论文部分内容阅读
摘要 本文利用常规观测资料、Micaps、卫星云图、多普勒雷达资料等，对2016年汛期内8月23—24日青海省河南县出现的短时强降水天气进行环流背景及物理量场的分析，重点分析造成此次强降水的主要原因。结果表明，在588线副高控制范围内的高湿高温状态下，冷暖空气的汇合以及切变辐合造成了此次对流不稳定；在具备充分水汽供应的条件下，垂直方向上低空辐合高空辐散的配置为此次降水提供了动力条件。
关键词 强降水；天气；诊断分析；主汛期；青海河南；2016年
中图分类号 P426.6 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2017）12-0233-03
河南县位于青藏高原东部、青海省的东南部、九曲黄河第一右旋弯曲部的弦部的南端，气候为高原大陆性气候，属高原亚寒带湿润气候区。由于海拔较高、地势复杂和受季风的影响，高原大陆性气候特点比较明显。
短时强降水是河南县夏季尤其汛期内主要的灾害性天气之一，而强降水的特征属于中小尺度天气系统，并且突发性较强，时空尺度小，发展和移动速度较快，一旦降水强度较大，很容易引发灾害，因而这也成为了天气预报业务工作的重点和难点之一[1-2]。本文对青海省河南县2016年8月23—24日连续2 d夜间出现的短时强降水过程进行诊断分析和总结，以期为以后预报此类天气过程提供参考。
1 天气实况与灾情
2016年8月23日、24日河南县连续2 d出现了短时强降水天气（图1）。23日降水主要集中在22：00—24：00，最大降水在23：00，达24.6 mm，过程降水量达50.2 mm。24日夜间又在河南县本站出现短时强降水，其中20：00—21：00的1 h降水达到58.5 mm，突破历史日极值，此后降水逐渐减小，至次日1：00降水才结束，总降水达66.8 mm。该地连续2 d降水都达到暴雨量级，并且降水相对集中、时间短、强度大。
河南县连续2 d出现暴雨天气致使该县233户998人受灾，1人轻微受伤，损坏房屋（包括2层楼房、平房、辅助房）345间，冲毁涵洞6个、小型桥梁1座、帐篷17顶，损坏网围栏1 500 m、倒塌围墙1 700 m，1辆出租车严重泡水报废，损坏5辆摩托车，群众家中室内装潢家具及家电等日用品受到不同程度的损坏，经济损失达237万元。
2 天气形势分析
2.1 高空环流形势
从500 hPa高空图分析，见图2（a），23日8：00青海省在588 hPa副热带高压（以下简称“副高”）控制范围内，592 hPa高压中心位于四川—江苏一带，河南县地处四川西部方位，受592 hPa外围偏东南气流影响，青海省东部地区温度露点差 ≤5 ℃。到了23日20：00，随着白天温度升高，全省又位于很强的暖中心区域，温度露点差逐渐减小到3 ℃以内，即处于高湿高温状态下，配合400 hPa青南地区玉树至河南一线受偏西风与偏东风的辐合，这也使此次强降水的触发机制有所形成。到了24日20：00副高继续加强西伸，见图2（b），控制到整个西藏地区，在高压内部西藏地区色林措湖附近形成断裂的闭合588 hPa的小高压。因为青海青南地区受副高外围的东南风在588 hPa小高压附近的风向转为偏西南风，所以20：00青海玉树、果洛及黄南南部受西南气流影响，河南县上游的同德地区T-Td≤1 ℃，为湿度中心。在巴尔喀什湖高空槽的80°E附近区域等温线密集，高空锋区明显，冷空气南下，冷平流进入暖区，造成冷暖空气的汇合，并且在青海湖偏南、河南县上游的贵南站附近形成切变辐合，造成对流不稳定，形成了局地大暴雨天气。在整个过程中，副高的西进加强也说明能量集聚[3-4]。
2.2 地面形势
