2018年香日德一次典型大雨天氣成因分析

嚴(yán)繼云 王敏 陳晶

摘要 利用高空、地面、物理量場、衛(wèi)星云圖、地面自動站等資料對2018年香日德典型大雨過程成因進行分析。得出預(yù)報此次單點大雨著眼點：東移入境的藏北低渦切變線為此次過程主要影響系統(tǒng);地面上來自新疆的冷鋒未形成錮囚鋒、槽的移動和冷鋒后期無強冷空氣支持給具體大雨落區(qū)帶來較大不確定性，但冷空氣在爬坡消耗時維持在雨區(qū);渦度、散度、垂直速度疊置區(qū)及地面至中高層濕區(qū)與水汽通量散度匯合區(qū)域?qū)Υ笥曷鋮^(qū)有較好指示;氣團在山脈迎風(fēng)坡前堆積抬升對較大降水有利，單點降水需更多著眼于地形和中小尺度分析。

關(guān)鍵詞 單點大雨;中尺度;自動站;地形;香日德

中圖分類號：P458.121.1 文獻標(biāo)識碼：B 文章編號：2095–3305（2021）01–0033–03

青海省位于中國西部，青藏高原東北部，地形復(fù)雜，全省降水主要集中在夏季[1]。受下墊面、地理位置和高原地形影響，強對流天氣出現(xiàn)頻率非常高[2]。針對暴雨和強降水成因及形成機制已有大量分析和研究[3-4]。不管是從冷空氣方面入手，還是從中尺度開始分析，暴雨成因都值得氣象工作者反復(fù)仔細推敲[5]。2018年6月7—8日青海省受低渦切變系統(tǒng)影響，普遍有一次降水降溫過程，其中，海西西部、海南大部、黃南南部出現(xiàn)較大量級降水，同時，都蘭縣香日德農(nóng)場出現(xiàn)34.9 mm單點大雨，各家模式預(yù)報對此次單點大雨均出現(xiàn)空報。針對此次大降水過程，尤其是都蘭縣香日德農(nóng)場出現(xiàn)的大雨天氣，利用高空、地面、物理量場、衛(wèi)星云圖、地面自動站等資料對其成因進行分析，并探討單點大雨預(yù)報著眼點，以便提高此類天氣預(yù)報水平。

1 天氣概況

2018年6月6—8日青海省受低渦切變西系統(tǒng)影響，普遍有一次降水降溫過程，主要降水過程出現(xiàn)在6月7日07：00—8日07：00，其中海西西部、海南大部、黃南南部出現(xiàn)較大量級降水，有13個站出現(xiàn)大雨以上量級降水，其中1個站為國家站，12個站為區(qū)域站（表1）。

此次降水過程，出現(xiàn)大雨的站點降水時段集中體現(xiàn)在午后至傍晚，都蘭香日德農(nóng)場出現(xiàn)34.9 mm大雨，因其地理位置和農(nóng)業(yè)重要性對都蘭香日德農(nóng)場此次降水成因做進一步分析。

2 天氣尺度系統(tǒng)分析

2.1 環(huán)流背景分析

從6月7日08：00 500hPa高空圖（圖1）分析，中高緯度為兩槽一脊型，青藏高原低渦切變線活躍。青海省位于580 dagpm和584 dagpm等壓線之間，-12℃及-8℃等溫線穿過青海，青海主要受低渦切變影響，低值中心位于青海中部地區(qū)（玉樹以北），高空槽影響海西中南部至玉樹一帶，切變影響海西東部—海南北部—黃南北部一帶，因此，大降水范圍處于切變和高空槽之間。同時，孟加拉灣西南暖濕氣流不斷輸送水汽到我省東南部，除海西西部外全省溫度露點差（T-Td）≤4℃，水汽條件配合相對較好。

到7日20：00，副熱帶高壓穩(wěn)定維持，580 dagpm等壓線南落，香日德農(nóng)場位于580 dagpm等壓線邊緣，同時，低渦切變東移，低值中心位于海南東部，隨著白天溫度升高，溫度露點差（T-Td）逐漸減小至2℃以內(nèi)，水汽條件充沛，青海東部處于高濕狀態(tài)下。

