和田地區(qū)2020年4月17—23日強(qiáng)降水天氣過程分析

肖 艷

和田地區(qū)氣象局，新疆和田 848000

和田位于新疆的西南部，南部有昆侖高山呈弧形橫貫東西，北部有淺丘低山深入塔克拉瑪干沙漠腹地，西部和北部受帕米爾高原和天山屏障的作用，阻擋了西伯利亞冷空氣進(jìn)入，而南部的昆侖山和喀喇昆侖山隔斷了印度洋暖濕氣流的北上，使得這里形成暖溫帶極端干旱荒漠氣候，四季分明，冬無嚴(yán)寒，夏季酷熱，光熱充足，晝夜溫差大，多風(fēng)沙且降水稀少，年平均降水量僅35 mm，為典型的內(nèi)陸性沙漠氣候。近年來，隨著全球氣候趨于變暖，極端天氣事件多發(fā)，南疆地區(qū)強(qiáng)降水事件增多、強(qiáng)度增大，局地暴雨、冰雹等天氣可引發(fā)洪水、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害加重，氣象災(zāi)害造成的風(fēng)險(xiǎn)越來越大，這也對天氣預(yù)報(bào)工作提出了更高的要求。至5℃～8℃，與常年同期相比偏低5℃～8℃。和田地區(qū)此次持續(xù)降水降溫天氣過程對春播進(jìn)度、林果開花授粉及棉花苗期生長等帶來了很大的不利影響，需根據(jù)天氣變化提前安排農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，棉田雨后及時(shí)中耕松土。由于降水持續(xù)時(shí)間長，累計(jì)降水量較大，還要加強(qiáng)對局地強(qiáng)降水引發(fā)的冰雹、洪水及滑坡、泥石流等次生災(zāi)害的防御工作，確保電力、通信、物資供給、農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)等正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

1 強(qiáng)降水天氣的概況及影響

受冷空氣影響，和田地區(qū)2020年4月17夜間至23日出現(xiàn)間斷降水天氣過程，其中，4月17夜間和田地區(qū)開始降水，持續(xù)至20日10:00，策勒縣、墨玉縣、洛浦縣出現(xiàn)大雨，降雨量為12～24 mm；4月20日白天至23日夜，和田地區(qū)出現(xiàn)微到小雨（中高山區(qū)為雪），部分區(qū)域中到大雨，累計(jì)降水量8～20 mm，同時(shí)，降雨帶來降溫，和田地區(qū)氣溫持續(xù)下降并維持較低，最低氣溫降

2 天氣形勢分析

由圖1可看出，2020年4月上旬，歐亞大陸中高緯地區(qū)位勢高度場呈現(xiàn)出“兩槽一脊”的環(huán)流形勢，其中東半球極渦影響歐亞大陸以北的海域，北緯60°以北地區(qū)的等高線為平直狀，該緯度線以南的地區(qū)存在著槽脊，且波動(dòng)明顯。4月中旬，環(huán)流形勢繼續(xù)維持，但極渦發(fā)生東移，到達(dá)東西伯利亞海一帶，里海附近原有的槽強(qiáng)度加深并出現(xiàn)西移，整個(gè)歐洲大陸都處于其控制范圍內(nèi)。同時(shí)，烏拉爾脊位置與常年同期相比仍偏東，此時(shí)向西移到達(dá)泰梅爾半島，我國新疆正處于脊南部影響范圍。

圖1 2020年4月上旬（a）、中旬（b）、下旬（c）500 hPa平均位勢高度場

隨著東亞槽的減弱，然后生成活躍的階梯短波槽，不斷有冷空氣活動(dòng)，但影響路徑較偏西，冷空氣在不斷南下的過程中為其經(jīng)過的區(qū)域帶來了大風(fēng)降溫降水過程。4月下旬，歐亞大陸中高緯的環(huán)流形勢穩(wěn)定維持“兩槽一脊”現(xiàn)象，極渦分裂后形成新地島低壓中心，中高緯槽脊開始出現(xiàn)明顯的波動(dòng)，其中東亞槽加深發(fā)展，徑向度有所增大，中旬末至下旬前期我國北方地區(qū)出現(xiàn)了大范圍、時(shí)間長、影響較大的冷空氣活動(dòng)。以我國西北地區(qū)為例，由于烏拉爾山脊的東移和加強(qiáng)，出現(xiàn)了罕見的降溫降水天氣過程。

