一次西藏大范圍強(qiáng)降水的診斷分析

旦增冉珍 卓瑪 次仁拉姆 普布扎西 德吉白珍

摘要 利用常規(guī)觀測資料、NCEP再分析資料以及衛(wèi)星TBB資料，對2020年5月20-21日西藏強(qiáng)降水過程的環(huán)流背景、物理量以及其中尺度特征等進(jìn)行了分析。得出以下結(jié)論：（1）此次西藏大范圍的強(qiáng)降水天氣過程中中高緯地區(qū)為兩槽一脊型，巴爾喀什湖附近不斷有低槽分裂冷空氣南下影響高原，500 hPa上的高原槽與高低空急流的配置，是此次強(qiáng)降水過程的主要影響系統(tǒng)。（2）孟加拉灣熱帶風(fēng)暴“安攀”登陸后外圍云系不斷上高原，強(qiáng)降水區(qū)的高濕區(qū)明顯，500 hPa相對濕度≥95%、比濕達(dá)到5 g·kg-1以上，為強(qiáng)降雨天氣提供了有利的水汽條件。（3）CAPE值較高，達(dá)到1 000 J/kg，CIN值較低，對流能量充足，有利于不穩(wěn)定能量釋放，配合強(qiáng)的垂直速度上升中心，中心值為-1 Pa·s-1為降雨天氣提供了有利的上升運(yùn)動(dòng)，是此次降水過程的主要?jiǎng)恿l件;（4）在26°N～30°N之間高空有一明顯的假相當(dāng)位溫能量鋒區(qū)，且隨緯度的增高而向高空傾斜，為強(qiáng)降水天氣提供了熱力條件;（5）衛(wèi)星云圖TBB分布：反映出降雨期間有中小尺度對流云團(tuán)配合，孟加拉灣風(fēng)暴“安攀”最強(qiáng)云團(tuán)中心最大TBB值達(dá)-80℃，強(qiáng)降水期間日喀則南部、山南南部和林芝南部最強(qiáng)對流云團(tuán)的云頂亮溫為-60℃左右，對流云團(tuán)的生成為短時(shí)強(qiáng)降水提供了中尺度系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞 西藏;孟灣熱帶風(fēng)暴“安攀”;物理量診斷;TBB

中圖分類號：S161 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：2095–3305（2021）01–0020–05

孟加拉灣風(fēng)暴是指發(fā)生于北印度洋孟加拉灣海域的熱帶氣旋，它對中國天氣的影響主要集中在云貴高原和青藏高原，尤其對西藏南部和滇西南的影響最為嚴(yán)重，往往帶來大暴雨或大暴雪天氣。研究[1-3]認(rèn)為，孟加拉灣風(fēng)暴登陸后產(chǎn)生的水汽為西南地區(qū)持續(xù)強(qiáng)降水提供了有利的水汽條件，同時(shí)它也是造成高原地區(qū)降水的重要天氣系統(tǒng)。據(jù)統(tǒng)計(jì)[4]，每年孟加拉灣風(fēng)暴最活躍的時(shí)段集中在5月、10月和1月。因此，研究孟加拉灣熱帶風(fēng)暴對青藏高原降水的影響對西藏自治區(qū)氣候的分布和降水特征有重要意義。

青藏高原是世界平均海拔最高的高原，由于環(huán)境獨(dú)特、天氣現(xiàn)象惡劣且地形復(fù)雜，在我國形成了一個(gè)獨(dú)特的氣候區(qū)域。青藏高原地處我國西南區(qū)域，有特殊的地理和氣候分布特征，大尺度環(huán)流條件與我國大部分地區(qū)不同。有學(xué)者研究，青藏高原區(qū)域具有顯著的熱力和動(dòng)力等作用[5-7]，該地區(qū)的熱力和動(dòng)力作用對北半球環(huán)流也構(gòu)成了一定的影響，且在夏季能影響到赤道南部區(qū)域[8]。

