2021年6月15—16日青海東南部地區(qū)一次短時強(qiáng)降水天氣過程分析

劉 冰

青海省海北州氣象臺，青海海北 810200

果洛藏族自治州和海南藏族自治州位于青海省東南部，簡稱果洛州和海南州。果洛州地處青藏高原腹地，黃河源頭，海拔4000 m以上，因受地形地勢影響，全州境內(nèi)相對形成3個降水地區(qū)：東南較濕潤的班瑪、久治等地，西北部的瑪多等地區(qū)，中部的大武、甘德等地區(qū)。地貌特點是地形自西北向東南傾斜，西北海拔高，東南海拔低，山脈交錯，湖泊繁多[1-3]。

海南州是青藏高原的東門戶，因地處青海湖南部，故名海南州。境內(nèi)地形以山地為主，四圍環(huán)山，盆地居中，高原丘陵和河谷臺地相間其中，地勢起伏較大，復(fù)雜多樣。海南州平均海拔在3 000 m以上。

青海省大到暴雨天氣過程具有短時、局地、突發(fā)、降水強(qiáng)度大且大多集中在夜間的特點，致災(zāi)性強(qiáng)。海南和果洛東部地區(qū)是青海省大到暴雨天氣主要發(fā)生地之一，也是短時強(qiáng)降水多發(fā)地區(qū)，伴隨短時強(qiáng)降水出現(xiàn)的雷電、冰雹、洪水、泥石流等次生災(zāi)害常使農(nóng)業(yè)和畜牧業(yè)遭受巨大損失，因此強(qiáng)降水的預(yù)報預(yù)警工作顯得尤為重要[4]。

1 降水實況

2021年6月15日08:00—16日08:00，全省共計655個測站出現(xiàn)降水，其中小雨557個、中雨81個、大雨16個、暴雨1個。全省大部均出現(xiàn)降水，最大區(qū)域站降水班瑪縣吉卡鄉(xiāng)為53.9 mm，最大城鎮(zhèn)降水瑪沁為39.3 mm。

青南地區(qū)出現(xiàn)雷暴天氣，果洛和海南地區(qū)出現(xiàn)短時強(qiáng)降水天氣，瑪沁、久治出現(xiàn)冰雹，其中果洛州班瑪縣吉卡鄉(xiāng)在15日20:00的小時雨強(qiáng)達(dá)46.5 mm，海南州同德河北鄉(xiāng)林業(yè)站的小時雨強(qiáng)達(dá)17.1 mm。

此次降水過程具有降水強(qiáng)度大、范圍廣、持續(xù)時間長的特點，從15日白天一直持續(xù)到16日白天，其中強(qiáng)降水時間集中在傍晚前后到前半夜。運用高空、地面、衛(wèi)星云圖、數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品等氣象資料分析診斷2021年6月15日08:00—16日08:00發(fā)生在青海東南部果洛州和海南州的一次大到暴雨天氣過程，試圖從各種資料中找到青海東南部短時強(qiáng)降水的前期征兆，探討了此次強(qiáng)降水形成的可能機(jī)理，為以后中小尺度天氣系統(tǒng)分析預(yù)報積累知識和經(jīng)驗。

2 地面要素場診斷分析

2.1 24 h變壓

14日開始冷空氣已在南疆地區(qū)堆積到一定厚度，至15日08:00位于南疆地區(qū)冷空氣開始東移南下，至14:00一路冷空氣從柴達(dá)木盆地入侵青海省，至17:00，沿盆地入侵的冷空氣東伸至海南地區(qū)，此時，一路冷空氣沿祁連山脈入侵青海東北部地區(qū)，至20:00（圖1）沿盆地入侵的冷空氣減弱，冷空氣主體為祁連山脈入侵的冷空氣，東西兩路冷空氣相遇迅速抬升本地暖氣團(tuán)是這次短時強(qiáng)降水的主要原因。

圖1 15日20:00 24 h變壓

2.2 水汽分析

2.2.1 比濕充沛的水汽條件是產(chǎn)生暴雨的基本條件之一，同時對流性暴雨也需要豐富的水汽。分析6月15日08:00地面比濕場，整個青海東南部地區(qū)都是比濕大值區(qū)，其中在海南、果洛為2個比濕中心，且比濕值均＞10 g/kg并一直維持至23:00，且隨著孟加拉灣的水汽源源不斷地向此地區(qū)輸送，降水大值區(qū)也正好與此對應(yīng)。

2.2.2 溫度露點差溫度露點差是日常天氣預(yù)報業(yè)務(wù)中經(jīng)常用以表示空氣干濕程度的物理量，溫度露點差越小，表示濕度越大。從地面露點溫度差可以看出，從15日14:00~23:00是逐漸增濕的過程（圖2），由北向南推進(jìn)，建立了有利的水汽輸送通道，每個時次每個固定區(qū)域站點增濕將近2℃～3℃，到20:00，海南南部最小，T-Td為2.1℃，果洛南部最小，T-Td為3.2℃，說明暴雨區(qū)處于高濕區(qū)，水汽充足。

圖2 15日20:00溫度露點差

3 高空形勢場分析

3.1 200 hPa高空形勢場

2021年6月15日08:00 200 hPa高空圖上，南亞高壓呈塊狀分布，2個中心分別位于我國西藏地區(qū)和沿海地區(qū)，青海省受南亞高壓影響有強(qiáng)的上升運動，降水區(qū)域位于南亞高壓控制下其正次級環(huán)流促使低層鋒生，果洛、海南地區(qū)有分流區(qū)且位于高空急流出口區(qū)右側(cè)，形成抽吸作用。至15日20:00，200 hPa高空圖上，位于西藏地區(qū)的南亞高壓進(jìn)一步東伸南壓并于沿海地區(qū)的南亞高壓合并發(fā)展成帶狀高壓影響我省，加強(qiáng)了上升運動，造成了此次大降水天氣。

