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天山地区地形复杂且夏季高温干旱,暴雨有助于降温和缓解旱情;另一方面,天山地区的降水具有落点分散、历时短、强度大等特点,一旦有暴雨出现,就会严重威胁人民的生命财产安全。因此,无论从哪种方面看,加强对天山地区暴雨天气的分析研究是十分必要的。本文选取2010年6月22日~23日的一次北天山东段的暴雨过程作为研究个例。采用1°×1°的NCEP/NCAR FNL资料分析了此次暴雨的环流背景、水汽条件和不稳定条件。结果表明:高层200hPa的高空急流,中层500hPa上“两脊一槽”的环流形势,低层700hPa上降水落区附近出现风场辐合,并且冷空气在中天山一带堆积抬升,共同为暴雨的发生提供了有利的环流背景。新疆地区的水汽主要来源于大西洋,在东欧平原向反气旋方向输送,同时携带里海与北冰洋南下的水汽,途径巴尔喀什湖进入新疆地区。通过沙氏指数和气团指标表明,不稳定区域位于44°N一带和新疆的东北地区,基本覆盖地面的雨区范围。在此基础上,利用WRF中尺度数值模式,研究分析了此次暴雨的动力及微物理机制,结果表明:当西北气流遇到博格达山脉,在迎风坡地形强迫抬升使得垂直气流增强,形成对流单体。对流单体由于山脉阻挡在山坡前维持,并且山前多单体逐渐向山体靠近;同时,降水蒸发冷却与摩擦拖曳产生的下沉气流紧贴迎风坡地表下泄,与西北气流对冲辐合引起对流区域由山坡向山前扩展。在微物理方面,雨水的主要来源是霰的融化和雨水收集云水。霰与云水的碰冻是产生霰的主要微物理机制,雨水与霰的碰并及霰收集雪对霰的作用仅次于云水。为探讨北天山中段及北天山东段(博格达山脉)对此次暴雨过程的动力及微物理过程的影响,本文进行了改变地形高度的敏感性试验。结果表明:当北天山中段高度降低后,降水区域主要受到西北气流影响,上升运动范围增加,但强度减弱,并且强降水发生在时间上有延迟。在降水分布方面,北天山东段区域降水量与控制试验相比减小。在云微物理结构方面,雪、霰和雨水的主要微物理过程源项基本没有改变,但水成物混合比和转化率降低。当博格达山脉高度降低后,在博格达山脉东侧形成弱的对流,垂直上升运动较弱,从而造成在北天山东段降水减小。通过云微物理分析可知,降水区域的水成物含量明显降低,尤其体现在霰的混合比。在雪、霰和雨水的主要微物理过程转化率明显减小的情况下,雨水收集云水增长的过程变化不明显。