2016年8月23日、24日地面形势比较相似，青海均受熱低压控制。24日14：00中高纬度位于巴尔科什湖冷高压中心，不断分裂的冷空气南下在北疆堆积，分成2路侵入青海省，一路从海西侵入，另一路从河西走廊东移倒灌青海东北部。至24日20：00，全省都有冷空气，为正变压、负变温。午后冷暖空气的汇合是造成热对流的条件之一[5-6]。并且从24日17：00的流线图（图3）上看，河南地区的辐合较强，成为辐合中心，这也是强降水形成前的触发条件。与此同时海南、果洛部分地区开始出现降水。
3 物理量对比分析
3.1 水汽条件分析
对2016年8月22日20：00至24日20：00的水汽通量散度进行分析，700 hPa上8月22日20：00青海省境内大部分都是正值区，23日8：00青藏高原中东部水汽有明显的增加趋势，到24日20：00青南地区形成了最大中心值为 -37×10-7 g/（cm2·hPa·s）的辐合区，河南县上空的辐合值达到 -8×10-7 g/（cm2·hPa·s），并且大降水区处于水汽通量辐合带中。在500 hPa上河南县为辐合区，上升至400、300 hPa表现为正值，为辐散区。强降水过程在水汽通量散度场上低层辐合高层辐散，为暴雨天气提供了必要的水汽凝结条件[7-8]。
3.2 涡度场分析
8月23日强对流天气发生前期，从涡度场可以看出，在青海偏南地区500 hPa上有1个45.3×10-6 s-1的强辐合中心。从涡度场垂直剖面图看，青南地区300 hPa以上为辐散气流，辐散中心位于150 hPa附近，中心值为-36×10-6 s-1，300 hPa以下为正涡度区，最大辐合中心在青海省海南州偏南地区，中心值为32×10-6 s-1，高低空的强辐合辐散中心与强对流天气发生过程中暴雨落区有一定的对应关系。
4 不稳定层结分析
由于本次强降水也属于青南地区大范围的区域降水，受西南气流影响，河南县没有探空站，所以在分析不稳定层结时选取河南上游站达日站（站号：56046）作为指标站。本次通过抬升指数LI、最大对流稳定度BIC对层结稳定度进行分析（表1）。抬升指数LI在2次降水过程的23日20：00、24日20：00都由正值变为负值，LI<0 ℃表示层结不稳定。最大对流稳定度BIC越高越有利于降水的产生，在此2次降水过程时都呈上升趋势，并且在24日20：00从2.2 ℃直接上升至9.2 ℃。指数的变化都是有利于强降水，这也可以说明通过层结稳定度指数的变化可以有效判断大降水的产生。 同样，对上游达日站进行探空资料分析可以看到，23日8：00开始资料上整个低层到高层反应水汽条件都较好，说明此次降水始终处于高湿高温状态。24日20：00中高层300～550 hPa有较强的不稳定正能量区（图4），湿度条件也是从低层到高层较好，400～500 hPa之间风切变明显，提供抬升条件易形成强对流，也就是河南县在23日22：00—23：00、24日20：00—21：00分别出现了24.6、58.5 mm的短时强降水。
5 卫星云图分析
从此次强对流天气卫星云图演变分析得知，23日、24日降水云系演变过程较相似。本文重点分析24日云系演变情况，即：24日12：00开始玉树、果洛有对流单体发展，结构密实清晰。到18：00，见图5（a），整个青南地区上空对流云团扩大发展势头旺盛，并且缓慢向东南方向移动，云团主力前沿已到达共和、贵南一带。21：00分裂的对流云团逐渐合并扩大成一片，见图5（b），并且在黄南州上空维持。并且云团内最强处白色块状云系就在泽库与河南交界处，云顶亮温TBB最大值达236 K，说明此时对流旺盛。到了23：00，云系在原地开始减弱，降水也逐渐减小。
6 雷达回波分析
