青海果洛一次持续性强对流天气过程的成因分析

马玉花，李泽祥，周措毛，黄福寿

果洛藏族自治州气象台，青海玛沁 814099

强对流天气是我国主要灾害性天气之一，常伴随有雷电、冰雹、短时强降水等，具有尺度小、突发性强、灾害性大特点。近年来，随着理论水平的完善以及探测、数值模拟等技术的提高，强对流天气预测水平有了较大提高，同时一些气象条件和物理参数如CAPE、水汽条件、垂直风切变等被证明和强对流天气有密切关系[1-3]。本文利用常规、探空和FY-2C卫星TBB等资料，采用天气动力诊断方法和强天气诊断技术对2021年6月18-19日果洛持续性强对流天气过程的大尺度环境背景、物理量场分析研究，揭示造成果洛强对流天气中小系统天气系统发生发展的环境场条件，以提高强对流天气预报预警服务能力。

1 天气实况

2021年6月16—19日下午到前半夜，青海省果洛藏族自治州持续出现强对流天气，涉及果洛州所辖六县，分布范围广、强度大，全州产生雷暴，达日、玛沁分别出现冰雹，果洛中北部出现大风，玛沁、达日、久治出现短时强降水天气。这次连续性强对流天气有以下特点：一是连续4 d出现强对流天气，强度和范围较前一日减弱，逐渐向南缓慢扩展，每日持续6 h左右；二是雷暴站次多，持续时间长；三是大风范围广，在果洛中北部出现，强度强（风力约为10级）；四是冰雹直径小，持续时间短；五是降水范围广，果洛中南部均有降水出现，强度大，最大小时降水量达短时强降水标准（20 mm/h），时段集中，为对流性降水；六是灾害涉及面积广，损失严重，全州6个县共计283户1 072人受灾。

2 环流形势特征

2.1 500 hPa环流形势场

500 hPa形势场上，6月18日08:00，欧亚中高纬为两槽一脊型，青海处于西太平洋副热带高压边缘高压脊控制区中，具有足够热量，副高外围584线位于青南中北部，携带充足水汽到达青南。18日20:00，副高稍有回落，584线南压至果洛南部，西北气流中不断携带短波槽下滑,引导冷空气南下，冷暖空气在青南地区交汇，为短时强降水提供良好条件。19日08:00，高压脊稍微减弱并逐渐东移，脊后短波槽进入青海，暖湿气流随槽前西南气流到达青南地区，为午后短时强降水提供充足水汽条件；青海玉树一带有暖中心，中高纬地区继续有冷空气下滑，冷暖空气在青南地区持续交汇。19日20:00，青南暖脊加强，暖中心断裂为三，副高继续减弱，584线持续南压，并退出果洛到达四川北部，充足的冷暖空气交汇维持在青南地区中部，造成此次果洛中部大的降水。总的来看，这是一次西太平洋副热带高压不断南压过程中其边缘584线过境引起的强对流天气。

2.2 200 hPa环流形势场

6月18日08:00，200 hPa高空有急流，青海位于高空急流入口区右侧，产生强烈辐散，具有抽吸作用，产生低层辐合，造成强烈上升运动，动力作用加强，有助于降水强度增大和降水量增加。18日20:00，高空急流维持，抽吸作用持续，果洛上空风力加大，促使更多冷空气快速到达果洛，冷暖空气充分交汇。19日08:00影响系统东移，冷空气东移到果洛东部，与该地暖湿空气交汇，降水维持。19日20:00强盛西南气流维持，高空西风急流也维持，冷暖空气交汇活动异常活跃。可见，高空强烈抽吸作用是产生较大降水的必要条件。

2.3 地面形势场

地面场上，18日08:00海西西部有一弱高压中心，青海大部受位于西藏的强地面气旋控制，气旋中心值达990 hPa；低压外围持续强盛西南气流引导孟加拉湾水汽北上到达果洛；果洛中部达日至玛沁一线有风向辐合中心，低层水汽辐合至此地，再通过强烈抬升作用将水汽向上输送，动力作用明显。18日20:00在西风带环流带动下，高压东移到青海北部，强大的低压中心东移并增强，在四川与青南交界处产生一中心值为987.5 hPa的低压中心；果洛中部辐合中心维持，同时又产生风速辐合，加强低层抬升作用。19日08:00位于青海北部小高压移出青海，随后高原地面气旋强度稍有减弱；达日有风向辐合，久治存在风向切变，这两地中尺度系统使层结不稳定性加大，并触发不稳定能量释放，利于对流发生发展。19日20:00，青海北部不断有弱高压系统生成并东移，其前侧偏北气流携带冷空气南下；南部气旋又重新发展，其前侧偏南气流将水汽源源不断补充上来，使得冷暖气流不断在果洛地区交汇；达日风速辐合，久治风向辐合，造成这两处强烈抬升。

2.4 中尺度分析

通过中尺度分析表明：果洛整体处于500 hPa高湿区，上游地区存在西南风急流，向降水区输送大量水汽，底层水汽辐合强；上冷槽下暖脊，底层冷平流侵入，高层暖平流控制，有利于上冷下暖不稳定形势维持；果洛中部处于潜在不稳定区，对流层中层对流有效位能均大于500 J/kg；存在中空急流，上下层风垂直切变明显；同时北部低空急流活跃，当日雷暴大风主要出现在急流大风核左前方；500 hPa切变线逐步东移，地面存在辐合线，有利于底层抬升机制的触发。

3 对流环境条件的分析

3.1 地面热量

地面温度场上，18日17:00，午后在玛沁至达日一线有暖中心，使得此处能量比周围强，在一定触发条件下，发生对流可能性很大；19日15:00，达日、班玛一线也存在暖中心，随着时间推移，暖中心逐渐移向久治，说明随着系统发展能量大值区东移南压。