根據(jù)研究資料，青藏高原對我國氣候影響較為顯著[9-10]。

1 資料選取

所用2020年5月20—21日西藏53個(gè)固態(tài)觀測氣象站和自動(dòng)站逐時(shí)觀測資料、常規(guī)探空資料;NCEP再分析資料用于對相對濕度、比濕、渦度、垂直速度及假相當(dāng)位溫的垂直剖面分析，水平網(wǎng)格距為1°×1°，時(shí)間分辨率為6 h;衛(wèi)星云圖分析資料來自國家氣象衛(wèi)星中心下發(fā)的FY-2F逐時(shí)的TBB資料。

2 降水實(shí)況

受孟加拉灣風(fēng)暴“安攀”登陸后外圍云系北上和北部冷空氣南下的共同影響，2020年5月20日08：00—22日08：00

西藏除阿里地區(qū)、日喀則西部和那曲西部外全區(qū)大部分出現(xiàn)了強(qiáng)降水天氣。

從累計(jì)降水量分布圖可以看出（圖1），此次降水過程降雨量大，范圍廣，持續(xù)時(shí)間長，有3個(gè)強(qiáng)降水中心，分別是山南南部、日喀則南部和林芝東南部。拉薩北部、那曲東部、昌都北部、日喀則過程降水量在10 mm以上。根據(jù)2020年5月21日08：00—22日08：00 24 h

降水量實(shí)況可知，全區(qū)共出現(xiàn)15個(gè)站超過中雨以上的降水，西藏東南部錯(cuò)那出現(xiàn)了大雨量級的降水，應(yīng)為大雨+暴雪;21日08：00—22日08：00降水量為45 mm，

其中至少有13 mm的雪，在21日02：00～08：00的監(jiān)測中，都是雪，錯(cuò)那積雪達(dá)5 cm之深，此降水強(qiáng)度在當(dāng)?shù)?月十分罕見。

3 大尺度環(huán)流分析

孟加拉灣風(fēng)暴“安攀”在5月20日18：30前后在孟加拉灣沿海登陸，外圍云系移速快，影響范圍廣。5月20日08：00，500 hPa高度場疊加200 hPa高空急流環(huán)流（圖2a），這時(shí)熱帶風(fēng)暴“安攀”還未登陸，中心位置位于18°N，86°E附近，風(fēng)暴中心附近風(fēng)速達(dá)到30 m/s，與印度半島附近的風(fēng)速形成明顯的輻合區(qū)。歐亞中高緯為兩槽一脊型，巴爾喀什湖附近低槽不斷分裂，冷空氣南下，西太平洋副熱帶高壓（以下簡稱副高）和伊朗高壓位置偏西，高原上主要以西南風(fēng)向?yàn)橹?，風(fēng)速最高達(dá)到8 m/s左右。200 hPa高空急流位置偏北，最大風(fēng)速達(dá)到36 m/s以上，位于那曲西北部，高原南部最強(qiáng)風(fēng)速在27 m/s以上，山南南部錯(cuò)那達(dá)到27 m/s。

5月20日20：00，500 hPa高度場疊加200 hPa高空急流環(huán)流（圖2b），此時(shí)孟加拉灣風(fēng)暴“安攀”已登陸，高原上那曲西部至日喀則中部有高空槽影響，那曲東部、拉薩、日喀則西南部、山南、林芝和昌都位于槽前西南氣流中，槽前西南氣流發(fā)展旺盛，高原中東部及高原南部處于強(qiáng)的西南氣流控制，高原南側(cè)受孟加拉灣風(fēng)暴“安攀”登陸后外圍云系的影響，云系中心位置位于21°N，87°E附近，風(fēng)暴中心附近風(fēng)速加強(qiáng)達(dá)到30 m/s以上，高原南側(cè)孟加拉灣一帶西南風(fēng)風(fēng)速最強(qiáng)達(dá)到40 m/s，有利于深厚的暖濕氣流向高原輸送水汽。此時(shí)日喀則南部帕里、山南南部錯(cuò)那、林芝東南部察隅一帶西南風(fēng)速明顯增大，南風(fēng)分量不斷加大，風(fēng)速由20日08：00的

