2018年香日德一次典型大雨天气成因分析

严继云 王敏 陈晶

摘要 利用高空、地面、物理量场、卫星云图、地面自动站等资料对2018年香日德典型大雨过程成因进行分析。得出预报此次单点大雨着眼点：东移入境的藏北低涡切变线为此次过程主要影响系统;地面上来自新疆的冷锋未形成锢囚锋、槽的移动和冷锋后期无强冷空气支持给具体大雨落区带来较大不确定性，但冷空气在爬坡消耗时维持在雨区;涡度、散度、垂直速度叠置区及地面至中高层湿区与水汽通量散度汇合区域对大雨落区有较好指示;气团在山脉迎风坡前堆积抬升对较大降水有利，单点降水需更多着眼于地形和中小尺度分析。

关键词 单点大雨;中尺度;自动站;地形;香日德

中图分类号：P458.121.1 文献标识码：B 文章编号：2095–3305（2021）01–0033–03

青海省位于中国西部，青藏高原东北部，地形复杂，全省降水主要集中在夏季[1]。受下垫面、地理位置和高原地形影响，强对流天气出现频率非常高[2]。针对暴雨和强降水成因及形成机制已有大量分析和研究[3-4]。不管是从冷空气方面入手，还是从中尺度开始分析，暴雨成因都值得气象工作者反复仔细推敲[5]。2018年6月7—8日青海省受低涡切变系统影响，普遍有一次降水降温过程，其中，海西西部、海南大部、黄南南部出现较大量级降水，同时，都兰县香日德农场出现34.9 mm单点大雨，各家模式预报对此次单点大雨均出现空报。针对此次大降水过程，尤其是都兰县香日德农场出现的大雨天气，利用高空、地面、物理量场、卫星云图、地面自动站等资料对其成因进行分析，并探讨单点大雨预报着眼点，以便提高此类天气预报水平。

1 天气概况

2018年6月6—8日青海省受低涡切变西系统影响，普遍有一次降水降温过程，主要降水过程出现在6月7日07：00—8日07：00，其中海西西部、海南大部、黄南南部出现较大量级降水，有13个站出现大雨以上量级降水，其中1个站为国家站，12个站为区域站（表1）。

此次降水过程，出现大雨的站点降水时段集中体现在午后至傍晚，都兰香日德农场出现34.9 mm大雨，因其地理位置和农业重要性对都兰香日德农场此次降水成因做进一步分析。

2 天气尺度系统分析

2.1 环流背景分析

从6月7日08：00 500hPa高空图（图1）分析，中高纬度为两槽一脊型，青藏高原低涡切变线活跃。青海省位于580 dagpm和584 dagpm等压线之间，-12℃及-8℃等温线穿过青海，青海主要受低涡切变影响，低值中心位于青海中部地区（玉树以北），高空槽影响海西中南部至玉树一带，切变影响海西东部—海南北部—黄南北部一带，因此，大降水范围处于切变和高空槽之间。同时，孟加拉湾西南暖湿气流不断输送水汽到我省东南部，除海西西部外全省温度露点差（T-Td）≤4℃，水汽条件配合相对较好。

到7日20：00，副热带高压稳定维持，580 dagpm等压线南落，香日德农场位于580 dagpm等压线边缘，同时，低涡切变东移，低值中心位于海南东部，随着白天温度升高，温度露点差（T-Td）逐渐减小至2℃以内，水汽条件充沛，青海东部处于高湿状态下。

2.2 地面分析

从7日08：00 地面图分析，24 h变压0 hPa线在青海偏北地区，具体位于青海东北部—青海湖南部—海西中部—唐古拉山区一带，此时有两股冷空气入侵，一股经河西走廊从地势较低的民和一带倒灌进入青海东部，锋面位于青海东北部海东、西宁，其势力较强劲;另一股由海西西部入侵，后部已无强冷空气支持。海西东部及青海东北部处于+2 hPa线内。同时，青海海西东部，海南北部，黄南大部已经出现小雨天气，偏南地区由于海拔较高，温度较低，唐古拉山区、玉树北部、海南南部、果洛北部出现雨夹雪或小雪;7日14：00（图2），低涡东移至都兰，青海西部0 hPa线南压至玉树，中部0 hPa线维持在都兰，东部0 hPa线南压进入黄南地区，同时，东北部冷锋依旧强盛，并影响黄南地区，青南偏西地区降水随冷空气减弱，东部雨区依旧维持并有扩大趋势，沱沱河出现大风天气;7日20：00，0 hPa线东移，青海省内冷空气减弱，海西海南降水减弱或趋于停止，大的降水开始出现在青海东南部。

综上分析，从新疆东移的冷空气为此次降水的产生和持续提供了良好的条件。

3 物理量诊断分析

3.1 动力条件

从7日08：00动力条件剖面图分析（图3），香日德所处地区散度上350 hPa以上为正值区，以下为负值区，这种高层辐散低层辐合配置有利于“抽吸作用”[6]。散度辐合中心位于500 hPa，涡度方面香日德地区处于整层辐合，辐合中心位于500 hPa，散度与涡度辐合中心存在很大叠置区，此时香日德地区处于辐合中心东侧，垂直速度场上也是整层辐合有利上升运动，辐合中心位于400 hPa;7日20：00，散度与涡度辐合区叠置仍存在，散度辐合减弱，涡度辐合加强，垂直速度减弱，但整体还是有利抬升条件。此时香日德地区处于辐合中心西侧，由此推算，7日午后香日德地区恰好位于抬升条件辐合中心，有利于降水的能量在午后释放在香日德地区，为此次降水提供了极为有利的动力条件。

