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摘 要：本文利用常规巴里坤气象站观测资料、区域自动站气象观测资料、高空时空资料及T639（2.5°×2.5°）等分析资料，对2014年9月12日发生在哈密北部暴雨天气过程进行诊断分析。结果表明：此次降水是在有力的大尺度环流背景下发生的；高空的西风急流，中层的西南暖湿气流，中低层的切变线、辐合线、低层的偏东气流、地面冷高压是暴雨发生的影响系统；降水区域从低层到高层同时出现强烈的辐合上升运动，以及水汽在中低层的迅速集中、输送，为此次大降水的发生提供了有利的动力和水汽条件。
关键词：哈密北部；暴雨；环流形势；诊断分析
中图分类号：P458.121.1 文献标识码：A DOI：10.11974/nyyjs.20150935010
引言
暴雨是我国主要的灾害性天气之一，常给国民经济和人民生命财产带来巨大损失，因此暴雨的研究和预报一直受到政府和气象部门的高度重视[1]。西部地区干旱少雨，而新疆又是有名的干旱、半干旱地区，年平均降水量约147毫米，不到全国平均值的1/4，但是新疆95 %农田主要由山区自然降水补给的河水来灌溉，因而降水量多少与农牧区的丰歉关系非常密切，尤其是暴雨天气过程出现次数虽不多，但它往往能造成山洪爆发、泥石流，冲毁农田、破坏公路、铁路，使通讯中断等。随着国民经济的飞速发展，有关暴雨的研究成果不断涌现，其中陶诗言等[2]对中国暴雨的分布特征进行了详细的研究，并提出了暴雨的落区预报方法；同时干旱地区的暴雨也引起气象学者们关注，并进行了不少研究[3-5 ]。有学者对新疆强降雨的天气气候进行了分析，指出5 ～8 月强降雨出现频次较多，6 月最多[6]。而对9月份之后的暴雨特别是大暴雨的研究较少。秋季暴雨与夏季暴雨有无不同？为了揭示本次哈密北部大暴雨的成因，本文利用常规观测资料等，采用天气学及诊断分析方法，对产生大暴雨的水汽条件、动力热力特征和形成机制进行分析，以寻找此次暴雨的前期征兆和预报着眼点，为今后哈密北部秋季暴大降水天气服务积累经验，提高预报准确率。
中国气象局规定日降雨量（ 24h ）R≥50mm即定义为暴雨。而新疆是属于干旱、半干旱地区，因此按此规定新疆有80% 以上的站从未有过暴雨[7]。根据多年的预报服务实践、暴雨洪水成灾事实和干旱半干旱地区暴雨特点，新疆气象、水文部门以日降雨量R≥24mm 作为暴雨的标准。
1 天气实况
2014年9月11日夜间到12日白天受西伯利亚低槽和暖湿气流的共同影响，哈密地区自西向东出现了一次降水天气过程。此次强降水落区比较集中，主要出现在北部巴里坤及沿天山一带。暴雨中心巴里坤累计雨量33.6mm，突破历年9月日最大降水量30.4mm。根据观测记录，此次降水过程中有一个国家基本站和15个区域自动站日降水量超过24mm，6个站超过30mm，其中最大降水量出在巴里坤镇大直沟为36.8mm。
本次降水过程的特点是降水强度大、持续时间长、降水比较集中、山区出现雨转雪天气。暴雨发生后给当地的农牧业造成严重影响，特别是山区的雨转雪天气造成道路交通堵塞。
2 环流形势及主要影响系统
2.1 500hPa形势分析
此次暴雨前期（9～10日）欧亚范围内是两脊一槽的经向环流，东欧至乌拉尔山是比较强的高压脊，泰米尔半岛至西伯利亚为深厚的低值系统，另一高压位于新疆偏东到贝加尔湖之间，乌拉尔山脊前的建立比较强的北风带，引导新地岛以东的冷空气不断在西伯利亚低涡内堆积，其中心强度维持在536位势什米，并配合-28℃的冷中心，哈密受暖舌控制。
11日20时乌拉尔山脊向东南衰退，使西伯利亚低涡东移南调，主槽偏北，其底部进入新疆，不断分裂短波造成新疆北部及沿天山一带出现降水，-24℃线进入新疆北部，部分山区出现雨转雪天气。哈密处于低槽前的弱西南气流区。
