南疆暴雨研究进展

金晨 何清 黄乾

摘要  南疆地区位于欧亚腹地，属于典型的温带大陆性干旱气候，受复杂地形地貌、天气系统路径以及特殊的大气环流与水汽条件等影响，暴雨突发性强且地域性特征显著。目前，全球数值预报模式及中尺度数值模式对南疆暴雨的预报能力十分有限，近年来，许多研究团队在塔里木盆地进行了大型外场观测试验，对揭示南疆暴雨的机制机理有了更多启示，对造成南疆暴雨的对流触发机制、高低空系统配置及演变特征、降雨云物理过程等都有了更为深入的认识。本文对南疆暴雨的气候特征、大尺度环流背景、中尺度系统发生发展、水汽输送、降水动力机制等方面进行了总结回顾，并提出了需要进一步研究的科学问题，以期为进一步开展南疆暴雨研究、提高暴雨预报准确率及防灾减灾能力提供参考。

关键词  南疆暴雨; 水汽输送; 动力机制; 研究进展; 防灾减灾

位于欧亚腹地的南疆三面环山（南、西、北三面分别被昆仑山、帕米尔高原和天山环抱），中央是塔里木盆地（图1），属典型的温带大陆性干旱气候，地形地貌十分复杂、受天气系统路径以及南疆特殊的大气环流与水汽条件等影响，南疆降水具有其独特性，虽然年平均降水量仅为59 1 mm，但降水变率很大（杨莲梅等，2011），暴雨时有发生。2014年6月中下旬，塔里木盆地周边出现连续局地暴雨，和田地区于田县累计降水超过120 mm;2019年6月24—28日，和田、巴州等地54站达到暴雨量级，国家站和田市日降水量27 7 mm居历史第一位;2021年5月13—14日，南疆塔中站出现极端暴雨，国家站塔中12 h降水量34 0 mm，日降水量超过历年的年降水量，打破该站年最大日降水量历史极值，同时打破春季和月最大日降水量极值。这些事件一旦发生，往往引发城市内涝、山体滑坡、泥石流等灾害，不仅影响当地工农业的生产，还可能危害生命和财产安全，给社会和经济带来严重的影响（吕新生等，2021;王秀琴和王旭，2021）。

IPCC第六次评估报告指出，全球范围内，极端降雨事件将变得更加频繁，导致降雨量显著增加（IPCC，2021）。南疆强降水虽然是小概率事件，但近年来南疆暴雨呈明显增加趋势（韩云环等，2014;王少平等，2014;曾佳等，2014），局地暴雨频次增加趋势更是明显（杨莲梅，2003;戴新刚等，2007;王澄海等，2012;陈春艳等，2015;王江等，2015a）。南疆暴雨突发性强，加上受特殊地形环境影响，给南疆暴雨预报增大了难度，由于南疆地区处于亚欧腹地，对气候变化反应极为敏感，加之生态系统脆弱、植被覆盖率小，暴雨的发生极易引发泥石流等次生灾害，并造成巨大人员伤亡和经济损失（李铭宇等，2020）。南疆气候变化及由此带来的暴雨直接影响 “一带一路”建设，更关系到国家安全、社会稳定和经济发展（王会军等，2020）。南疆暴雨研究既是全球变化的重大科学问题，更是国家战略的迫切需求，越来越多的学者对其机理展开了研究，以求提高南疆暴雨预报的准确率。对南疆暴雨的深入研究，可以提高对极端事件提前响应的能力，进而减少灾害带来的损失，还可为新疆的经济发展提供气象保障。但目前研究中还存在一些短板，为了找出现存的问题，对南疆地区暴雨的研究现状进行梳理和总结十分关键， 本文重点对南疆暴雨的气候特征、环流背景、水汽输送、暴雨发生机理等方面进行了概述，并对现阶段发现的问题进行了讨论。