16 m/s增大到24 m/s，形成的低空急流為高原南部出現(xiàn)強(qiáng)降水提供了充足的水汽。200 hPa高空急流最大風(fēng)速達(dá)到40 m/s以上，位于那曲東北部至昌都北部附近，高原南部最強(qiáng)風(fēng)速在28 m/s

以上，山南南部錯(cuò)那達(dá)到28 m/s，強(qiáng)降水區(qū)位于高空急流入口區(qū)右側(cè)的強(qiáng)輻散區(qū)附近。5月21日08：00，500 hPa環(huán)流，高原上的高空槽加深東移后南壓，槽線東移至93°E附近，高原南側(cè)的孟加拉灣風(fēng)暴“安攀”登陸后外圍云系逐漸北抬后東移，中心位于25°N，89°E附近，日喀則南部、拉薩東南部、山南、林芝和昌都仍位于槽前西南風(fēng)控制中，有利于高原的中東部和南部持續(xù)降水。高原南側(cè)低層600 hPa西南風(fēng)速最強(qiáng)達(dá)到32 m/s，低層600 hPa上林芝南部附近有明顯的風(fēng)的輻合，林芝南部處于低空急流出口區(qū)的左側(cè)，為降水持續(xù)提供充足的水汽輸送。此次大范圍降水天氣的影響系統(tǒng)主要包括：500 hPa的高空槽、孟加拉灣風(fēng)暴“安攀”登陸后的外圍云系及高低空西南急流是關(guān)鍵系統(tǒng)，為強(qiáng)降水提供源源不斷的水汽。

4 物理量診斷分析

4.1 水汽條件

根據(jù)5月20日08：00（圖3a）和5月20日20時(shí)（圖3b）EC500 hPa比濕和渦度疊加實(shí)況分布圖可知，孟加拉灣風(fēng)暴“安攀”登陸前后的水汽條件對比很明顯，“安攀”登陸前08：00渦度場以正渦度為主，正渦度中心位置與風(fēng)暴中心位置吻合，在18°N，86°E附近，風(fēng)暴中心附近的比濕在8 g·kg-1以上，印度半島附近比濕6 g·kg-1左右，高原中東部比濕在4 g·kg-1以上，高原南部比濕5 g·kg-1

以上。“安攀”沿海登陸后20：00，中心位置明顯北抬東移，在21°N，87°E附近，風(fēng)暴中心與正渦度中心位置仍吻合，附近的比濕在8 g·kg-1以上，印度半島附近比濕增大6～7 g·kg-1，以上，高原中東部比濕增大至5 g·kg-1以上，高原南部比濕6 g·kg-1以上。根據(jù)5月20日08：00（圖4a）和5月20日20：00（圖4b）EC500 hPa相對濕度實(shí)況分布圖，與過程期間500 hPa比濕和渦度疊加實(shí)況分布圖分布比較一致，明顯看出“安攀”登陸前高原上相對濕度在40%以上，其中高原中東部和高原南部相對濕度均在70%～80%左右。風(fēng)暴登陸后，伴隨高原上那曲西部至日喀則中部有高空槽生成，高原的中東部及高原南部處于強(qiáng)的西南氣流控制，由孟灣一帶向高原輸送暖濕氣流，相對濕度也明顯增大，高原中東部和高原南部強(qiáng)降水區(qū)相對濕度增大至95%以上，接近飽和。由此可見，此次強(qiáng)降水過程中，水汽的主要來源受孟加拉灣風(fēng)暴“安攀”影響，沿西南低空急流逐漸向高原輸送水汽，高原南部地區(qū)有西南向的水汽大值區(qū)，為強(qiáng)降水區(qū)提供了充沛的水汽。