2.2 地面分析

從7日08：00 地面圖分析，24 h變壓0 hPa線在青海偏北地區(qū)，具體位于青海東北部—青海湖南部—海西中部—唐古拉山區(qū)一帶，此時有兩股冷空氣入侵，一股經(jīng)河西走廊從地勢較低的民和一帶倒灌進入青海東部，鋒面位于青海東北部海東、西寧，其勢力較強勁;另一股由海西西部入侵，后部已無強冷空氣支持。海西東部及青海東北部處于+2 hPa線內(nèi)。同時，青海海西東部，海南北部，黃南大部已經(jīng)出現(xiàn)小雨天氣，偏南地區(qū)由于海拔較高，溫度較低，唐古拉山區(qū)、玉樹北部、海南南部、果洛北部出現(xiàn)雨夾雪或小雪;7日14：00（圖2），低渦東移至都蘭，青海西部0 hPa線南壓至玉樹，中部0 hPa線維持在都蘭，東部0 hPa線南壓進入黃南地區(qū)，同時，東北部冷鋒依舊強盛，并影響黃南地區(qū)，青南偏西地區(qū)降水隨冷空氣減弱，東部雨區(qū)依舊維持并有擴大趨勢，沱沱河出現(xiàn)大風(fēng)天氣;7日20：00，0 hPa線東移，青海省內(nèi)冷空氣減弱，海西海南降水減弱或趨于停止，大的降水開始出現(xiàn)在青海東南部。

綜上分析，從新疆東移的冷空氣為此次降水的產(chǎn)生和持續(xù)提供了良好的條件。

3 物理量診斷分析

3.1 動力條件

從7日08：00動力條件剖面圖分析（圖3），香日德所處地區(qū)散度上350 hPa以上為正值區(qū)，以下為負值區(qū)，這種高層輻散低層輻合配置有利于“抽吸作用”[6]。散度輻合中心位于500 hPa，渦度方面香日德地區(qū)處于整層輻合，輻合中心位于500 hPa，散度與渦度輻合中心存在很大疊置區(qū)，此時香日德地區(qū)處于輻合中心東側(cè)，垂直速度場上也是整層輻合有利上升運動，輻合中心位于400 hPa;7日20：00，散度與渦度輻合區(qū)疊置仍存在，散度輻合減弱，渦度輻合加強，垂直速度減弱，但整體還是有利抬升條件。此時香日德地區(qū)處于輻合中心西側(cè)，由此推算，7日午后香日德地區(qū)恰好位于抬升條件輻合中心，有利于降水的能量在午后釋放在香日德地區(qū)，為此次降水提供了極為有利的動力條件。

3.2 水汽條件

從水汽條件剖面分析（圖4），7日08：00香日德地區(qū)整層水汽通量散度輻合，輻合中心值-14×10-7 g/（cm2·hPa·s），

位于其西側(cè)700 hPa位置，比濕條件底層也有6 g/kg，比濕中心已通過香日德在其東側(cè)，中心值達10 g/kg，

同時整層相對濕度條件在80%以上;到20：00，水汽通量散度中心位于香日德東側(cè)，可看到其在東移過程中下沉增強，比濕減小到4 g/kg，相對濕度減小，綜合水汽條件雖然減弱但依然有利，由此分析香日德地區(qū)主要降水時段水汽條件最為充分。

綜上分析，此次香日德地區(qū)降水有著良好動力條件和水汽條件互相配合。

4 中尺度分析

從中尺度方面分析，5日20：00，北疆堆積冷空氣下滑分為兩股，一股到達河西走廊，一股位于南疆地區(qū);到6日08：00，兩股冷鋒已進入青海，前者從民和倒灌，后者位于海西，香日德地區(qū)處于鋒前;此次過程前期，7日08：00前一股冷鋒進一步加強影響環(huán)湖、西寧、海東、黃南，后一股冷鋒由于之后無強冷空氣進入海西地區(qū)支持，所以逐漸減弱，并沒有與前一股冷鋒在青海湖西部形成人字形錮囚鋒，但其冷空氣依然對都蘭地區(qū)有一定影響，此時都蘭一帶處于南風(fēng)之中;低渦位于香日德以西，同時香日德地區(qū)500 hPa和700 hPa相對濕度都在80%以上。香日德地區(qū)也處于有利降水位置。K指數(shù)≥28℃與假相當(dāng)位溫θse≥64K疊置區(qū)出現(xiàn)了此次過程中大多數(shù)的大雨站點。

