新疆2017年5月一次大降水天氣過(guò)程診斷分析

王燕 曾雪瑩

摘要 利用常規(guī)氣象觀測(cè)資料，分析新疆地區(qū)2017年5月18—20日大降水天氣過(guò)程環(huán)流形勢(shì)，水汽、動(dòng)力和熱力條件及衛(wèi)星云圖演變等，揭示大降水天氣成因。結(jié)果表明：500 hPa中高緯度一脊一槽、后期南北兩支槽結(jié)合是此次大降水過(guò)程環(huán)流背景和天氣學(xué)條件;槽前西南氣流持續(xù)水汽輸送及低層水汽輻合，低層輻合高層輻散，加上地形抬升作用，是大降水有利水汽及動(dòng)力條件;前期北疆各地氣溫較高，蓄積有利熱力條件;中尺度對(duì)流云團(tuán)發(fā)生發(fā)展不斷經(jīng)過(guò)同一區(qū)域，維持較長(zhǎng)時(shí)間降水。

關(guān)鍵詞 水汽輸送;水汽輻合;動(dòng)力抬升;上升運(yùn)動(dòng)

中圖分類(lèi)號(hào)：P44 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095–3305（2020）07–0–03

DOI：10.19383/j.cnki.nyzhyj.2020.07.013

Diagnostic Analysis of a Heavy Rainfall Process in Xinjiang in May 2017

WANG Yan et al （Xinjiang meteorological service center， Urumqi， Xinjiang 830002）

Abstract Based on the conventional meteorological observation data， the circulation situation， water vapor， dynamic and thermal conditions and satellite cloud picture evolution of heavy precipitation weather process in Xinjiang from May 18 to 20， 2017 are analyzed to reveal the causes of heavy rainfall.The results show that the circulation background and synoptic conditions of the heavy rainfall process are as follows：500 hPa mid high latitude one ridge and one trough，and the combination of North and South Branch troughs in the late stage; the southwest airflow in front of the trough is the favorable water vapor and dynamic conditions for the large precipitation， such as continuous water vapor transport and convergence in the lower layer， convergence at the lower level and divergence at the upper level， and topographic uplift; Mesoscale convective cloud clusters continue to pass through the same area and maintain precipitation for a long time.

Key words Water vapor transport; Water vapor convergence; Dynamic uplift; Ascending motion

暴雨是我國(guó)主要災(zāi)害性天氣之一，給國(guó)民經(jīng)濟(jì)和人民生命財(cái)產(chǎn)帶來(lái)巨大損失，因此暴雨研究和預(yù)報(bào)一直受到政府和氣象部門(mén)高度重視[1]。對(duì)于新疆地區(qū)暴雨，近些年來(lái)也有不少相關(guān)的氣候特點(diǎn)和天氣系統(tǒng)研究，揭示出暴雨重要事實(shí)，使人們對(duì)中尺度暴雨的形成物理機(jī)制有了一定的認(rèn)識(shí)。新疆地處亞歐大陸腹地，屬典型內(nèi)陸干旱半干旱地區(qū)，年平均降水量只有146 mm，各地降水分布不均，降水最多在伊犁河谷;濕潤(rùn)的西風(fēng)氣流進(jìn)入伊犁河谷，由低向高處爬升，氣流由暖變冷，在山前地帶形成豐富降水;此外，伊犁河谷三面環(huán)山，形成向西敞開(kāi)的喇叭形谷地，可以大量接受來(lái)自大西洋的濕潤(rùn)水汽，其中鞏乃斯林區(qū)附近年平均降水量在800 mm左右，一些年份降水量達(dá)1 000 mm以上[2-5]。文章對(duì)新疆地區(qū)2017年5月18—20日大降水天氣過(guò)程進(jìn)行分析，重點(diǎn)分析伊犁河谷地區(qū)局部暴雨，探討其中的環(huán)流形勢(shì)、水汽輸送、動(dòng)力和熱力條件等，揭示此次強(qiáng)降水天氣過(guò)程的水汽來(lái)源或動(dòng)力成因。

1 天氣實(shí)況分析

5月18日08∶00—19日09∶00，伊犁河谷、博州、塔城、石河子、昌吉西部等地有270站降水量超過(guò)6 mm，伊犁東部南部、博州西部、塔城南部、石河子等地有181站降水量超過(guò)12 mm，溫宿、特克斯、尼勒克、新源、烏蘇、塔什庫(kù)爾干等地有94站降水量超過(guò)24 mm，最大降水中心在新源吐?tīng)柛?，降水?7.9 mm。其中，伊犁自治州昭蘇縣、特克斯縣及新源縣出現(xiàn)不同程度的暴雨洪澇災(zāi)情，造成直接經(jīng)濟(jì)損失近2 000萬(wàn)元。

