2021年7月25日青海省海南州强降水天气过程分析

夏雨虹?马辉?李国玉

摘 要：2021年7月25日海南地区出现区域性大雨、局部地区暴雨的天气过程。中东高压与副热带高压断裂后在青海省形成的“两高”之间的切变线是此次降水过程高空主要影响系统。此次过程高空切变动力强度偏弱，高空水汽输送条件较差，但局地水汽条件充沛；存在一定的不稳定能量，暖云层深厚，对流层中上层干侵入特征明显，为冷平流强迫型，地面辐合线和弱冷锋是中尺度触发机制。此次影响海南地区的对流云团移速慢，结构密实，强度较强，强降水站点分布于对流云团移动方向前侧TBB梯度较大地区和亮温低值区。雷达回波图中以大片的积云层状云混合降水回波为主，在向东移的过程中不断有小的积云对流单体的发生与消失，产生较大降水的地点都有较强回波反复经过，列车效应明显。

关键词：大雨；“两高”之间切变；冷平流强迫；列车效应

中图分类号：P458 文献标志码：B文章编号：2095–3305（2024）01–0-03

暴雨洪涝是海南地区受灾次数最多的气象灾害，占总受灾次数之首。据统计，由暴雨洪涝引起的受灾人口和死亡人口占总受灾人口的31%，所造成的经济损失可达千万余元。近年来，随着区域自动站的增多，海南地区暴雨逐年呈增多趋势。暴雨是海南地区夏季主要的灾害性天气之一，其落区预报一直是海南灾害性天气预报的重点和难点，因此，加强对海南地区暴雨天气过程的分析和技术总结，有助于在预报中识别类似暴雨个例的再现，积累预报经验，提高暴雨预报准确率。

1 强降水实况

2021年7月24—25日，海南地区出现了1次强降水天气过程，此次过程持续时间长，降水从25日凌晨持续至26日清晨；影响范围广，海南州5个县域均有大雨出现。过程前期以对流性降水为主，有3站次出现短时强降水，时间主要集中在25日02：00～07：00，在此期间还伴有较强的持续性雷电活动；中后期以稳定性降水为主，只有1站次出现短时强降水。过程期间有暴雨1站次，大雨25站次，中雨90站次，小雨81站次。强降水主要出现在共和东部、贵德南部、贵南东部地区。

2 强降水成因分析

2.1 环流背景分析

分析此次降水天气过程为“两高”之間切变型[1]。自7月中旬，青海省大部地区受到中东高压东伸和副热带高压西伸的影响，过程前期天气晴好，降水偏少，气温走高，使得地面热力积蓄充足。从低层到高层，均处于T-Td为4 ℃的水汽饱和区中，整体高温高湿是产生大降水十分有利的环境条件。

2021年7月24日08：00 500 hPa青海省处于中东高压东伸和副热带高压打通的反气旋环流中，且588 dagpm线范围较前1日有所增强。海南州位于高压环流东侧的偏北风，青海省大部地区都处于0 ℃等温线的控制范围内。至24日20：00（图1），西伯利亚地区低涡迅速东移南压，低涡底部西北气流引导冷空气下滑，风向与等温线交角较大，冷平流明显。副高势力减退，中东高压与副热带高压断裂后在青海省海西中部地区形成“两高”之间的切变，造成此次强降水天气过程。

7月25日08：00～20：00 500 hPa高空图可以看出，副高588 dagpm线完全移出青海，中东高压南压西退，其东边界退至青海西南地区，冷平流维持。海西中部地区的切变线主体缓慢东移，海南地区仍然受其影响，降水持续。从24日20：00 200 hPa高空图可以看出，南亚高压中心位于西藏北部地区，海南州处于南亚高压东北侧边缘，南亚高压控制区域具有潮湿不稳定的特性，有利于强对流天气发展。对应低层500 hPa切变线，高空辐散，低空辐合，形成了较好的抽吸作用，为降水的持续提供了良好的动力条件。