3.2 500 hPa高空形勢場

從2021年6月15日08:00高 空 形勢場看，歐亞中高緯地區(qū)為兩槽一脊的環(huán)流形勢，青海位于貝加爾湖以西低壓槽底，青海東南部地區(qū)處于西南氣流控制中，西南氣流將孟加拉灣水汽輸送到果洛、海南一帶，使該地區(qū)水汽條件充沛，出現(xiàn)了降水天氣。至15日20:00（圖3），貝湖槽分裂小槽東移南下，青海北部處于下滑小槽后的西北氣流控制下，并且不斷分裂的小槽攜帶冷空氣東移至柴達(dá)爾地區(qū),青海南部受584外圍西南暖濕氣流控制，冷暖氣流在青海東南部交匯，為此次大到暴雨天氣過程提供了有利形勢。

圖3 500 hPa 20:00高度場

3.3 700 hPa高空形勢場

08:00，青海西北部有短波槽活動，青海東南部有低渦生成，而前期高原上西南暖濕氣流連續(xù)通暢為此次過程的發(fā)生發(fā)展提供了很好的暖濕條件[5]。至20:00，短波槽維持在青海省西北部，位于東南部的低渦與西部的低渦匯合在青海東南部，有明顯的正渦度區(qū)與之配合，形成了有利于降水的低空輻合形勢。

4 紅外云圖

分析葵花衛(wèi)星紅外云圖演變過程發(fā)現(xiàn)，此次大到暴雨過程中，伴隨著500 hPa高空槽東移發(fā)展，衛(wèi)星云圖上由中小尺度對流云團(tuán)發(fā)展，加強(qiáng)，造成此次降水。15日14:00（圖4a）在果洛瑪多西部的對流云系不斷加強(qiáng)和發(fā)展；至15:00（圖4b）果洛、海南地區(qū)上空有3對對流云團(tuán)逐漸加強(qiáng)擴(kuò)大，首先開始產(chǎn)生降水；至17:00（圖4c）三云團(tuán)開始接觸并逐漸融合；至18:00（圖4e）三者已完全融合，降水增大；至20:00（圖4f）果洛南部上空云頂亮溫進(jìn)一步增強(qiáng)，此時的對流云團(tuán)結(jié)構(gòu)緊密，發(fā)展最為旺盛，對應(yīng)19:00～20:00班瑪縣吉卡鄉(xiāng)出現(xiàn)了短時強(qiáng)降水，同時TBB反映出強(qiáng)降水出現(xiàn)在TBB梯度最大值附近；至23:00后，整個對流云團(tuán)在東移南下的移動過程中開始逐漸減弱，對應(yīng)降水也減少并轉(zhuǎn)為穩(wěn)定性降水。

圖4 2021年6月15日葵花衛(wèi)星紅外云圖

5 模式檢驗

從CMA-3KM模式（圖5a）、北京9KM模式（圖5b）、EC模式（圖5c）、CMA_GFS模 式（圖5d）對14日20:00起報的15日08:00～16日08:00 24 h降水的預(yù)報對比分析得出，CMA-3KM模式對落區(qū)預(yù)報效果較好。各家模式對大量級降水預(yù)報偏差較大。

圖5 14日20:00起報的模式預(yù)測結(jié)果

對15日08:00起報的15日08:00～16日08:00 24 h降水的預(yù)報對比分析得出，CMA-3KM（6a）模式預(yù)報調(diào)整較為明顯，降水的落區(qū)和量級均有增大，從15日08:00起報的預(yù)報場來看CMA-3KM模式中雨以上量級的降水范圍偏大且強(qiáng)度偏強(qiáng)，大雨以上的量級對海南預(yù)報較好，對果洛地區(qū)的預(yù)報依舊很差；EC（6c）中雨落區(qū)一致，北京9KM（6b）對落區(qū)和降水量級預(yù)報效果好。

圖6 15日08:00起報的模式預(yù)測結(jié)果

6 小結(jié)

本文通過分析背景場、地面要素、地形等特征，得出2021年6月15—16日青海省東南部短時強(qiáng)降水形成和發(fā)展的特征，結(jié)論如下：

（1）小槽南下為此次短時強(qiáng)降水發(fā)生提供了有利環(huán)境場，東西兩路冷空氣相遇迅速抬升暖濕氣團(tuán)是這次短時強(qiáng)降水的主要原因。

（2）產(chǎn)生暴雨天氣的云系發(fā)展較快，果洛和海南處在對流云系發(fā)展前沿、冷暖交匯的中心帶，上升運動強(qiáng)烈，所以降水量大，降水時段集中。

（3）地形輻合抬升作用為此次過程提供了重要的動力條件。

（4）從各家模式檢驗來看均有偏差，對于14日20:00起報的15日08:00~16日08:00 24 h降水的預(yù)報，CMA-3KM模式對落區(qū)預(yù)報效果較好，各家模式對大量級降水預(yù)報偏差較大；對15日08:00起報的15日08:00～16日08:00 24 h降水的預(yù)報，北京9KM對落區(qū)和降水量級預(yù)報效果好。