乌鲁木齐市2018年8月12日大到暴雨天气过程分析

艾冠男 王燕 王舒

摘要 利用乌鲁木齐市常规观测资料、多普勒天气雷达产品、卫星云图和NCEP/NCAR再分析资料，对2018年8月12日大到暴雨过程的形成机制和中尺度系统进行分析，结果显示：500 hPa较强乌拉尔山阻塞高压脊、极地低压，700 hPa青藏高原水汽辐合区、100 hPa青藏高压东西振荡是此次大到暴雨的环流背景，500 hPa乌拉尔山阻塞高压脊发展演变和暴雨过程相关;南部水汽输送为暴雨提供充足水汽来源，东部水汽输送则是重要补充源;卫星云图湿度梯度利于对流天气发生，雷达强回波、低质心、高云顶结构有利于强降水发生。

关键词 大到暴雨;中尺度分析;环流背景;乌鲁木齐

中图分类号：P42 文献标识码：B 文章编号：2095–3305（2021）04–0066–02

乌鲁木齐市位于新疆中部地区，地处亚欧大陆腹地，天山北麓，准噶尔盆地南部。地势起伏悬殊，南部、东北部高，中部、北部低，属中温带大陆性干旱气候，常年干旱少雨。由于山地面积广大，天气演变受地形影响较大，降水局地性明显，暴雨落区和强度预报难度大，一旦出现较强降水极易成灾，后果严重，由此引发的洪水、泥石流和山体滑坡严重威胁本地工农业生产和人民生命财产安全[1～2]。针对乌鲁木齐市2018年8月12日出现的大到暴雨天气过程，分析其发生的环流背景、中尺度、水汽条件以及卫星云图和雷达产品，探讨发生原因，以提高乌鲁木齐市暴雨天气预测预报水平。

1 暴雨天气概况

自2018年8月12日21：00左右，乌鲁木齐开始出现降水，至13日上午各区降水停止，其中水磨沟区降雨量30.6 mm，达坂城区东沟乡降雨量32.2 mm，均达到暴雨级别，天山区、达坂城区及乌鲁木齐县均出现大雨，主城区13日08：00～09：00 1 h降水量达14.2 mm，为历史第二大雨强。

2 环流背景

由图1（a）可知，临近北极的极地区域内有势力强盛的低压，中纬度乌拉尔山至贝加尔湖一带受高压脊控制，低纬度副热带高压带大西洋地区呈现间隔的双中心，和乌拉尔山至贝加尔湖的高压脊有重叠范围，在西伯利亚平原中部地区至咸海一带出现西南-东北向的横槽。受贝加尔湖高压脊阻断影响，横槽移动速度较慢，乌鲁木齐地区位于低槽前部，自北印度洋而来的水汽和槽前正涡度平流随西南气流北上至新疆中部，为本次暴雨提供充沛水汽供应和有利动力条件。2018年8月极地低压和乌拉尔山阻塞高压较往年同期实力强，位勢梯度上南北差距较大，脊前出现强北风带。强冷空气在北风作用下南下，集聚在巴尔喀什湖附近，分成两股，一股翻越阿尔泰山南下，在新疆中部地区回流;另一股翻越帕米尔高原侵入南疆西部。夏季乌鲁木齐地区受准噶尔盆地热低压控制，易在冷空气作用下产生降雨。由图1（b）可以看出，2018年8月12日北印度洋至西藏一带出现阶梯状分布的水汽输送通道，青藏高原地区水汽辐合剧烈，乌鲁木齐所处的新疆中部正好处于气旋式环流外圈，自低纬度而来的大量水汽和能量通过该气旋翻越高原输送至南疆西部。综合观察，500 hPa异常强势的乌拉尔山阻塞高压和极地低压、700 hPa青藏高原地区异常的水汽辐合带是2018年8月12日乌鲁木齐大到暴雨的环流背景。

