金昌市局地暴雨的天气过程分析

辛亚男，黄建文，宋旺昌，韩露露

（甘肃省金昌市气象局，甘肃　金昌 737200）

金昌市局地暴雨的天气过程分析

辛亚男，黄建文，宋旺昌，韩露露

（甘肃省金昌市气象局，甘肃金昌 737200）

利用Micaps常规资料、21个区域自动气象站逐时资料、FY－2E卫星云图、NCEP再分析资料，对2015年7月8日发生在金昌市的一次中到大雨，局地暴雨天气过程的环流形势、水汽条件、物理量场等方面进行了综合分析。结果表明：此次强降水天气过程是500hpa高度槽线与中低层强盛的暖湿气流相互作用的结果；底层水汽的辐合和较大的湿度为降水提供了充沛的水汽，强烈的上升运动为此次天气过程的发生发展提供了动力条件，高的不稳定能量是对流增强、降雨强度大的必要条件；青藏高原的对流云团与涡度逗点云系的合并加强发展是降水强度大的直接原因。

暴雨；环流形势；物理量场

1　概述

金昌市地势南高北低，地形以山地、平原为主，南部多山区，复杂的地形特点致使强降水突发性强，局地暴雨洪水时常发生，容易造成滑坡、泥石流、山洪等地质灾害。暴雨和强降水时河西走廊夏季主要的灾害性天气，是诱发南部山区泥石流等地质灾害的主要原因，因此做好降水预报就显得尤为重要，近年来许多专家学者在研究降水和暴雨过程中也取得了很多有价值的成果［1-5］。因此本文利用常规天气观测资料、结合NCEP再分析资料、FY－2E卫星资料，采用天气学原理和天气动力学诊断分析方法，对造成本次暴雨的大尺度环流形势、物理量特征进行分析，对灾害性天气预报的技术和思路进行归纳总结，为金昌市夏季暴雨的监测和预报提供思路。

2　天气实况

受高原槽配合青藏高原西南暖湿气流影响，金昌市2015年7月7日夜间至8日白天普降中雨，市区累积降雨量为37.0mm，接近历史日最大降水量，永昌县城降雨量为24.0mm，最大降雨量出现在宁远堡镇为39.7mm，最大小时降雨量达10.4mm，如图1所示。

图1　2015年7月7-8日24h降水量分布（单位：mm）

3　环流形势演变特征

3.1高空环流形势

7月6日20时500hpa，中国处于两槽一脊的环流形势中，新西伯利亚和鄂霍次克海各还有一低压系统，贝加尔湖以东我国东北地区处于脊控制区。位于新西伯利亚的低压系统逐渐汇集其西北方向的冷空气加强向东发展，7日达到蒙古国，开始影响我国西北地区。7日20时500hpa形势场中，之前在陆地的低压系统分裂为蒙古槽，此时的温度槽明显落后于高度槽，位于蒙古的槽逐渐南压影响到甘肃省，槽后有强的冷平流。槽前强盛的西南气流带来的孟加拉湾的暖湿空气与西北汇集的冷空气在甘肃省河西地区相遇，使甘肃省7日下午开始自西向东出现明显降水。8日08时，金昌市恰好处于500hpa槽线位置，温度槽进入河西西部，切变线在金昌、武威；700hpa金昌、武威有一低压系统，这与08时金昌市雨量加大，出现最大小时降雨量相吻合。8日20时，500hpa槽移出金昌，温度槽还在河西西部，金昌市降水过程结束，温度开始降低。由此可知500hpa槽线是该次降水天气过程的触发机制，来自西南输送的青藏高原暖湿空气为强降水提供了水汽条件，如图2所示。

