青海东北部地区一次暴雨天气成因分析

雷彦 张广伟

摘要    结合常规气象观测资料、高低空环流形势、中尺度分析、物理量场特征及FY-2E气象卫星云图特征分析等对青海东北部2016年8月18日局部暴雨进行分析。结果表明，此次暴雨天气过程主要是副高西伸、加强，588线正好位于青海省东部地区，副高外围西南气流不断向青海省东部输送暖湿空气，加上孟湾低值系统和“电母”影响，加强我国内陆水汽输送，受西南暖湿气流和巴湖槽底下滑冷空气共同影响，为此次降水提供必要条件。从中尺度综合分析看，强降水区发生在地面干线和辐合线附近，虽然地面干线、地面辐合强度较弱，但利于强降水形成;700 hPa受切变线影响，利于上升运动产生。θse大值区与强降水落区也基本吻合，对预报有一定指示意义。

关键词    暴雨;水汽输送;中尺度特征;青海东北部地区

中图分类号    S161.6        文献标识码    A

文章编号   1007-5739（2020）22-0162-02                                                开放科学（资源服务）标识码（OSID）

暴雨是夏季青藏高原出现的主要灾害性天气之一，常给社会经济和人民生命财产安全带来影响。近年来，许多学者从气候特征、大尺度环流背景、物理诊断和数值模拟等方面对青藏高原边缘地区发生的暴雨做了大量研究工作[1-6]，原暴雨是在各种尺度天气系统相互作用下产生的，有利的大尺度环流是产生暴雨的背景，而中小尺度系统才是产生高原暴雨的直接系统[7]。青藏高原东部中小尺度系统活动频繁[8]，只有少数中小尺度对流系统发生发展产生暴雨[3-4，6，9]。

1    天气实况

2016年8月18日青海省东北部地区出现一次小范围暴雨天气过程，此次过程具有降水强度大、范围小、持续时间短等特点。17日20：00至18日20：00，全省共6个站出现暴雨，降水量最大值出现在湟源县大华镇（70.4 mm），较大降水量出现在：湟源县湟源64.6 mm、湟源县申中乡62.9 mm、刚察县热水工业园区59.5 mm、祁连县卓尔山景区51 mm。湟源县本站和大华镇逐小时降水量如图1所示，主要降水时段集中在7：00—8：00，小时最大雨强为52.4 mm/h，出现在湟源县。此次天气过程以短时强降水为主，并伴有强雷暴等强对流天气。

2    成因分析

2.1    环流形势分析

500 hPa上，17日20：00欧亚中高纬为两槽一脊型，两槽分别位于巴尔喀什湖附近和日本海上空，高压脊位于贝加尔湖以北，孟加拉湾和台湾地区有低值系统活动。青海省中东部处在584 gpm和588 gpm范围内，588线位置位于青海省南部，且具有明显暖中心。18日8：00环流形势，乌拉尔山阻塞高压继续维持，但强度减弱，位于巴尔喀什湖附近西亚槽东移略有南压，位于孟加拉湾和台湾地区两低值系统强度明显加强，加强孟湾和南海附近水汽输送，水汽源源不断通过台风于副高间偏东气流向我国内陆地区输送水汽，提供了青海省此次降水重要水汽来源。青海省受西亚槽底部分裂短波槽及下滑冷空气影响，使降水发生前冷空气入侵青海省，为此次降水提供了必要的条件。副高西伸加强，青海省大部仍处于588 gpm和584 gpm之间，受高压外围偏西南气流控制，不断输送暖湿气流影响青海省，588线不断在青海省中东部摆动，是造成此次强降水过程的最重要影响系统，同时这也是造成青海省中东部大到暴雨经典模型之一。

2.2    卫星云图分析

17日夜间青海省东北部一直有对流云系存在，对流云系主体周围有多个对流单体云系存在，17日夜间至18日凌晨，对流云系开始发展并慢慢东移，周围的对流单体开始不断合并到主体云系当中，18日7：10对流云系发展旺盛，覆盖范围大，形成邊界清晰的中尺度对流云团，由8：20可见光云图可看出，云团顶部粗糙有阴影，说明此时对流云系处于发展旺盛阶段，强降水就发生在7：10—8：30。12：10左右对流云系开始减弱并东移，结构变得松散。

2.3    雷达图分析

湟源县是此次降水量最强县站，小时最大雨强出现在7：00—8：00，达到52.4 mm/h。6：12降水回波从西面进入湟源县，不断加强并往东北向移动，最强降水出现在7：10—8：10。此次降水过程在雷达图上表现为对流云降水，平均降水回波强度在40 dBz以上，对流回波顶高度最高达18.3 km，强回波高度在14.2 km左右，强回波中心60 dBz。

