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新疆一次罕见的暖区暴雨过程特征分析

2019-03-17阿不力米提江阿布力克木张俊兰

沙漠与绿洲气象 2019年6期
关键词:哈密市强降水水汽

阿不力米提江·阿布力克木,汤 浩,张俊兰

(新疆气象台,新疆 乌鲁木齐830002)

哈密市是新疆维吾尔自治区下辖地级市,位于新疆最东端,是新疆通向中国内地的要道,自古就是丝绸之路的咽喉,有“西域襟喉,中华拱卫”和“新疆门户”之称。天山山脉横亘于哈密市,把全市分为山南山北。哈密市属典型的温带大陆性干旱气候,年降水量少,山南哈密市盆地更是干燥少雨,年平均降水量只有43.7 mm。哈密市以农牧业生产为主,稀少的强降水可解除和缓解农牧业和牧草旱情,但局地洪水往往会冲毁农田、农业设施和工业设施等,有时还会对人民生活设施造成严重影响、甚至人员伤亡,洪灾给社会经济和人民生活造成较大影响,成为制约当地经济建设和可持续发展的重要因素之一。新疆气象工作者分析了哈密市强降水天气,认为一般情况下哈密市强降水过程中高空存在冷空气入侵和冷暖空气交汇,哈密市强降水的环流形势分为横槽型、低槽型、低涡型和不稳定小槽型[1];总结了哈密市强降水的气候特征和3 类天气学分型,得出哈密市地区强降水存在三支气流汇合,第一支是低层南疆盆地流向雨区的西南气流,第二、三支是来自西、西北方向的冷空气,是高空横槽后部的东北气流与平直西风的偏西气流合并后流入强降水区上空[2];冷暖空气的水平和垂直交换在暴雨中可以激发不稳定能量[3];哈密市暴雨天气过程中100 hPa 南亚高压出现双体型,与新疆其它地区暴雨类似,南亚高压中心分别位于伊朗高原的西南侧和青藏高原的南缘[4]。以上研究说明,哈密市强降水时高空多有冷空气影响和参与,有冷暖空气交汇,多属冷锋降水。

暖区暴雨是我国南方一类暴雨,多出现在江南和华南地区,许多气象学者在暖区暴雨领域取得了许多新成果和经验,何立富[5]、叶朗明[6]、徐燚[7]、周明飞[8]、罗建英[9]等研究华南暖区暴雨,王玲瑶[10]、陈玥[11]等研究江南暖区暴雨,也有学者研究[12-14]华北地区暖区暴雨特征,赵庆云[15]对甘肃东部的暖区暴雨进行研究,通过上述研究给出了暖区暴雨定义、降雨特点以及大尺度环流背景、天气系统空间配置、水汽、物理量场特征、暴雨落区与地形的紧密关系等,对暖区暴雨有了进一步认识。

此次暴雨十分罕见,由于暴雨强度大、范围集中,破坏力强,致使暴雨区上游射月沟水库发生溃坝洪水,造成哈密市建国以来最大的洪水灾害。此次暴雨为何能造成如此大的灾害?与以往暴雨有何不同?本文欲通过分析此次暴雨的大尺度环流形势、高低空风场配置、热力结构特征等,揭示西太平洋副热带高压明显偏北偏西的环流形势下,新疆东部暴雨的热力、动力、水汽条件和中尺度天气系统等演变特征,归纳此类暴雨的天气成因和物理机制,为提升新疆暴雨预报水平和服务能力提供技术支撑。

