2021年8月17—18日玉樹東部地區(qū)中到大雨天氣過程的成因分析

解文璇，董曉倩

海西州氣象臺，青海德令哈 817000

玉樹州位于青藏高原腹地，近兩年夏季降水偏多，多數(shù)降水是受切變線影響下的混合性降水，降水中心具有局地性強(qiáng)、時間集中的特征，在預(yù)報上有很大的難度，且易引發(fā)各類次生氣象災(zāi)害[1]。利 用2021年8月17日20:00至18日20:00過程期間的天氣環(huán)流背景、地面形勢、探空曲線、衛(wèi)星、雷達(dá)及各物理量場分析此次大雨天氣過程的成因，分析此類天氣過程將有助于高原地區(qū)災(zāi)害性天氣研究，也對今后此類強(qiáng)降水預(yù)報具有一定的參考價值。

1 天氣實況

2021年8月17日20:00—18日20:00，玉樹大部分地區(qū)發(fā)生了一次降雨天氣過程，共計79個測站出現(xiàn)降水，其中，大雨11個、中雨25個、小雨43個；中到大雨主要集中在玉樹東部地區(qū)（圖1）。降水東強(qiáng)西弱，強(qiáng)降水站點(diǎn)較為分散；鄉(xiāng)鎮(zhèn)最大降水中心在玉樹仲達(dá)鄉(xiāng)塘達(dá)村，降水量為36.0 mm。城鎮(zhèn)最大降水中心出現(xiàn)在玉樹市，降水量為26.5 mm，突破該站1961年以來8月日降水量第3極值；其次為囊謙縣23.8 mm；最大小時雨強(qiáng)出現(xiàn)在曲麻萊約改鎮(zhèn)東塔溝：21:00～22:00的 降 水 量 為10.4 mm，此次過程是2021年玉樹地區(qū)入汛以來強(qiáng)降水天氣范圍最廣的一次過程。此次降水具有明顯的本地夜雨特征，強(qiáng)降水時間相對集中，主要出現(xiàn)在18日02:00～14:00，有對流性質(zhì)；過程期間伴有雷暴天氣，雷電分布西強(qiáng)東弱，地閃以負(fù)閃為主，與降水分布相反。02:00～08:00為降水量最強(qiáng)時段，囊謙6 h降水量為20.8 mm，玉樹6 h降水量為14.3 mm。

圖1 8月17日20:00—18日20:00囊謙縣（a）和玉樹市（b）地面三線圖

2 成因分析

2.1 環(huán)流背景

分析8月17日20:00高空形勢（圖2a）可以看出，500 hPa中高緯度為西高東低型，呈“兩槽一脊”狀，兩槽分別位于新疆西部地區(qū)和朝鮮半島地區(qū)，東北至青藏高原均為脊控制。此次天氣過程主要是副高邊緣的混合型（對流性和穩(wěn)定性）強(qiáng)降水，玉樹地區(qū)受副高控制下的豎切變線轉(zhuǎn)為副高西升斷裂后兩高之間的橫切變線影響，且后期切變線南壓，切變線在玉樹地區(qū)維持時間長，同時高空有明顯的暖中心，20:00T-Td為2 ℃、Td為-1 ℃，至08:00T-Td為0.2 ℃、Td為-0.5 ℃，有明顯的增濕，水汽輸送很好。

700 hPa上，玉樹地區(qū)依然存在暖中心，有利于對流性天氣發(fā)生；分析8月17日20:00的200 hPa高 空 資料（圖2b）可知，玉樹地區(qū)處于南亞高壓控制下，上空為南亞高壓中心，有潮濕不穩(wěn)定特性，有利于對流活動的出現(xiàn)。