3.2 水汽条件

分析地面露点，18日15:00降水发生前，果洛中部地区露点温度迅速增大，玛沁至达日一线是露点温度大值区，这与地面温度场相配合。玛沁露点温度≥11℃，甘德、达日露点温度≥8℃，在地面风场辐合作用下，对水汽辐合产生很重要作用。19日20:00果洛南部露点温度≥10℃，表明此处有强烈水汽辐合，非常利于降水的产生。

3.3 上升运动

600 hPa散度场上，18日午后果洛中部是辐合大值区，其中玛沁中心值分别 达-6×10-5g ·cm-2·hPa-1·S-1以 上，表明低空水汽在此处强烈辐合，对大降水形成具有动力作用。19日午后达日和班玛、久治之间存在散度大值区，其中达日西部中心值达-27×10-5g ·cm-2·hPa-1·S-1随着系统东移，散度大值区中心在19日21:00左右移到久治地区，造成此处强烈辐合。

300 hPa散度场上，18日20:00达日西部和玛沁地区是辐散大值区，其中心值 分 别 达9×10-5g ·cm-2·hPa-1·S-1和16×10-5g·cm-2·hPa-1·S-1，抽 吸 作 用 明显，是大降水形成的动力因子。19日午后在达日西北部和久治存在辐散大值区，中心值分别达19×10-5g ·cm-2·hPa-1·S-1和10×10-5g ·cm-2·hPa-1·S-1，此 处 有强烈辐散。

3.4 探空数据

达日站探空资料，18日08:00和19日08:00探空图订正前温湿曲线均紧靠，水汽集中在中低层，有一定不稳定层，CAPE值很小，2 d 0℃和-20℃层所在高度分别为5.8、8.9、6.6和9.2 km，与果洛地区产生短时强降水所需高度较一致，抬升凝结高度较低（608 hPa和617 hPa）,垂直风切变分别为0.7和0.77。经过订正后，探空曲线形态趋于“高瘦、喇叭”型，CAPE值分别增大至3 586.3、3 249.5 J/kg，与实况中雷暴大风、冰雹、短时强降水相对应。20:00探空产品上，2 d内温湿廓线均紧靠，有一定的CAPE值，0℃和-20℃层高度与果洛地区短时强降水指标高度较一致。

3.5 温度平流

18日08:00和19日08:00，单站探空（达日）风随高度变化上，2 d均有风向随高度顺转，高层风向随高度逆转，因而低层暖平流、高层冷平流，存在不稳定层结，利于对流的发生。

3.6 地形

从地形上分析，玛沁在较宽广平滩，有风向辐合；达日紧邻黄河，受水陆温差影响，有吹向河岸的风，在坡地造成抬升；久治地处多个峡谷风的聚集点，有来自不同方向的风的强烈辐合。

4 云图分析

由红外云图（图1）可以看出，18日14:00玛沁、达日开始有对流云系生成，呈团（块）状，云体范围小（直径≈70 km），边界清晰呈锯齿状，云顶亮温在200 K左右，上游玉树地区也有云系生成；18日17:00，果洛中部对流云系发展旺盛并东移南压至果洛南部，上游云系也有强烈发展并东移到果洛北部，此云团云顶亮温达186.41 K，云顶呈白至灰白色，亮温梯度大；18日20:00，位于果洛南部对流云系南压出境，北部地区对流云团持续发展，并迅速覆盖果洛大部地区，云顶灰白色调面积增大，云系仍处于发展态势，云顶高度增加。18日23:00后，随着影响系统东移南压，云系也呈南压趋势，果洛中北部上空云系逐渐减弱，至19日05:00，除班玛外，果洛其余地区的天气转好。

从图2可以看出，19日14:00果洛上空自北向南生成带状对流云系，云体长轴约150 km，边界清晰呈锯齿状，云顶亮温为200~210 K，上游玉树也有大量云系生成；19日17:00，果洛上空对流云系发展极其旺盛，迅速覆盖果洛全境，云顶亮温达194.9 K，云顶呈白至灰白色，亮温梯度大；19日20:00，对流云整体自西向东移动并略有减弱，对流云系主体移出玛多—达日一线，但果洛西部仍有零星云系；之后主体云系呈顺时针边旋转边东移南压并缓慢减弱；至19日23:00，北部地区已不受主体云系影响，中南部地区仍处于云系影响中；后云系逐渐东移南压，20日05:00，已完全移出果洛，我州转为多云天气。

图2 6月19日红外云图

5 小结

（1）这次强对流天气过程主要影响系统是西太平洋副热带高压外围584线进退。前期584线携带孟加拉湾暖湿气流到达果洛，18—19日又南压，且北部地区短波槽不断下滑引导冷空气南下，在果洛上空形成上冷下暖不稳定形势，低层辐合线触发不稳定能量释放，果洛连续2 d出现强对流天气。

（2）中高层下滑干冷空气叠置在底层暖湿空气上，造成强不稳定层结，是产生这次强对流天气的重要原因。CAPE值和垂直风切变大小与对流性天气强弱有很好对应，其值越大，产生的天气越激烈。

（3）TBB演变可以清晰看出中尺度系统对流发展的旺盛程度。中尺度云团在果洛中南部地区不断生成且移速缓慢，维持较长，强降水在TBB梯度最大区域产生。

（4）短时强降水发生时，果洛的X波段雷达指示极不明显，18日反射率因子不超过15 dBz，19日无反应；但从当时短临监测看，海南州雷达组合反射率可用度较高。