从雷达回波演变图（图6）上分析，24日18：00反射率因子上看河南县西部地区出现了大片的回波区，并在逐渐往东方向移动过程中形成一条回波带，到了20：30河南县上空有西南、东北走向的回波带，最大回波强度达到42 dBZ，并且从剖面图发现回波强度比较深厚。受此影响河南地区出现了相对较大的短时暴雨。
7 结论
（1）在588 hPa副高控制范围内，同时配合很强的暖中心区域，温度露点差在3 ℃以内的高湿高温状态下，冷平流进入暖区造成冷暖空气的汇合，并且形成切变辐合，造成对流不稳定，形成了本次过程局地大暴雨天气。
（2）持续的高温天气为强降水积累了一定能量，在具备充分水汽供应条件下，涡度场上的低空辐合高空辐散的这种配置，为此次降水提供动力条件。并且通过抬升指数LI、最大对流稳定度BIC层结稳定度指数的变化是一个重要的判断大降水的依据。
（3）对流云团发展合并，最大回波强度达到40 dBZ、云顶亮温TBB最大值达200 K以上，说明对流旺盛，雷达强回波带过境的地方会造成强降水。
8 参考文献
[1] 任余龙，寿绍文.西北东部一次大暴雨数值模拟及中尺度分析[J].气象科学，2008，28（3）：316-321.
[2] 马秀梅，王志远，曹晓敏，等.2012年青海东部两次强降水天气过程对比分析[J].青海气象，2013（4）：27-32.
[3] 赵繁盛，赵惠芳.大连地区一次暴雨过程的成因分析[J].安徽农业科学，2010，38（32）：18343-18346.
[4] 肖云清，纪晓玲，苏银兰，等.宁夏地区暴雨天气过程的可能物理成因[J].气象科学，2005，25（4）：411-418.
[5] 孙莹，齐杰，自广田，等.辽宁一次特大暴雨过程的诊断分析[J].安徽农业科学，2010，38（32）：18347-18350.
[6] 朱乾根，林锦瑞，寿绍文，等.天气学原理和方法[M].4版.北京：气象出现社，2007：146-319.
[7] 王江山，李锡福.青海天气气候[M].北京：气象出版社，2004：3-9.
[8] 李軍霞，汤达章，李培仁，等.中小尺度的多普勒径向速度场特征分析[J].气象科学，2007，27（5）：557-563.
关键词 强降水；天气；诊断分析；主汛期；青海河南；2016年
中图分类号 P426.6 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2017）12-0233-03
河南县位于青藏高原东部、青海省的东南部、九曲黄河第一右旋弯曲部的弦部的南端，气候为高原大陆性气候，属高原亚寒带湿润气候区。由于海拔较高、地势复杂和受季风的影响，高原大陆性气候特点比较明显。
短时强降水是河南县夏季尤其汛期内主要的灾害性天气之一，而强降水的特征属于中小尺度天气系统，并且突发性较强，时空尺度小，发展和移动速度较快，一旦降水强度较大，很容易引发灾害，因而这也成为了天气预报业务工作的重点和难点之一[1-2]。本文对青海省河南县2016年8月23—24日连续2 d夜间出现的短时强降水过程进行诊断分析和总结，以期为以后预报此类天气过程提供参考。
1 天气实况与灾情
2016年8月23日、24日河南县连续2 d出现了短时强降水天气（图1）。23日降水主要集中在22：00—24：00，最大降水在23：00，达24.6 mm，过程降水量达50.2 mm。24日夜间又在河南县本站出现短时强降水，其中20：00—21：00的1 h降水达到58.5 mm，突破历史日极值，此后降水逐渐减小，至次日1：00降水才结束，总降水达66.8 mm。该地连续2 d降水都达到暴雨量级，并且降水相对集中、时间短、强度大。
