2016年盛夏一次局地极端降水中尺度分析.pdf
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1、Science and Technology&Innovation科技与创新2023 年 第 18 期71文章编号:2095-6835(2023)18-0071-042016 年盛夏一次局地极端降水中尺度分析王江华1,李海华2,方 雯3,彭劲松3(1.昌吉回族自治州气象台,新疆 昌吉回族自治州 831100;2.新疆气象台,新疆 乌鲁木齐 830002;3.昌吉回族自治州气象服务中心,新疆 昌吉回族自治州 831100)摘要:利用常规资料,EC 粗、细网格和 T639 数值预报产品,对 2016-07-3008-01 出现的强降水,从大尺度环流背景及中尺度条件等进行了分析。结果表明,南亚高压双
2、体型及西太副高西伸北挺是此次极端降水的有利的大尺度环流背景,同时配合 500 hPa 关键区咸海至巴湖的低槽,是主要影响系统。从动力条件来看,700850 hPa 有明显的风场幅合,低空切变与急流构成了低层辐合系统,增强了上升运动。从水汽条件分析,暴雨发生区比湿最大值位于 850 hPa,为 810 g/kg,水汽通量散度场在阿图什市及阿合奇县一带,幅合中心最强,为2410-7g/(cm2hPas)。中尺度条件表现为850 hPa 有暖脊、地面有辐合线,因而触发了此次对流天气出现,加之充足的水汽供应和强烈的上升运动,以及不稳定能量的释放,是造成此次极端强降水的重要原因。关键词:克孜勒苏柯尔克孜
3、自治州;大降水;中尺度分析;物理量及雷达特征中图分类号:P458.121.1文献标志码:ADOI:10.15913/ki.kjycx.2023.18.021暴雨是克孜勒苏柯尔克孜自治州(以下简称“克州”)夏季出现的主要灾害性天气之一,它影响制约着人们生产、生活。尤其是近几年来,暴雨日数呈逐年增多趋势,且短时强降水经常让人猝不及防,因而,研究该地区的暴雨发生机制,对指导暴雨的预报预警和防灾减灾有重大深远的意义。对暴雨的研究,国内许多学者做过大量的分析。例如,何光碧等1-5对不同地区的暴雨时空分布特征及周期变化、环流特征等方面进行了探讨;周长艳等6从暴雨的水汽输送机制及输送路径等进行了分析,同时提
4、出有一条新的水汽输送路径,即阿拉伯海北部西南风水汽输送经高原主体、高原东南部进入四川,这一新的发现对于研究新疆暴雨发生时水汽输送机制有很大的启示。充足的水汽供应是暴雨发生的重要因子之一,新疆地处沙漠边缘,远离海洋,水汽是如何输送到南疆西部克州地区上空,对此新疆的一些学者也做过很多研究。例如,杨莲梅等7对 2007 年 7 月新疆3 次暴雨过程的水汽特征进行了研究,结果表明,3 场天气水汽输送有明显差异,青藏高原、孟加拉湾、贝加尔湖及南海、热带西太平洋水汽对它们有不同程度的贡献。近些年,更多的学者如张雅斌等8-15对某一次典型暴雨个例的成因、环流特点及分析等方面进行了研究,得出了一些有利的预报指
5、标,并应用于实际的暴雨预报中。但由于暴雨因局地气候、背景不同又有很大的预报差异,加之新疆的地域特点,资料稀疏,暴雨预报一直是本地预报难点,因而探索暴雨天气成因,提高预报准确率,依然是预报员不断努力的方向。本文就 2016-07-3008-01 出现的一次局地强降水天气,从大尺度环境场、水汽条件、不稳定条件及雷达资料应用等方面分析了此次暴雨的成因,为克州地区今后暴雨预报提供一定的经验和依据。1天气概况2016-07-30T20:0008-01T20:00,克州地区出现了入夏以来最强的一次降水天气过程,各地过程降水量普遍以小到中量为主,降水大值中心主要集中在北部山区阿合奇县一带,共有 13 站过程
6、雨量达到暴雨级别,3 站过程雨量达到大暴雨级别。三县一市及部分区域站降水情况如表 1 所示。表 1三县一市及部分区域站降水情况站名降水量/mm总降水量/mm2016-07-29T20:0007-30T20:002016-07-30T20:0007-31T20:002016-07-31T20:0008-01T20:00阿图什市区8.58.5乌恰县城6.16.1阿克陶县城3.13.1阿合奇县城30.21.832.0阿合奇县克孜宫拜孜0.253.00.253.4科技与创新Science and Technology&Innovation722023 年 第 18 期表 1(续)站名降水量/mm总降水