2.4    中尺度综合分析

从18日8：00中尺度综合分析可看出，500 hPa青海省东北部处于副高外围西南暖湿气流中，青海省西北部上空有一弱冷温槽，且东北部有一明显降温区，表征有冷平流活动，副高外围输送的暖湿空气与北部下滑冷空气共同作用，造成此次强降水。水汽方面，700 hPa和500 hPa青海省东北部都处于T-Td≤5 ℃的高湿区中，说明整层大气湿层较厚，这也是产生大降水的有利条件之一。700 hPa受切变线影响，风场上有明显辐合，有利于产生强烈上升运动。θse大值区基本分布在青海省东部，说明该地区高能高湿较明显，出现较大降水落区就在θse为80 ℃的范围内，对降水有较好的指示意义。从地面分析可看出，强降水发生在地面辐合线以北和地面干线附近。

3    热力动力条件分析

暴雨形成不仅需要充沛水汽和不稳定能量，还需要有动力出发机制，促进水汽凝结抬升、能量释放等。

3.1    水汽条件

水汽是形成暴雨的必要条件之一，暴雨发生既需要充沛水汽，还需要有源源不断的水汽输送并在降水区附近辐合。相对湿度大小反映了大气中水汽含量的多少，即水汽累积程度。因此，从相对湿度变化可看出此次降水过程中水汽变化。从17日20：00相对湿度场看，到18日8：00相对湿度值明显增大，从70%增大至90%，有一个明显增湿过程，相对湿度值达90%，说明大气中水汽含量接近饱和;在强降水发生时段内，青海东部相对湿度一直处于90%以上，且相对湿度大值区出现的时间和位置与暴雨发生时间和落区基本一致。

比湿、水汽通量散度可反映水汽条件的好坏。通过不同时次比湿场可以看出，17—18日，青海省中东部地区一直维持着较大比湿，尤其是东北部地区比湿数值明显比较大，且均处于水汽通量散度辐合区当中。强降水发生前期，500 hPa水汽通量散度场来看，强降水区域水汽通量散度为负值;降水发生时段内，500 hPa水汽通量散度场转为正值，说明水汽在强降水区域上空辐合，18日8：00降水地区700 hPa比湿场一直维持着12 g/kg的高比湿值，达到青海省大到暴雨比湿阈值，500 hPa比湿场比湿也达到6 g/kg左右，说明水汽充足且湿层较厚，利于强降水发生和维持。

3.2    散度

在散度场上，低层辐合、高层辐散抽吸作用加强了上升运动，为本次暴雨提供了动力条件。8月18日8：00散度场上，700 hPa上青海湖以东位于辐合区中;500 hPa上青海东部辐合加强，辐合中心位于青海湖以北，辐合作用加强了对流层中低层水汽辐合;在250～150 hPa转为强辐散区，整个青海东部位于辐散区中，150 hPa辐散达最强，辐散中心位于青海湖附近，中心值为5.2×10-5/s。散度场上高层辐散、低层辐合配置有利于上升运动，符合抽吸原理，特别是高层强辐散为强降水提供了良好的动力条件。

4    结论

（1）此次暴雨天气过程主要是由于副高西伸、加强，588线正好位于青海省东部地区，副高外围西南气流不断向青海省东部地区输送暖湿空气，加上孟湾低值系统和“电母”影响，加强了我国内陆水汽输送，受西南暖湿气流和巴湖槽底下滑冷空气两者共同影响，为此次降水提供了一些必要条件[10-12]。

（2）从中尺度综合分析看，强降水区发生在地面干线和地面辐合线附近，虽然地面干线、地面辐合强度一般较弱，但非常利于强降水形成;700 hPa受切变线影响，利于上升运动产生。θse大值区与强降水落区也基本吻合，对预报有一定指示意义。

（3）强降水发生前，青海省东北部一直有对流云系，不断发展并且东移，经过青海省东部时已发展成为旺盛中尺度对流云团，造成此次短时强降水发生。

（4）通过对相对湿度场、比湿场的分析来看，此次降水过程，青海东部深厚的湿层，为强降水的產生提供了充沛的水汽，为此次强降水天气提供了另一必要条件。

（5）散度场上，低层辐合、高层辐散配置有利于强降水发生，因为高低层有力配合，容易形成强烈抽吸作用，加强上升运动，有利于强对流发展，为强降水发生提供了有利的动力条件[13-15]。

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