12日08∶00西伯利亚低槽分为两部分（图1），北段北收，南段南调，主槽进入新疆东部。南支上有一支西南气流翻越青藏高原向东北输送暖湿气流，而北支上有一支西北气流自新地岛向东南输送冷空气，2支气流在东天山汇合，这也是造成哈密北部大降水的主要原因之一。同时冷舌压在新疆东部，-16℃进入哈密北部，部分区域出现雨转雪天气。
由此可见，造成此次暴雨天气是欧亚范围内呈两脊一槽的形势，随着乌拉尔山脊向东南衰退，西伯利亚大槽南调，同时由于下游贝加尔湖脊的长时间维持，给冷空气堆积南下创造了有利的条件，加上南北两支气流的作用，是这次暴雨的天气学条件。
2.2 高中低空急流
暴雨的落区与高低空急流的位置有着密切的关系。分析200hPa急流发现，西风急流的覆盖范围大，新疆整体受西风急流控制，到12日8∶00时，西风急流明显加强，由42m/s增加到60m/s，急流轴位于阿克苏到巴州之间；中层500hPa有2支急流，西北急流向东南延伸到E90°附近，弱西南急流向东北延伸到E95°附近；在东天山一带汇合，而低层（700hPa）偏东急流向西北延伸到E90°附近，暴雨中心位于高空急流出口区的左侧和低空急流的左前方，同时也符合新疆大降水“三股气流”的模型。
3 物理量场诊断分析
3.1 水汽通量分析
水汽通量指在单位时间内，流经某一单位面积的水汽含量。一般所说的水汽输送是指水汽的水平输送。
此次降水过程前期500hPa新疆整体水汽通量不大，维持在0.3～2.5g/（s·cm2·hPa）之间，到12日2∶00时在哈密地区北部、巴州的铁干里克一带水汽通量明显增大（图2），在8∶00时2支水汽大值区有所结合，最大达到5.97g/（s·cm2·hPa），因此表明在对流层中层的西南急流携带下，不断将南方的暖湿空气向东北输送，而上游地区在西北急流的作用下，不断将北方的冷空气向东南输送，在新疆东天山一带汇合；700hPa在12日5∶00时在铁干里克—十三间房—巴里坤一带水汽通量达到7.10g/（s·cm2·hPa）；850hPa从11日夜间到12日8∶00时在和田—巴州—十三间房一带有水汽通量大值区，最大达到8.64 g/（s·cm2·hPa）。因此，从底层到中层的水汽输送十分充沛，为降水提供了丰富的水汽条件。 3.2 垂直速度分析
11日23∶00垂直速度场显示（图3）：200～600hPa哈密北部表现为很强的上升运动区，最大上升运动中心位于500hPa附近，有2个中心，位于克拉玛依附近；位于吐鲁番的托克逊到巴里坤，中心最大值63.99Pa/s；到12日2∶00时上升运动明显加强，最大上升运动中心仍位于500hPa附近，哈密北部的上升运动明显加强并达到最大，中心值达78.5Pa/s，之后逐渐减小，而对应的300hPa上升运动中心位于北塔山附近，中心值达43.25 Pa/s；到12日14∶00时，200～500hPa垂直速度明显减小，转为下沉运动。因此，低层到高层的强辐合上升运动，加速了水汽的迅速集中，为暴雨提供了动力条件。
3.3 散度分析
此次过程散度场分析，在700hPa上从11日23∶00后在哈密北部维持有辐合中心，到12日05时达到最大，中心值达-112.39s-1中心，辐合上升运动位于700hP和200hPa（-35.6s-1）附近，而在500hPa和100hPa附近对应辐散下沉运动，散度垂直结构从低到高呈现辐合—辐散—辐合—辐散的双重结构，表明暴雨落区与辐散中心和辐合中心耦合作用强的地区吻合，高层强辐散的抽吸作用，促进了底层辐合的发展，有利于水汽和能量向降水区输送，造成局地暴雨的产生。
4 卫星云图演变特征