7、量/mm2016-07-29T20:0007-30T20:002016-07-30T20:0007-31T20:002016-07-31T20:0008-01T20:00阿合奇县阿克白一提1.748.049.7阿合奇县麦尔开西2.547.950.4阿合奇县国营马场6.428.735.12大尺度天气背景和影响系统分析2.1大尺度天气背景2016-07-29T20:00,200 hPa 南亚高压呈双体型,表现为 2 个中心,一个位于里黑海以南,另一个则位于青藏高原一带,中心数值为 1 260 dagpm,中亚至帕米尔高原一带为长波槽控制下;07-30T20:00,南亚高压转为东部型,中心位置、数值
8、变化不大;07-31T20:00,南亚高压维持东部型,中亚至帕米尔高原大槽稳定维持少动,该形势的出现是南疆西部降水处于多发期的有利大气候背景。2.2影响系统2016-07-29T20:00,500 hPa 咸海至巴湖关键区为低涡控制下,克州位于低涡前西南气流影响下,配合伊朗副热带高压和西太平洋副热带高压发展活跃;07-30T20:00,低涡快速东移减弱成槽并分裂为南北 2支,北支控制在西天山一带,南支则在中亚附近滞留,克州仍受槽前西南气流影响下,并且伊朗副热带高压稳定少动,西太平洋副热带高压则西伸北挺,此种形势的建立促进了低槽携带的冷空气与副高外围暖湿空气交汇,是造成大降水的有利条件;07-3
9、1T20:00,南北 2 支东移同位向叠加,槽曲率较大,南伸明显,且槽前南气流进一步加强,克州处于其影响下,同时西太平洋副热带高压也继续西伸北挺,控制在东疆一带。2016-07-30T20:00,克州阿图什市附近及阿合奇县一带有切变、辐合区,位于中低层 700 hPa,且盆地东部偏东急流开始建立;07-31T20:00,偏东急流略有加强,克州地区仍受切变线影响下。偏东急流的长时间维持并加强促使孟加拉湾水汽源源不断向暴雨区输送,同时促进了低空不稳定能量释放,加之高空槽前偏南气流携带的水汽共同作用下,是极端降水发生的重要条件。2.3中尺度条件分析2016-07-30T08:0020:00 中尺度分
10、析如图 1 所示。从图中可以看出,500 hPa 高度场上,伴有负变温的温度槽落后于高度槽,中低层 700850 hPa 存在明显的切变,且 20:00 时,850 hPa 切变线处于阿图什至阿合奇一带,08:00 时中尺度图上,200 hPa、500 hPa西南急流较强,急流中心最大风速为 36 m/s,同时850 hPa 有东风急流配合,20:00 时急流西伸明显,低空切变与急流构成了低层辐合系统,增强了上升运动,是对流天气出现的触发条件之一。地面图上,08:00有明显的辐合线,20:00 在阿图什至阿合奇一带形成一闭合的小低压,850 hPa 有暖脊建立,这是对流出现的又一触发因子。08
11、:0020:00,湿区位于北疆大部地区,本区上空整层湿度偏干,湿层浅薄,近地面湿度略有增加,这种低层暖湿,中层干冷,使层结处于极不稳定,易出现强对流天气。(a)2016-07-30T08:00 中尺度分析(b)2016-07-30T20:00 中尺度分析注:黑色三角为温度槽,黑色实线为槽线,黑色圆点线为 850 hPa温度脊线,黑色 x 虚线为地面辐合线,灰色虚线为饱和湿区,灰色箭头为高空急流,黑色箭头为中层急流,黑色长箭头为低空急流,灰色、褐色平行曲线为低空切变线。图 12016-07-30T08:0020:00 中尺度分析Science and Technology&Innovation科
12、技与创新2023 年 第 18 期733物理量场分析3.1水汽条件分析2016-07-30T08:00,探空资料显示,从中低层温度露点差来看,850500 hPa 暴雨发生区均在 3 以下,克州处于 48 g/kg 的比湿场内;20:00 湿舌进一步西伸,范围有所加大,克州比湿进一步加强为 810 g/kg,低层 850 hPa 上,出现垂直分布大值区。水汽通量散度场上,07-30T08:00 降水发生前,克州地区阿合奇县、阿克陶县一带辐合区,最大中心值为3610-72410-7g/(cm2hPas),位于 700850 hPa;07-31T08:00,辐合区范围有所增大,阿图什市到阿合奇县一
13、线及阿克陶县附近都有辐合出现,中心数值为2410-7g/(cm2hPas);08-01T08:00,辐合中心东移至阿克苏偏东地区,克州地区为辐散区控制,降水随之趋于结束。阿图什市(76.1E)和阿合奇县(78.4E)水汽通量及水汽通量散度剖面如图 2 所示。(a)阿图什市(76.1E)水汽通量及水汽通量散度剖面图(b)阿合奇县(78.4E)水汽通量及水汽通量散度剖面图图 2阿图什市(76.1E)和阿合奇县(78.4E)水汽通量及水汽通量散度剖面图3.2动力条件分析2016-07-30T08:00,200850 hPa 散度图上,克州阿图什市和阿合奇县一带处于高层辐散、低层辐合区内,最大辐合中心
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