1 南疆暴雨的气候特征

1 1 南疆暴雨时间分布特征

由于受地形影响，南疆暴雨的时空分布特征差异显著，根据新疆暴雨年鉴统计的近10 a南疆暴雨个例（表1），可以看出暴雨在4—9月均有出现，但主要集中在5—8月。研究发现，南疆夏季小时暴雨量和暴雨频次在6月最多，暴雨强度在8月最强（杨霞等，2020b）。南疆暴雨多以持续时间较短的强降水过程出现，超过70％站点的极端降水日都出现过短时强降水过程，短时强降水的高发月为7月，该月约95％的暴雨日中都出现过短时强降水（杨霞等，2021）。同时南疆暴雨具有显著的日变化特征，为三峰型，峰值分别出现在傍晚17：00—18：00、午夜后00：00—01：00和上午10：00（陈春艳等，2017）。南疆极端降水量占夏季降水总量的比重很大，往往极端降水的多少决定了夏季降水的多寡，且降水的极端性极为突出（杨霞等，2020b）。虽然南疆暴雨是小概率事件，但研究表明近年来南疆极端降水的频次及强度都有显著增加的趋势（图2）（曾佳等，2014;王秀琴和王旭，2021;魏艳英等，2021）。

1 2 南疆暴雨空间分布特征

由95％分位阈值统计的2012—2021年夏季南疆479个区域站小时极端降水总量空间分布（图3），可以看出南疆暴雨分布极不均匀，具有十分明显的地理空间分布特征，主要表现为由山区向盆地递减;同时还受山脉走向及坡向的影响（马淑红和席元伟，1997）。

极端降水阈值、年均降水量、年均极端降水量、年均极端降水频率和极端降水强度均呈现出山区高、盆地低的特点;年降水量越少的区域，极端降水占年降水量的比重越大（赵丽等，2014）。南疆暴雨的分布受海拔高度的影响也很大，不同地形海拔梯度下的暴雨特征量，同样有着“北高南低”的空间分布特点（杨霞等，2021），同时在小时尺度上，极端降水强度在南疆沿天山南麓地区为西部大于东部，在南疆沿昆仑山北麓地区则为东部大于西部（杨霞等，2020b）。新疆夏季不同等级降水还具有西部大于东部、山区多于盆地和谷地的空间分布特征（李雪婷等，2021）。

2 南疆暴雨的环流背景

2 1 大尺度环流背景

夏季对流层高层的南亚高压是南疆暴雨重要的大气环流系统之一，南亚高压分为伊朗高压型、青藏高压型以及双体型，双体型分布产生的降水占新疆夏季总降水的70％～90％，对塔里木盆地降水影响尤为突出;且南亚高压双体型中心位置的东西振蕩会对环流和水汽输送产生不同影响，从而使南疆降水存在一定差异（王前等，2017）。当南疆暴雨发生，南亚中心为双体型时，两个中心分别位于伊朗高原上空和青藏高原上空，副热带长波槽配合中层低槽和低层高压引发强降水天气，副热带西风急流南移到 40°N 以南，杨莲梅等也以此提出了短期预报的天气学模型（杨莲梅等，2011）。西亚副热带西风急流夏季位于新疆上空，同样是影响南疆暴雨的十分重要的大尺度环流系统，暴雨通常发生在副热带西风急流入口区的右侧，其南北位置、强度以及急流轴的方向都对降水有一定影响，暴雨期间急流带常呈西南-东北走向，位置偏南（杨莲梅和刘晶，2018）。极锋急流与副热带西风急流的相互作用，会使南疆上空造成很强的辐散，为南疆暴雨提供有利条件（杨霞等，2020a）。第三个重要系统是西太平洋副热带高压 （西太副高），西太副高西伸北抬往往造南疆区域环流形势的变化，并配合着伊朗高压的东进，形成“两高夹一低”的环流形势，西风槽携带的冷空气与西太副高携带的暖气流在南疆区域交汇，从而形成区域暴雨（张俊兰等，2021）。