1 暴雨概况及灾情

2018 年7 月31 日新疆哈密市出现特大暴雨天气过程,是2018 年度新疆遇难人数最多,经济损失较大,社会影响很大的重大天气过程。按新疆降水量级标准[16],此次暴雨过程中哈密市72 个自动站出现降水,其中10 站暴雨、2 站大暴雨、2 站特大暴雨,2 个暴雨强中心分别位于山南山坡和山北伊吾县境内,强度大、降雨集中、持续时间长、来势凶猛。00—14 时,山南伊州区沁城乡小堡村累计雨量115.5 mm、沁城乡78.8 mm;山北伊吾县淖毛湖乡淖柳公路33 km 105.4 mm、下马崖乡52.7 mm(图1a),均突破有气象记录以来历史极大值。尤其是伊州区沁城乡小堡02—11 时10 h 累计降雨量114.4 mm,最强降水时段为07—09 时,3 h 累计雨量76.3 mm。沁城乡小堡最大雨强为29.2 mm/h(连续2 h,07 时和08 时),沁城乡最大雨强29.5 mm/h(07 时)(图1b)。国家站伊吾县31 日日雨量40.5 mm,突破7 月历史最大日降水量极值;淖毛湖33.3 mm,居7 月历史最大日降水量第2 位。

随着哈密市伊州区及周边特大暴雨和汇流影响,31 日10 时17 分,特大洪水造成伊州区南部射月沟水库溃坝,最大入库洪峰流量达1848 m3/s,坝址下游1.5 km 处溃坝洪峰流量达4304 m3/s,远远超过该水库300 a 一遇校核洪水标准(537 m3/s),造成水库迅速漫顶并局部溃坝,10:57 水库存水全部泄完。洪水造成28 人遇难,8700 多间房屋及部分农田、公路、铁路、电力及通讯设施受损。射月沟水库垮坝直接损失1.7 亿元,其它直接经济损失达7.96 亿元。

2 以往暴雨特征

哈密市某站日降水量≥24.1 mm 记为一场暴雨天气,挑选了哈密市6 个国家气象站建站以来至2017 年32 场暴雨天气过程,普查哈密市高空天气形势和地面气压场变化,暴雨上空均受高空低值系统影响,有一定的冷空气入侵,地面有冷锋过境,结果与屠月青[1]一致。表1 罗列了哈密市6 个国家站建站以来至2017 年前2~3 位强降水(部分站达不到暴雨)天气概况,500 hPa 环流形势多为西高东低或两高夹一低,影响系统均有低值系统,500 hPa 为西南风,700~850 hPa 多为偏北风,均属冷锋降水。

3 此次暴雨特征

3.1 暴雨发生在地面暖性低压倒槽东部

图1 2018 年7 月31 日00—20 时BT 哈密市累计降雨量(a)与2 个代表站小时雨量变化(b)(单位:mm)

表1 哈密市6 个国家站建站以来至2017 年前2~3 位强降水天气概况

地面气压场上欧亚呈现西高东低形势,欧洲冷高压较稳定,南疆—青藏高原东北部的热低压发展,7 月26—30 日欧洲冷高压东南部外围分裂,两个前沿高压东移至贝加尔湖地区和南疆盆地西部—伊犁州,随着南疆盆地西部—伊犁州高压侵入,热低压发展至青藏高原东北部,南疆盆地西部—伊犁州和贝加尔湖附近两个高压的中心强度分别1 007.5 hPa和1 020.0 hPa。31 日02 时青藏高原东北部的低压中心达990.0 hPa,两高一低的夹攻形势在新疆东部形成了明显的地面热低压倒槽,哈密市暴雨区在热低压倒槽东部。南疆盆地西部-伊犁州冷高压前沿有明显的冷锋(图2),哈密市暴雨区在地面冷锋前的暖区内,无冷性高压控制,距离冷空气和锋面较远,达上千公里,暴雨过程中没有冷锋入侵和冷空气加入,暴雨发生在地面暖性低压倒槽东部。

图2 2018 年7 月31 日05 时BT 地面气压场

3.2 750 hPa 以上无冷空气影响

本次暴雨天气过程中,750 hPa 以上无冷空气影响,700~300 hPa 有明显的暖温度脊。随着西太副热带高压的西伸北进,700~300 hPa 温度场上,28 日起700~300 hPa 青藏高原东北部的暖脊不断北挺,温度槽均在巴尔喀什湖附近,青藏高原东北部为深厚的暖中心,31 日02 时发展为最强,与地面热低压位置基本重叠,暖脊向西北伸展至新疆东部地区,暴雨区处于暖脊附近,受暖空气控制(图3a)。

