一次秋季暴雨过程的物理成因分析

艾克代·沙拉木 张培 艾乃斯·艾斯艾提

摘要 对2017年9月21—22日新疆克州阿合奇大尺度天气系统中小尺度局地暴雨形成进行诊断分析。分析表明，此次暴雨受主导系统欧洲脊东移南下引导北方冷空气与西南暖湿气流在博州上空交汇形成降水，高空冷空气侵入释放不稳定能量；中高层强冷空气入侵配合地面中尺度低压发展；强有力中尺度抬升系统和强垂直风切变引发强对流，并使强对流持续维持。

关键词 秋季；暴雨；大尺度环流；物理量；急流；卫星云图

中图分类号：P458.121.1 文献标识码：A 文章编号：2095-3305（2018）05-060-02

DOI： 10.19383/j.cnki.nyzhyj.2018.05.022

新疆位于我国西北部，其辽阔的地域和复杂的地貌形成了独特的温带大陆型干旱气候，局地暴雨是重要的气象灾害之一。局地暴雨发生时，可引发严重的暴雨洪水及次生地质灾害，对人民生活、农牧业生产、交通运输构成严重威胁。新疆暴雨是中高纬西风带及低纬副热带环流多尺度系统相互作用的产物，水汽匮乏且地形复杂，降水成因也十分复杂。克州是新疆西部的一个自治州，地处天山南脉、昆仑山北麓和塔里木盆地西端的帕米尔高原山，90%以上为山区。笔者对2017年9月21—22日克州发生的一次降水天气成因进行分析，可为今后当地暴雨预警提供更多参考和依据。

1 暴雨實况

受冷空气入侵影响，2017年9月21日08：00至22日09：00，克州各地普遍出现降水天气，平原微到小雨，山区中到大雨，北部山区局部暴雨。其中阿合奇境内5站降水量超过24 mm；最大降水位于苏木塔什乡阿巴雀雀克，为39 mm，出现在21日18：00至22日09：00；其次是阿合奇苏木塔什牧场，为31 mm。此次强降水天气对公路交通运输、旅游业影响较大，仅阿勒泰市损失达1 800余万元。

2 大尺度环流分析

2.1 100 hPa环流

100 hPa南压高压双体型是新疆暴雨有利环流背景。在北脊南涡稳定环流形势下，伊朗副高南北振荡使得中亚低涡南落，先分裂短波槽再整体东移影响新疆。受下游脊阻挡，低涡缓移。偏南和偏东水汽输送为暴雨提供了充沛水汽；高层辐散、低层辐合使上升运动增强；中层冷侵入、低空切变线触发不稳定能量释放，阿合奇县暴雨。

2.2 500 hPa环流

500 hPa上（图1），9月21日08：00暴雨发生前，欧亚范围经向度明显，中高纬两脊两槽控制，乌拉尔山以西欧洲为阻高，高压脊顶北伸至70°N附近，极区冷空气沿脊前偏北气流南下至30°N以南，影响中亚及新疆天气。中低纬呈两脊一槽，伊朗副高北挺，与欧洲阻高呈反气旋式打通，同时，中亚以南有一低涡，后期随脊不断发展，北风带建立，推动西西伯利亚低槽东南跨，东移并分成南北两支，北段快速东移出新疆，南段低槽与中亚以南低涡结合分裂成槽，克州处于槽前西南气流控制。北方冷空气南下，低槽强度加强在巴湖北部切涡，北方带来冷空气补充中亚低槽，两股冷空气在南疆西部上空汇合，造成区内强降水。

2.3 地面形势

21日08：00地面为鞍型场控制，南北低、东西高且北部低压东移缓慢，与西来高压长时间对峙，冷暖交接正好位于偏北地方，利于形成强对流天气。地面海平面气压场上，盆地内气压处于北高南低、东高西低形势，为南疆西部降水典型特征，是区内强降水有利地面形势。

3 物理量诊断分析

3.1 水汽条件

分析21日20：00湿度场和流场，有3条水汽输送路径汇聚在克州偏北一带，一是系统从北方南下，携带一部分水汽，二是强盛西南气流携带低纬度暖湿气流，最后一股为东灌带来暖湿气流。前期南疆西部有降水，能使后期水汽快速辐合形成强对流暴雨天气。

