍偏西南氣流控制，不斷輸送暖濕氣流影響青海省，588線不斷在青海省中東部擺動(dòng)，是造成此次強(qiáng)降水過程的最重要影響系統(tǒng)，同時(shí)這也是造成青海省中東部大到暴雨經(jīng)典模型之一。

2.2 ? ?衛(wèi)星云圖分析

17日夜間青海省東北部一直有對(duì)流云系存在，對(duì)流云系主體周圍有多個(gè)對(duì)流單體云系存在，17日夜間至18日凌晨，對(duì)流云系開始發(fā)展并慢慢東移，周圍的對(duì)流單體開始不斷合并到主體云系當(dāng)中，18日7：10對(duì)流云系發(fā)展旺盛，覆蓋范圍大，形成邊界清晰的中尺度對(duì)流云團(tuán)，由8：20可見光云圖可看出，云團(tuán)頂部粗糙有陰影，說明此時(shí)對(duì)流云系處于發(fā)展旺盛階段，強(qiáng)降水就發(fā)生在7：10—8：30。12：10左右對(duì)流云系開始減弱并東移，結(jié)構(gòu)變得松散。

2.3 ? ?雷達(dá)圖分析

湟源縣是此次降水量最強(qiáng)縣站，小時(shí)最大雨強(qiáng)出現(xiàn)在7：00—8：00，達(dá)到52.4 mm/h。6：12降水回波從西面進(jìn)入湟源縣，不斷加強(qiáng)并往東北向移動(dòng)，最強(qiáng)降水出現(xiàn)在7：10—8：10。此次降水過程在雷達(dá)圖上表現(xiàn)為對(duì)流云降水，平均降水回波強(qiáng)度在40 dBz以上，對(duì)流回波頂高度最高達(dá)18.3 km，強(qiáng)回波高度在14.2 km左右，強(qiáng)回波中心60 dBz。

2.4 ? ?中尺度綜合分析

從18日8：00中尺度綜合分析可看出，500 hPa青海省東北部處于副高外圍西南暖濕氣流中，青海省西北部上空有一弱冷溫槽，且東北部有一明顯降溫區(qū)，表征有冷平流活動(dòng)，副高外圍輸送的暖濕空氣與北部下滑冷空氣共同作用，造成此次強(qiáng)降水。水汽方面，700 hPa和500 hPa青海省東北部都處于T-Td≤5 ℃的高濕區(qū)中，說明整層大氣濕層較厚，這也是產(chǎn)生大降水的有利條件之一。700 hPa受切變線影響，風(fēng)場上有明顯輻合，有利于產(chǎn)生強(qiáng)烈上升運(yùn)動(dòng)。θse大值區(qū)基本分布在青海省東部，說明該地區(qū)高能高濕較明顯，出現(xiàn)較大降水落區(qū)就在θse為80 ℃的范圍內(nèi)，對(duì)降水有較好的指示意義。從地面分析可看出，強(qiáng)降水發(fā)生在地面輻合線以北和地面干線附近。

3 ? ?熱力動(dòng)力條件分析

暴雨形成不僅需要充沛水汽和不穩(wěn)定能量，還需要有動(dòng)力出發(fā)機(jī)制，促進(jìn)水汽凝結(jié)抬升、能量釋放等。

3.1 ? ?水汽條件

水汽是形成暴雨的必要條件之一，暴雨發(fā)生既需要充沛水汽，還需要有源源不斷的水汽輸送并在降水區(qū)附近輻合。相對(duì)濕度大小反映了大氣中水汽含量的多少，即水汽累積程度。因此，從相對(duì)濕度變化可看出此次降水過程中水汽變化。從17日20：00相對(duì)濕度場看，到18日8：00相對(duì)濕度值明顯增大，從70%增大至90%，有一個(gè)明顯增濕過程，相對(duì)濕度值達(dá)90%，說明大氣中水汽含量接近飽和;在強(qiáng)降水發(fā)生時(shí)段內(nèi)，青海東部相對(duì)濕度一直處于90%以上，且相對(duì)濕度大值區(qū)出現(xiàn)的時(shí)間和位置與暴雨發(fā)生時(shí)間和落區(qū)基本一致。

