青海東部一次區(qū)域性大雨過(guò)程分析

孫 瑛

青海省海南州氣象臺(tái)，青海共和 813000

1 天氣實(shí)況

受蒙古低渦底部下滑小槽和副高外圍西南暖濕氣流及地面冷空氣的共同影響，2021年8月2—3日青海出現(xiàn)大范圍降水天氣過(guò)程，共計(jì)662個(gè)（包括區(qū)域站）測(cè)站出現(xiàn)降水，其中大雨52個(gè)站，主要集中在青海東部，最大降水量出現(xiàn)在尖扎古浪堤電站（39.7 mm），城區(qū)最大降水量在西寧城北生物園區(qū)（31 mm）；貴南過(guò)馬營(yíng)角色村29.9 mm（圖1）。西寧、黃南、海南、海東均有多個(gè)站點(diǎn)出現(xiàn)大雨，伴有雷暴，貴南馬營(yíng)鎮(zhèn)站出現(xiàn)冰雹。此次降水過(guò)程自西向東，具有范圍大、降水持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)等特點(diǎn)。此次天氣過(guò)程中貴南縣過(guò)馬營(yíng)鎮(zhèn)、沙溝鄉(xiāng)部分地區(qū)受強(qiáng)降雨和冰雹天氣影響，導(dǎo)致青稞、油菜、燕麥、蠶豆、小麥等農(nóng)作物受災(zāi)，共造成經(jīng)濟(jì)損失546萬(wàn)元。

圖1 青海省8月2日08:00～3日08:00降水實(shí)況圖

2 環(huán)流背景分析（成因分析）

2.1 高空環(huán)流形勢(shì)分析

8月1日08:00 500 hPa高空?qǐng)D上，584 dagpm線北界位于38°N，青海高原受其控制中，2日08:00西亞至貝湖的低槽發(fā)展為冷渦并與貝湖東側(cè)的低渦打通，使環(huán)流經(jīng)向度加大，低渦位勢(shì)高度為563 dagpm，并有-19℃的冷中心配合，其底部分裂的小槽東移至蒙古—甘肅北部，受其影響，584 dagpm線南退，青海中部地區(qū)受584 dagpm線外圍的西南氣流控制中；至2日20:00，蒙古冷渦南壓，其底部分裂短波槽南壓進(jìn)入青海中部地區(qū)，降水也自西向東開始出現(xiàn)。

700 hPa高空?qǐng)D上，青海東部受熱低壓控制，位勢(shì)高度為308 dagpm，并有14℃的暖中心；200 hPa高空?qǐng)D上，青海受南亞高壓控制，西寧站為西北風(fēng)20 m/s。通過(guò)分析高空形勢(shì)，認(rèn)為這次青海大范圍的降水過(guò)程是主要的影響系統(tǒng)是西亞至貝湖的冷渦底部分裂小槽攜帶冷空氣在東移南壓的過(guò)程中,與副熱帶高壓外圍的西南暖濕氣流相遇，冷暖空氣交匯于青海東部造成的[1～3]。

圖2 8月1日08:00和2日20:00 500 hPa高空?qǐng)D

2.2 T-logP圖分析

從西寧站探空?qǐng)D（圖3）看出，呈細(xì)長(zhǎng)形、低層倒喇叭分布是短時(shí)強(qiáng)降水產(chǎn)生的典型形勢(shì)，有一定的CIN值（218.4），有利于低層能量的累積，一旦有觸發(fā)條件即可產(chǎn)生強(qiáng)對(duì)流天氣。分析水汽條件可看出，從500～300 hPa均為明顯的濕層，從風(fēng)速的垂直分布特點(diǎn)可以看出低層為偏東風(fēng)，600～400 hPa 轉(zhuǎn)為一致的西南風(fēng)，表明西南風(fēng)較為深厚，有利于整層水汽的積累，對(duì)預(yù)報(bào)大雨天氣有較好的指導(dǎo)意義。

圖3 西寧站8月2日20:00 T-lnP圖

2.3 地面形勢(shì)分析

從地面冷鋒動(dòng)態(tài)圖上可以看到，1日08:00有2條冷鋒分別位于河西走廊中東部和柴達(dá)木中部地區(qū)，移動(dòng)緩慢，從1日20:00～2日17:00，2股冷鋒基本維持在原地；2日20:00西路冷鋒東移與東路沿河湟谷地東灌的冷空氣在青海湖地區(qū)相遇，而此時(shí)的降水主要出現(xiàn)在地面冷鋒前部的暖區(qū)中，但隨著冷鋒的東移入侵，冷暖空氣交匯，大范圍降水開始。由此表明，冷鋒是降水產(chǎn)生的觸發(fā)條件之一，并對(duì)后期降水的持續(xù)都有重要的作用。

