艾冠男 王燕 王舒

摘要 利用烏魯木齊市常規(guī)觀測(cè)資料、多普勒天氣雷達(dá)產(chǎn)品、衛(wèi)星云圖和NCEP/NCAR再分析資料，對(duì)2018年8月12日大到暴雨過(guò)程的形成機(jī)制和中尺度系統(tǒng)進(jìn)行分析，結(jié)果顯示：500 hPa較強(qiáng)烏拉爾山阻塞高壓脊、極地低壓，700 hPa青藏高原水汽輻合區(qū)、100 hPa青藏高壓東西振蕩是此次大到暴雨的環(huán)流背景，500 hPa烏拉爾山阻塞高壓脊發(fā)展演變和暴雨過(guò)程相關(guān);南部水汽輸送為暴雨提供充足水汽來(lái)源，東部水汽輸送則是重要補(bǔ)充源;衛(wèi)星云圖濕度梯度利于對(duì)流天氣發(fā)生，雷達(dá)強(qiáng)回波、低質(zhì)心、高云頂結(jié)構(gòu)有利于強(qiáng)降水發(fā)生。

關(guān)鍵詞 大到暴雨;中尺度分析;環(huán)流背景;烏魯木齊

中圖分類號(hào)：P42 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：2095–3305（2021）04–0066–02

烏魯木齊市位于新疆中部地區(qū)，地處亞歐大陸腹地，天山北麓，準(zhǔn)噶爾盆地南部。地勢(shì)起伏懸殊，南部、東北部高，中部、北部低，屬中溫帶大陸性干旱氣候，常年干旱少雨。由于山地面積廣大，天氣演變受地形影響較大，降水局地性明顯，暴雨落區(qū)和強(qiáng)度預(yù)報(bào)難度大，一旦出現(xiàn)較強(qiáng)降水極易成災(zāi)，后果嚴(yán)重，由此引發(fā)的洪水、泥石流和山體滑坡嚴(yán)重威脅本地工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生命財(cái)產(chǎn)安全[1～2]。針對(duì)烏魯木齊市2018年8月12日出現(xiàn)的大到暴雨天氣過(guò)程，分析其發(fā)生的環(huán)流背景、中尺度、水汽條件以及衛(wèi)星云圖和雷達(dá)產(chǎn)品，探討發(fā)生原因，以提高烏魯木齊市暴雨天氣預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)水平。

1 暴雨天氣概況

自2018年8月12日21：00左右，烏魯木齊開始出現(xiàn)降水，至13日上午各區(qū)降水停止，其中水磨溝區(qū)降雨量30.6 mm，達(dá)坂城區(qū)東溝鄉(xiāng)降雨量32.2 mm，均達(dá)到暴雨級(jí)別，天山區(qū)、達(dá)坂城區(qū)及烏魯木齊縣均出現(xiàn)大雨，主城區(qū)13日08：00～09：00 1 h降水量達(dá)14.2 mm，為歷史第二大雨強(qiáng)。

2 環(huán)流背景

由圖1（a）可知，臨近北極的極地區(qū)域內(nèi)有勢(shì)力強(qiáng)盛的低壓，中緯度烏拉爾山至貝加爾湖一帶受高壓脊控制，低緯度副熱帶高壓帶大西洋地區(qū)呈現(xiàn)間隔的雙中心，和烏拉爾山至貝加爾湖的高壓脊有重疊范圍，在西伯利亞平原中部地區(qū)至咸海一帶出現(xiàn)西南-東北向的橫槽。受貝加爾湖高壓脊阻斷影響，橫槽移動(dòng)速度較慢，烏魯木齊地區(qū)位于低槽前部，自北印度洋而來(lái)的水汽和槽前正渦度平流隨西南氣流北上至新疆中部，為本次暴雨提供充沛水汽供應(yīng)和有利動(dòng)力條件。2018年8月極地低壓和烏拉爾山阻塞高壓較往年同期實(shí)力強(qiáng)，位勢(shì)梯度上南北差距較大，脊前出現(xiàn)強(qiáng)北風(fēng)帶。強(qiáng)冷空氣在北風(fēng)作用下南下，集聚在巴爾喀什湖附近，分成兩股，一股翻越阿爾泰山南下，在新疆中部地區(qū)回流;另一股翻越帕米爾高原侵入南疆西部。夏季烏魯木齊地區(qū)受準(zhǔn)噶爾盆地?zé)岬蛪嚎刂?，易在冷空氣作用下產(chǎn)生降雨。由圖1（b）可以看出，2018年8月12日北印度洋至西藏一帶出現(xiàn)階梯狀分布的水汽輸送通道，青藏高原地區(qū)水汽輻合劇烈，烏魯木齊所處的新疆中部正好處于氣旋式環(huán)流外圈，自低緯度而來(lái)的大量水汽和能量通過(guò)該氣旋翻越高原輸送至南疆西部。綜合觀察，500 hPa異常強(qiáng)勢(shì)的烏拉爾山阻塞高壓和極地低壓、700 hPa青藏高原地區(qū)異常的水汽輻合帶是2018年8月12日烏魯木齊大到暴雨的環(huán)流背景。

