论文部分内容阅读
摘要 利用气象资料分析2016年7月17—18日临夏州强对流天气过程的成因及中尺度特征。结果表明，此次天气过程是高空槽东移冷空气下滑、高原低槽加强维持、西南暖湿气流不断北上提供了充沛的水汽条件；临夏州处于辐散区范围内，中高层辐散明显增强，中低层正涡度加强，有利于上升运动的维持和发展。
关键词 强对流天气；高空环流；物理量场；诊断分析；甘肃临夏；2016年7月17—18日
中图分类号 P458.1 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2017）20-0207-02
临夏州气象灾害占自然灾害的87%以上，暴雨是临夏州主要的一种灾害性天气[1]，每年6—8月，临夏地区局地大（暴）雨时有发生，大（暴）雨大多以雷阵雨的形式在傍晚前后出现，强度大，灾情重[2-3]。2016年7月17—18日全州范围内出现了强对流天气过程。本文利用常规资料、物理量等资料分析其成因及中尺度特征[4]。
1 天气实况
受高原槽及北部弱冷空气共同影响，17日20：00开始全州大部地区出现中雨，局地大到暴雨天气。截至18日8：00，降水量>30 mm的站点：广河官坊山庄（43.1 mm）、官坊（40.6 mm）、城关（36.7 mm）、庄禾集新民（34.1 mm）、买家巷马家咀（34.1 mm）、东乡高山（39.3 mm）、五家卡家（37.6 mm）、风山（37.1 mm）、果园（36.8 mm）、车家湾（33.6 mm）、风山岭村（33.0 mm）、汪集（31.3 mm）、柳树（31.1 mm）、大树（30.3 mm）、赵家（30.0 mm）、永靖三塬两合（38.4 mm）、坪沟（34.7 mm）、太极孔家寺（33.8 mm）、红泉（32.1 mm）、三塬（30.8 mm）、杨塔赵山村（30.8 mm）、三塬新建村（30.4 mm）、太极白川村（30.0 mm）、和政马家堡（35.7 mm），其余各地普降小到中雨。此次降水临夏州西南部及北部降水量较大、分布范围广、持续时间长，对改善临夏州北部浅层墒情较为有利，同时改善了空气质量、降低了森林草原火险等级。
2 高空环流场特征
2.1 500 hPa环流形势
由图1可以看出，7月17日8：00 500 hPa欧亚中高纬维持两槽一脊型，副热带高压西伸至90°E附近，在青海北部形成高原槽且有温度槽配合，甘肃河东大部处于高原槽前西南气流中，临夏州及上游地区有明显风速辐合。至17日20：00高原低槽进一步东移发展，甘肃河东大部处于低槽前部西南气流之中，但风速较8：00有明显增加，且有更加强烈的风速辐合，露点温度差<4 ℃。河东大部处于大片高湿区下。高原低槽的东移、加强和维持及西南暖湿的不断北上输送是此次临夏州短时强降水和局地暴雨等大范围强对流天气过程的主要影响系统，这也是临夏州较为典型的强对流天气环流形势。
2.2 700 hPa环流形势
由图2可以看出，在青海南部形成一个闭合低涡，沿着西南风将南海及孟加拉湾暖湿水汽不断输送北上与新疆冷涡分裂冷空气南下在临夏州上空交绥，冷暖空气汇合使临夏州不稳定加大，此时露点温度差缩小到4 ℃左右，中低层风的辐合明显，临夏州各地相继出现强对流天气过程。
3 中尺度及物理量场分析
3.1 中尺度分析
由图3可知，湿区明显且范围大，高低层水汽充足。8：00、20：00高低层都有风的辐合，槽线20：00移至张掖与青海中部，酒泉至青海中部有明顯温度槽。
3.2 水汽条件
充沛的水汽条件是强对流天气发生所不可缺少的条件，水汽的垂直分布也是影响大气层结的重要原因。分析17日20：00中低层比湿场（图4），700～850 hPa比湿在9.0～10.0 g/kg之间，且比湿场范围进一步扩大，925 hPa比湿中心值达到13.0 g/kg。
3.3 不稳定层结
经验表明，当K指数>35 ℃时，大气具有较高的潜能。由2016年7月17日20：00 K指数场可知，8：00甘肃河东大部分地区K指数<36 ℃，只有陇南、天水局部地区>36 ℃，临夏州处于28 ℃附近。20：00河东大部分地区K指数骤增至34 ℃及以上，临夏州范围内也普遍增加至34 ℃及以上，说明此时已具备强对流发生发展的热力条件。