利用FY2e逐小时卫星云图资料对此次局地暴雨卫星云图演变特征进行分析。11日23∶00：一支云系位置偏北，位于伊犁—克拉玛依—福海一带，一支云系位于沿天山一带，这支云系又分为2块，一块位于巴音布鲁克以西，一块位于乌鲁木齐—昌吉州东部；受高空风的影响，云系向东移动并进一步发展，位于沿天山的2块云系在进入哈密北部时逐渐结合发展成带状云系，云层增厚，云中水汽含量增加，表明云系进一步发展，当2个云系汇合后，经常触发剧烈性天气发生。14∶00云系继续东北移动进入蒙古境内，哈密北部降水基本结束。
从此次暴雨过程的卫星云图演变特征可以清楚的看出，在整个降水过程中，导致暴雨发生的云系从发生、发展、成熟、减弱到消亡一直位于沿天山一带及哈密北部。巴里坤处于云团的中心地带，云顶温度梯度最大处是出现大暴雨的重要原因之一；而哈密市、伊吾位于基本处于降水云团的外围，只出现小雨。
5 小结
5.1 此次降水 过程是在有利的大尺度环流背景下产生的，影响系统是西伯利亚大槽分段南下，而下游贝加尔湖脊起到了阻挡作用，给冷空气南下堆积创造了有利时机。
5.2 高空的西 风急流，中层的西南暖湿气流，中低层的切变线、辐合线、低层的偏东气流，为此次大降水的形成起到了重要作用。
5.3 从低层到 高层同时出现强烈的辐合上升运动，以及水汽在中低层的迅速集中、输送，为此次大降水的发生提供了有利的动力和水汽条件。
参考文献
[1]张广周，李戈，白家惠等.不同高度急流耦合在2007年7月中旬河南省区域暴雨中的作用[J].气象与环境科学，2008，31（2）：7-12.
[2]陶诗言.中国之暴雨[M].北京： 科学出版社， 1979： 225.
[3]《西北暴雨》编写组，西北暴雨[M].气象出版社，1992：6.
[4]蒋军，谭艳梅，李如琦.2004 年7 月新疆特大暴雨过程的诊断分析[J]. 新疆气象，2005 ，28 （4）：426.
[5]陈春艳，孔期，李如琦.天山北坡一次特大暴雨过程诊断分析[J].气象，2012，38（1）：72-80.
[6]张家宝，孟齐辉，孙沈清等.新疆短期天气预报指导手册[M].乌鲁木齐： 新疆人民出版社，1986 ：218.
[7]张家宝，邓子风.新疆降水概论[M].北京：气象出版社，1987.
作者简介：苗运玲（1976-），女，工程师，现主要从事短期预报及气象服务工作。
关键词：哈密北部；暴雨；环流形势；诊断分析
中图分类号：P458.121.1 文献标识码：A DOI：10.11974/nyyjs.20150935010
引言
暴雨是我国主要的灾害性天气之一，常给国民经济和人民生命财产带来巨大损失，因此暴雨的研究和预报一直受到政府和气象部门的高度重视[1]。西部地区干旱少雨，而新疆又是有名的干旱、半干旱地区，年平均降水量约147毫米，不到全国平均值的1/4，但是新疆95 %农田主要由山区自然降水补给的河水来灌溉，因而降水量多少与农牧区的丰歉关系非常密切，尤其是暴雨天气过程出现次数虽不多，但它往往能造成山洪爆发、泥石流，冲毁农田、破坏公路、铁路，使通讯中断等。随着国民经济的飞速发展，有关暴雨的研究成果不断涌现，其中陶诗言等[2]对中国暴雨的分布特征进行了详细的研究，并提出了暴雨的落区预报方法；同时干旱地区的暴雨也引起气象学者们关注，并进行了不少研究[3-5 ]。有学者对新疆强降雨的天气气候进行了分析，指出5 ～8 月强降雨出现频次较多，6 月最多[6]。而对9月份之后的暴雨特别是大暴雨的研究较少。秋季暴雨与夏季暴雨有无不同？为了揭示本次哈密北部大暴雨的成因，本文利用常规观测资料等，采用天气学及诊断分析方法，对产生大暴雨的水汽条件、动力热力特征和形成机制进行分析，以寻找此次暴雨的前期征兆和预报着眼点，为今后哈密北部秋季暴大降水天气服务积累经验，提高预报准确率。
