2020年西藏拉萨一次强对流天气过程的成因分析*

2021-04-19旦增冉珍代华光德吉白珍卓玛余燕群

西藏科技 2021年2期

旦增冉珍代华光德吉白珍卓玛余燕群

（西藏自治区气象台，西藏拉萨 850000）

0 引言

强对流天气一般因其空间尺度小、突发性强、破坏力大、生命史短而成为天气预报中的难点。李向红和尹丽云等［1-3］通过NCEP 资料、雷达及地闪资料和雷达产品分析出，各类强对流天气过程中负地闪和辐合上升气流区还有强回波对应关系较好，雷达回波平面和垂直结构特征也很显著。钱传海［4-7］等通过数据分析、雷达产品和探空资料，发现堆积后大量的能量锋区及锋区上存在垂直涡柱，为强对流天气过程发生发展具有特殊显著的功能及有利的动力和热力学条件。本文利用雷达资料分析了此次强对流过程，为今后预报提供了有利的参考依据。

1 天气实况

2020年8月14日，西藏拉萨和周边县站发生了强对流天气，区域性特征明显。拉萨本站以短时强降水和大风天气为主（图1）。两个时间段分布不同，第一时段为8月14 日21时至22时，此阶段的强对流天气主要发生在拉萨市中心，小时最大雨强为16.1mm布达拉宫站，其次是拉萨站15.7mm。第2阶段为8月14日22时至23时，过程间强对流天气分布特征更明显，分散分布、短时强降水天气过程为主，没有出现大风天气。随着对流云团的东移，短时强降水主要出现在拉萨东部墨竹工卡站，小时雨强为8.1mm，其次当雄县（龙仁），小时雨强为4.1mm。

图1 2020年8月14日21时至22时天气实况

2 天气形势演变

2020年8月14日20时高空500hPa上看（图2a）欧亚中高纬为两槽一脊型，伊朗高压位于78OE 附近。高原上那曲中东部至日喀则北部有明显的高空槽，那曲东部、拉萨、日喀则西南部、山南、林芝和昌都位于槽前西南气流中，500hPa、600hPa、700hPa为一致的西南气流（图略），西南气流加强了水汽的输送。其中高原以南584dagpm线西伸至80°E 附近形成一个高压单体，使孟湾一带低涡附近的水汽受阻挡不利于向高原东南部输送，使此次过程中高原东南部的降水并不明显，而拉萨处于高压边缘的西南风气流控制中。2020年8月14 日20时100hPa上看（图2b），南亚高压呈带状型在青藏高原上，中心位于高原30ON附近，拉萨上空高层是个大的辐散场。地面三线图上看（图略），拉萨站地面最高气温达到21.7℃，降水发生前地面气压逐渐下降，积聚了大量不稳定能量有利于雷暴天气的产生。

图2 (a)2020年8月14日20时500hpa高空环流；(b)100hpa高空环流

3 物理量诊断分析

3.1 水汽条件

2020年8月14日21时强降水过程中500hPa流场和水汽通量的分布（图略）。高原强降水开始时，风场上看高原上那曲中东部至日喀则北部有明显的高空槽，拉萨市位于槽前西南气流中，降水区拉萨和墨竹工卡站水汽通量值在3至4g·cm－1·hPa－1·s－1。水汽通量大值区位于槽前90O～98OE 区域内，中心值在96OE、32ON 左右，水汽通量值7g·cm－1·hPa－1·s－1以上，西藏高原以南为平直的西风为主，不利于水汽输送，水汽通量值并不显著。由此分析出，这次过程中，高原以南的水汽供应不充沛，水汽条件并不显著。高原上主要受对流云团影响出现强降水，与降水实况比较吻合，是一个明显的对流单体影响的过程。

3.2 动力条件

8月14日20时拉萨站探空曲线进行分析（图略），发现：Cape较高达到886.6，CIN 值较低，对流能量充足；中低层500hPa以下大气处于高湿区，中层以上较干，上干下湿喇叭口状态，对流很不稳定；垂直风切变底层（500～700hpa）较强，达到12m/s，有利于雷雨大风的形成。

图3可以看出拉萨站强降水区垂直上升运动值达-0.6Pa·s－1，8月14 日20时至22时对流伸展高，达13km左右（100hPa），体现了深厚的湿对流及较长的中低层强上升运动特征。

图3 2020年8月14日20时拉萨站垂直速度剖面图

4 雷达回波特征分析

4.1 回波情况

从组合反射率因子（图4a）上可以看出，2020年8月14 日20:54:37时，拉萨的西面及北面已经有成片的强回波靠近，回波呈弓状，拉萨站上空有一单独的回波，回波最强值达到了65dBz，拉萨站开始出现短时强降水，并伴有雷暴大风，21:30时左右降水强度达到最大。21:54:43时（图4b）系统完全移出，拉萨强降水结束，回波主体覆盖后向东北方向移动，东部墨竹工卡上空的回波强度达50dBz比拉萨上空的回波弱，墨竹工卡站开始出现强降水。(图4c)20时49分09秒雷暴最强时刻，拉萨本站上空的回波顶高度较高，达到9 km，对流发展旺盛。但对应着分析垂直液态水含量资料产品（图4d）发现数值低，特征不明显，所以更加确定此次过程期间拉萨附近的强对流天气主要以短时强降水为主，并没有出现冰雹。

图4 （a）拉萨站多普勒天气雷达产品图；（b）组合反射率图；（c）回波顶高图；（d）垂直液态水含量

4.2 风场情况

雷达风廓线产品（图5a），能体现出雷达中心上空的垂直风场及随时间的变化，还有垂直方向上风的切变情况等。从20:54:37的2.4O仰角的径向速度图（图5b）可以清晰地看出，低层为西风，中高层为西南风，风随着高度的变化而逆转，存在风向切变。拉萨站西南方向还存在中气旋，可以推断对流有加强的趋势，风向上的切变对强对流发展和后期随时间不断维持提供了有利动力条件。雷暴和大风减弱时发现风切变消失，低层到高层转为一致的西南风。

图5 拉萨站雷达风廓线产品

5 云图分析

从拉萨站附TBB 可见，强降水过程发生前14 日20时（图6a）拉萨站上空TBB 达-30～-40℃，拉萨站西南方向和日喀则站附近生成两个中小尺度的对流云团a和b，TBB 值-60℃；14 日21时（图6b）对流云团a和b随系统移动向东北方向转变，对流云团a移至拉萨站附近，拉萨附近TBB 值-60～-70℃，西侧方向不断有中小尺度对流云团东移，强降水开始，分钟降水量不断递增，21：00至22：00，小时最大雨强拉萨站达15.7mm；14 日22:00时（图6c）拉萨站附近的对流云团a发展旺盛，范围明显扩大，拉萨附近云顶亮温TBB 值达-40～-50℃，有利于拉萨的降水持续但逐小时降水强度在减弱。随着系统的移动，墨竹工卡县开始受影响，TBB 值-40℃。14 日23时（图6d）拉萨站上空的云团已经慢慢移出，降水结束。墨竹工卡站上空TBB值-40℃以上的区域面积明显扩大，与当时拉萨东部降水区域相吻合。