3.4 抬升条件分析
不同高度涡度值演变分析表明，16日临夏地区上空辐合、辐散形势不明显，从17日8：00起开始转为正值，至20：00 700 hPa涡度值达到最大值20，动力抬升较为明显，此时临夏地区处于辐散影响范围内，辐散明显增强，对于上升运动的维持和发展十分有利，为临夏州出现较强降水提供了动力条件。
4 地面图分析
由图5可以看出，7月17日8：00随着高空冷槽进一步东移南压，冷空气分裂下滑，地面图上临夏上游地区有大范围降水区域，20：00雨带东移，临夏后部为高压控制，降水明显。
5 卫星云图分析
通过分析8：00、14：00、17：00、20：00卫星云图移动情况，发现14：00有明显的带状锋面云系位于河西武威一带，17：00东移南亚至白银、兰州、临夏、甘南一带，20：00兰州、临夏、甘南一带对流发展更加旺盛，2：00对流云团主力开始移出临夏地区（降水强度减弱）。
6 结语
（1）高空槽东移冷空气下滑、高原低槽东移、加强和维持、西南暖湿气流输送是此次临夏州强对流天气、短时强降水出现的主要影响系统。强降水中心在临夏州偏南山区广河县一带，具有雨量大、持续时间长、范围广的特点。
（2）由于热力不稳定和来自南部水汽输送，临夏地区形成比湿大值区，降水前临夏地区850 hPa比湿达到10 g/kg，为本次强降水提供了充分的水汽条件。通过比较降水前后的比湿，降水前低层为水汽辐合，高层为水汽辐散。降水开始后辐合中心向下发展，高层辐散明显增大，低层辐合明显加强，对流发展更加旺盛。
（3）在物理量场上，不稳定能量的累积形成了深厚的不稳定层结；低层辐合、中高层为深厚辐散的配置为上升运动提供动力抬升条件；低层存在湿层且有明显水汽辐合而高层较干的配置为强对流天气的发生提供了充沛的水汽条件。
7 参考文献
[1] 俞小鼎，姚秀萍，熊延南.新一代天气雷达讲义[M].北京：中国气象局培训中心，2000.
[2] 王东海，钟水新，刘英，等.东北暴雨的研究[J].地球科学进展，2007，6（22）：549-560.
[3] 郑秀雅，张延治，白人海.东北暴雨[M].北京：气象出版社，1992.
[4] 景学义，方丽娟，郭家林，等.黑龙江省暴雨的特征及天气学分类[J].自然灾害学报，2005，14（1）：54-58.
关键词 强对流天气；高空环流；物理量场；诊断分析；甘肃临夏；2016年7月17—18日
中图分类号 P458.1 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2017）20-0207-02
临夏州气象灾害占自然灾害的87%以上，暴雨是临夏州主要的一种灾害性天气[1]，每年6—8月，临夏地区局地大（暴）雨时有发生，大（暴）雨大多以雷阵雨的形式在傍晚前后出现，强度大，灾情重[2-3]。2016年7月17—18日全州范围内出现了强对流天气过程。本文利用常规资料、物理量等资料分析其成因及中尺度特征[4]。
1 天气实况
受高原槽及北部弱冷空气共同影响，17日20：00开始全州大部地区出现中雨，局地大到暴雨天气。截至18日8：00，降水量>30 mm的站点：广河官坊山庄（43.1 mm）、官坊（40.6 mm）、城关（36.7 mm）、庄禾集新民（34.1 mm）、买家巷马家咀（34.1 mm）、东乡高山（39.3 mm）、五家卡家（37.6 mm）、风山（37.1 mm）、果园（36.8 mm）、车家湾（33.6 mm）、风山岭村（33.0 mm）、汪集（31.3 mm）、柳树（31.1 mm）、大树（30.3 mm）、赵家（30.0 mm）、永靖三塬两合（38.4 mm）、坪沟（34.7 mm）、太极孔家寺（33.8 mm）、红泉（32.1 mm）、三塬（30.8 mm）、杨塔赵山村（30.8 mm）、三塬新建村（30.4 mm）、太极白川村（30.0 mm）、和政马家堡（35.7 mm），其余各地普降小到中雨。此次降水临夏州西南部及北部降水量较大、分布范围广、持续时间长，对改善临夏州北部浅层墒情较为有利，同时改善了空气质量、降低了森林草原火险等级。
2 高空环流场特征
2.1 500 hPa环流形势