基于上述大的環(huán)流背景，分析影響我國南疆地區(qū)4月17—23日降水期間的天氣影響系統(tǒng)。16日08:00，500 hPa高空，歐亞大陸中高緯表現(xiàn)為“兩槽一脊”的形勢，有一低渦位于西伯利亞東經(jīng)80°的附近，配合-32℃的冷中心，南疆西部地區(qū)沿著國境線以西一帶存在著一短波槽，該地區(qū)被槽前西南氣流控制。17日08:00左右，隨著烏拉爾山高壓脊的脊前偏北氣流影響，西伯利亞低渦開始東移南壓，到達(dá)貝加爾湖附近，而且中亞短波槽繼續(xù)加深，風(fēng)場于18日20:00閉合并形成低渦。19日08:00，烏拉爾山高壓脊強(qiáng)度減弱，低槽自貝加爾湖延伸至東疆地區(qū)，原來的冷中心已加強(qiáng)至-40℃，此時(shí)高空槽明顯高于溫度槽，中亞低渦位置穩(wěn)定，并呈現(xiàn)出“東西夾攻”的形勢（圖2）。在這種天氣系統(tǒng)的影響下，南疆地區(qū)和田等地出現(xiàn)了降水天氣過程。20日08:00～23日08:00期間，貝加爾湖低渦不斷東移南下，低渦后有短波槽不斷地補(bǔ)充并向東疆地區(qū)南壓，而中亞低渦穩(wěn)定維持不變。

圖2 南疆地區(qū)2020年4月19日08:00 500 hPa高度場和風(fēng)場

700～850 hPa中低層上，17日20:00～18日08:00南疆西部地區(qū)出現(xiàn)了偏東風(fēng)和偏西風(fēng)的切變線，17日夜間，和田等地降水開始，至18日出現(xiàn)中到大雨，山區(qū)局部地區(qū)發(fā)生大到暴雨。19日20:00，喀什到和田一線處于偏東風(fēng)和偏南風(fēng)的切變線影響下，降水持續(xù)。21日08:00，轉(zhuǎn)為偏東風(fēng)和偏北風(fēng)的切變線，和田地區(qū)出現(xiàn)小雨，部分地區(qū)中到大雨，至23日和田地區(qū)處于偏東風(fēng)和偏西風(fēng)切變線的控制下，出現(xiàn)降雨降溫。

3 物理量場分析

3.1 水汽條件

500 hPa高空，暖濕水汽沿低槽西南氣流自阿拉伯海到中亞南部，向南疆西部地區(qū)上空源源不斷地輸送；700 hPa與850 hPa上分別存在著2支水汽輸送通道（圖3）：一條為阿拉伯海至中亞南部然后到達(dá)南疆西部上空，另一條為孟加拉灣到青藏高原經(jīng)河西走廊西部到達(dá)南疆盆地，并且850 hPa還有一條水汽通道，由印度半島至青藏高原中部，然后到達(dá)南疆盆地上空。

圖3 2020年4月18日700 hPa水汽通量

通過上述分析可知，700 hPa和850 hPa中低空具備的水汽輸送條件更強(qiáng)。降水天氣出現(xiàn)前，18日08:00左右，700 hPa上，青藏高原的西部一中心值為8 g·cm-1·hPa-1·s-1，和 田 地 區(qū) 上 空形成水汽通量散度輻合中心，中心強(qiáng)度 最 大 達(dá)-10×10-6g·cm-2·hPa-1·s-1，較強(qiáng)的低空水汽輻合促使水汽快速集中到南疆地區(qū)強(qiáng)降雨落區(qū)（圖4）。700 hPa上，20日20:00，和田地區(qū)一中心值為6 g·cm-1·hPa-1·s-1，至21日08:00，和田地區(qū)700 hPa上空的輻合中心值轉(zhuǎn)為-4×10-6g·cm-2·hPa-1·s-1，又一輪降水開始。22日08:00，700 hPa上輻合區(qū)中心值增強(qiáng)為-6×10-6g·cm-2·hPa-1·s-1，降水持續(xù)，局部地區(qū)出現(xiàn)較強(qiáng)降雨。

圖4 2020年4月18日水汽通量散度

總的來看，整個(gè)降水過程中青藏高原和昆侖山脈一帶穩(wěn)定維持著較強(qiáng)的水汽輻合中心22日20:00左右，700 hPa上，青藏高原西北一帶的輻合中心強(qiáng)度高達(dá)-20×10-6g·cm-2·hPa-1·s-1，由此可推斷出，700 hPa和850 hPa的中低空具備強(qiáng)烈的水汽輻合，是和田等南疆地區(qū)出現(xiàn)強(qiáng)降雨的主要原因之一。

分析4月17—23日700 hPa比濕垂直分布，發(fā)現(xiàn)此次降水過程中地面到700 hPa之間的比濕值都在5 g/kg以上，空氣水汽含量較大。17日，中亞低槽前西南氣流不斷北上到達(dá)中緯度地區(qū)，同時(shí)中低空的偏東氣流也攜帶水汽到達(dá)南疆地區(qū)，大氣層濕層進(jìn)一步加大，有利于強(qiáng)降水天氣的出現(xiàn)。至18日08:00左右，和田地區(qū)上空比濕值繼續(xù)增大，達(dá)到6～7 g/kg，后持續(xù)增大，19日14:00，850 hPa低層的比濕值已達(dá)10 g/kg，較大的比濕值說明和田地區(qū)上空具備引發(fā)強(qiáng)降水天氣的有利水汽條件。