3.2 水汽条件

从水汽条件剖面分析（图4），7日08：00香日德地区整层水汽通量散度辐合，辐合中心值-14×10-7 g/（cm2·hPa·s），

位于其西侧700 hPa位置，比湿条件底层也有6 g/kg，比湿中心已通过香日德在其东侧，中心值达10 g/kg，

同时整层相对湿度条件在80%以上;到20：00，水汽通量散度中心位于香日德东侧，可看到其在東移过程中下沉增强，比湿减小到4 g/kg，相对湿度减小，综合水汽条件虽然减弱但依然有利，由此分析香日德地区主要降水时段水汽条件最为充分。

綜上分析，此次香日德地区降水有着良好动力条件和水汽条件互相配合。

4 中尺度分析

从中尺度方面分析，5日20：00，北疆堆积冷空气下滑分为两股，一股到达河西走廊，一股位于南疆地区;到6日08：00，两股冷锋已进入青海，前者从民和倒灌，后者位于海西，香日德地区处于锋前;此次过程前期，7日08：00前一股冷锋进一步加强影响环湖、西宁、海东、黄南，后一股冷锋由于之后无强冷空气进入海西地区支持，所以逐渐减弱，并没有与前一股冷锋在青海湖西部形成人字形锢囚锋，但其冷空气依然对都兰地区有一定影响，此时都兰一带处于南风之中;低涡位于香日德以西，同时香日德地区500 hPa和700 hPa相对湿度都在80%以上。香日德地区也处于有利降水位置。K指数≥28℃与假相当位温θse≥64K叠置区出现了此次过程中大多数的大雨站点。

5 卫星云图分析

分析此次降水天气过程卫星云图演变，此次过程前期，青海上空主要由两块云系覆盖，都是在西藏生成并随低涡东移北抬逐渐影响青海，青海全省降水过程前期，其一由唐古拉山区北抬至海西西部地区，在东移过程中迅速北抬出我省并消散;其二由玉树进入并且发展势头旺盛，于7日07：00（图5a）覆盖青海玉树、海西中东部、果洛北部、海南、黄南北部、海北、西宁及海东地区，为影响青海省此次大范围降水过程主要云系，其结构密实清晰、云系深厚，此时香日德云顶亮温TBB最大值达214.87 K，开始产生降水，到7日15：20（图5b），深厚云系已东移远离香日德，但此时香日德上空中低层对流云系发展旺盛，云顶亮温TBB最大值达233.88 K，因此产生了过程最大降水时段。23：00，除祁连山区外，云系基本移出青海，青海上空主要为高层云，降水也逐渐减小。

6 自动气象站资料分析地形作用简析

此次香日德大雨是单点大降水，从7日14：00国家站区域站1 h填图分析，从海西进入的冷锋在东移过程中减弱，顺着地形到达香日德地区，香日德地区处于迎风坡，东部为高的地势，冷空气无法越山，因此，呈现回旋态势，造成了香日德地面风场辐合线，后部无冷空气支持，温度降幅自西向东递减;香日德地区一带因为冷空气堆积导致温度最低，同时，此地区露点温度Td普遍较高，温度露点差T-Td≤2 ℃，水汽条件充沛。较强且维持时间较长冷空气配合充沛水汽条件，再加上迎风坡地形对冷空气抬升影响，更加有利于降水产生。

7 结论

（1）此次大雨天气过程发生的主要影响系统是东移入境的藏北低涡切变线。移动缓慢的低涡切变线与冷空气交汇区域产生大量级降水;

（2）散度场上高层辐散低层辐合配置有利于“抽吸作用”产生，有利于上升运动维持。同时，散度与涡度辐合中心存在很大叠置区，配合整层辐合垂直速度，为大降水提供极好动力条件。地面至中高层湿区与水汽通量散度汇合区域对大雨落区有较好指示;

（3）大降水出现前青海上空有对流云系旺盛发展，其结构密实清晰、云系深厚，在香日德形成的暴雨云团云顶亮温TBB强中心达214.87～233.88 K;

（4）气团在山脉迎风坡前长时间堆积抬升对较大降水有利，单点降水需要关注地形影响和中小尺度分析。

参考文献

[1] 王江山，李锡福.青海天气气候[M].北京：气象出版社，2004.

[2] 王敏，彭英超，陈晶.黄南州短时强降水时空分布特征及环境场分析[M].青海气象，2017（3）：34-39.

[3] 陶诗言.中国之暴雨[M].北京：科学出版社，1979.

[4] 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

[5] 陆汉城，杨国祥.中尺度天气原理和预报[M].北京：气象出版社，2004.

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

责任编辑：黄艳飞

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