研究表明南疆暴雨与伊朗副高的非周期振荡也有一定的关系（李霞等，1997）。由南疆近10 a暴雨个例（表1）合成与40 a夏季平均200 hPa风场以及500 hPa高度场、温度场之间的差异（图4），可以看出南疆暴雨发生时，200 hPa上暴雨区位于急流入口的右侧，出现明显的气旋性切变，纬向风增强，急流轴偏南;500 hPa上巴尔喀什湖存在明显的低值系统，温度场落后于高度场，不稳定条件加强，易造成南疆暴雨。概括起来影响南疆大范围强降水的大尺度环流背景：高层为南亚高压双体型、副热带西风急流位置偏南，中层伊朗副高东伸北挺和西太副高西伸北抬，这种高、低空的大尺度环流系统的配置是南疆暴雨有利的环流形势。

2 2 天气尺度及中尺度系统

南疆暴雨天气除了受大尺度环流系统影响外，还受天气尺度及中尺度系统的影响。根据新疆典型短时强降水过程的环境背景场特征，归纳了短时强降水的三种流型（图5）：中亚低槽（涡）型、西伯利亚低槽（涡）型和西北气流型（黄艳等，2022），中亚低槽（涡）型和西伯利亚低槽（涡）型是南疆短时强降水的主要类型，常出现在南疆中部、西部地区的盛夏和夏末，多为西伯利亚低值系统和中亚低值系统影响（黄艳等，2018）。中亚低涡是在咸海以东到新疆地区出现的一种天气尺度冷性涡旋系统，常与乌拉尔脊相联系，中亚低涡是南疆暴雨过程的重要影响系统之一，占60％以上（江远安等，2001），南疆西部暖季降水对中亚低涡更为敏感（Guo et al.，2021）。中亚低涡以东南路径进入南疆可造成南疆西部喀什地区、克州、和田地区强降水（张云惠等，2013）。除了中亚低涡，影响南疆强降水的还有中纬低槽系统，南疆短时强降水可发生在500 hPa高压脊前西北气流内，也可出现在低涡底部平直西风带中，地面和低空中尺度辐合线均是短时强降水的重要影响系统（曾勇和杨莲梅，2017）;南疆西部暴雨偏多的环流背景为500 hPa乌拉尔山高压脊和极地低压偏强，700 hPa以下东风气流是暴雨强度、落区、持续时间的重要因素之一（努尔比亚·吐尼牙孜等，2019）。500 hPa中低纬“两高夹一低”经向环流形势下，高原低压、中亚低压、印度低压三者共存，互相作用影响，同样会造成南疆的暴雨天气过程（张俊兰等，2021）。

3 南疆暴雨的水汽来源

在气候平均态下，南疆暴雨集中在夏季，其水汽输送的大气环流系统主要是西风带，水汽主要来自其以西中高纬地中海、里海、黑海、大西洋和北冰洋，暴雨过程水汽主要为西风、偏南和偏东输送路径（杨莲梅和刘晶，2018）。然而影响南疆不同区域的水汽输送过程不同，大量的暴雨个例分析指出有三条主要水汽输送路径（杨莲梅，2003;张云惠和王勇，2004;杨莲梅等，2012;张云惠等，2013;张俊兰等，2014;张云惠等，2015），一支为西风气流和影响系统本身携带的西风水汽输送，另一支为中亚低槽或低涡南伸槽前西南气流携带的偏南水汽输送，该路径水汽大多来自青藏高原，还有一些极端情况在合适环流配置下阿拉伯海水汽以接力输送方式向新疆西南部地区输送水汽。阿拉伯海东岸和孟加拉湾北岸同样也是南疆暴雨的水汽源地之一，低层水汽以接力方式由阿拉伯海东岸和孟加拉湾北岸输送到次源地巴尔喀什湖和四川盆地，四川盆地部分水汽经过河西走廊进入新疆，巴尔喀什湖附近水汽随西风进入新疆，青藏高原水汽随南风输送到新疆（马禹等，1998;杨莲梅等，2012）。也有学者提出了“三支气流+两个中转站的三棒接力”式水汽输送模型（蔡英等，2015）。在探索青藏高原西南部和印度中东部夏季降雨变化之间的关系时，发现水汽主要是通过一种“抬升-翻越”机制输送来维持的，其中印度洋水汽被印度中东部和喜马拉雅山脚下的对流风暴抬升，然后被对流层中部环流扫过青藏高原西南部，进入新疆南部（图6）（Dong et al.，2016）。还有大量的研究也证实了阿拉伯海和孟加拉湾的水汽可以通过接力方式输送至帕米尔高原、青藏高原和河西走廊地区，再通过高空平流和中低空回流输送至塔里木盆地（杨梅学等，2004;李照荣等，2008;王江等，2015b）。