3.2 動(dòng)力條件

分析此次強(qiáng)降雨天氣過程的散度，沿北緯39°作散度垂直剖面圖可以看出（圖5），19日14:00，500～300 hPa之間為輻合區(qū)，強(qiáng)度較弱，850～600 hPa之間為輻散區(qū)，輻散中心強(qiáng)度為10×10-5s-1，此時(shí)大氣垂直運(yùn)動(dòng)并不強(qiáng)。之后，輻散區(qū)處于500 hPa以上，輻散中心強(qiáng)度繼續(xù)維持，而850～600 hPa之間轉(zhuǎn)為輻合區(qū)，且輻合強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)，隨著降水的出現(xiàn)，輻合區(qū)中心強(qiáng)度達(dá)到-20×10-5s-1，形成高層輻散、低層輻合的高低空配置，是強(qiáng)降雨天氣出現(xiàn)并發(fā)展的有力動(dòng)力條件。對此次降水過程的垂直運(yùn)動(dòng)速度進(jìn)行分析可知，降水開始前，850～600 hPa之間的中低層為強(qiáng)度-2 Pa/s的上升運(yùn)動(dòng)區(qū)，500 hPa形勢場為下沉區(qū)域，強(qiáng)度達(dá)2 Pa/s。隨后，上升運(yùn)動(dòng)區(qū)影響范圍不斷向高空延伸，850～400 hPa均轉(zhuǎn)為上升運(yùn)動(dòng)區(qū)，上升運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度增至-12 Pa/s，并不斷拓展，至降水出現(xiàn)時(shí)整個(gè)高空以上升運(yùn)動(dòng)為主，且上升運(yùn)動(dòng)速度迅速增大，這也是此次強(qiáng)降水的出現(xiàn)提供了有利的動(dòng)力條件。

圖5 沿37°N南疆西部強(qiáng)降雨中心散度及垂直速度剖面

3.3 熱力條件

分析此次強(qiáng)降水過程的大氣層結(jié)穩(wěn)定性發(fā)現(xiàn)，假相當(dāng)位溫（θse）隨著高度的減小呈現(xiàn)出對流不穩(wěn)定的現(xiàn)象，反之則表現(xiàn)為對流穩(wěn)定；判別大氣溫濕狀況可知，19日20:00左右，近地面層的θse值最大在47℃以上，其中，500 hPa與850 hPa的△θse差值為-8℃；20—23日的降水過程中，23日02:00左右，θse的大值區(qū)處于700 hPa，中心值為37℃，同樣的，500 hPa與850 hPa的△θse差值達(dá)到-9℃以上，兩次降水過程中θse值均表現(xiàn)出隨著高度的上升而減小的現(xiàn)象，說明大氣層中有強(qiáng)烈的上升運(yùn)動(dòng)，對流不穩(wěn)定性較強(qiáng)，大氣層具備的熱力不穩(wěn)定也為強(qiáng)降水天氣的形成和發(fā)展提供了有利的動(dòng)力條件。

4 結(jié)論

（1）2020年4月17—23日和田地區(qū)出現(xiàn)了長時(shí)間的強(qiáng)降雨天氣過程，在為該地區(qū)帶來充沛水資源補(bǔ)給的同時(shí)，也使各行業(yè)遭受了不同程度的影響。通過對此次降水過程的環(huán)流背景分析得出，高空東部型南亞高壓維持、85°E存在脊線及青藏高原型等是南疆西部大范圍降水天氣發(fā)生發(fā)展的有利大尺度天氣影響系統(tǒng)。

（2）來源于阿拉伯海和孟加拉灣的兩條水汽輸送，其中一條經(jīng)過帕米爾高原進(jìn)入南疆，另一條則由青藏高原東部的偏東氣流攜帶進(jìn)入南疆盆地，使得和田等地中低層形成強(qiáng)烈的水汽輻合，大氣層比濕較大，水汽充足，是強(qiáng)降雨天氣發(fā)生的有利條件。降雨區(qū)較強(qiáng)的垂直上升運(yùn)動(dòng)和已形成的低層輻合高層輻散的配置，使得和田等地具備充足的動(dòng)力條件。低層呈現(xiàn)出高溫、高濕的現(xiàn)象，隨著高度的增加，θse值減小，促使和田等地上空持續(xù)維持對流不穩(wěn)定性，成為強(qiáng)降雨天氣發(fā)生發(fā)展的有利熱力條件。