24日20：00 500 hPa高空图中，格尔木站为4 m/s偏北风，都兰站为4 m/s偏南风，垂直风切变约为8 m/s，切变动力强度偏弱。在此过程期间，青海省受新疆地区下滑冷平流影响，在青海省东部地区形成了-6 ℃的冷中心，北风在4～8 m/s之间，风向与等温线的交角在45～90 ℃之间，综合来看冷平流强度不强，但持续时间较长，从24日20：00—25日20：00青海地区始终有北部下滑的冷空气。青海地区东部基本处于588 dagpm附近的偏东北气流，水汽通道并不通畅，因此，500 hPa水汽输送条件较差。

2.2 不稳定能量分析

从上游都兰站24日20：00探空图可以看出（图2），对流层中低层和上层相对湿度条件好，水汽接近饱和，低层（700～500 hPa）绝对湿度较大，比湿在8.1～10.8 g/kg之间。对流层中上层有干冷气层侵入。CAPE值为404 J/kg，有一定的不稳定能量存在，且CAPE值分布呈现瘦高型，是典型的强降水类型。0°层高度较高，达6 036 m，暖区深厚，有利于提高降水效率；对流层中低层垂直风切变弱，弱的环境风有利于强降水的维持。此次对流性天气过程为冷平流强迫型，此种不稳定层结配置有利于短时强降水发生。

2.3 水汽条件分析

分析此次过程局地水汽条件，从24日20：00 500 hPa高空图中可以看出，青海省中部至东部地区，T-Td在0～2 ℃之间，水汽接近饱和。分析地面露点场发现，海南大部都处于12～15 ℃的高湿区中；比湿在11～14.5 g/kg之间（图3），水汽条件充沛，达到了青海省夏季暴雨的地面水汽基本阈值。

2.4 触发机制分析

中尺度天气系统是直接造成暴雨的天气系统[2]，分析此次过程期间中尺度系统，24日白天有冷空气自西向东移动，海南地区为弱的正变压或负变压控制，至25日02：00，海西及海南大部地区均转为西北风控制，青海省东北部有东北—西南向弱冷锋，海南州中北部地区受到该系统后部的冷空气影响，在海南中部地区有西北风与东南风的地面辐合线存在（图4）。由于地面辐合线和弱冷锋提供了抬升触发条件，海南地区3站次出现短时强降水，小时最大雨强为24.9 mm。因此，地面弱冷锋和辐合线是此次过程的中尺度影响系统，它们的出现移动和短时强降水站点的出现有较好的对应关系。

3 红外云图分析

此次过程可分为3个主要降水时段：第1降水时段为25日01：00～06：00，降水强度最强，3个站点出现短强。第2降水时段为25日12：00～16：00，降水强度次之，1个站点出现短强。第3降水时段为25日18：00～22：00，降水强度最弱，最大小时雨强10 mm左右。红外云图对此次过程有较好的监测，24日白天，云系一直在海西地区维持。海南地区有局地热对流生成，产生了小量级的降水。从24日23：00开始，高空有冷平流侵入，副高减弱东退。云系开始东移南下，从海西东部和环湖地区移至我州。

25日00：00，对流云团到达共和、兴海北部地区，开始产生较大降水。00：00，江西沟和哈尔干村小时降水量分别为11.6、10.1 mm。至25日01：30（图5），共和与兴海地区对流云团逐渐合并增强；至25日02：15，对流云团发展成熟，呈椭圆形，兴海塔洞村02：00小时雨强达24.9 mm，位于对流云团移动方向前侧TBB梯度较大地区。至03：15，对流云团发展至最强，共和东巴村及尕海滩出现22.3和21.2 mm的降水，降水点位于对流云团中心亮温较低处。