700~350 hPa 暴雨区由暖平流控制。分析逐层温度平流分布可知,31 日02 日—31 日20 时,750~200 hPa 哈密市东部维持大范围暖平流,700~550 hPa暖平流较强,中心值均升至8×10-5℃·s-1以上,最强暖平流层为650 hPa,31 日02 时达12×10-5℃·s-1(图3b)。

对暴雨区中心(沁城乡小堡村)做温度平流时间剖面(图3c)发现,暴雨发生前暴雨中心700~750 hPa 以下为冷平流控制,30 日14 时后,随暴雨临近,冷平流减弱,高度下降,冷平流厚度逐渐下降。暴雨发生前650~350 hPa 为暖平流控制,随着暴雨的临近,暖平流逐渐往低层伸展,且不断加强。31 日02—08 时暖平流最强,中心强度达26×10-5℃·s-1,暖平流厚度150 hPa 左右,最强暖平流层位于700 hPa附近,对应此时段出现最强降水,06—07 时、07—08时连续2 h 雨强均为29.2 mm。降水结束后,冷平流逐渐减弱消失,被不断下降的暖平流层覆盖,近地层冷平流完全消失时降水结束。

3.3 100 hPa 南亚东部高压偏北7 个纬距、偏东20个经距

100 hPa 南亚高压不同模态分布对新疆降水分布存在不同的影响,有学者研究得出在新疆多雨时段,南亚高压呈双体型,中心分别位于伊朗高原和青藏高原上空,且伊朗高原上的高压强于青藏高原上的高压[17],哈密市强降水也常常符合这种特点[3]。此次暴雨南亚高压也为双体型,西部高压中心在50°E、35 °N 的伊朗高原上空,中心强度1684 dagpm,但东部高压中心明显偏北偏东,较常年偏北7 个纬距、偏东20 个经距(图4),位于110 °E、42 °N 的蒙古高原上空,高压中心强度达1692 dagpm,明显强于伊朗高压,哈密市处于南亚东部高压中心西侧,处于高空西南急流出口区右侧的辐散区内,对暴雨提供强有利的动力抽吸条件。

3.4 500 hPa 西太副高偏北约10 个纬距

图4 7 月31 日02 时100 hPa(a)、500 hPa(b)高度场(黑点为暴雨区)

500 hPa 上,里海高压脊、西太平洋副热带高压脊与中西伯利亚到巴尔喀什湖的低槽形成了“两脊一槽”的环流形势,里海咸海至东欧地区的高压脊发展后较为稳定,西太平洋副热带高压不断向北向西挺近,控制了北方大部地区,201812 号台风“云雀”在日本以南海域长时间维持。7 月27 日西太平洋副热带高压北抬至华北平原北部,30 日20 时西太平洋副热带高压北抬西进最为显著,副高584 dagpm线北缘北抬至47°N 以北,西脊点伸至92°E 附近的新疆东部区域,584 dagpm 线覆盖哈密市大部地区,副高主体位置较近20 a 平均位置偏北了约10 个纬距(图5),哈密市处在副高外围西南气流中,参照华南暖区暴雨的3 类分型[5]和江南地区暖区暴雨的4类分型[10],结合暴雨落区和副高外围西南气流,此次暴雨高空环流形势属副热带高压型。

图5 2018 年7 月31 日02 时500 hPa 高度场(黑线)、1999—2018 年近20 a 平均高度场(红线)(黑点为暴雨区)