5 衛(wèi)星云圖分析

分析此次降水天氣過程衛(wèi)星云圖演變，此次過程前期，青海上空主要由兩塊云系覆蓋，都是在西藏生成并隨低渦東移北抬逐漸影響青海，青海全省降水過程前期，其一由唐古拉山區(qū)北抬至海西西部地區(qū)，在東移過程中迅速北抬出我省并消散;其二由玉樹進入并且發(fā)展勢頭旺盛，于7日07：00（圖5a）覆蓋青海玉樹、海西中東部、果洛北部、海南、黃南北部、海北、西寧及海東地區(qū)，為影響青海省此次大范圍降水過程主要云系，其結(jié)構(gòu)密實清晰、云系深厚，此時香日德云頂亮溫TBB最大值達214.87 K，開始產(chǎn)生降水，到7日15：20（圖5b），深厚云系已東移遠離香日德，但此時香日德上空中低層對流云系發(fā)展旺盛，云頂亮溫TBB最大值達233.88 K，因此產(chǎn)生了過程最大降水時段。23：00，除祁連山區(qū)外，云系基本移出青海，青海上空主要為高層云，降水也逐漸減小。

6 自動氣象站資料分析地形作用簡析

此次香日德大雨是單點大降水，從7日14：00國家站區(qū)域站1 h填圖分析，從海西進入的冷鋒在東移過程中減弱，順著地形到達香日德地區(qū)，香日德地區(qū)處于迎風(fēng)坡，東部為高的地勢，冷空氣無法越山，因此，呈現(xiàn)回旋態(tài)勢，造成了香日德地面風(fēng)場輻合線，后部無冷空氣支持，溫度降幅自西向東遞減;香日德地區(qū)一帶因為冷空氣堆積導(dǎo)致溫度最低，同時，此地區(qū)露點溫度Td普遍較高，溫度露點差T-Td≤2 ℃，水汽條件充沛。較強且維持時間較長冷空氣配合充沛水汽條件，再加上迎風(fēng)坡地形對冷空氣抬升影響，更加有利于降水產(chǎn)生。

7 結(jié)論

（1）此次大雨天氣過程發(fā)生的主要影響系統(tǒng)是東移入境的藏北低渦切變線。移動緩慢的低渦切變線與冷空氣交匯區(qū)域產(chǎn)生大量級降水;

（2）散度場上高層輻散低層輻合配置有利于“抽吸作用”產(chǎn)生，有利于上升運動維持。同時，散度與渦度輻合中心存在很大疊置區(qū)，配合整層輻合垂直速度，為大降水提供極好動力條件。地面至中高層濕區(qū)與水汽通量散度匯合區(qū)域?qū)Υ笥曷鋮^(qū)有較好指示;

（3）大降水出現(xiàn)前青海上空有對流云系旺盛發(fā)展，其結(jié)構(gòu)密實清晰、云系深厚，在香日德形成的暴雨云團云頂亮溫TBB強中心達214.87～233.88 K;

（4）氣團在山脈迎風(fēng)坡前長時間堆積抬升對較大降水有利，單點降水需要關(guān)注地形影響和中小尺度分析。

參考文獻

[1] 王江山，李錫福.青海天氣氣候[M].北京：氣象出版社，2004.

[2] 王敏，彭英超，陳晶.黃南州短時強降水時空分布特征及環(huán)境場分析[M].青海氣象，2017（3）：34-39.

[3] 陶詩言.中國之暴雨[M].北京：科學(xué)出版社，1979.

[4] 劉洪蘭，張強，劉德菊，等.河西走廊中部一次暴雨過程的天氣學(xué)診斷[J].干旱氣象，2014，32（2）：263-269

[5] 陸漢城，楊國祥.中尺度天氣原理和預(yù)報[M].北京：氣象出版社，2004.

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

責(zé)任編輯：黃艷飛

Cause Analysis of a Typical Heavy Rain in Xiangri De in 2018

YAN Ji-yun et al （Huangnan Meteorolo-gical Station， Huangnan， Qinghai 811399）

Abstract Analyzes the causes of the typical heavy rain process in Xiangri de in 2018 by using the data of high altitude， ground， physical field， satellite cloud image， ground automatic station， etc.， and obtains the forecast focus of the single point heavy rain： the shear line of the northern Tibetan vortex moving eastward is the main influence system of the process; the cold front from Xinjiang on the ground does not form a trapped front， and there is no strong cold air in the movement of trough and the later stage of cold front The results show that the air support brings great uncertainty to the specific heavy rain area， but the cold air maintains in the rain area when climbing the slope; the overlapping area of vorticity， divergence， vertical velocity and the convergence area of surface to middle and high-level wet area and water vapor flux divergence have good indication for the heavy rain area; the accumulation and uplift of air mass in front of the windward slope of the mountain is beneficial to the larger precipitation， and the single point precipitation needs to pay more attention to the terrain influence and Small and medium scale analysis.

Key words Single point heavy rain; Mesoscale; Automatic station; Topography; Xiangri de