2 大尺度環(huán)流背景分析

18日20∶00，200 hPa北疆偏西地區(qū)穩(wěn)定存在一西南東北走向的高空西南風(fēng)急流，伴隨著強(qiáng)烈抽吸作用;500 hPa中高緯度呈一脊一槽環(huán)流形勢(shì)，烏拉爾山附近為一脊，巴湖附近為一低槽伴隨著冷槽，以緯向環(huán)流為主，新疆受巴湖低槽東移影響，后南北支結(jié)合，又出現(xiàn)中空西南風(fēng)急流;700 hPa上，低層巴湖附近弱的短波槽擾動(dòng)18日傍晚影響我區(qū)偏西地區(qū)，伊犁河谷塔城地區(qū)伴有顯著濕區(qū)（T-Td≤4℃）;低槽東移，19日08∶00顯著濕區(qū)擴(kuò)大，存在一低空西北風(fēng)急流，伊犁河谷東部、南部有明顯輻合;850 hPa巴湖附近弱短波槽擾動(dòng)伴隨著暖脊，中層干冷、低層暖濕，大氣層結(jié)不穩(wěn)定，18日20∶00前后穩(wěn)定存在低空偏西風(fēng)急流;地面場(chǎng)上，18日20：00巴湖西北側(cè)有1個(gè)1 027 hPa高壓中心，前沿伴隨著地面冷鋒，19日08∶00高壓中心加強(qiáng)，冷鋒略微南壓，壓至北疆沿天山一帶，地形作用加之冷鋒抬升，造成了這次大降水。

3 水汽條件分析

中高層西南風(fēng)急流及低層偏西風(fēng)急流為降水區(qū)域源源不斷輸送充沛水汽。水汽通量場(chǎng)分析可以看出：17日20∶00—19日，低層850 hPa在伊犁河谷、博州地區(qū)均有明顯水汽匯聚。比濕場(chǎng)分析：700 hPa上北疆大部比濕>4 g/kg;850 hPa比濕場(chǎng)中，伊犁河谷、博州比濕均>4 g/kg，局地>6 g/kg，水汽條件較好，且濕層較深厚。850 hPa水汽通量散度場(chǎng)分析，18日20∶00—19日08∶00在伊犁河谷、博州、天山山區(qū)有較強(qiáng)水汽輻合。選取伊犁河谷昭蘇、特克斯及新源地區(qū)附近某幾個(gè)點(diǎn)作水汽通量，由散度時(shí)間垂直剖面圖（圖1）看出：18日20∶00—19日08∶00中低層500 hPa以下均有明顯水汽輻合，水汽輻合強(qiáng)中心在850 hPa。綜合來(lái)看，前期偏西氣流輸送使得水汽在降水區(qū)域匯聚，加之本地絕對(duì)濕度較大，降水區(qū)域濕度條件較好，低層有較明顯的水汽輻合，配合中高層偏南急流抽吸作用，造成伊犁地區(qū)局部地區(qū)暴雨。

4 動(dòng)力條件分析

垂直速度場(chǎng)分析：18日20∶00—19日08∶00中層500 hPa在伊犁河谷、天山山區(qū)及塔城地區(qū)存在明顯負(fù)值區(qū)域，表示有中層有強(qiáng)烈輻合上升運(yùn)動(dòng);中心值可達(dá)60 m/s以上;相應(yīng)的在這些區(qū)域700 hPa上也有較明顯上升運(yùn)動(dòng)，中心值達(dá)20 m/s以上。散度場(chǎng)分析：伊犁河谷東南部地區(qū)，18日20∶00—19日20∶00低層700 hPa、850 hPa上存在較明顯負(fù)值區(qū)域，表明有較明顯風(fēng)場(chǎng)輻合，中心值達(dá)-30;高層有明顯正值區(qū)，中心值達(dá)50以上，有強(qiáng)烈的風(fēng)場(chǎng)輻散。8日20∶00—19日20∶00，昭蘇、特克斯及昭蘇新源地區(qū)整層都有很強(qiáng)上升運(yùn)動(dòng)，中高層450 hPa左右存在上升運(yùn)動(dòng)極大值，中心值達(dá)-75以上，中低層有相對(duì)較弱風(fēng)場(chǎng)輻合，高層有強(qiáng)烈風(fēng)場(chǎng)輻散。綜上，此次天氣過(guò)程中動(dòng)力條件較好，風(fēng)場(chǎng)上低層輻合、高層有強(qiáng)烈輻散抽吸，整層有明顯垂直上升運(yùn)動(dòng)，加之地形條件動(dòng)力抬升作用，引發(fā)伊犁河谷地區(qū)局部大到暴雨。

