一次秋季大降水过程成因分析

沙达开提·依斯坎旦尔

摘要 本文利用常规哈密气象站观测资料、区域自动站气象观测资料、高空时空资料及T639（2.5°×2.5°）等分析资料，对2016年10月2—4日发生在哈密北部局地的大暴雨天气过程进行诊断分析。结果表明，此次降水是在有利的大尺度环流背景下发生的；高空的西风急流、中层的西南暖湿气流、中低层的切变线和辐合线、低层的偏东气流是暴雨发生的影响系统，而偏东低空急流的存在是产生此次大降水的重要条件，其作用是输送水汽，与地形作用结合形成辐合上升。

关键词 秋季大降水；天气过程；成因分析；哈密北部

中图分类号 P458.121.1 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2017）15-0209-02

从欧洲到新疆中纬度西风加强，是入秋环流的重要特征。主要表现为副热带急流从新疆撤离，停留在青藏高原上空，主要停留在高原偏东地区。副热带急流在500 hPa图上表现为，高原南侧地转风速最大带开始逐步建立，而在中亚、西亚的最大风速带进一步南移，新疆西侧的西南气流更明显，中纬度极峰风区进一步加强。

新疆属于干旱、半干旱地区，但山区降水量较多。新疆农业又多是灌溉农业，95%的耕地灌溉是以山区自然降水补给的河水为水源，降水量大小与农牧业的丰歉关系非常密切[1]。特别是大降水天气过程往往还能引发山区洪水、泥石流，破坏农田及水利设施，阻断交通、通讯等，给国民经济和人民生命财产造成不可弥补的损失。秋季是收获季节，也是冬麦播种季节，大降水对秋播有利，故初秋的大降水预报是秋季预报服务的一个重要方面[2]。

新疆地区规定以日降雨量R≥12 mm为中雨，R≥18 mm为大雨，R≥24 mm为暴雨的标准。

1 天气实况

2016年10月2日夜间至4日，受中亚低槽和暖湿气流共同影响，哈密地区自西向东出现了一次降水天气过程，主要分布在北部巴里坤及沿天山一带，给当地农牧业和交通造成了较大影响。其特点是降雨强度大、落区较集中、持续时间长、山区出现雨转雪天气。降水中心巴里坤测站累计雨量21.4 mm。根据观测记录，此次降水过程中最大降水量出现在巴里坤大河镇（40.3 mm），有3个区域自动站日降水量超过24 mm、1个国家基本站和3个区域自动站日降水量超过18 mm、6个区域自动站日降水量超过12 mm。

2 环流形势及主要影响系统

2.1 500 hPa形势分析

大降水前期，欧亚范围内两槽一脊的经向环流，乌拉尔山南部附近有一个北支长波脊，南至槽南伸至里咸海以东，脊后有明显暖平流促使该脊发展，并出现闭合的高中心。西伯利亚高压和蒙古北部低压北侧出现较强的偏东气流，北部高中心东移，使脊前偏东风与南支峰区偏西峰之间形成切变，同时脊顶向东倾斜，沿脊前南下冷空气西伸，随脊前偏北风带北端东移，冷空气孤立在闭合高中心南部的气旋式切变处，低涡形成，中心强度560 dagpm，并配合-24 ℃的冷中心。

2日20：00乌拉尔脊维持，西伯利亚高中心加强略南调，贝湖低压加强略西退，南支槽减弱东移，位置偏北并进入新疆，不断分裂的短波造成新疆北部及沿天山一带出现降水，-20 ℃线进入新疆北部，部分山區出现雨转雪天气。哈密地区处于低槽前的西南气流中。

3日8：00西伯利亚高压维持（图1），贝湖低值系统略南调、中心值增大，南支槽影响新疆东部。北支上有一支西北气流自新地岛向东南输送冷空气，而南支上有一支西南气流翻越青藏高原向东北输送暖湿气流，二者于东天山汇合，促进降雨天气形成。同时-16 ℃线进入哈密北部，部分区域出现雨转雪天气。

造成此次大降雨过程的是欧亚范围内两槽一脊形势，乌拉尔山东侧长波脊，西伯利亚高中心的长时间维持，下游贝加尔湖低压的建立，为冷空气堆积南下提供了有利的条件，加上冷暖气流的作用，为此次大降水创造了天气学条件。

2.2 高中低空急流

分析高空200 hPa急流发现，新疆整体受西风急流控制，到3日8：00，西风急流由36 m/s增强到50 m/s，急流轴位于阿克苏到乌苏之间，加强作用明显。500 hPa有2支急流在东天山一带汇合，一支为西北急流向东南延伸到90°E附近，另一支为弱西南急流向东北延伸到75°E附近。700 hPa偏东急流向西北延伸到90°E附近，暴雨中心位于高空急流出口区左侧和低空急流左前方。即高层是西风急流，中层是偏西急流，低层是偏东急流，符合新疆大降水“三股气流”模型。

