德吉白珍 次仁拉姆 卓玛 奚凤 旦增冉珍
(西藏自治区气象台,西藏 拉萨 850000)
由于高原降水具有其特殊性,受该地区地形、植被及下垫面土壤沟壑特点的影响,暴雨发生与我国东部地区不能统一标准,将24h 降水量≥25.0mm 的降水统称为强降水,且将同日有3个或3个站以上出现强降水称为一次区域性强降水过程[1]。那曲东部3 个以上站点出现24h 降水量≥25.0mm 的降水,故此次过程是一次那曲东部强降水过程。对高原强降水的研究,由于资料、地形等多方面的原因,相对来说是比较薄弱的。本文利用中国第一代全球大气/路面再分析产品等资料,通过计算分析对本次强降水的形成原因进行研究。
受高原切变影响,6 月16 日夜间开始,西藏的那曲、林芝和昌都出现小到中雨,其中那曲东南部出现大雨天气。此次过程24h 累计降水量为:巴青:46.3mm;索县:26.1mm;那曲:16.5mm;安多:15.7mm;比如:14.9mm;聂拉木:13.8mm;丁青:11.3mm 等。其中,巴青站降水最为明显(图2),从16 日09 时开始下雨,小时降水量最高达到7.5mm/h。
图1 2020年6月16日08 时至6月17日08时的24h累计降水量
图2 2020年6月16日08 时至6月17日08时巴青站24h小时降水量
16 日08 时(图3a),北半球亚欧高空500hPa 环流中高纬度同样呈两槽一脊型,高压脊位于贝加尔湖附近,两槽分别位于日本半岛和咸里海;从孟湾构成水汽输送带输入到西藏中部。西藏一致为西南风控制,那曲东南部不仅有风速上的辐合,也有西藏中部暖湿气流影响,此时,那曲开始有降水,东南部最为明显;20时(图3b),500hPa上那曲附近风速、比湿、暖中心都变大,且青海沱沱河站从西南风变为北风,更有利于暖湿空气的滞留,从而降水更明显,200hPa 上(图4a)那曲东南部有明显的风向辐散;17 日08 时(图3c),500hPa 上西藏整体风速变小并转为西风,200hPa 上(图4b)可以明显的看出急流的风速大大减弱并从西风转为西北风,高低层配置上,水汽输送减弱,降水开始不明显。
图3 500hpa环流场(a)16日08时(b)16日20时(c)17日08时
图4 200hpa风场和高空急流(暗区)(a)16日20时(b)17日08时
分析物理量是当不确定预报的降水等级和环流场不稳定时最好的方法。
从图5 上可以看出,西藏中东部湿度条件良好,比湿在5g/kg 以上。16 日08 时,500hPa 西藏大部分处于正散度区,那曲中东部处于明显的负散度区,为辐合,200hPa那曲中东部处于正散度区,为辐散,这样的大气垂直结构给强降水的发生发展提供了有利的条件,而且大气的这种垂直结构和强降水的发生时段对应良好;16 日20 时,那曲中东部的负散度增大,辐合上升加强,对应降水加强,200hPa 那曲中东部的正散度区出现中心,高层辐散加强,有利于降水;17 日08时,500hPa那曲中东部仍处于负散度区,但有所减弱,200hPa的正散度更为明显,故降水减弱。
图5 500hPa散度场+比湿(左)(a)16日08时(b)16日20时(c)17日08时200hPa散度场(右)(a)16日08时(b)16日20时(c)17日08时
从图6 可知,16 日08 时,500hPa 西藏只有那曲中东部处于负垂直速度区,垂直速度中心为-0.6P/s,200hPa 仍然处于负垂直速度区,上升运动较强,有利于降水;16 日20 时,那曲中东部整层负垂直速度加大,辐合上升加强,对应降水加强;17 日08 时,500hPa那曲中东部负垂直速度减弱至-0.2P/s,低层上升运动减弱,故降水减弱。
图6 500hPa垂直速度(左)(a)16日08时(b)16日20时(c)17日08时200hPa垂直速度(右)(a)16日08时(b)16日20时(c)17日08时
从图7(a、b、c)上可以看出,除阿里地区以外,西藏的相对湿度均在50%以上。16 日08 时,林芝一带和西藏南部边缘一带的相对湿度达到70%以上,且有南风从孟湾输送水汽,在那曲中东部南风转为西南风,风速加大;16 日20 时,那曲东部的相对湿度增大,西藏整体的风速也加大,有利于水汽输送,且青海地区的西南风转为西北风,有利于水汽滞留在那曲东部一带,从而降水更为明显;17日08 时,降水过后,那曲相对湿度也相对增大,整体风速变小,青海的西南风转为南风,加速云系的消散。
图7 500hPa相对湿度与风场(a)16日08时(b)16日20时(c)17日08时(单位:10 -5s -1)
从图8上可以看出,16日08时云带向东南方向移动,经过那曲地区,有大片水汽通过云带输送至那曲一带,此时那曲的对流云系慢慢发展;到16 日20 时,位于那曲的云系已经发展旺盛,云顶亮温较高,水汽较强,尤其是那曲东南部的云顶亮温超过-50℃;17日08 时,整体云系的移动方向从东南改为向南发展,我区中部无水汽补充输送,从而云系慢慢减弱消失,云图的变化与环流形势相吻合。
图8 FY2G卫星云图(a为16日08时,b为16日20时,c为17日08时)
从图9 与实况比较可知,两家模式模式均在那曲一带报有中雨,但降水落区重点更偏林芝一带,且实况中林芝只有小雨量级。从而得知,模式一般在林芝的预报量级会偏大,预报员要谨慎参考。对于此次降水,GRAPES-GFS 的预报量级更为准确,那曲东南部报有大雨量级,EC 量级偏小;GFS比EC更有可信度。
图9 16日08时24小时模式预报场(a、EC,b、GRAPES-GFS)
(1)受高原切变影响,配合风速上的辐合,那曲中东部此次出现强降水。
(2)经过本次过程分析发现:各个物理量配合较好,导致强降水的出现。
(3)相对湿度饱满,水汽条件良好,配合西南风输送的源源不断的水汽,以及沱沱河的西北风有利于滞留暖湿气流在那曲中东部,这些因素直接影响降水。
(4)从检验预报可知,对于此次降水,GRAPESGFS 的预报量级更为准确,那曲东南部报有大雨量级,EC量级偏小;GFS比EC更有可信度。