3 中尺度分析

由圖2可以看出，8月12—13日暴雨出現(xiàn)過(guò)程期間，200 hPa新疆中部地區(qū)上空出現(xiàn)強(qiáng)勁的西風(fēng)中心區(qū)，高層空氣輻散強(qiáng)烈，低層氣流輻合上升，這是暴雨的動(dòng)力基礎(chǔ)。500 hPa新疆中部位于中亞低槽西側(cè)，自低緯度而來(lái)的水汽和能量隨西南氣流北上至新疆中部。650～850 hPa存在強(qiáng)度不同的東北氣流，利于對(duì)流層中低層空氣輻合上升和水汽輸送，地面相應(yīng)存在風(fēng)切變和輻合線，加速近地面水汽積累，誘發(fā)暴雨。850 hPa上，新疆中部受暖高壓脊和大范圍△T 500～850 hPa>28℃的控制，熱力層不穩(wěn)定加劇，易觸發(fā)對(duì)流風(fēng)暴。600～850 hPa范圍，存在大范圍T-Td<5℃的飽和濕區(qū)，水汽充沛利于出現(xiàn)暴雨。因此，850 hPa暖高壓脊、28℃以上的中低層溫差和降水強(qiáng)度密切相關(guān)，500 hPa以下濕層厚度、700 hPa以下東風(fēng)氣流、地面切變線和干線與暴雨落區(qū)、持續(xù)時(shí)長(zhǎng)有關(guān)。

4 水汽輸送特征

8月12—13日，烏魯木齊地區(qū)地面至300 hPa高空自南向和東向分別有兩條水汽通道輸送至新疆中部，12日20：00，一部分南海而來(lái)水汽隨東南氣流到達(dá)四川盆地，繞過(guò)青藏高原至河西走廊和貝加爾湖南下的北風(fēng)所帶的水汽輻合，在新疆中部集聚;另一部分南海水汽先后同孟加拉灣和阿拉伯海水汽交匯，然后經(jīng)青藏高原西側(cè)輸送至新疆中部。自12日20：00開始，新疆中部對(duì)流層低層南側(cè)邊緣水汽突然增加，為輸入狀態(tài)，而東部邊界的水汽輸入則為間斷型，西部邊界水汽變化不顯著，各邊界中低層水汽輸送量分別占比為23.9%、64.8%、11.3%。水汽輸入量和降水時(shí)長(zhǎng)為正相關(guān)關(guān)系。降雨過(guò)程中，西部邊界的水汽輸入量變化最小，南部邊界的水汽為本次重要的暴雨水汽補(bǔ)充來(lái)源，東部邊界間斷性的水汽輸入量峰值、谷值與強(qiáng)降水時(shí)段相符，說(shuō)明東部邊界的水汽是本次暴雨重要的水汽補(bǔ)給。

5 衛(wèi)星和雷達(dá)特征

5.1 衛(wèi)星云圖

根據(jù)衛(wèi)星紅外云圖演變過(guò)程可知，12日20：00，在高空西南氣流的影響下，新疆中部中-β尺度細(xì)胞狀云系向北集聚翻涌，中亞至新疆中部一帶有明顯的水汽輸送通道，隨后，新疆中部中-β尺度對(duì)流云團(tuán)合并演變，勢(shì)力壯大在13日凌晨時(shí)分云團(tuán)北部邊緣出現(xiàn)光滑“S”型，這說(shuō)明中亞地區(qū)存在較強(qiáng)冷空氣，烏魯木齊北側(cè)云系中混有中小尺度對(duì)流云，13日04：00，云區(qū)前鋒東南延伸，降水持續(xù)，至13日上午，云系減弱并消散退出烏魯木齊地區(qū)，降水趨于結(jié)束。本次大到暴雨主要由中-β尺度初生對(duì)流單體發(fā)展合并為斜壓葉云系所致，降水持續(xù)時(shí)長(zhǎng)和云系的演變過(guò)程在烏魯木齊地區(qū)有良好對(duì)應(yīng)關(guān)系。

5.2 雷達(dá)回波

暴雨前期過(guò)程中，雷達(dá)南側(cè)趨于出現(xiàn)維持時(shí)間短但強(qiáng)度大（超過(guò)40 dBz）的幾個(gè)孤立對(duì)流單體，所以雷達(dá)南部區(qū)域伴有雷陣雨出現(xiàn)。13日凌晨，大范圍混雜著孤立對(duì)流單體的層狀云回波開始北上，影響范圍有擴(kuò)大趨勢(shì)，降水持續(xù)且穩(wěn)定。13日03：00雷達(dá)反射率因子及垂直剖面圖上，回波結(jié)構(gòu)不緊湊且梯度小，大范圍40 dBz以上云層回波中混雜50 dBz以上的中-γ尺度對(duì)流單體，強(qiáng)回波質(zhì)心高度低于3.8 km，云頂伸展高度達(dá)到7.5 km，積云、層狀云混合降水回波特征明顯。

6 結(jié)論

本次大到暴雨過(guò)程和烏拉爾山阻塞高壓的強(qiáng)烈發(fā)展密切相關(guān)，由中西伯利亞橫槽南北分段形成的東西夾攻格局導(dǎo)致暴雨形成，處于100 hPa青藏高壓東西振蕩的大環(huán)境背景之下。水汽輸送量的多少和暴雨持續(xù)時(shí)長(zhǎng)有關(guān)，南部邊界的水汽是本次暴雨主要水汽供應(yīng)來(lái)源，東部邊界水汽輸送的突然增加和戛然而止與暴雨強(qiáng)度相關(guān)，并且是重要的水汽補(bǔ)充來(lái)源。

參考文獻(xiàn)

[1] 曾勇，楊蓮梅.新疆西部“6·16”強(qiáng)降水過(guò)程的中尺度分析[J].暴雨災(zāi)害，2020， 39（1）：41-51.

[2] 王秀琴.石河子地區(qū)一次暴雨天氣中尺度特征分析[J].新疆農(nóng)墾科技，2019，42 （7）：41-44.

責(zé)任編輯：黃艷飛