3.5 700~200 hPa 均为偏南风

此次哈密市暴雨的高空风场与冷锋暴雨明显不同,700~200 hPa 均为不同程度的偏南风。何立富依据前期研究成果及中央气象台预报实践经验,认为华南暖区暴雨常出现在西南暖湿气流中,低层有较强的偏南低空急流[5],此次暴雨与华南暖区暴雨风场类似,200 hPa 西南风、500 hPa 南风和700 hPa 东南风(图6)均达到急流标准,暴雨区位于高空200 hPa西南急流入口区右侧,西南急流入口区右侧具有强烈的辐散区,有利于大气抽吸和上升运动的维持;500 hPa 上,由于西太平洋副热带高压异常偏北,584 dagpm 线控制了新疆东部地区,副高外围边缘偏南风旺盛,有利于上升运动的发展,暴雨区位于南风气流中;700 hPa 借助西太平洋副热带高压南缘强劲的东南急流向暴雨上空吹送,在东天山地形阻挡下形成强迫抬升。随500 hPa 西太平洋副热带高压向西逼近,3 支偏南气流不断增强,700 hPa 东南气流加强为东南急流,河西走廊附近出现16 m·s-1大风速核心,而暴雨区风速<4 m·s-1,低层强东南急流往暴雨区吹送过程中形成强烈的偏南风风速辐合,有利于水汽聚集和上升运动的发展和维持。参照何立富研究成果[5],此次暴雨属偏南风风速辐合型。

暖区暴雨一般指发生在地面锋面南侧暖区,未受冷空气或变性冷高脊控制时产生的暴雨[18]或无明显地面冷锋或高空冷平流影响,且低层(700 hPa 和850 hPa)无明显系统影响,在暖性低压中产生的暴雨[19]。暖区暴雨具有以下共同特点:强度大,一般为冷锋暴雨强的3~5 倍;范围小,多呈块状,一般仅占整个暴雨区面积的1/3~1/4,其尺度只有几十到几百公里,降水时段集中[20-21]。综合分析此次暴雨的环流形势和天气特点,与上述暖区暴雨的特征较为吻合,是新疆罕见的暖区暴雨天气过程。

图6 2018 年7 月31 日02 时500 hPa(a)、700 hPa(b)、200 hPa(c)风场(黑点为暴雨区)

4 水汽沿偏南气流向暴雨区输送并辐合

源源不断的水汽向暴雨区输送并在此辐合是暴雨发生的必要条件。此次暴雨过程中700 hPa 有2支水汽来源输送至暴雨区(图7a),一支在台风“云雀”北部东风气流的影响下,水汽自日本海南部沿台风北部的东风气流向西输送,通过黄海输送至华北平原;另一支水汽来源于孟加拉湾,随着西风气流输送至南海,南海大部分水汽沿着西南气流往我国华北平原输送,与副高底部的东风气流在华北平原汇合,后沿副高外围偏东气流自陕西—宁夏—兰州输送至哈密市。在500 hPa 有3 支水汽来源,除上述2支水汽来源外,还有一支从青藏高原东部沿副高西南气流水汽输送源。700 hPa 水汽输送最强,输送长达24 h,31 日02—08 时最强,700 hPa 暴雨区水汽通量为8~12 g·cm-1·hPa-1·s-1,充沛的水汽沿较强的东南急流向暴雨上空输送。

水汽辐合在500 hPa 以下低层,700 hPa 水汽通量散度图上(图7b),30 日20 时开始哈密市处于水汽辐合区,辐合中心在于东南部,水汽通量散度值-40×10-6g·cm-2·hPa-1·s-1,此时哈密市东南部开始下雨,到02 时暴雨区的辐合中心强度快速加强,中心强度达-60×10-6g·cm-2·hPa-1·s-1,强水汽辐合维持到08 时,对应此时暴雨区出现小时雨强29.2 mm的强降水。暴雨中心的时间水汽通量散度剖面图与700 hPa 水汽通量分布特征较相似,降水前水汽辐合带主要在700 hPa 附近,强度弱;30 日20 时开始水汽辐合带往低层伸展,强度逐渐加强,31 日02—08 时强辐合带接近地面,强度也达到整过程中最强值,为-200×10-6g·cm-2·hPa-1·s-1,此时暴雨区出现强降水,之后水汽辐合带往高层抬升,强度也逐渐减弱,降水趋于结束(图7c)。