在利用传统的欧拉方法对南疆暴雨水汽通量研究的基础上，许多学者也开始使用拉格朗日后向轨迹模型来辨识南疆暴雨的水汽输送路径及源地。对2012年6月巴州地区一次暴雨水汽特征分析表明，水汽传输的路径主要有两条，分别为西风气流引导下的偏西路径和经巴尔喀什湖、伊犁河谷和中天山传输到巴州北部的西北路径，两者的水汽贡献率达到了96 20％（刘国强等，2019）。在对南疆一次暴雨水汽输送轨迹追踪中，发现水汽在输送过程中高度多变，以偏东和偏南路径为主输送到大暴雨区上空，欧洲大陆、西西伯利亚、中亚地区等陆地及黑海、里海等海洋是此次大暴雨水汽主要来源（曾勇等，2017）。对南疆西部一次特大暴雨水汽轨迹进行后向模拟结果表明，暴雨水汽源于巴伦支海、喀拉海、挪威海和地中海，水汽先分别沿西北气流和偏西气流向下游地区输送，水汽轨迹在哈萨克丘陵汇聚后进入北疆，再绕过天山东侧到达罗布泊地区后随低层的偏东急流抵达暴雨区上空（牟欢等，2021）。

由此可见，在特定的大尺度環流背景下，南疆暴雨的水汽源地和输送路径极其复杂，并与低纬阿拉伯海、孟加拉湾和热带印度洋水汽输送均有联系，因此，揭示多尺度天气系统对水汽区域输送、路径及汇聚的影响，不同水汽输送路径对极端降水的贡献十分重要。

4 南疆暴雨系统结构及机理

4 1 南疆暴雨系统结构

许多学者对南疆暴雨的研究中都给出了其三维结构特征，南疆夏季典型暴雨配置为100 hPa南亚高压双体型，200 hPa副热带大槽的建立与维持，使中亚槽前西南急流进人南疆西部，强西南急流的维持为暴雨产生提供了高空辐散抽吸作用;500 hPa西南气流及前气旋性辐合使暖湿空气集中，同时与来自阿拉伯海-印度半岛-青藏高原的西南气流在盆地南缘汇合，中亚低值系统活跃与低纬暖湿气流向北输送，为南疆暴雨提供充足水汽;700／850 hPa偏东气流或急流携水汽西伸（黄艳等，2012;张云惠等，2013）。