4.2 動(dòng)力條件

從強(qiáng)降水過程的垂直速度看，山南南部錯(cuò)那站降水開始前19日20：00（圖5a），整層處于一個(gè)弱的下沉區(qū)，20日08：00高層（250～200 hPa）和中層（400～300 hPa）垂直速度為+0.2 pa·s-1，為下沉區(qū)，低層（500 hPa）存在-0.4 pa·s-1的上升區(qū)，上升運(yùn)動(dòng)明顯。低層西南風(fēng)速由19日20：00的8 m·s-1增大到至16 m·s-1，有利于南部水汽的輸送，降水最強(qiáng)時(shí)段20日20：00—21日20：00低層500 hPa～250 hPa均處于1個(gè)強(qiáng)的上升運(yùn)動(dòng)區(qū)，21日20：00在500 hPa存在一個(gè)-1 Pa·s-1的上升運(yùn)動(dòng)中心，相對濕度由降水開始前的70%逐漸增大到降水發(fā)生時(shí)的90%以上;從濕層的厚度來看降水最強(qiáng)時(shí)段，整層相對濕度接近飽和達(dá)95%以上，配合著低層西南風(fēng)，降水期間500 hPa最強(qiáng)風(fēng)速達(dá)到20 m/s，有利于南部水汽的不斷補(bǔ)充，22日08：00降水過程減弱時(shí)濕度明顯下降，上升運(yùn)動(dòng)也明顯減弱，500 hPa風(fēng)速減弱至8 m/s左右。從帕里站的剖面（圖5b）看，帕里站強(qiáng)降水期間20日20：00—21日20：00高層（250～200 hPa）和中層（400～300 hPa）有-1pa·s-1的上升區(qū)，低層（500 hPa）存在-0.6pa·s-1的上升區(qū)，21日08：00低層500 hPa～200 hPa均處于一個(gè)強(qiáng)的上升運(yùn)動(dòng)區(qū)，中層（400 hPa）存在-1pa·s-1的上升運(yùn)動(dòng)中心，21日08：00高濕區(qū)從100 hPa向下伸展到達(dá)地面，相對濕度達(dá)90%以上，接近飽和，有利帕里站的強(qiáng)降水發(fā)生。22日08：00降水過程減弱，相對濕度下降至60%，整層處于一個(gè)弱的下沉區(qū)，風(fēng)速也明顯減弱。

此次過程受孟加拉灣風(fēng)暴“安攀”影響，對風(fēng)暴登陸前后不穩(wěn)定能量對比得出：熱帶風(fēng)暴“安攀”還未登陸時(shí)，5月20日08：00（圖6a），中心位置位于18°N，86°E附近，CAPE最大值在風(fēng)暴中心附近，達(dá)到1000 J/kg以上，高原以南最大CAPE值達(dá)800 J/kg，5月20日20：00（圖6b）風(fēng)暴登陸后，風(fēng)暴中心北抬后有所加強(qiáng)，受外圍云系影響高原以南CAPE值增大至1 000 J/kg左右，配合分析5月20日08：00（圖7a）和5月20日20：00（圖7b）兩個(gè)時(shí)段的對流抑制圖，可以看出高原以南CIN值較小，隨著系統(tǒng)的移動(dòng)低值區(qū)略有北抬移至錯(cuò)那站上空，有利于不穩(wěn)定能量的釋放，CIN值的變化與對應(yīng)降水時(shí)段比較吻合。

4.3 熱力條件

5月20日08：00 500 hPa假相當(dāng)位溫和5月20日20：00 500 hPa假相當(dāng)位溫是孟加拉灣風(fēng)暴“安攀”登陸前后的熱力條件，20日08：00（圖8a）在26°N～30°N的高空有一明顯的能量鋒區(qū)，且鋒區(qū)高度隨緯度的升高，溫度降低，位勢越不穩(wěn)定。鋒區(qū)上側(cè)是假相當(dāng)位溫的低值區(qū)，鋒區(qū)下側(cè)是從南向北推進(jìn)的暖濕空氣，對應(yīng)假相當(dāng)位溫的高值區(qū)，中心值為70℃。高原中東部假相當(dāng)位溫在48℃～56℃，20日20：00（圖8b）500 hPa假相當(dāng)位溫能量鋒區(qū)進(jìn)一步北擴(kuò)至26°～32°N，高原中東部假相當(dāng)位溫在52℃～58℃，強(qiáng)降水區(qū)錯(cuò)那附近的假相當(dāng)位溫為60℃。20日20：00 500 hPa假相當(dāng)位溫，南部強(qiáng)降水區(qū)和林芝東南部能量鋒區(qū)變寬，從24°N緯度以上假相當(dāng)位溫鋒區(qū)等值線向東北方向傾斜得更厲害，與“安攀”登陸后移動(dòng)路徑和500 hPa形成的西南急流相對應(yīng)，鋒區(qū)附近的暖濕氣流發(fā)展更加旺盛，有利于高原中東部和高原南部出現(xiàn)降水。