30 日08 时之前(图7d),700 hPa 哈密市比湿小于6 g·kg-1,随着降水开始哈密市比湿逐步增加,比湿梯度逐渐增大,31 日02 时哈密市比湿增为6~12 g·kg-1,比湿梯度较大,暴雨区附近比湿保持11~12 g·kg-1,降水趋于结束时暴雨区附近湿度逐渐减弱,湿度梯度减小,说明降水开始暴雨区比湿逐渐增大,湿度梯度也增加,强降水出现在湿度梯度大时高湿区。

图7 7 月31 日02 时700 hPa 水汽通量(a,单位:g·cm-1·hPa-1·s-1)、水汽通量散度(b,单位:g·cm-2·hPa-1·s-1)、比湿(c,单位:g/kg,黑点为暴雨区)和7 月30 日08—1 日02 时暴雨区点水汽通量散度剖面(d)

5 动力和抬升条件

对暴雨中心散度向经、纬度做剖面图,降水开始时,700 hPa 为强辐合,值为-12×10-5s-1,500 hPa 为无辐散层,而400~300 hPa 为弱的辐散区,辐散中心值为2×10-5s-1,大气垂直运动不强。在强降水期间,700 hPa 仍为辐合,强度继续加强为-18×10-5s-1,辐散层扩展为600 hPa~350 hPa,中心强度也加强到7×10-5s-1,350 hPa 以上高层为无辐散层,降水结束后,虽然仍保持低层辐合,中高层辐散,但强度明显减弱,不利于降水出现。这种低层强辐合,中高层强辐散的配置有利于大气垂直运动的发展和维持(图8a,8b)。

大气垂直运动是天气预报和分析中一个重要的诊断量,白肇烨等[22]研究表明,上升速度区与北方低槽和高原低涡东移发展相对应,一次暴雨过程的最大上升速度层在500 hPa;但陈添宇等[23]通过对西北地区东部一次暴雨的分析发现,西北地区暴雨的最大上升速度也可达400 hPa。从暴雨点垂直速度经、纬度做剖面图(图8c,8d),在这次暴雨过程发生前30 日20 时,暴雨落区附近700 hPa 以上的层次为上升运动区,强度为-0.2 Pa·s-1,与散度场分析相似,此时大气垂直运动不强。随着降水最强时段接近上升运动层向低层伸展,强度也加强,31 日02 时,整层大气为上升运动,强上升运动层为750 hPa 至500 hPa,中心位于700 hPa,20 时强度由-0.2 Pa·s-1加强至-1.0 Pa·s-1,而降水结束以后大气的垂直运动强度逐渐减弱,仅中高层有上升运动层(图8c,8d)。以上分析表明,在强降水时,强上升运动层在中低层,强度快速加强,为暴雨区提供必要的动力条件。

图8 7 月31 日02 时散度(a,单位:10-5 s-1)沿42.8°N 垂直剖面、散度(b,单位:10-5 s-1)沿94.7°E 垂直剖面、垂直速度(c,单位:Pa·s-1)沿42.8°N 垂直剖面及垂直速度(d,单位:Pa·s-1)沿94.7°E 垂直剖面(框为暴雨区)

6 不稳定能量

假相当位温(θse)反映了大气的温湿状况,等θse 线的密集带通常是不同热力性质气团的分界区,通常情况下θse 越大对应的降水越强,如果位势稳定度△θse=θse500-θse700,则△θse 负值越大,位势不稳定越强[24]。