3 中尺度分析

由图2可以看出，8月12—13日暴雨出现过程期间，200 hPa新疆中部地区上空出现强劲的西风中心区，高层空气辐散强烈，低层气流辐合上升，这是暴雨的动力基础。500 hPa新疆中部位于中亚低槽西侧，自低纬度而来的水汽和能量随西南气流北上至新疆中部。650～850 hPa存在强度不同的东北气流，利于对流层中低层空气辐合上升和水汽输送，地面相应存在风切变和辐合线，加速近地面水汽积累，诱发暴雨。850 hPa上，新疆中部受暖高压脊和大范围△T 500～850 hPa>28℃的控制，热力层不稳定加剧，易触发对流风暴。600～850 hPa范围，存在大范围T-Td<5℃的饱和湿区，水汽充沛利于出现暴雨。因此，850 hPa暖高压脊、28℃以上的中低层温差和降水强度密切相关，500 hPa以下湿层厚度、700 hPa以下东风气流、地面切变线和干线与暴雨落区、持续时长有关。

4 水汽输送特征

8月12—13日，乌鲁木齐地区地面至300 hPa高空自南向和东向分别有两条水汽通道输送至新疆中部，12日20：00，一部分南海而来水汽随东南气流到达四川盆地，绕过青藏高原至河西走廊和贝加尔湖南下的北风所带的水汽辐合，在新疆中部集聚;另一部分南海水汽先后同孟加拉湾和阿拉伯海水汽交汇，然后经青藏高原西侧输送至新疆中部。自12日20：00开始，新疆中部对流层低层南侧边缘水汽突然增加，为输入状态，而东部边界的水汽输入则为间断型，西部边界水汽变化不显著，各边界中低层水汽输送量分别占比为23.9%、64.8%、11.3%。水汽输入量和降水时长为正相关关系。降雨过程中，西部边界的水汽输入量变化最小，南部边界的水汽为本次重要的暴雨水汽补充来源，东部边界间断性的水汽输入量峰值、谷值与强降水时段相符，说明东部边界的水汽是本次暴雨重要的水汽补给。

5 卫星和雷达特征

5.1 卫星云图

根据卫星红外云图演变过程可知，12日20：00，在高空西南气流的影响下，新疆中部中-β尺度细胞状云系向北集聚翻涌，中亚至新疆中部一带有明显的水汽输送通道，随后，新疆中部中-β尺度对流云团合并演变，势力壮大在13日凌晨时分云团北部边缘出现光滑“S”型，这说明中亚地区存在较强冷空气，乌鲁木齐北侧云系中混有中小尺度对流云，13日04：00，云区前锋东南延伸，降水持续，至13日上午，云系减弱并消散退出乌鲁木齐地区，降水趋于结束。本次大到暴雨主要由中-β尺度初生对流单体发展合并为斜压叶云系所致，降水持续时长和云系的演变过程在乌鲁木齐地区有良好对应关系。

5.2 雷达回波

暴雨前期过程中，雷达南侧趋于出现维持时间短但强度大（超过40 dBz）的几个孤立对流单体，所以雷达南部区域伴有雷阵雨出现。13日凌晨，大范围混杂着孤立对流单体的层状云回波开始北上，影响范围有扩大趋势，降水持续且稳定。13日03：00雷达反射率因子及垂直剖面图上，回波结构不紧凑且梯度小，大范围40 dBz以上云层回波中混杂50 dBz以上的中-γ尺度对流单体，强回波质心高度低于3.8 km，云顶伸展高度达到7.5 km，积云、层状云混合降水回波特征明显。

6 结论

本次大到暴雨过程和乌拉尔山阻塞高压的强烈发展密切相关，由中西伯利亚横槽南北分段形成的东西夹攻格局导致暴雨形成，处于100 hPa青藏高压东西振荡的大环境背景之下。水汽输送量的多少和暴雨持续时长有关，南部边界的水汽是本次暴雨主要水汽供应来源，东部边界水汽输送的突然增加和戛然而止与暴雨强度相关，并且是重要的水汽补充来源。

参考文献

[1] 曾勇，杨莲梅.新疆西部“6·16”强降水过程的中尺度分析[J].暴雨灾害，2020， 39（1）：41-51.

[2] 王秀琴.石河子地区一次暴雨天气中尺度特征分析[J].新疆农垦科技，2019，42 （7）：41-44.

责任编辑：黄艳飞