河南县连续2 d出现暴雨天气致使该县233户998人受灾，1人轻微受伤，损坏房屋（包括2层楼房、平房、辅助房）345间，冲毁涵洞6个、小型桥梁1座、帐篷17顶，损坏网围栏1 500 m、倒塌围墙1 700 m，1辆出租车严重泡水报废，损坏5辆摩托车，群众家中室内装潢家具及家电等日用品受到不同程度的损坏，经济损失达237万元。
2 天气形势分析
2.1 高空环流形势
从500 hPa高空图分析，见图2（a），23日8：00青海省在588 hPa副热带高压（以下简称“副高”）控制范围内，592 hPa高压中心位于四川—江苏一带，河南县地处四川西部方位，受592 hPa外围偏东南气流影响，青海省东部地区温度露点差 ≤5 ℃。到了23日20：00，随着白天温度升高，全省又位于很强的暖中心区域，温度露点差逐渐减小到3 ℃以内，即处于高湿高温状态下，配合400 hPa青南地区玉树至河南一线受偏西风与偏东风的辐合，这也使此次强降水的触发机制有所形成。到了24日20：00副高继续加强西伸，见图2（b），控制到整个西藏地区，在高压内部西藏地区色林措湖附近形成断裂的闭合588 hPa的小高压。因为青海青南地区受副高外围的东南风在588 hPa小高压附近的风向转为偏西南风，所以20：00青海玉树、果洛及黄南南部受西南气流影响，河南县上游的同德地区T-Td≤1 ℃，为湿度中心。在巴尔喀什湖高空槽的80°E附近区域等温线密集，高空锋区明显，冷空气南下，冷平流进入暖区，造成冷暖空气的汇合，并且在青海湖偏南、河南县上游的贵南站附近形成切变辐合，造成对流不稳定，形成了局地大暴雨天气。在整个过程中，副高的西进加强也说明能量集聚[3-4]。
2.2 地面形势
2016年8月23日、24日地面形势比较相似，青海均受熱低压控制。24日14：00中高纬度位于巴尔科什湖冷高压中心，不断分裂的冷空气南下在北疆堆积，分成2路侵入青海省，一路从海西侵入，另一路从河西走廊东移倒灌青海东北部。至24日20：00，全省都有冷空气，为正变压、负变温。午后冷暖空气的汇合是造成热对流的条件之一[5-6]。并且从24日17：00的流线图（图3）上看，河南地区的辐合较强，成为辐合中心，这也是强降水形成前的触发条件。与此同时海南、果洛部分地区开始出现降水。
3 物理量对比分析
3.1 水汽条件分析
对2016年8月22日20：00至24日20：00的水汽通量散度进行分析，700 hPa上8月22日20：00青海省境内大部分都是正值区，23日8：00青藏高原中东部水汽有明显的增加趋势，到24日20：00青南地区形成了最大中心值为 -37×10-7 g/（cm2·hPa·s）的辐合区，河南县上空的辐合值达到 -8×10-7 g/（cm2·hPa·s），并且大降水区处于水汽通量辐合带中。在500 hPa上河南县为辐合区，上升至400、300 hPa表现为正值，为辐散区。强降水过程在水汽通量散度场上低层辐合高层辐散，为暴雨天气提供了必要的水汽凝结条件[7-8]。
3.2 涡度场分析
8月23日强对流天气发生前期，从涡度场可以看出，在青海偏南地区500 hPa上有1个45.3×10-6 s-1的强辐合中心。从涡度场垂直剖面图看，青南地区300 hPa以上为辐散气流，辐散中心位于150 hPa附近，中心值为-36×10-6 s-1，300 hPa以下为正涡度区，最大辐合中心在青海省海南州偏南地区，中心值为32×10-6 s-1，高低空的强辐合辐散中心与强对流天气发生过程中暴雨落区有一定的对应关系。
4 不稳定层结分析