暴雨发生前,哈密市等θse 线比较稀疏,700 hPa反应最显著,θse 最大值<336 K,随着暴雨临近哈密市θse 逐渐加强,等值线梯度不断增大,31 日08时,暴雨区处于θse 西北缘等值线梯度大值区内,值增至352 K(图9a),即暴雨区位于θse 能量锋区的高能区一侧,与李安泰的研究一致[24];分析暴雨中心θse 和△θse 时间剖面,暴雨前,θse 高值区位于500 hPa 以上,低层为低值区,△θse 为6 K 以上,最大18 K,暴雨开始低层θse 加强(图9b),中层θse反而减弱,30 日14 时△θse 开始下降,从18 K 降至6 K,此时中低层层结逐渐不稳定,暴雨期间θse 能量中心在550~700 hPa,31 日02 时△θse 降为最低,为-2 K,一直维持至最强暴雨时段,说明中低层层结极不稳定,大量的θse 高能量区向低层聚集,为暴雨区提供所需要的不稳定能量,有利于对流的发展。

7 触发机制分析

7.1 边界层内有浅薄冷空气入侵

边界层内浅薄冷空气的入侵,不仅有利于对流的发展,而且有利于边界层水汽向暴雨区输送,增加降水量[21]。暴雨前30 日02 时,暴雨区附近800 hPa以下是冷平流,强度为-12×10-5℃·s-1,暴雨出现时(图10c)800 hPa 温度平流为-20×10-5~-24×10-5℃·s-1,但750 hPa 以上为暖平流,冷平流厚度为50 hPa 左右,说明出现暴雨时近地层有浅薄的冷空气入侵,这种垂直方向的温度梯度,导致低层冷暖交汇抬升低层的暖湿空气,易触发大量不稳定能量释放。

7.2 地面辐合线

孙继松和陶祖钰[25]指出地面辐合线是触发对流的重要因子。徐珺等[10]、孙建华[26]等研究发现地面辐合线在中尺度对流系统的触发和维持方面起着重要作用。分析31 日02 时35 分地面风场(图10a),在沁城乡西部均为西北风,而东部为偏东风,形成了地面辐合线,辐合线北部为西北风携带冷空气,南部为偏东风携带暖湿空气,地面辐合线触发对流生成,此时降水开始。05 时(图10b),地面辐合线向东北移动,在沁城乡东北侧出现中尺度低压,暴雨区在辐合线的西南侧,风向从东北风转为东南风,此时对流发展较为旺盛,降水强度也逐渐加强,地面辐合线维持到07 时40 分,此阶段为最强暴雨时段。之后地面辐合线继续向北移动,暴雨强度逐渐减弱。因此,地面辐合线是对流系统的生成发展重要因素和暴雨发生的重要触发因子。

7.3 中尺度云团

强对流暴雨天气是中尺度系统造成的。卫星云图可用来监测暴雨云团的发生发展、生成源地、移动路径和移速[27]。红外云图的亮温值TBB 越低表明云顶越高,对流云发展程度越强。本文通过分析FY2G卫星逐时红外云图及反演的TBB 资料,找出这次暴雨过程中尺度对流系统特征。

图9 7 月31 日08 时700 hPa假相当位温(a,单位:K,黑点为暴雨区)和8 月30 日08 时—1 日02 时暴雨区点θse 和△θse 剖面(b,单位:K)

图10 7 月31 日02 时35 分(a)和06 时25 分(b)地面风场及7 月31 日02 时800 hPa温度平流(c)和700 hPa 风场和地形(d)

7 月31 日04 时,暴雨区东南部出现了MCS,云顶亮温快速下降,最低为-40 ℃,此时哈密市开始降水,06 时(图11a)MCS 向东北方向移至暴雨区上空,TBB 降至-60 ℃,沁城乡和沁城乡小堡处于最低TBB 梯度大值区,06—07 时出现小时雨强29.5 mm和29.2 mm 的短时强降水,07 时(图11b)MCS 继续向东北移,强降水也向东北方向移动,沁城乡小堡仍处于TBB 为-60~-52 ℃梯度最大区,同时沁城乡和淖柳公路33 km 也处于TBB 梯度大值区,为-40~-48 ℃处,07—08 时小时雨强沁城乡小堡为29.2 mm、沁城乡18.8 mm,淖柳公路33 km 20.0 mm,08 时(图11c)MCS 移到伊吾下马崖乡附近,此时降水量淖柳公路33 km 为20.9 mm,而沁城乡小堡为17.9 mm,沁城乡为6.2 mm。淖柳公路33 km、沁城乡小堡、沁城乡分别位于-56~-48 ℃、-48~-40 ℃、-32~-40 ℃的TBB梯度处,降水强度与更接近TTB最低中心的梯度有关。之后MCS 继续沿着西太平洋副热带高压外围向东北移动,13 时(图11d)移出暴雨区,降水基本结束。分析TBB 得出结论与鲁亚斌[28]结论一致,强对流暴雨易发生在TBB 值线密集区梯度最大处,TBB 等值线梯度愈大,雨强越强,并发现,越接近TBB 低值中心梯度处的暴雨强度越强。