对南疆西部两次暴雨过程中等熵面特征的对比分析中，得到暴雨过程中的动力热力结构模型，指出南疆西部暴雨过程是在中亚低值系统（如槽、涡等）影响下，高、中、低空急流耦合并叠加地形强迫的综合作用下形成的，中亚低涡前部中高层向东输送的冷空气翻山后下沉，与低层南疆盆地东部向西输送的冷空气汇合抬升，与中层暖空气交汇，同时上升运动加强促使水汽辐合凝结（李如琦等，2018）。在分析南疆西部极端暴雨时，给出了暴雨三维结构模型（图7），100 hPa 南亚高压双体型、500 hPa 塔什干低涡与贝加尔湖附近低槽“东西夹攻”、低空强偏东急流西进（杨霞等，2020a）。在对天山南坡暖季暴雨过程分析中得出暴雨发生在南亚高压双体型、天山南坡处于西南急流分流辐散区，500 hPa为“两槽一脊”的经向环流，700 hPa偏东急流的切变辐合为暴雨的发生提供动力和水汽条件（庄晓翠等，2022）。在对昆仑山北坡极端暴雨过程分析中，对比两次过程发现影响系统均为中亚低涡，但在南亚高压的形态上有所差别，水汽的来源和输送路径也各不相同（李海花等，2022）;还有学者指出，500 hPa上伊朗副高和西太平洋副热带高压之间高原切变线和低涡维持的重要作用（张俊兰等，2021）。由此可见，南疆不同区域暴雨发生时的系统结构存在差异，在分析中，应分别进行研究，建立不同的暴雨预报模型。

4 2 南疆暴雨热力特征

假相当位温（ θ   se ）可以反映大气的温湿和不稳定层结状况，当 θ   se 随着高度的升高而增加，表示大气层结稳定，反之， θ   se 随着高度的升高而减小，大气层结不稳定，大气处于高温高湿的状态。南疆暴雨发生时，暴雨区位于 θ   se 等值线密集区，中低层大气表现出高温、高湿的特性;在暴雨区附近存在高能锋区，随着干冷空气侵入，能量锋区加强，对流不稳定被触发，大气处于极度不稳定状态，这种较好的温湿条件、不稳定层结为强降水的发生提供了有利条件（努尔比亚·吐尼牙孜等，2017;曾勇和楊莲梅，2017;冯瑶等，2021;热孜瓦古·孜比布拉等，2021）。

锋生作用与南疆暴雨有非常明显的相关性，降水区北风或偏北风携带冷空气翻山进入塔里木盆地，与暖空气汇合形成锋生，低层锋生触发降水，中层锋生维持降水，且锋生强度越大，降水强度就越大。湿位涡对南疆暴雨也有很好的指示意义，可以抓住暴雨发生的热力信息，揭示暴雨发生发展的物理机制，降水区低层为负湿位涡，对流层高层为正湿位涡，可以形成较好的热力不稳定条件，易产生暴雨（李如琦等，2017）;此外，二阶湿位涡的高值区与暴雨的发展也有很好的一致性（胡素琴等，2022）。研究发现中低层等熵面上的位涡与南疆暴雨的关系也十分密切，降水发生时等熵位涡增大，降水结束时位涡减小（李如琦等，2018）。

4 3 南疆暴雨动力机理研究

有关南疆暴雨动力机理研究逐渐深入，在对南疆的一次强降水过程动力诊断和水汽特征分析中指出，主要影响系统为中亚低值系统前西南气流中发展的小槽，南北两支高空急流辐散场叠加引发对流层高层加剧的抽吸作用和高低空急流的耦合作用共同导致了深厚强烈的上升运动（孙颖姝等，2019）。有学者发现塔里木盆地的降水异常与类似“丝绸之路格局”的遥相关有关，遥相关导致中亚高度为负异常，阿拉伯海、印度和中国中北部为正高度异常，由这些高度异常引起的异常压力梯度力导致塔里木盆地地区存在异常上升运动，并带来青藏高原东缘低层和阿拉伯海的水汽经过青藏高原进入盆地（Huang et al.，2015）。西北地区降水的增加与东亚夏季风减弱直接相关，这种减弱伴随着西太平洋副热带高压向西延伸和蒙古反气旋活动增加，副高西伸促进了印度洋和太平洋的水汽向西输送，蒙古反气旋在华北地区产生持续的东风，沿高原北部的东风穿透了塔里木盆地西部，有利于水汽从印度洋和太平洋进一步向西输送到中国西北部（Chen et al.，2021）。南亚夏季风的减弱，印度半岛低空会伴随异常反气旋环流，中亚上空高层对应异常气旋环流，异常气旋的西部产生冷平流，导致中亚中高层变冷;同时印度半岛上空的反气旋环流将热带海洋水汽输送至中纬度，配合中亚上空气旋，将水汽输送至塔里木盆地（Zhao et al.，2014）。在分析高原季风和南亚季风对塔里木盆地夏季降水协同影响时发现，当高原季风偏强，南亚季风偏弱时，中亚及里海上空分别为气旋和反气旋控制，二者共同作用，导致中亚对流层中高层温度降低，大尺度环流相应调整，西亚急流位置偏南，塔里木盆地上空盛行异常偏南风，形成有利于该区域降水的动力条件，同时，印度半岛上空底层为反气旋环流，将热带海洋水汽向北输送至中纬度，形成有利于塔里木盆地降水的水汽条件（Zhao et al.，2016）。西北地区气候湿化的另一种可能机制是西风环流与季风环流年代际的协同影响，当南亚夏季风减弱，会导致高空西风急流北移东扩，南亚高压范围及强度增大，西太副高西伸北抬并增强，西北地区低层异常辐合，高层异常辐散，有异常的垂直上升运动，西北西部地区有气旋性水汽通量异常场，暴雨频发（图8;Zhang et al.，2022）。