由图1可以看出，7月17日8：00 500 hPa欧亚中高纬维持两槽一脊型，副热带高压西伸至90°E附近，在青海北部形成高原槽且有温度槽配合，甘肃河东大部处于高原槽前西南气流中，临夏州及上游地区有明显风速辐合。至17日20：00高原低槽进一步东移发展，甘肃河东大部处于低槽前部西南气流之中，但风速较8：00有明显增加，且有更加强烈的风速辐合，露点温度差<4 ℃。河东大部处于大片高湿区下。高原低槽的东移、加强和维持及西南暖湿的不断北上输送是此次临夏州短时强降水和局地暴雨等大范围强对流天气过程的主要影响系统，这也是临夏州较为典型的强对流天气环流形势。
2.2 700 hPa环流形势
由图2可以看出，在青海南部形成一个闭合低涡，沿着西南风将南海及孟加拉湾暖湿水汽不断输送北上与新疆冷涡分裂冷空气南下在临夏州上空交绥，冷暖空气汇合使临夏州不稳定加大，此时露点温度差缩小到4 ℃左右，中低层风的辐合明显，临夏州各地相继出现强对流天气过程。
3 中尺度及物理量场分析
3.1 中尺度分析
由图3可知，湿区明显且范围大，高低层水汽充足。8：00、20：00高低层都有风的辐合，槽线20：00移至张掖与青海中部，酒泉至青海中部有明顯温度槽。
3.2 水汽条件
充沛的水汽条件是强对流天气发生所不可缺少的条件，水汽的垂直分布也是影响大气层结的重要原因。分析17日20：00中低层比湿场（图4），700～850 hPa比湿在9.0～10.0 g/kg之间，且比湿场范围进一步扩大，925 hPa比湿中心值达到13.0 g/kg。
3.3 不稳定层结
经验表明，当K指数>35 ℃时，大气具有较高的潜能。由2016年7月17日20：00 K指数场可知，8：00甘肃河东大部分地区K指数<36 ℃，只有陇南、天水局部地区>36 ℃，临夏州处于28 ℃附近。20：00河东大部分地区K指数骤增至34 ℃及以上，临夏州范围内也普遍增加至34 ℃及以上，说明此时已具备强对流发生发展的热力条件。
3.4 抬升条件分析
不同高度涡度值演变分析表明，16日临夏地区上空辐合、辐散形势不明显，从17日8：00起开始转为正值，至20：00 700 hPa涡度值达到最大值20，动力抬升较为明显，此时临夏地区处于辐散影响范围内，辐散明显增强，对于上升运动的维持和发展十分有利，为临夏州出现较强降水提供了动力条件。
4 地面图分析
由图5可以看出，7月17日8：00随着高空冷槽进一步东移南压，冷空气分裂下滑，地面图上临夏上游地区有大范围降水区域，20：00雨带东移，临夏后部为高压控制，降水明显。
5 卫星云图分析
通过分析8：00、14：00、17：00、20：00卫星云图移动情况，发现14：00有明显的带状锋面云系位于河西武威一带，17：00东移南亚至白银、兰州、临夏、甘南一带，20：00兰州、临夏、甘南一带对流发展更加旺盛，2：00对流云团主力开始移出临夏地区（降水强度减弱）。
6 结语
（1）高空槽东移冷空气下滑、高原低槽东移、加强和维持、西南暖湿气流输送是此次临夏州强对流天气、短时强降水出现的主要影响系统。强降水中心在临夏州偏南山区广河县一带，具有雨量大、持续时间长、范围广的特点。
（2）由于热力不稳定和来自南部水汽输送，临夏地区形成比湿大值区，降水前临夏地区850 hPa比湿达到10 g/kg，为本次强降水提供了充分的水汽条件。通过比较降水前后的比湿，降水前低层为水汽辐合，高层为水汽辐散。降水开始后辐合中心向下发展，高层辐散明显增大，低层辐合明显加强，对流发展更加旺盛。
（3）在物理量场上，不稳定能量的累积形成了深厚的不稳定层结；低层辐合、中高层为深厚辐散的配置为上升运动提供动力抬升条件；低层存在湿层且有明显水汽辐合而高层较干的配置为强对流天气的发生提供了充沛的水汽条件。
7 参考文献
[1] 俞小鼎，姚秀萍，熊延南.新一代天气雷达讲义[M].北京：中国气象局培训中心，2000.
[2] 王东海，钟水新，刘英，等.东北暴雨的研究[J].地球科学进展，2007，6（22）：549-560.
[3] 郑秀雅，张延治，白人海.东北暴雨[M].北京：气象出版社，1992.
[4] 景学义，方丽娟，郭家林，等.黑龙江省暴雨的特征及天气学分类[J].自然灾害学报，2005，14（1）：54-58.