中国气象局规定日降雨量（ 24h ）R≥50mm即定义为暴雨。而新疆是属于干旱、半干旱地区，因此按此规定新疆有80% 以上的站从未有过暴雨[7]。根据多年的预报服务实践、暴雨洪水成灾事实和干旱半干旱地区暴雨特点，新疆气象、水文部门以日降雨量R≥24mm 作为暴雨的标准。
1 天气实况
2014年9月11日夜间到12日白天受西伯利亚低槽和暖湿气流的共同影响，哈密地区自西向东出现了一次降水天气过程。此次强降水落区比较集中，主要出现在北部巴里坤及沿天山一带。暴雨中心巴里坤累计雨量33.6mm，突破历年9月日最大降水量30.4mm。根据观测记录，此次降水过程中有一个国家基本站和15个区域自动站日降水量超过24mm，6个站超过30mm，其中最大降水量出在巴里坤镇大直沟为36.8mm。
本次降水过程的特点是降水强度大、持续时间长、降水比较集中、山区出现雨转雪天气。暴雨发生后给当地的农牧业造成严重影响，特别是山区的雨转雪天气造成道路交通堵塞。
2 环流形势及主要影响系统
2.1 500hPa形势分析
此次暴雨前期（9～10日）欧亚范围内是两脊一槽的经向环流，东欧至乌拉尔山是比较强的高压脊，泰米尔半岛至西伯利亚为深厚的低值系统，另一高压位于新疆偏东到贝加尔湖之间，乌拉尔山脊前的建立比较强的北风带，引导新地岛以东的冷空气不断在西伯利亚低涡内堆积，其中心强度维持在536位势什米，并配合-28℃的冷中心，哈密受暖舌控制。
11日20时乌拉尔山脊向东南衰退，使西伯利亚低涡东移南调，主槽偏北，其底部进入新疆，不断分裂短波造成新疆北部及沿天山一带出现降水，-24℃线进入新疆北部，部分山区出现雨转雪天气。哈密处于低槽前的弱西南气流区。
12日08∶00西伯利亚低槽分为两部分（图1），北段北收，南段南调，主槽进入新疆东部。南支上有一支西南气流翻越青藏高原向东北输送暖湿气流，而北支上有一支西北气流自新地岛向东南输送冷空气，2支气流在东天山汇合，这也是造成哈密北部大降水的主要原因之一。同时冷舌压在新疆东部，-16℃进入哈密北部，部分区域出现雨转雪天气。
由此可见，造成此次暴雨天气是欧亚范围内呈两脊一槽的形势，随着乌拉尔山脊向东南衰退，西伯利亚大槽南调，同时由于下游贝加尔湖脊的长时间维持，给冷空气堆积南下创造了有利的条件，加上南北两支气流的作用，是这次暴雨的天气学条件。
2.2 高中低空急流
暴雨的落区与高低空急流的位置有着密切的关系。分析200hPa急流发现，西风急流的覆盖范围大，新疆整体受西风急流控制，到12日8∶00时，西风急流明显加强，由42m/s增加到60m/s，急流轴位于阿克苏到巴州之间；中层500hPa有2支急流，西北急流向东南延伸到E90°附近，弱西南急流向东北延伸到E95°附近；在东天山一带汇合，而低层（700hPa）偏东急流向西北延伸到E90°附近，暴雨中心位于高空急流出口区的左侧和低空急流的左前方，同时也符合新疆大降水“三股气流”的模型。
3 物理量场诊断分析
3.1 水汽通量分析
水汽通量指在单位时间内，流经某一单位面积的水汽含量。一般所说的水汽输送是指水汽的水平输送。
此次降水过程前期500hPa新疆整体水汽通量不大，维持在0.3～2.5g/（s·cm2·hPa）之间，到12日2∶00时在哈密地区北部、巴州的铁干里克一带水汽通量明显增大（图2），在8∶00时2支水汽大值区有所结合，最大达到5.97g/（s·cm2·hPa），因此表明在对流层中层的西南急流携带下，不断将南方的暖湿空气向东北输送，而上游地区在西北急流的作用下，不断将北方的冷空气向东南输送，在新疆东天山一带汇合；700hPa在12日5∶00时在铁干里克—十三间房—巴里坤一带水汽通量达到7.10g/（s·cm2·hPa）；850hPa从11日夜间到12日8∶00时在和田—巴州—十三间房一带有水汽通量大值区，最大达到8.64 g/（s·cm2·hPa）。因此，从底层到中层的水汽输送十分充沛，为降水提供了丰富的水汽条件。 3.2 垂直速度分析