图2　2015年7月7日20时（a）和7月8日08时（b）500hPa环流形势

3.2地面形势场

7日08时，贝加尔湖东南方向蒙古国有一锋面系统，冷锋位于内蒙古东都至贺兰山一带，贝加尔湖以西处于高压区，高压系统中心值为1017.5hpa，巴尔克什湖以北俄罗斯西部有一锋面系统。位于巴尔克什湖的锋面系统汇集北部的冷空气加强，推动贝加尔湖的高压系统东移，至20时高压系统分裂为三个，其中一个到达甘肃省酒泉、张掖附近，中心值达到1007.5hpa。7日夜间金昌市正处于地面冷锋后高压系统控制下，受其影响金昌市从7日夜间开始出现小雨。随着地面冷高压的东移，冷锋到达内蒙古至甘肃黄河流域，此锋面系统移动速度较慢，我市依然处于锋后高压控制。因此，这次降水天气过程是受地面冷锋后高压系统影响。如图3所示。

图3　2015年7月7日20时（a）和8日08时（b）地面天气形势（单位：hPa）

图4　2015年7月7日08时500hPa（a）和7月8日08时700hpa（b）相对湿度（单位：%）

4　物理量场特征

4.1水汽条件

4.1.1相对湿度

7日08时400～500hPa青藏高原至河西走廊中西部相对湿度在60%～100%的湿度带，中低层700～850hPa河西走廊西部相对湿度在50%～90%的湿区，中西部处于小于50%的干区。7日20时，整个湿区东移，400～500hPa整个河西地区处于高湿区，湿度中心位于金昌武威一带，金昌市相对湿度在80%～90%，中低层700～850hPa青海省至河西走廊西部处于大于50%的湿区。8日08时400～500hPa我市处于湿度中心，500hPa相对湿度在90%左右，700～800hPa河西走廊处于大于80%的高湿区。河西走廊在8日开始整层大气的相对湿度处于高值区，08时高值中心位于金昌市附近，金昌市08时降雨量较大，出现最大小时降雨量。随着降水过程的东移，金昌市高层400hPa相对湿度减小至20时达到20%，高层水汽的减小使降水结束，底层由于前期降水量较多，地面蒸发的水汽较多，700～800hPa相对湿度依然处于60%～80%的湿度带。

4.1.2水汽通量散度

7日20时中层700hPa水汽通量散度，河西走廊西部到青海处于水汽辐合区，其中心强度为-3×10-7ghPa-1s-1cm-2。8日08时河西走廊到青海的水汽输送和辐合区域东移，范围扩大至张掖、金昌、武威至青海东部一带，中心强度减小为-2× 10-7ghPa-1s-1cm-2，8日 20时水汽辐合区东移至甘肃东部，河西地区的降水结束。

7日20时底层850hPa水汽通量散度，甘肃青海较弱，水汽输送较少。但是随着7日夜间河西地区降水的开始，底层湿度增大，张掖、金昌处于水汽辐散区。甘肃东部至河套地区处于水汽辐合区。经过一天的降水，底层湿度持续增大，水汽辐散区扩大，金昌市仍然处于辐散区域，中心强度增大至2×10-7ghPa-1s-1cm-2。

由此可知，青藏高原的水汽输送是这次降水的主要水汽来源；降水开始时高层水汽辐合往底层源源不断的输送，随着降水的持续底层湿度的增加，底层水汽辐散，水汽上升运动明显，使高层的水汽得到补充，是降水持续时间长、量级大的主要原因。整层大气在08时相对湿度达到最大，并且最大湿度中心在金昌市是造成此次降水在08时金昌市区出现最大小时降水量的重要原因。

4.2动力条件

4.2.1散度场

7日20时高层500hpa-300hPa我市处于辐散区，500hPa有一高值中心，中心强度为0.8×10-5s-1，低层700～850hPa处于辐合区。高层辐散，低层辐合，对流上升运动明显。8日08时高层400hpa以上处于辐散区，中低层500～700hPa处于辐合区，600hPa有一低值中心为-1.8×10-5s-1，850hPa为正值，辐散明显。随着降水的结束中低层辐合减弱，850hPa散度值逐渐增大，辐散增强，下沉运动加剧，天气转晴。这种高层辐散，低层辐合，且随着降水的开始中层辐散范围逐渐加大，强烈的上升运动长时间维持并增强，将中层湿空气输送到高层，温度降低水汽凝结成云致雨，是此次强降水天气得以持续的动力条件，如图5所示。