5  数值模式及多源资料在南疆暴雨研究及预报中的应用

5 1 数值预报模式在南疆暴雨预报中的应用

南疆暴雨预报方法的重要进展是不断更新换代的高时空分辨率数值预报模式在业务中的广泛应用。早在2005年，新疆气象局就实现了MM5和GRAPES区域中尺度数值模式的业务运行，在进行预报检验中发现MM5降水预报能力要优于GRAPES，但在南疆地区都存在较高的空报率（汤浩等，2012）。2010年，新疆快速更新循环数值预报系统试运行，通过对典型暴雨个例的检验，发现该系统对降水落区的预报有较好的参考价值，但大降水中心位置的预报能力不是很稳定，南疆南部的空报现象依旧突出，随后该系统更名为沙漠绿洲戈壁区域同化预报系统（DOGRAFS），并于2015年业务运行（汤浩和辛渝，2012;杜娟等，2016）。为提升新疆区域数值预报的精细化能力，3 km高分辨率的DOGRAFS_3KM系统于2017年搭建运行，在降水检验上看，3 km分辨率系统相较于9 km系统在降水时段、落区和量级等方面能力都更优，但中到大量级降水的预报能力均有限（琚陈相等，2017）。2017年搭建的高分辨率睿图-中亚系统（RMAPS-CAV1 0）提升了强降水过程降水落区、量级的预报能力，降水预报效果优于DOGRAFS（琚陈相等，2020）;使用RMAPS-CAV1 0模式模拟分析新疆西部地形对短时暴雨的影响研究中，通过模拟结果与实际降水的对比发现，RMAPS-CAV1 0模式能够准确反映短时强降水系统的降水量级、起始时间等（Gao et al.，2021）。RMAPS-CAV2 0作为前一代的优化系统，预报能力整体上都要优于RMAPS-CAV1 0，从降水个例的检验看，24 h累计降水为中到大量的站点预报能力有所提升（琚陈相等，2022）。此外，集合预报产品在暴雨预报中也得到了广泛应用，比如降水EFI预报产品对降水落区及出现暴雨的概率都有一定的指示意义（周雅蔓，2022）。