5 中尺度云團(tuán)分析

2020年05月20日20：00—21日20：00，山南南部錯(cuò)那出現(xiàn)34.9 mm降水;日喀則南部帕里出現(xiàn)24.8 mm降水;林芝南部察隅出現(xiàn)24.5 mm降水;那曲東部嘉黎出現(xiàn)23.8 mm降水。從帕里站附近FY-2F云頂亮溫（BlackBody Temperature，TBB）可見，20日18：00時(shí)孟加拉灣風(fēng)暴“安攀”位于21°N，87°E附近，日喀則南部帕里站上空TBB為-30℃～-40℃（圖9），印度半島上空有1個(gè)大的對流云團(tuán)b發(fā)展，其中云團(tuán)b最大TBB值達(dá)-70℃（圖9），孟加拉灣風(fēng)暴“安攀”外圍云系最強(qiáng)云團(tuán)中心TBB值達(dá)-80℃（標(biāo)注D）;20日23：00時(shí)孟灣風(fēng)暴已經(jīng)沿海登陸，外圍云系有所北抬，印度半島上空的對流云團(tuán)b北抬東移至高原以南，TBB值達(dá)-60℃～-70℃（圖10）;帕里站云系a東移至山南南部附近，錯(cuò)那站上空TBB為-40℃～-50℃（圖10），林芝附近云系TBB為-40℃～-50℃;此時(shí)高原以南附近的對流云團(tuán)發(fā)展旺盛，開始影響高原南部，錯(cuò)那站每小時(shí)的降水量不斷遞增;21日01：00風(fēng)暴外圍云系繼續(xù)北抬東移至23°N，89°E附近，云系明顯加強(qiáng)并分裂出對流云團(tuán)a至印度半島上，云團(tuán)a最大TBB值達(dá)-70℃（圖11），之前高原以南云團(tuán)b和山南南部錯(cuò)那云團(tuán)a都明顯加強(qiáng)，在山南一帶出現(xiàn)了中小尺度的對流云團(tuán)，對流云團(tuán)的最強(qiáng)云頂亮溫增大至-60℃～-70℃（圖11），此時(shí)錯(cuò)那累計(jì)降雪量為15 mm，已達(dá)到中雨量級。日喀則南部帕里站附近云系仍在-30℃～-40℃，有利于降雨持續(xù)，再配合著西側(cè)不斷有對流云團(tuán)東移南壓向林芝一帶，后側(cè)有云系不斷補(bǔ)充，有利于降水過程期間逐漸加強(qiáng);21日02：00孟灣風(fēng)暴“安攀”上印度半島，位于24°N，89°E附近，最強(qiáng)云團(tuán)中心最大TBB值達(dá)-80℃（標(biāo)注D）;高原南側(cè)孟加拉灣一帶西南風(fēng)風(fēng)速加強(qiáng)，繼續(xù)影響高原山南和林芝附近;山南一帶出現(xiàn)的中小尺度對流云團(tuán)b范圍擴(kuò)大，最強(qiáng)云頂亮溫為-50℃～-60℃（圖12）;21日07：00孟灣風(fēng)暴“安攀”有所減弱，最大TBB值達(dá)-60℃（標(biāo)注D），此時(shí)高原上山南一帶最強(qiáng)云系東移，林芝附近云團(tuán)TBB值達(dá)-40℃～-60℃，其中最強(qiáng)云頂亮溫為-50℃～-60℃在墨脫一帶（圖13），之后對流云團(tuán)b系統(tǒng)東移南壓影響察隅，與此時(shí)段內(nèi)該地區(qū)的強(qiáng)降水相對應(yīng);21日00：00～08：00察隅累計(jì)降水量達(dá)15 mm，平均每小時(shí)以2 mm的降雨量遞增;墨脫附近的對流云團(tuán)b東移，察隅附近的最強(qiáng)云頂亮溫為-50℃以上，察隅的降水持續(xù)。21日17：00時(shí)之后（圖14）孟灣風(fēng)暴“安攀”減弱東移至東經(jīng)95°E以東，云頂亮溫最大TBB值減弱至-50℃（標(biāo)注D），高原南部附近的云團(tuán)已移出，日喀則南部和山南南部降水減弱;林芝上空的對流云團(tuán)北抬影響那曲東部和昌都北部，林芝東南部的降水逐漸減弱結(jié)束。從云圖分析表明，此次降水是由多個(gè)中小尺度對流云團(tuán)發(fā)展形成，日喀則南部、山南南部和林芝南部降水最強(qiáng)時(shí)段對流云團(tuán)的云頂亮溫為-60℃左右，有利于出現(xiàn)短時(shí)強(qiáng)降水。

