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摘 要：利用MICAPS高空、地面等常规资料，NCEP 1°×1°再分析资料，对2017年7月3—4日发生在甘肃酒泉的1次强降水过程的环流背景演变、中尺度环境条件、水汽条件、物理量条件等特征进行了诊断分析。结果表明：500hPa新疆冷槽、700hPa柴达木低涡是此次强降水发生的大尺度环境条件；酒泉区域内低层相对湿度高、比湿>8g/kg以及东南气流向酒泉区域输送水汽等为强降水提供了充沛的水汽条件；酒泉区域强烈的上升运动和垂直抬升机制为降水提供充足的动力条件；K指数、si指数等的显著变化，也有利于强降水的形成。
关键词：强降水；水汽；物理量特征；酒泉地区
中图分类号 P458.121.1 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2018）17-0135-03
1 强降水天气实况及环流形势分析
1.1 天气实况 2017年7月3日—4日，位于河西走廊西部的酒泉市出现强降水天气，全市共出现45站次中雨（河西标准），14站次大雨（河西标准），2站次暴雨（河西标准），过程最大降水量出现在肃北观测站，为60.4mm。在降水过程中，出现了2站次小时降水量超过10mm的短时强降水（河西标准）。
1.2 环流形势分析 3日08时500hPa高空形势图上，中高纬度为2槽1脊形势，北疆及东疆地区处在冷槽控制之下，冷平流明显；青海北部有风场切变。另外，河套地区上空有闭合高压生成，由于高压脊的阻挡作用，使进入新疆冷槽移动缓慢，冷空气在河西西部堆积，同时沿河西走廊的偏东气流在酒泉地区较为强盛。700hPa高空，柴达木盆地上空有明显切变和低涡生成，沿河西走廊仍有一支较强偏东气流存在，向酒泉地区不断输送水汽。髙湿区位于新疆东部至河西西部，高能高湿的环境条件、低层柴达木气旋式切变以及较好辐合上升条件，为强降水的形成提供了有利的环流形势。
1.3 中尺度环境 3日08时中尺度分析，500hPa若羌附近和蒙古国西部分别是2个冷中心，青海西部有一低涡；700hPa乌鲁木齐—若羌有一切变线，兰州到肃北有1条显著流线，伴随着东风，向酒泉输送水汽，青海西北部和酒泉西部比湿>8g/kg，有利于降水；同时酒泉西部cape>100J/kg，其中酒泉站cape达375J/kg，有效位能的积聚，为强降水的发生提供能量。综合分析，3日08时酒泉大部高层辐散，低层辐合，中低层有冷空气侵入，有利于对流。
4日08时中尺度分析，500hPa蒙古国西南部一西宁有短波槽，红柳河一玉树有温度槽，温度槽落后于短波槽；700hPa酒泉北部正涡度较大，相对湿度达到80%，处于湿区中，从哈密到甘肃中部有显著急流，同时酒泉大部比湿>8g/kg，非常有利于降水；酒泉地区cape>100J/kg，其中马鬃山cape达556J/kg，低层与高层温度相差较大，累积的不稳定能量较多，也有利于降水。综合分析，4日08时酒泉大部分高层仍为辐散，低层存在切变线辐合，有利于对流天气的发生发展。
2 物理量特征分析
2.1 水汽条件
2.1.1 相对湿度 水汽是形成降水的必要条件，一般认为低层700hPa的湿度与降水有直接的关系。一般把相对湿度>70%的区域称为湿区。3日20时，酒泉相对湿度较高，均超过70%，肃北达到90%作用，同时酒泉上空700hPa比湿较大，对应3日降水实况，肃北降水51.3mm，说明较高的相对湿度有利于降水。
2.1.2 水平水汽通量 水汽通量是表示水汽输送强度的物理量。3日08时700hPa酒泉地区水汽通量均为正值（图略），表明水汽向本区域汇聚，其中青海中西部为大值区，最大值格尔木附近，水汽通量13*10*-1g*cm-1*hPa-1*s-1，水汽通量的这种分布为强降水的产生提供了必要的水汽条件。
2.1.3 水汽通量散度 水汽通量的数值和方向，只能了解降水过程的水汽来源和水汽输送，但降水究竟出现在何处，雨量有多大等，则与水汽通量散度的关系更为密切。3日08时700hPa水汽通量散度图上酒泉处于水汽汇合区，结合水汽通量有大量水汽向酒泉汇聚，水汽在本区域辐合上升，底层强的水汽辐合为强降水提供了充足的水汽。同时沿河西走廊有一水汽通量脊向本区延伸，形成了1条明显的水汽输送带，为强降水的形成提供了充足的水汽，这有利于水汽向本区域输送和积聚，由于河西地区地形复杂，水汽到达后地形所造成的辐合作用更加明显，更容易形成局地强降水中心。
2.2 动力条件
2.2.1 垂直速度 降水过程还需要较强的垂直运动条件。垂直速度是反映大气上升运动强弱的重要物理量，水汽在降水地区辐合上升，在上升中绝热膨胀冷却凝结成云。3日08时酒泉西部与青海交界处是正垂直速度大值区，酒泉附近为负值区，中心值-2.1*10-2hPa·s-1，到了20时，本区域上升运动继续加强，东部速度加强较快，酒泉附近的负值中心在700hPa有-3.4*10-2hPa·s-1，上升气流正好满足了降水所需的抬升条件，与本地降水区域吻合。