11日23∶00垂直速度场显示（图3）：200～600hPa哈密北部表现为很强的上升运动区，最大上升运动中心位于500hPa附近，有2个中心，位于克拉玛依附近；位于吐鲁番的托克逊到巴里坤，中心最大值63.99Pa/s；到12日2∶00时上升运动明显加强，最大上升运动中心仍位于500hPa附近，哈密北部的上升运动明显加强并达到最大，中心值达78.5Pa/s，之后逐渐减小，而对应的300hPa上升运动中心位于北塔山附近，中心值达43.25 Pa/s；到12日14∶00时，200～500hPa垂直速度明显减小，转为下沉运动。因此，低层到高层的强辐合上升运动，加速了水汽的迅速集中，为暴雨提供了动力条件。
3.3 散度分析
此次过程散度场分析，在700hPa上从11日23∶00后在哈密北部维持有辐合中心，到12日05时达到最大，中心值达-112.39s-1中心，辐合上升运动位于700hP和200hPa（-35.6s-1）附近，而在500hPa和100hPa附近对应辐散下沉运动，散度垂直结构从低到高呈现辐合—辐散—辐合—辐散的双重结构，表明暴雨落区与辐散中心和辐合中心耦合作用强的地区吻合，高层强辐散的抽吸作用，促进了底层辐合的发展，有利于水汽和能量向降水区输送，造成局地暴雨的产生。
4 卫星云图演变特征
利用FY2e逐小时卫星云图资料对此次局地暴雨卫星云图演变特征进行分析。11日23∶00：一支云系位置偏北，位于伊犁—克拉玛依—福海一带，一支云系位于沿天山一带，这支云系又分为2块，一块位于巴音布鲁克以西，一块位于乌鲁木齐—昌吉州东部；受高空风的影响，云系向东移动并进一步发展，位于沿天山的2块云系在进入哈密北部时逐渐结合发展成带状云系，云层增厚，云中水汽含量增加，表明云系进一步发展，当2个云系汇合后，经常触发剧烈性天气发生。14∶00云系继续东北移动进入蒙古境内，哈密北部降水基本结束。
从此次暴雨过程的卫星云图演变特征可以清楚的看出，在整个降水过程中，导致暴雨发生的云系从发生、发展、成熟、减弱到消亡一直位于沿天山一带及哈密北部。巴里坤处于云团的中心地带，云顶温度梯度最大处是出现大暴雨的重要原因之一；而哈密市、伊吾位于基本处于降水云团的外围，只出现小雨。
5 小结
5.1 此次降水 过程是在有利的大尺度环流背景下产生的，影响系统是西伯利亚大槽分段南下，而下游贝加尔湖脊起到了阻挡作用，给冷空气南下堆积创造了有利时机。
5.2 高空的西 风急流，中层的西南暖湿气流，中低层的切变线、辐合线、低层的偏东气流，为此次大降水的形成起到了重要作用。
5.3 从低层到 高层同时出现强烈的辐合上升运动，以及水汽在中低层的迅速集中、输送，为此次大降水的发生提供了有利的动力和水汽条件。
参考文献
[1]张广周，李戈，白家惠等.不同高度急流耦合在2007年7月中旬河南省区域暴雨中的作用[J].气象与环境科学，2008，31（2）：7-12.
[2]陶诗言.中国之暴雨[M].北京： 科学出版社， 1979： 225.
[3]《西北暴雨》编写组，西北暴雨[M].气象出版社，1992：6.
[4]蒋军，谭艳梅，李如琦.2004 年7 月新疆特大暴雨过程的诊断分析[J]. 新疆气象，2005 ，28 （4）：426.
[5]陈春艳，孔期，李如琦.天山北坡一次特大暴雨过程诊断分析[J].气象，2012，38（1）：72-80.
[6]张家宝，孟齐辉，孙沈清等.新疆短期天气预报指导手册[M].乌鲁木齐： 新疆人民出版社，1986 ：218.
[7]张家宝，邓子风.新疆降水概论[M].北京：气象出版社，1987.
作者简介：苗运玲（1976-），女，工程师，现主要从事短期预报及气象服务工作。