2.4 地面加密自動(dòng)站分析

對(duì)加密自動(dòng)站觀測(cè)資料分析可以看出，大降水出現(xiàn)地區(qū)且降水比較集中的時(shí)段地面均有明顯的風(fēng)向輻合線存在，且降水主要出現(xiàn)在輻合線的左側(cè)。這種東西風(fēng)或南北風(fēng)的輻合切變?yōu)榻邓漠a(chǎn)生及持續(xù)提供了動(dòng)力觸發(fā)支持，并觸發(fā)對(duì)流單體發(fā)展的加強(qiáng)。

結(jié)合尖扎古浪堤電站的小時(shí)降水（圖5）可看到，該站2日22:00出現(xiàn)降水，降水較穩(wěn)定；03日01:00小時(shí)降水突增為8.7 mm，之后逐漸減弱，至06:00小時(shí)降水又突增為9.4 mm，09:00小時(shí)降水又再次突增為9.7 mm，這與地面的風(fēng)向輻合線有密切的關(guān)系（圖4），即地面輻合線附近的上升氣流增大為降水的增大提供了動(dòng)力條件。

圖4 2021年 8月2日20:00、3日05:00、3日08:00加密自動(dòng)站觀測(cè)資料

圖5 2021年 8月3日14:00加密自動(dòng)站觀測(cè)資料

2.5 物理特征分析

2.5.1 動(dòng)力條件分析 分析2日20:00的垂直速度，在600 hPa上有2個(gè)負(fù)值中心與降水中心相對(duì)應(yīng)（圖6a）。從垂直剖面圖上，垂直上升運(yùn)動(dòng)強(qiáng)且深厚，最大上升速度為-18×10-3hPa·s-1，表明了在強(qiáng)降水天氣中出現(xiàn)前，較強(qiáng)的上升氣流對(duì)降水的產(chǎn)生提供了很好的動(dòng)力條件。

從2日20:00的散度場(chǎng)分析，700 hPa和600 hPa在海南東部—黃南地區(qū)有較強(qiáng)的負(fù)值中心，最大中心值-25×10-5s-1（圖6b），300 hPa上對(duì)應(yīng)為正值中心為20×10-5s-1，低層輻合高層輻散，對(duì)強(qiáng)降水的出現(xiàn)提供了有利條件。

圖6 8月2日20:00 600 hPa垂直速度(a)和散度(b)

2.5.2 水汽條件分析此次強(qiáng)降水天氣的水汽主要源于：（1）500 hPa前期青海東部副高外圍的西南氣流的輸送，2日20:00 52818站西 南 風(fēng) 達(dá) 到16 m/s。（2）從700 hPa風(fēng)場(chǎng)（圖7a）上可看到甘肅南部、青海東部有一支大尺度的低空輸送帶，風(fēng)速8～12 m/s，西寧站為12 m/s東風(fēng)，有利于將東部的水汽向青海中東部輸送；2日20:00 700 hPa水汽通量散度圖上（圖7b）可看到水汽通量散度有多個(gè)大值區(qū)分別位于西寧、恰卜恰、同德站附近，表明有水汽的輻合對(duì)此處和下游產(chǎn)生大降水提供了水汽條件。

圖7 8月2日20:00 700 hPa風(fēng)場(chǎng)（a）和水汽通量散度（b）

2.6 雷達(dá)回波特征分析

此次過(guò)程中，降水前期有對(duì)流性降水，后期隨著地面冷空氣的入侵，逐漸轉(zhuǎn)為穩(wěn)定性降水。貴南站過(guò)馬營(yíng)鎮(zhèn)出現(xiàn)冰雹，分析該區(qū)域的逐小時(shí)和逐分鐘降水發(fā)現(xiàn)，8月2日20:00 1 h降水量為11.7 mm，5 min降水量最大達(dá)5.6 mm（圖8），具有青海短時(shí)強(qiáng)降水的特征，即范圍小、持續(xù)時(shí)間短、局地性強(qiáng)，并伴有雷暴和冰雹等強(qiáng)對(duì)流天氣。

圖8 貴南過(guò)馬營(yíng)鎮(zhèn)角色村小時(shí)降水和分鐘降水

分析短時(shí)強(qiáng)降水時(shí)的雷達(dá)回波、垂直液態(tài)含水量，從19:06開始，連續(xù)2個(gè)體掃VIL值從1 kg/m2突增至14.5kg/m2；最強(qiáng)反射率為55.5 dBz ，回波頂高11 km。