6 結(jié)論

（1）此次強(qiáng)降水天氣過程中歐亞中高緯地區(qū)為兩槽一脊型，巴爾喀什湖附近有低槽不斷分裂冷空氣南下以及500 hPa上高原槽與高低空急流的配置是此次強(qiáng)降水過程的主要影響系統(tǒng)，孟加拉灣熱帶風(fēng)暴“安攀”登陸后外圍云系不斷上高原，為降雨天氣提供了有利的水汽條件。

（2）降水過程的水汽主要來自孟加拉灣，孟加拉灣熱帶風(fēng)暴“安攀”沿海登陸后外圍云系不斷上高原，強(qiáng)降水區(qū)的高濕區(qū)明顯，500 hPa相對濕度≥95%、比濕達(dá)到5 g·kg-1以上，為強(qiáng)降雨天氣提供了有利的水汽條件。

（3）降雨期間，CAPE較高達(dá)到1000 J/kg，CIN值較低，對流能量充足，有利于不穩(wěn)定能量釋放，配合強(qiáng)的垂直速度上升中心-1 Pa·s-1為降雨天氣提供了有利的上升運(yùn)動(dòng)，是南部出現(xiàn)強(qiáng)降水的主要?jiǎng)恿l件。

（4）在26°N～30°N高空有一明顯的假相當(dāng)位溫能量鋒區(qū)，且隨緯度的增高而向高空傾斜，為強(qiáng)降水天氣提供了熱力條件。

（5）衛(wèi)星云圖TBB分布反映出降雪期間有中小尺度系統(tǒng)配合，TBB最大值在-70℃～-80℃之間，降雪期間各站的TBB最大值在-50℃～-60℃。

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責(zé)任編輯：黃艷飛

An Analysis of the Large-scale Heavy Precipitation Process in Tibet by the Bay of Bengal Storm

DAN Zeng-ran-zhen et al （Tibet Autonomous Region Meteorological Station， Lhasa， Tibet 850000）

Abstract This paper analyzes the circulation background， physical quantity and scale characteristics of heavy precipitation process in tibet from may 20 to 21， 2020 using micaps conventional observation data， ground precipitation data and satellite TBB data.（1） The middle and high latitudes are two troughs and one ridge in the large-scale heavy precipitation in Tibet， and the low troughs near Lake Balca continuously split cold air down the upper plateau. The plateau trough on hPa 500 is the main influence system of the heavy precipitation process.（2） During the rainfall period， the high humidity area of 500 hPa ≥90% relative humidity is obvious， and the strong vertical velocity rising center-1 Pa·s-1 provides favorable rising motion for rainfall weather. From 200 hPa and 500 wind field analysis， the configuration of high and low air jet is the main dynamic condition for strong precipitation in the south;（3）Satellite cloud map TBB distribution： reflecting the cooperation of mesoscale systems during rainfall， the maximum TBB value of the centre of the strongest cloud cluster of the Bay of Bengal storm “Anpan” reaches -80℃， and the cloud top bright temperature of the strongest convective cloud cluster in southern Xigaze， southern Shannan and southern Linzhi is about -60℃ during heavy precipitation.

Key words Tibet; Mengwan Tropical Storm “Anpan”; Physical Quantity Diagnosis; TBB