25日04：00开始，对流云团在东移南下的过程中逐渐减弱。至08：00，对流云团移出我州。降水暂时告一段落。此次降水过程，对流云团移速慢，云团从到达至完全移出约为8 h，4 h左右的时间云团在海南北部地区停滞少动，且结构密实，强度较强，云团中心最低温度为-63 ℃。

25日上午，由于青海省中东部地区切变线维持，依然有云团从海西东部地区东移南下，中午到达共和地区产生较大降水：上沟后21.8 mm（14：00）、倒淌河16.3 mm（15：00）。降水区位于对流云团移动方向前侧TBB梯度较大地区。与前1日相比，对流云团结构较为松散，强度较低，移速较快，云团中心最低温度为-50 ℃。25日下午至夜间，较大降水出现在贵德南部地区，降水区位于云团移动方向前侧TBB梯度较大地区；云团强度较弱，云顶最低温度值为-41 ℃。

4 雷达资料分析

在过程初期，有大片的混合降水回波从海西东部和环湖地区东移至我州，在向东移的过程中不断有小的积云对流单体的发生与消失，而较强的积云回波（40 dBz以上）向东北方移动，传播；产生较大降水的地点都有较强回波反复经过，列车效应明显（图6）。

强降水期间，海南地区最大反射率因子在48.5～58.0 dBz之间，最大垂直累计液态水含量在7～11 kg/m2，回波质心高度≤2 km，雷电活动较强时，强回波（大于45 dBz）伸展至5 km高度以上。

兴海县塔洞村降水在雷达产品图中有較好的体现，在强降水发生期间，径向速度图中存在明显的辐合特征。VIL值为11 kg/m2。在第三降水时段，降水主要出现在贵德南部地区，雷达产品图上主要为反射率因子小于40 dBz的层状云降水回波，回波维持时间较长，约为6 h，最大小时雨强为10 mm左右。

5 结束语

（1）此次降水天气过程前期青海省处于副热带高压稳定控制中，天气晴好，整体高温、高湿的环境条件有利于大降水的产生。随着北部冷空气南压，副高势力减退，中东高压与副热带高压断裂后，在青海省海西中部地区形成“两高”之间的切变，且该切变系统维持时间较长，使得海南地区出现了区域性大雨、局地暴雨的强降水天气过程。

（2）在此次过程期间，海南地区处于南亚高压东北侧边缘，高层辐散，低层辐合，形成了较好的抽吸作用，为降水的持续提供了良好的动力条件。此次对流性天气过程为冷平流强迫型，大到暴雨区中层有明显的干冷气流侵入，低层水汽条件较好，海南地区地面露点在12～15 ℃，比湿在11.0～14.5 g/kg之间；存在一定的不稳定能量，暖云层深厚，对流层中低层垂直风切变弱；地面弱冷锋和辐合线起到了抬升触发作用；以上分析结果均十分有利于强降水的发生。

（3）此次降水天气对流云团移速慢，云团从到达至完全移出约为8 h，有4 h左右的时间云团在海南北部地区停滞少动，且结构密实，强度较强，云团中心最低温度为-63 ℃，存在合并后增强特征；对流云团发展成熟阶段呈椭圆形，强降水站点分布于对流云团移动方向前侧TBB梯度较大地区和亮温低值区。

（4）从雷达产品对此次过程的监测来看，降水初期为大片的积云层状云混合降水回波，在向东移的过程中不断有小的积云对流单体生消，而较强的积云回波（40 dBz以上）向东北方移动传播；产生较大降水的地点都有较强回波反复经过，列车效应明显。强降水期间海南地区最大反射率因子在48.5～58.0 dBz之间，最大垂直累计液态水含量在7～11 kg/m2之间，回波质心高度≤2 km，雷电活动较强时，强回波（大于45 dBz）伸展至5 km高度以上。

参考文献

[1] 王振海，张青梅，马学莲，等.青海省灾害性天气个例分析文集[M].北京：气象出版社，2021.

[2] 姚学祥，孙欣，孙继松，等.天气预报技术与方法[M].北京：气象出版社，2015.