綜上分析，這次青海大范圍的降水過(guò)程可分為2個(gè)階段。第一階段：前期副高控制讓青海東部集聚了大量的暖濕不穩(wěn)定能量，西亞至貝湖的冷渦底部分裂小槽引導(dǎo)冷空氣東移南壓至高溫高濕的不穩(wěn)定層結(jié)中，θse鋒區(qū)增強(qiáng),邊界層輻合抬升觸發(fā)，啟動(dòng)降水初期對(duì)流性降水,且降水主要出現(xiàn)地面冷鋒前部的暖區(qū)中，局地性強(qiáng)。第二階段：副高584 dagpm線南退，青海東部轉(zhuǎn)為槽前西南氣流，垂直運(yùn)動(dòng)存在高、低2個(gè)中心，邊界層輻合，上升運(yùn)動(dòng)進(jìn)一步加強(qiáng)，其大降雨落區(qū)位于地面輻合線的左側(cè)，584 dagpm線外圍累計(jì)雨量均較大。

3 模式產(chǎn)品檢驗(yàn)

針對(duì)此次天氣過(guò)程，24 h各家模式預(yù)報(bào)，小雨預(yù)報(bào)區(qū)域模式整體優(yōu)于全球模式，準(zhǔn)確率最高的上海（華東）模式，為76.8%，其次是GRAPES3km模式，為76.7%。中量降水準(zhǔn)確率最高是NCEP模式，為33.8%，其次是EC模式，為29.5%。大雨準(zhǔn)確率北京（華北）模式，為11.8%。

48 h各家模式預(yù)報(bào)，小雨預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率最高是EC模式（49%），其次是北京（華北）模式（46%），中量降水準(zhǔn)確率最高的是北京（華北）模式（11%）；大雨各家模式均漏報(bào)，72 h各家模式預(yù)報(bào)；小雨預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率最高是NCEP模式（64%），其次是EC模式（60%）；中量降水準(zhǔn)確率最高是GRAPES-GFS模式（98%），其次是NCEP模式（97.6%），大雨各家模式均漏報(bào)?？傮w上，24、48 h區(qū)域模式上海（華東）、北京（華北）對(duì)此次過(guò)程的預(yù)報(bào)具有一定的參考價(jià)值，72 HGRAPES-GFS模式、NCEP模式對(duì)中量降水準(zhǔn)確率預(yù)報(bào)參考性較強(qiáng)，對(duì)大雨以上降水只有北京（華北）模式24 h具有參考意義。

4 結(jié)論

此次過(guò)程是青海東部的一次區(qū)域性大雨過(guò)程，降水東多西少，過(guò)程以對(duì)流性降水開始，伴有雷暴、冰雹，夜間轉(zhuǎn)為穩(wěn)定性降水，大降雨落區(qū)位于地面輻合線的左側(cè)，584 dagpm線外圍累計(jì)雨量均較大。主要的影響系統(tǒng)是西亞至貝湖的冷渦底部分裂小槽東移南壓引導(dǎo)冷空氣在東移南壓的過(guò)程中，與副熱帶高壓外圍的西南暖濕氣流相遇，冷暖空氣交匯于青海中東部造成的。降水天氣過(guò)程的觸發(fā)機(jī)制主要是冷空氣和地面輻合線。

此次降水天氣過(guò)程中降水中心垂直速度場(chǎng)和散度場(chǎng)對(duì)強(qiáng)降水的出現(xiàn)提供了有利動(dòng)力條件。垂直上升運(yùn)動(dòng)強(qiáng)且深厚，最大上升速度為-18×10-3hPa·s-1；散度場(chǎng)中低層輻合高層輻散，700和600 hPa在海南東部—黃南地區(qū)有較強(qiáng)的負(fù)值中心，最大中心值-25×10-5s-1，300 hPa上對(duì)應(yīng)為正值中心為20×10-5s-1。

針對(duì)貴南地區(qū)局地冰雹分析雷達(dá)回波特征為垂直液態(tài)含水量突增明顯，連續(xù)2個(gè)體掃VIL值從1增至14.5；最強(qiáng)反射率為55.5 dBz，回波頂高11 km。

對(duì)此次過(guò)程的進(jìn)行預(yù)報(bào)模式產(chǎn)品檢驗(yàn)，總體上24、48 h區(qū)域模式上海（華東）、北京（華北）對(duì)此次過(guò)程的預(yù)報(bào)具有一定的參考性；72 HGRAPES-GFS模式、NCEP模式對(duì)中量降水準(zhǔn)確率預(yù)報(bào)參考性較強(qiáng)，對(duì)大雨以上的降水只有北京（華北）模式24 h具有參考意義。