5 2 数值模式在南疆暴雨研究中的应用

近年来，通过数值模拟对新疆暴雨的研究逐渐增多，为了验证中尺度数值模式WRF在新疆地区的模拟性能，学者们做了许多工作，分析发现WRF模式对气温的模拟效果较好，而对降水的模拟效果则一般（陈淑莹等，2019）。在WRF模式模拟南疆强降雨天气过程的试验中，发现各种参数化方案对降水都有较好的模拟能力，但或多或少与实际观测结果存在一定差异，模拟结果的偏差并不能随着方案的更换而大幅降低，说明模拟结果精度的提高相比于不同模拟方案设置更加依赖于实测资料的同化（刘洋等，2016）。基于CloudSat卫星资料，利用WRF模式对新疆地区中亚低涡暴雨个例进行模拟，发现4种云微物理参数化方案模拟云顶亮温的分布与卫星观测十分相似，Thompson方案在模拟冰水含量垂直分布上模拟效果最好（丁明月等，2020）。通过对WRF模式中地形参数的修改，发现山脉对降水有显著影响，降低山脉高度会使降雨量及降水范围都变大（张建彬等，2022），同时还揭示出高大地形对水汽的阻挡作用（张茜和段克勤，2021）。在对新疆天山附近一次暴雨过程进行数值模拟中，发现其触发机制是来自天山的冷空气与来自阿克苏的暖空气汇合，来自西南、东南的水汽为暴雨系统提供了良好的水汽条件，同时，倾斜向上的空气将云水和冰相颗粒输送到高空，将两者混合，产生大量的过冷云水，造成南疆暴雨（Zeng and Yang，2020）。WRF模拟结果还表明，重力波可作为新疆未来降水预报的前兆信号（Yang et al.，2018）;同时在模拟上空水平风速和风向剖面中，分析各诊断项发现，平流项是影响纬向风速的主导因素（Yang et al.，2019）。

5 3 衛星及雷达资料在南疆暴雨研究中的应用

目前，利用雷达和卫星观测进行新疆暴雨中尺度系统分析的工作也已开展，低层大气中出现水平风切变是暴雨到来的前兆信号，当3 000 m层出现西南风时，高、中、低层大气有3种不同方向的气流，低层存在中尺度风切变线，增加了大气的不稳定性和上升气流辐合，风廓线数据得出的温度平流可以代表暴雨过程中低层大气热力学演化的主要特征，可以用来判断大气不稳定性的变化（Wang et al.，2013）;研究还发现，在暴雨过程中，低层大气受到暖平流的影响，积累了足够的能量来造成大气不稳定，这是形成上升气流和降雨的有利条件。利用Ka波段云雷达数据研究了云和降水的日变化、雨滴粒径分布（DSD）、和雨滴的物理参数，发现云的日变化主要受与研究区地形密切相关的风和温度驱动，还建立了适合新疆的 Z-R （雷达反射率-降雨率）和 Z／D m-R （质量加权平均直径-降雨率）之间的关系（Zeng et al.，2020）。利用C波段多普勒雷达资料，对昆仑山北坡强降水天气回波强度、顶高、垂直液态含水量等特征量以及持续时间的差异进行了分析，得出块状多单体回波最多，无超级单体回波（张俊兰等，2022）。可以看出，对雷达数据进行详细分析，有利于提高暴雨事件的监测、预报和预警水平，虽然许多研究只是在暴雨的云图特征、雷达回波特征等方面进行图像分析（马禹等，1998;杨莲梅和张广兴，2004;马玉芬等，2012;于晓晶等，2014;Wang et al.，2017），但也为进一步揭示新疆暴雨中尺度结构特征及机理研究奠定了一定的基础。

从相关研究进展可以看出，由于地形的特殊，目前中尺度数值模拟研究与我国东部地区还有很大差距，通过卫星、雷达、风廓线以及GPS 水汽观测等多源资料来提高数值模拟水平是进一步努力的方向。

6 问题与讨论

本文对南疆暴雨开展了一些研究，但主要围绕南疆强降水形成的大尺度、天气尺度的天气学分析，受观测资料和数值模式条件的限制，很难对中小尺度分析做稍微细致的分析，利用卫星和雷达资料的分析也限于少量的个例分析，对强降水天气过程的各种尺度系统发生、发展 、演变的物理过程及相互作用研究很少，对水汽特征认识也有限，还有许多问题有待深入研究：