5 熱力條件

此次天氣過(guò)程前期，北疆大部地區(qū)氣溫都較高，熱力條件較好，有利于產(chǎn)生對(duì)流運(yùn)動(dòng);18日08∶00—19日08∶00，伊犁河谷、博州等地K指數(shù)持續(xù)≥28，表明大氣垂直方向上溫差明顯，中高層冷、低層暖，大氣層結(jié)不穩(wěn)定，有利于對(duì)流天氣發(fā)生發(fā)展。

6 衛(wèi)星云圖分析

從紅外云圖分析（圖2）中可看出：18日21∶00前后，伊犁偏西地區(qū)有中小尺度對(duì)流云團(tuán)發(fā)展起來(lái)并且逐漸擴(kuò)展緩慢東移北上;19日04∶00前后又有中小尺度對(duì)流云團(tuán)在伊犁偏西地區(qū)發(fā)展起來(lái)，緩慢東移北上。兩個(gè)對(duì)流云團(tuán)先后經(jīng)過(guò)伊犁河谷地區(qū)，造成這次大降水。

同樣可以看出：18日21∶00前后，國(guó)境線偏西以及我區(qū)偏西地區(qū)尤其是伊犁河谷偏西地區(qū)中上層有明顯的水汽匯集，且隨著高空系統(tǒng)的移動(dòng)緩慢東移北上;19日05∶00前后，北疆大部中高層仍有明顯的水汽匯聚隨著高空系統(tǒng)的移動(dòng)緩慢東移北上。中高層水汽明顯匯聚，表明了該處大氣垂直上升運(yùn)動(dòng)較強(qiáng)，持續(xù)對(duì)流上升運(yùn)動(dòng)有利于此次降水天氣的發(fā)生。

7 小結(jié)

（1）500 hPa低槽東移、南北支結(jié)合及中空偏南風(fēng)急流配合200 hPa西南風(fēng)急流，以及低層短波槽擾動(dòng)和偏西風(fēng)急流，高層強(qiáng)烈輻散抽吸作用加上低層輻合及地面冷鋒抬升作用，是此次大降水過(guò)程中有利的大尺度環(huán)流背景場(chǎng)。

（2）中高層西南風(fēng)急流及低層偏西風(fēng)急流為降水區(qū)域源源不斷輸送充沛的水汽，水汽在降水區(qū)匯聚，本地絕對(duì)濕度較大，降水區(qū)域濕度條件好，低層有較明顯水汽輻合，配合中高層偏南急流抽吸作用，造成伊犁局部地區(qū)暴雨。

（3）風(fēng)場(chǎng)上低層輻合、高層有強(qiáng)烈輻散抽吸，整層有明顯垂直上升運(yùn)動(dòng)，加之地形條件動(dòng)力抬升作用，促成伊犁河谷地區(qū)局部大到暴雨。

（4）大降水前期，北疆大部地區(qū)氣溫都較高，熱力條件較好產(chǎn)生對(duì)流運(yùn)動(dòng);伊犁河谷、博州等地K指數(shù)≥28，大氣層結(jié)不穩(wěn)定，利于對(duì)流天氣發(fā)生發(fā)展。

（5）中高層水汽在伊犁河谷、博州、塔城及昌吉州西部明顯匯聚，大氣垂直上升運(yùn)動(dòng)較強(qiáng)，持續(xù)對(duì)流上升運(yùn)動(dòng)引發(fā)大降水天氣;兩個(gè)對(duì)流云團(tuán)先后經(jīng)過(guò)伊犁河谷、博州、塔城、昌吉州西部，因此維持較長(zhǎng)降水時(shí)間。

參考文獻(xiàn)

[1] 朱乾根，林錦瑞，壽紹文，等.天氣學(xué)原理與方法[M].北京：氣象出版社，2000.

[2] 王敏仲，魏文壽，楊蓮梅，等.新疆2007年“7·17”大降水天氣過(guò)程診斷分析[J].中國(guó)沙漠，2011，31（1）：199–206.

[3] 李圓圓，楊霞，白惠星.2007年5月8日新疆大降水過(guò)程分析[J].沙漠與綠洲氣象，2009，3（5）：11–14.

[4] 楊蓮梅.南亞高壓突變引起的一次新疆暴雨天氣研究[J].氣象，2003，29（8）：21–25.

[5] 楊濤，楊蓮梅.新疆強(qiáng)對(duì)流暴雨的氣候特征和概率分布模式研究[J].災(zāi)害學(xué)，2003，18（1）：47–52.

責(zé)任編輯：黃艷飛