图5　7日20时至8日20时金昌市时间水平散度剖面（单位：10-5s-1）

4.3大气不稳定能量

4.3.1对流有效位能

河西走廊至青海都处于最大有效位能的正值区域，最大中心强度大2000，金昌市处于200等值线上。说明此时整个河西地区到青海处于不稳定大气层结中，具有较大的不稳定能量，有利于强对流天气的发生。

4.3.2假相当位温

7日20时至8日08时整个青藏高原从底层到高层400～850hpa处于高能区，范围较大，高能舌向东北方向延伸，7日20时850hPa最大中心位于青藏高原东部，西南方向延伸至河西走廊。8日08时500hPa假相当位温在青藏高原处于高能区，高能舌向河西走廊东都延伸，金昌市受高能舌控制，假相当位温大于64℃。8日20时底层850hPa假相当位温由 56℃增大至 60℃，高层500～400hPa假相当位温减小了6℃。由此可以看出降水开始和持续的过程中大气处于不稳定状态。随着降水的结束，底层空气湿度加大，假相当位温相应增大，高层假相当位温减小，大气处于稳定状态。

5　云图资料分析

2015年7月7日19时45分FY－2E红外卫星云图上，蒙古国至俄罗斯中部为逗点云系，这与500hPa槽线位置相对应，河西走廊是斜压叶状云系，其顶部与逗点云系底部相接。河西走廊此时正处于槽前西南气流中，在斜压叶状云系西端有“V”字缺口，西北急流侵入云系，使斜压叶状云系变形发展，云系东移逐渐靠近金昌市。22时45分云系北边界变得粗糙，北部色调加深变红说明红外亮温加大，之前位于青藏高原的对流云团逐渐与河西走廊的云相接进入金昌市，金昌市开始出现降水天气。随着西北气流的入侵和降水过程的开始，云系向南移动发展变为涡度逗点云系。8日06是15分金昌市被对流云团覆盖，雨势开始加强，08：45分强的对流云团已经移出金昌市区，其尾部的颜色较浅的云还在金昌市，降水过程还将持续，金昌市区本站08-09时出现最大小时降雨量，为8.1mm。由此可知，此次强降水过程是由斜压叶状云系发展为涡度逗点云系的过程与青藏高原的对流云团合并加强造成的，如图6所示。

图6　2015年7月7日19：45（a）、7月8日06：15（b）FY－2E红外卫星云图

6　小结

1）500hpa高原槽东移南压，8日08时槽线正位于金昌市是此次金昌市出现强降水的触发机制，西南气流输送的来自青藏高原暖湿空气为强降水提供了充沛的水汽条件，冷暖空气在冷锋后相遇触发了强降水天气的发生。

2）中低层较大的湿度，降水开始时高层水汽辐合，随着降水的持续底层水汽辐散，使高层的水汽得到补充，为此次强降水提供充沛的水汽条件。高层辐散，低层辐合，强烈的上升运动长时间维持并增强，将中层湿空气输送到高层，是此次强降水天气得以持续的动力条件。大的对流有效位能和假相当位温处于高能舌区是这次中到大雨发生和发展的不稳定能量。整层大气在08时湿度达到最大，并且最大湿度中心在金昌市且此时我市处于高能舌控制是造成此次降水在08时金昌市区出现最大小时降水量的重要原因。

3）青藏高原的对流云团与斜压叶状云系发展的涡度逗点云系尾部合并加强是造成这次中到大雨的主要原因。

［1］ 朱乾根，林锦瑞，寿绍文，等.天气像原理和方法［M］.北京：气象出版社，2000.

［2］ 姚学祥.天气预报技术与方法［M］.北京：气象出版社，2011.

［3］ 李玲萍，狄潇泓，刘新伟，等.河西走廊东部“6.27”突发性暴雨特征与成因［J］.干旱气象，2015，33（6）：941-947.

［4］ 杨晓玲，丁文魁，钱沛泉，等.2012年7月 29日武威市大到暴雨天气过程分析［J］.干旱区研究，2003，30（5）：789-795.

［5］ 刘洪兰，张强，刘德菊，等.河西走廊中部一次暴雨过程的天气学诊断［J］.干旱气象，2014，32（2）：263-269.

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