3 物理量场诊断分析

3.1 垂直速度分析

如图2所示，2日20：00哈密北部300～600 hPa垂直速度场有较强的上升运动，最大中心位于500 hPa附近，有3个中心：一个位于博乐附近、一个位于阿克苏附近、另一个位于奇台，中心最大值108×10-2 Pa/s。到3日8：00最大中心仍位于500 hPa附近，上升运动明显加强并达到最大，中心值48×10-2 Pa/s；对应的300 hPa层上升运动中心位于北塔山附近，中心值达43×10-2 Pa/s。到3日20：00，200～500 hPa垂直速度明显减小。低层到高层的较强辐合上升运动，加速了水汽集中，为此次大降水发生提供了动力条件[3]。

3.2 水汽通量分析

降水过程前期，500 hPa水汽通量分布不均匀，南疆为0.1～2.5 g/（s·cm2·hPa），北疆维持在1.5～4.5 g/（s·cm2·hPa）。其中，哈密北部水汽通量值维持在4 g/（s·cm2·hPa）左右，到2 日20：00哈密地区北部、沿天山到伊犁一带的水汽通量进一步增大（图3），达到5.77 g/（s·cm2·hPa）。说明南方暖湿空气在中层西南急流的携带下，不断向东北输送；而上游地区在西北急流的作用下，不断向东南输送北方的冷空气，2股冷暖空气在新疆东天山一带汇合。2日20：00在吐鲁番—十三间房—巴里坤一带700 hPa水汽通量达到5.34 g/（s·cm2·hPa）；从1日夜间到3日8：00在铁干里克—十三间房—巴里坤一带，850 hPa有水汽通量大值区，最大达到7.83 g/（s·cm2·hPa）。从低层到中层充沛的水汽输送，为此次大降水过程提供了丰富的水汽条件[4]。endprint

3.3 散度分析

在700 hPa上，从1日20：00在哈密北部有辐合中心，到3日8：00达到最大，中心值达72×10-6 s-1，辐合上升运动位于700、200 hPa附近，500、100 hPa附近有对应的辐散下沉运动，大降雨落区与辐散中心和辐合中心耦合作用强的地区吻合。从低层到高层，散度垂直结构为辐合—辐散—辐合—辐散，高层强辐散的抽吸作用，促进了低层辐合的发展及水汽和能量向降雨区输送，造成大降水。

4 卫星云图演变特征

利用FY2e逐小时卫星云图资料分析此次降雨卫星云图演变特征。2日20：00（图4），主云系位于乌鲁木齐至北塔山西北，受高空风的影响，云系向东移动并发展，移动过程中分2支，一支偏南，在沿天山一带，另一支偏北，位于伊犁—克拉玛依一带。南支云系在进入哈密北部时逐渐与偏北云系结合，发展成带状云系（图5），云层增厚，水汽含量增加，造成剧烈的降水过程。3日20：00云系继续向东北移动，哈密北部地區降水过程基本结束。

导致此次降水过程的云系从发生到消亡，一直位于沿天山一带及哈密北部。南支云系对应在500 hPa图上为南支槽，开始云系慢慢东移，并向东北收缩，变成一条急流云带，造成北部地区的大降水。

5 小结

（1）乌拉尔东侧脊和西伯利亚高压的长时间维持，南支槽的加强东移以及贝湖低值系统的西伸发展，对此次降水创造了有利的大尺度环流背景。

（2）中层大范围上升气流促进低层水汽辐合，随着上升运动的加强，水汽抬升冷却凝结降水，加强了大尺度上升运动。

（3）低层偏东气流，中低层切变线、辐合线，中层西南暖湿气流和高空西风急流，在大降水过程中起到重要作用[5]。

（4）850、700、500 hPa槽前西南急流的加强，使槽前湿度增大、水汽在降水前进一步积聚。而中高层低值系统、急流和强大的上升运动起抽气作用，使周围水汽迅速集中，为此次大降水发生提供有利的动力条件和水汽条件[6]。

6 参考文献

[1] 张家宝，邓子风.新疆降水概论[M].北京：气象出版社，1987.

[2] 张家宝，孟齐辉，孙沈清，等.新疆短期天气预报指导手册[M].乌鲁木齐：新疆人民出版社，1986.

[3] 蒋军，谭艳梅，李如琦.2004年7月新疆特大暴雨过程的诊断分析[J].新疆气象，2005（4）：5-7.

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

[5] 苗运玲，卓世新，宋良娈.新疆哈密北部一次入秋大降水天气过程诊断分析[J].农业与技术，2015（9）：147-149.

[6] 陈萍，徐远波，吐莉尼沙.新疆博州一次秋季局地大暴雨过程分析[J].陕西气象，2013（4）：16-20.endprint