3.2 不稳定条件

21日08：00 850 hPa假相当位温场，青藏高原东部及西南部均为≥70℃高能区，新疆境内40°N附近，有一条准东西向≥52℃高能区，明显看出这条高能值带为西南气流及偏东气流引导下汇合，并迅速向北扩展。21日20：00，≥50℃高能区向克州地区偏北、偏东地方伸展。

3.3 上升运动

21日08：00 850 hPa散度场，700～850 hPa为弱辐散区，500～200 hPa克州偏北部为辐合区，高层不稳定，低层相对稳定，阿合奇站08：00未降水，但满天Cb云覆盖，对流不剧烈。21日20：00克州北部低层为辐合区，500 hPa阿合奇站为辐散中心区，高辐散区维持在偏北偏东至22日08：00后减弱。21日午后至夜间克州北部高空为低层辐合-高层辐散结构，呈“抽气效应”。21日20：00 500 hPa涡度场和温度平流场中，高空槽前有正涡度中心及暖平流，槽前具备产生暴雨所必需的上升运动。500 hPa低涡槽前偏南气流不断输送暖湿空气，700～850 hPa偏东气流将阿拉伯海水汽输送至降水区，高空槽前在南疆西部，低层气旋性环流发展，利于上升运动加强和水汽在此辐合。

3.4 风垂直切变

大尺度环流背景影响下，风切变是强对流性天气发生发展触发机制。22日850～500 hPa是冷锋式辐合切变，明显反应出低层辐合上升机制。

4 卫星云图分析

21日06：30，克州上空晴空少云，09：30南疆西部山区新生γ尺度对流云，并发展相互合并，东北移趋势，自西向东影响克州，15：30南疆西北部为发展成熟的α尺度细胞云，云团发展旺盛，云顶亮温（TBB）-45.05℃，云团边界纹理清晰，梯度大，阿合奇处在此云团底部亮温梯度最大处，此后该涡旋云中心卷入高空冷空气，强度减弱衰亡，南疆西部降水减弱，对流强降水演变为相对稳定层状云降水。由于南支天气系统补充，槽前大片对流云系北上，西部国境线外有一明显西南-东北走向云系北上补充前期对流云系中。21日06：00—17：00有2个TBB高值中心经过阿合奇站上空，随后沿西部国境线东北移减弱出境。强对流云团多次经过同一地区产生的“列车效应”也是造成此次阿合奇暴雨天气的重要因素。

5 地形作用

我国西部国境线一带是迎风坡，强降水前，克州盛行西北风，偏南暖湿气流沿西部国境线而上，在阿合奇一带辐合，高层为强盛西南气流，与帕米尔高原走向交角几乎垂直，加剧辐合上升运动，地形作用突出，阿合奇县暴雨常产生于沿西部国境线偏北、偏东一带。

阿合奇县21—22日夜间02：00—08：00降雨量达26 mm，具有明显的对流降水特征。21日白天到夜间中亚低涡东移至新疆中部，阿合奇处在500 hPa低涡右前方、槽后冷平流加剧层结不稳定。700～850 hPa冷暖空气交汇于西北部国境线一带，低层切变线触发对流，在偏北风与东西走向地形抬升作用下，水汽在阿合奇附近辐合上升，水汽充足，上升运动强烈。中层冷空气的侵入加剧不稳定，低空切变线触发不稳定，阿合奇出现暴雨。

6 小结

（1）南亚高压双体型，伊朗副高南北振动，西太副高西伸北挺，欧亚为两脊一槽型，贝加尔湖高压脊，西西伯利亚到中亚为副热带大槽控制区，槽东移并分裂短波，配合中尺度对流系统，是此次强降水过程环流背景和天气学条件。

（2）盆地内气压为北高南低、东高西低形势，是南疆西部降水典型特征，为区内强降水提供了有利的地面形势。

（3）来自阿拉伯海西南暖湿气流，沿西南风上升翻越昆仑山进入南疆盆地，为降水提供了充沛水汽。

（4）风切变及涡度场和温度场配置产生辐合上升运动。

（5）强对流云团多次经过同一地区产生的“列车效应”是造成此次阿合奇暴雨天气的重要因素。

（6）特殊地形，被迫抬升作用。

参考文献

[1] 柳宏英，鲁小荣.新疆昌吉地区春季一次大尺度天气中局地暴雨的诊断分析[J].现代农业科技，2010（6）：303-304.

[2] 杨莲梅，张云慧，汤浩.2007年7月新疆三次暴雨过程的水汽特征分析[J] .高原气象，2012，31（4）：963-973.

责任编辑：郑丹丹