由于本次强降水也属于青南地区大范围的区域降水，受西南气流影响，河南县没有探空站，所以在分析不稳定层结时选取河南上游站达日站（站号：56046）作为指标站。本次通过抬升指数LI、最大对流稳定度BIC对层结稳定度进行分析（表1）。抬升指数LI在2次降水过程的23日20：00、24日20：00都由正值变为负值，LI<0 ℃表示层结不稳定。最大对流稳定度BIC越高越有利于降水的产生，在此2次降水过程时都呈上升趋势，并且在24日20：00从2.2 ℃直接上升至9.2 ℃。指数的变化都是有利于强降水，这也可以说明通过层结稳定度指数的变化可以有效判断大降水的产生。 同样，对上游达日站进行探空资料分析可以看到，23日8：00开始资料上整个低层到高层反应水汽条件都较好，说明此次降水始终处于高湿高温状态。24日20：00中高层300～550 hPa有较强的不稳定正能量区（图4），湿度条件也是从低层到高层较好，400～500 hPa之间风切变明显，提供抬升条件易形成强对流，也就是河南县在23日22：00—23：00、24日20：00—21：00分别出现了24.6、58.5 mm的短时强降水。
5 卫星云图分析
从此次强对流天气卫星云图演变分析得知，23日、24日降水云系演变过程较相似。本文重点分析24日云系演变情况，即：24日12：00开始玉树、果洛有对流单体发展，结构密实清晰。到18：00，见图5（a），整个青南地区上空对流云团扩大发展势头旺盛，并且缓慢向东南方向移动，云团主力前沿已到达共和、贵南一带。21：00分裂的对流云团逐渐合并扩大成一片，见图5（b），并且在黄南州上空维持。并且云团内最强处白色块状云系就在泽库与河南交界处，云顶亮温TBB最大值达236 K，说明此时对流旺盛。到了23：00，云系在原地开始减弱，降水也逐渐减小。
6 雷达回波分析
从雷达回波演变图（图6）上分析，24日18：00反射率因子上看河南县西部地区出现了大片的回波区，并在逐渐往东方向移动过程中形成一条回波带，到了20：30河南县上空有西南、东北走向的回波带，最大回波强度达到42 dBZ，并且从剖面图发现回波强度比较深厚。受此影响河南地区出现了相对较大的短时暴雨。
7 结论
（1）在588 hPa副高控制范围内，同时配合很强的暖中心区域，温度露点差在3 ℃以内的高湿高温状态下，冷平流进入暖区造成冷暖空气的汇合，并且形成切变辐合，造成对流不稳定，形成了本次过程局地大暴雨天气。
（2）持续的高温天气为强降水积累了一定能量，在具备充分水汽供应条件下，涡度场上的低空辐合高空辐散的这种配置，为此次降水提供动力条件。并且通过抬升指数LI、最大对流稳定度BIC层结稳定度指数的变化是一个重要的判断大降水的依据。
（3）对流云团发展合并，最大回波强度达到40 dBZ、云顶亮温TBB最大值达200 K以上，说明对流旺盛，雷达强回波带过境的地方会造成强降水。
8 参考文献
[1] 任余龙，寿绍文.西北东部一次大暴雨数值模拟及中尺度分析[J].气象科学，2008，28（3）：316-321.
[2] 马秀梅，王志远，曹晓敏，等.2012年青海东部两次强降水天气过程对比分析[J].青海气象，2013（4）：27-32.
[3] 赵繁盛，赵惠芳.大连地区一次暴雨过程的成因分析[J].安徽农业科学，2010，38（32）：18343-18346.
[4] 肖云清，纪晓玲，苏银兰，等.宁夏地区暴雨天气过程的可能物理成因[J].气象科学，2005，25（4）：411-418.
[5] 孙莹，齐杰，自广田，等.辽宁一次特大暴雨过程的诊断分析[J].安徽农业科学，2010，38（32）：18347-18350.
[6] 朱乾根，林锦瑞，寿绍文，等.天气学原理和方法[M].4版.北京：气象出现社，2007：146-319.
[7] 王江山，李锡福.青海天气气候[M].北京：气象出版社，2004：3-9.
[8] 李軍霞，汤达章，李培仁，等.中小尺度的多普勒径向速度场特征分析[J].气象科学，2007，27（5）：557-563.