1）当前大多使用站点数据对南疆暴雨特征进行分析研究，但气象站点在南疆地区分布十分不均匀，所以卫星资料在无站点地区的反演及应用十分重要，需提高卫星资料的反演精度，利用更先进的手段获取多源资料，进一步揭示南疆暴雨中尺度系统结构。

2）造成南疆夏季极端降水的大尺度、中尺度、天气尺度系统和环流在不同时间尺度上有何异常及变化规律？以往对中亚低值系统造成南疆暴雨研究有很多，但很少关注高原天气系统以及多种天气系统相互作用对南疆暴雨的影响，未来应更多聚焦高原天气系统的演变对南疆暴雨的影响，以及西风环流与高原季风相互作用的影响。

3）目前对南疆暴雨水汽输送路径及源汇结构的研究还多集中于对单个天气过程的分析，缺少对多个例的合成分析，且大多是通过欧拉方法及拉格朗日轨迹模型进行辨识，但是模型是通过数学方法对大气物理过程的模拟，人们对大气中各种微物理的认知也有限，模拟结果与真实情况难免存在误差。所以，未来应更多地利用卫星资料来反演水汽输送情况，辨识南疆暴雨过程中水汽输送路径及源汇结构，此外还需加强高、中、低纬水汽输送异常的研究，厘清水汽从低纬海洋进入盆地的输送接力机制，探究塔里木盆地内大气水循环对全球气候变暖的响应和物理过程的定量研究。

4）在分析动力热力作用对南疆暴雨系统发展演变的研究中，目前对特殊地形的影响作用有了一定认识，但是对其影响过程的机理研究还有所欠缺;此外，有关于南疆及附近区域热力作用对暴雨的影响机理研究还不够深入，在今后的研究中，需加强数值模拟的研究，通过敏感性试验分析，探究动力热力作用对南疆暴雨的影响机理。

近些年，随着在塔里木盆地大型外场观测试验的展开（何清和金莉莉，2021），整理了许多宝贵资料，未来需要利用好这些资料，加强卫星资料可信度的验证，改进数值模式的模拟能力，这对提高南疆暴雨过程的认识及进一步加强影响机理研究都有很大帮助。

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A review on rainstorm research in southern Xinjiang

JIN Chen  1，2，3 ，HE Qing  1，2 ，HUANG Qian 4

1College of Geography and Remote Sensing Science，Xinjiang University，Urumqi 830002，China;

2Institute of Desert Meteorology，China Meteorological Administration，Urumqi 830002，China;

3Jinzhou Meteorological Bureau，Jinzhou 121000，China;

4School of Atmospheric Physics，Nanjing University of Information Science and Technology，Nanjing 210044，China

South Xinjiang，located in the Eurasian hinterland，has a typical temperate continental arid climate，which is affected by complex topography，weather system paths，and special atmospheric circulation and water vapor conditions，resulting in sudden and significant regional characteristics of heavy rainfall.At present，global numerical prediction models and mesoscale numerical models have a very limited ability to forecast heavy rainfall in South Xinjiang.In recent years，many research teams have conducted large-scale outfield observation experiments in the Tarim Basin and gained more insight into the convective triggering mechanism，the configuration and evolution characteristics of high and low altitude systems，and the physical processes of rainfall clouds that cause heavy rainfall in South Xinjiang.They have also shed more light on the mechanisms and causes of heavy rainfall.This paper summarizes and reviews the climatic characteristics，large-scale circulation background，mesoscale system development，water vapor transport，and precipitation dynamics mechanisms of heavy rainfall in southern Xinjiang，and proposes scientific questions that need further study，with a goal of providing references for further research on heavy rainfall in southern Xinjiang and improving the accuracy of heavy rainfall forecasting，as well as disaster prevention and mitigation.

rainstorm in southern Xinjiang;water vapor transport;dynamical mechanism;research progress;disaster prevention and mitigation

doi：10 13878／j.cnki.dqkxxb.20221114001

（責任编辑：刘菲）