圖2 8月17日20:00 500 hPa（a）和200 hPa（b）高空形勢場

2.2 地面分析

分析此次過程中的觸發(fā)機(jī)制可知，其主要受地面輻合線和冷空氣影響（圖3）。從8月17日20:00開始，玉樹地區(qū)降水區(qū)地面有明顯的輻合線，有利于觸發(fā)強(qiáng)降水，且東部地區(qū)的輻合線持續(xù)時間更長。從20:00地面填圖上的24 h變壓變溫來看，正變壓負(fù)變溫，冷空氣已開始影響玉樹地區(qū)，且東北部地區(qū)降溫更為明顯，從而造成玉樹地區(qū)東、北部地區(qū)的降水天氣。同時，地形輻合、地形抬升對降水的增幅明顯，玉樹地區(qū)自東南向西北地形逐漸升高，玉樹市和囊謙縣均處于迎風(fēng)坡和河谷地帶，有利于大降水的出現(xiàn)。

圖3 8月18日05:25地面填圖（a）和17日20:00地面24 h變壓變溫（b）

2.3 云圖和雷達(dá)分析

根據(jù)云圖分析，20:00玉樹上空已經(jīng)有降水云系順時針移動發(fā)展，移動方向與南亞高壓環(huán)流相一致，垂直風(fēng)切變?nèi)?，在玉樹上空持續(xù)時間較長。

紅外云圖上，玉樹上空對流云系發(fā)展明顯，02:00云頂亮溫為209.35 K，03:00云頂亮溫為190.9 K，05:00云頂亮溫為200.26 K，08:00云頂亮溫為209.35 K；03:00云頂亮溫最低，對流云發(fā)展最為旺盛，強(qiáng)降水位于溫度梯度大值區(qū)。水汽云圖上，影響玉樹地區(qū)的云系呈大范圍的亮白色，說明玉樹上空有明顯的上升運(yùn)動，且有水汽存在。

通過雷達(dá)資料分析（圖4）發(fā)現(xiàn)，玉樹地區(qū)的組合反射率因子呈現(xiàn)為積云層狀云混合降水回波，最強(qiáng)反射率因子值達(dá)53.5 dBz。玉樹市位于反射率因子梯度大值區(qū)，最大反射率因子梯度值達(dá)30 dBz，02:00～05:00玉樹上空的強(qiáng)回波位置基本維持不變，且持續(xù)時間長；02:00～03:00強(qiáng)回波區(qū)域略有減弱，但在05:00強(qiáng)回波區(qū)域又有所增強(qiáng)。02:00 0.5°仰角速度圖上玉樹市呈速度輻散，對應(yīng)回波減弱；05:00又存在速度輻合，有利于回波加強(qiáng)。1 h降水量最大值為25 mm，位于玉樹市以西街古街道，玉樹市為5～10 mm，但持續(xù)時間長，且相對穩(wěn)定。

圖4 8月18日02:00、03:00、04:00、05:00（從左至右）組合反射率因子（CR）、1.5°仰角徑向速度（V）和1h可降水量（OHP）

2.4 診斷分析

2.4.1 動力條件分析 分析此次過程中上升運(yùn)動可知，從8月17日20:00垂直速度場上看，玉樹地區(qū)均處于氣流上升區(qū)，降水區(qū)地面至200 hPa均為強(qiáng)上升區(qū)，上升氣流強(qiáng)且深厚，玉樹地區(qū)存在明顯的上升中心，中心最大上升速度達(dá)-60×10-2Pa/s。

分析8月17日20:00散度場可知，500 hPa玉樹地區(qū)為輻合區(qū)，強(qiáng)降水區(qū)存在多個輻合中心，最強(qiáng)中心值為-10×10-5s-1；200 hPa玉樹東南部地區(qū)為輻散區(qū)，高低層配置有利于上升運(yùn)動。降水區(qū)域配置為低層輻合、高層輻散，有利于上升運(yùn)動，輻合上升中心與大雨中心配合相對較好。