比濕、水汽通量散度可反映水汽條件的好壞。通過不同時(shí)次比濕場可以看出，17—18日，青海省中東部地區(qū)一直維持著較大比濕，尤其是東北部地區(qū)比濕數(shù)值明顯比較大，且均處于水汽通量散度輻合區(qū)當(dāng)中。強(qiáng)降水發(fā)生前期，500 hPa水汽通量散度場來看，強(qiáng)降水區(qū)域水汽通量散度為負(fù)值;降水發(fā)生時(shí)段內(nèi)，500 hPa水汽通量散度場轉(zhuǎn)為正值，說明水汽在強(qiáng)降水區(qū)域上空輻合，18日8：00降水地區(qū)700 hPa比濕場一直維持著12 g/kg的高比濕值，達(dá)到青海省大到暴雨比濕閾值，500 hPa比濕場比濕也達(dá)到6 g/kg左右，說明水汽充足且濕層較厚，利于強(qiáng)降水發(fā)生和維持。

3.2 ? ?散度

在散度場上，低層輻合、高層輻散抽吸作用加強(qiáng)了上升運(yùn)動(dòng)，為本次暴雨提供了動(dòng)力條件。8月18日8：00散度場上，700 hPa上青海湖以東位于輻合區(qū)中;500 hPa上青海東部輻合加強(qiáng)，輻合中心位于青海湖以北，輻合作用加強(qiáng)了對(duì)流層中低層水汽輻合;在250～150 hPa轉(zhuǎn)為強(qiáng)輻散區(qū)，整個(gè)青海東部位于輻散區(qū)中，150 hPa輻散達(dá)最強(qiáng)，輻散中心位于青海湖附近，中心值為5.2×10-5/s。散度場上高層輻散、低層輻合配置有利于上升運(yùn)動(dòng)，符合抽吸原理，特別是高層強(qiáng)輻散為強(qiáng)降水提供了良好的動(dòng)力條件。

4 ? ?結(jié)論

（1）此次暴雨天氣過程主要是由于副高西伸、加強(qiáng)，588線正好位于青海省東部地區(qū)，副高外圍西南氣流不斷向青海省東部地區(qū)輸送暖濕空氣，加上孟灣低值系統(tǒng)和“電母”影響，加強(qiáng)了我國內(nèi)陸水汽輸送，受西南暖濕氣流和巴湖槽底下滑冷空氣兩者共同影響，為此次降水提供了一些必要條件[10-12]。

（2）從中尺度綜合分析看，強(qiáng)降水區(qū)發(fā)生在地面干線和地面輻合線附近，雖然地面干線、地面輻合強(qiáng)度一般較弱，但非常利于強(qiáng)降水形成;700 hPa受切變線影響，利于上升運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生。θse大值區(qū)與強(qiáng)降水落區(qū)也基本吻合，對(duì)預(yù)報(bào)有一定指示意義。

（3）強(qiáng)降水發(fā)生前，青海省東北部一直有對(duì)流云系，不斷發(fā)展并且東移，經(jīng)過青海省東部時(shí)已發(fā)展成為旺盛中尺度對(duì)流云團(tuán)，造成此次短時(shí)強(qiáng)降水發(fā)生。

（4）通過對(duì)相對(duì)濕度場、比濕場的分析來看，此次降水過程，青海東部深厚的濕層，為強(qiáng)降水的產(chǎn)生提供了充沛的水汽，為此次強(qiáng)降水天氣提供了另一必要條件。

（5）散度場上，低層輻合、高層輻散配置有利于強(qiáng)降水發(fā)生，因?yàn)楦叩蛯佑辛ε浜?，容易形成?qiáng)烈抽吸作用，加強(qiáng)上升運(yùn)動(dòng)，有利于強(qiáng)對(duì)流發(fā)展，為強(qiáng)降水發(fā)生提供了有利的動(dòng)力條件[13-15]。

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