暴雨落区与特定的地形有关。此次暴雨位于天山山脉东段的南部,处于天山南簏的山地迎风坡(图10d),与特大暖区暴雨通常发生在山地迎风坡、喇叭口地形、气流汇合的河谷、山谷和海岸线等地方[5]吻合,强降水发生时700 hPa 偏南风与天山山区迎风坡地形垂直,使得暖湿空气被迫抬升,会形成对流使降水加大产生暴雨,地形对暖区暴雨的影响主要体现在地形暖空气的动力抬升作用[18]。

8 结论

图11 7 月31 日06 时(a)、07 时(b)、08 时(c)和13 时(d)FY-2G TBB 分布

本文分析了2018 年度新疆最强的暴雨过程,此次暴雨与历年哈密市暴雨明显不同,综合分析得出以下结论:

(1)此次暴雨的大尺度环流背景为有利降水的南亚高压双体型,但南压东部高压中心明显偏北偏东,强度较西部中心偏强。500 hPa 西太副高偏北约10 个纬距,750 hPa 以上无冷空气影响,暴雨区位于地面暖性低压倒槽东部,与冷锋降水环流形势和天气特点明显不同。

(2)根据华南和江南暖区暴雨研究成果,此次暴雨结合了副热带高压型和偏南风风速辐合型暖区暴雨的特点,500 hPa 西太副热带高亚偏西偏北,具有典型暖区暴雨的热力结构、风场配置,暴雨出现在高空副热带高压边缘的偏南风、地面冷锋前的暖区内,850 hPa 以上中高层有暖平流,无冷性高压控制,近地层有浅薄冷空气。

(3)高低空3 支偏南气流在暴雨上空汇合,200 hPa 西南气流强、范围大,西南急流核位于新疆偏西地区,500 hPa 西太副热带高亚外围偏南风较强,暴雨区东南部700 hPa 东南风强盛,暴雨区发生在200 hPa 西南急流核入口区右侧、500 hPa 西南风和700 hPa 东南风风速辐合的汇合区域。暴雨中心与东天山特定地形和偏南急流关系密切,700 hPa东南急流与东天山迎风坡地形几乎垂直,天山地形的强迫抬升作用显著。低层东南风遇哈密市东天山形成明显的偏南风速辐合和地形的抬升效应,偏南急流和地形强迫抬升是本次暴雨重要的触发机制。

(4)来自孟加拉湾和日本海南部的暖湿空气在疆外汇合随着东南风输送至暴雨区、中低层有强烈水汽辐合,为暴雨的发生提供了有利的水汽条件;中低层辐合,高层辐散的配置和垂直运动的显著增强,为本次暴雨的发生提供了有利的动力条件;暴雨发生时中低层层结极不稳定,大量的θse 高能量区向低层聚集,为暴雨区提供有利的不稳定能量。

(5)暖区暴雨具有明显的中尺度对流特征和多种中尺度天气系统,其中偏南风速辐合和地面中尺度低压是暖区暴雨的重要触发机制,越接近TBB 低值中心梯度处的暴雨强度越强。

致谢:本文得到国家气象中心援疆干部蓝渝的大力支持,在此深表谢意!

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