2.4.2 熱力條件分析 分析8月17日20:00和18日08:00 500 hPa溫 度 平 流場，17日20:00 500 hPa玉樹地區(qū)除西北部地區(qū)受高空冷平流影響，東南部地區(qū)均受高空暖平流影響；玉樹東部地區(qū)有0 ℃溫度線，說明玉樹地區(qū)處于冷暖平流交匯區(qū)，有利于降水出現(xiàn)；且強(qiáng)降水中心線與0 ℃線一致，有很好的對應(yīng)關(guān)系。隨著時間的變化冷平流中心東移且強(qiáng)度明顯增強(qiáng)，至18日08:00，玉樹地區(qū)已全部受冷平流控制。

從8月17日20:00和18日08:00（圖5）500 hPa探空風(fēng)矢端圖分析，20:00上游沱沱河站低層有冷平流，下游昌都站中高層為暖平流，冷暖平流在玉樹交匯。玉樹本站T-logP呈現(xiàn)為“瘦高型”；整層暖平流，中層為濕層，CAPE值為1 639.9 J/kg，低層比濕達(dá)13 g/kg，易出現(xiàn)對流性降水天氣。至08:00，整層為濕層，濕層深厚且受冷平流影響，CAPE值為25.5 J/kg，能量基本已釋放，對流性降水轉(zhuǎn)為穩(wěn)定性降水。

圖5 8月17日20:00（a）和8月18日08:00（b）玉樹探空圖

2.4.3 水汽條件分析 分析8月17日20:00 600 hPa比濕場，玉樹東南部地區(qū)的比濕大于西北部地區(qū)，東南部地區(qū)比濕達(dá)10 g/kg；500 hPa比濕場上，玉樹地區(qū)比濕達(dá)7 g/kg，全州水汽較好。

分析8月17日20:00 500 hPa水汽通量散度場可知，降水區(qū)存在明顯的水汽輻合，玉樹地區(qū)東南部地區(qū)的水汽輻合更強(qiáng)。

充沛的水汽條件和強(qiáng)烈的上升運(yùn)動，有利于大降水的出現(xiàn)[2-5]。中小尺度系統(tǒng)可能對降水中心的位置有更好的決定權(quán)，但需要更詳細(xì)的資料作為支撐。

3 結(jié)論

通過分析發(fā)現(xiàn)，此次玉樹東部地區(qū)中到大雨天氣的觸發(fā)機(jī)制是切變線、584 dagpm外圍暖濕氣流和冷空氣等共同影響的結(jié)果，各物理量場參數(shù)也有明顯的反映，可得出以下結(jié)論。

（1）此次過程是入汛以來范圍最廣的一次中到大雨天氣過程，特點(diǎn)為東強(qiáng)西弱，強(qiáng)降水站點(diǎn)較為分散；夜雨、時間相對集中，主要出現(xiàn)在18日02:00～14:00，降水具有一定的對流性質(zhì)。

（2）這是一次副高、南亞高壓、切變線和冷空氣共同影響下的天氣過程。系統(tǒng)維持時間較長，高能高濕，地面輻合線觸發(fā)強(qiáng)降水，且有明顯冷空氣入侵。積云層狀云混合降水回波，最強(qiáng)回波53.5 dBz。玉樹市位于反射率因子梯度大值區(qū)；存在速度輻合，有利于回波加強(qiáng)；OHP 5～10 mm，持續(xù)時間長且相對穩(wěn)定。地形輻合、地形抬升對降水增幅明顯。

（3）探空圖呈現(xiàn)“瘦高型”，CAPE值大，濕層深厚；玉樹處于冷暖平流交匯區(qū)；水汽輻合明顯，東南部的比濕大于西北部，達(dá)10 g/kg；玉樹地區(qū)為輻合區(qū)，強(qiáng)降水區(qū)存在多個輻合中心；降水區(qū)地面至200 hPa上升氣流強(qiáng)且深厚。

（4）降水云系沿南亞高壓東側(cè)順時針移動發(fā)展，垂直風(fēng)切變?nèi)?，持續(xù)時間較長。紅外云圖上對流云系明顯，03:00云頂亮溫最低；強(qiáng)降水位于溫度梯度大值區(qū)。