2.2.2 涡度时间剖面 降水最大中心肃北涡度的垂直分析表明：2日08—20时中高层正涡度减小，低层负涡度减小，到3日08时中高层正涡度加大，500hPa正涡度大于10-5s-1，300～400hPa正涡度变化较大，低层负涡度变化明显，高层等高线呈气旋性弯曲，低层负涡度逐渐减小，配合地面冷平流，又加之低层辐合，气旋性涡度增强，形成强迫抬升，同时配合低层偏东气流输送暖湿水汽，非常有利于肃北降水，3日08时左右也是肃北主要的降水时段；此后到3日20时中高层正涡度减小，低层负涡度增大；4日08时高层正涡度增大，气旋性涡度增强，中低层负涡度明显增大，反气旋涡度增强，配合肃北较大的比湿，有利于降水，4日08时左右也是肃北的次要降水时段。高层正涡度建立、发展，低层负涡度的减小，为本区域降水提供必要的动力条件。
2.3 能量条件
2.3.1 K指数 K指数表征了大气的温度垂直递减率和大气低层的湿度条件与饱和程度。3日08时4个站都开始成上升趋势，大气层结不稳定，对应地面降水时段；到4日08时以后酒泉、敦煌和哈密上升，但若羌開始下降，对比4日08时700hPa涡度，若羌涡度为负涡度区，且4日08时若羌无降水，随后到4日20时4个站均下降，降水结束。分析表明：K指数越大，中低层越不稳定，容易产生对流，有利于降水的发生。
2.3.2 SI指数 3日08时开始，4个站SI值均下降，到20时4个站均降为负值，酒泉、敦煌和若羌继续下降，且若羌下降趋势最明显；到4日20时，若羌SI指数上升，其余有小幅度下降（图略）。对应降水时段敦煌降水为3日凌晨，酒泉为3日白天。
3 结论
（1）500hPa新疆冷槽、700hPa柴达木低涡切变、偏东气流等是本次强降水发生的大尺度环境条件，环流场的配置类似于“北槽南涡”的环流形势。
（2）低层偏东气流形成的水汽输送带、比湿大于8g/kg、相对湿度大值区等因素，影响了酒泉市降水量及降水范围，同时水汽由低层向高层输送通道的建立，配合较好的水汽通量及水汽通量散度，为本区提供必要的水汽条件。
（3）低层较强的上升运动，利于低空对流不稳定层结的建立和维持，配合正涡度建立、发展，低层负涡度的减小，为本区强降水提供了必要的动力条件。
（4）K指数的增大，SI指数的减小，均对酒泉地区降水有重要指示意义。
参考文献
[1]张文军，李健.对甘肃酒泉一次暴雨的数值模拟和诊断分析[J].干旱气象，2012，30（1）100-106.
[2]李红英，高振荣，田庆明，等.甘肃酒泉一次罕见大暴雨过程的天气学诊断分析[J].干旱区资源与环境；2013，27（11）165-171.
[3]李红英，高振荣，田庆明.青藏高原东北边坡强降水论文集[M].北京：气象出版社，2012：156-166.
[4]张文军，高振荣，成静.2016年6月1日酒泉市暴雨特征分析[J].现代农业科技，2016，19. （责编：张宏民）
关键词：强降水；水汽；物理量特征；酒泉地区
中图分类号 P458.121.1 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2018）17-0135-03
1 强降水天气实况及环流形势分析
1.1 天气实况 2017年7月3日—4日，位于河西走廊西部的酒泉市出现强降水天气，全市共出现45站次中雨（河西标准），14站次大雨（河西标准），2站次暴雨（河西标准），过程最大降水量出现在肃北观测站，为60.4mm。在降水过程中，出现了2站次小时降水量超过10mm的短时强降水（河西标准）。
1.2 环流形势分析 3日08时500hPa高空形势图上，中高纬度为2槽1脊形势，北疆及东疆地区处在冷槽控制之下，冷平流明显；青海北部有风场切变。另外，河套地区上空有闭合高压生成，由于高压脊的阻挡作用，使进入新疆冷槽移动缓慢，冷空气在河西西部堆积，同时沿河西走廊的偏东气流在酒泉地区较为强盛。700hPa高空，柴达木盆地上空有明显切变和低涡生成，沿河西走廊仍有一支较强偏东气流存在，向酒泉地区不断输送水汽。髙湿区位于新疆东部至河西西部，高能高湿的环境条件、低层柴达木气旋式切变以及较好辐合上升条件，为强降水的形成提供了有利的环流形势。
1.3 中尺度环境 3日08时中尺度分析，500hPa若羌附近和蒙古国西部分别是2个冷中心，青海西部有一低涡；700hPa乌鲁木齐—若羌有一切变线，兰州到肃北有1条显著流线，伴随着东风，向酒泉输送水汽，青海西北部和酒泉西部比湿>8g/kg，有利于降水；同时酒泉西部cape>100J/kg，其中酒泉站cape达375J/kg，有效位能的积聚，为强降水的发生提供能量。综合分析，3日08时酒泉大部高层辐散，低层辐合，中低层有冷空气侵入，有利于对流。
4日08时中尺度分析，500hPa蒙古国西南部一西宁有短波槽，红柳河一玉树有温度槽，温度槽落后于短波槽；700hPa酒泉北部正涡度较大，相对湿度达到80%，处于湿区中，从哈密到甘肃中部有显著急流，同时酒泉大部比湿>8g/kg，非常有利于降水；酒泉地区cape>100J/kg，其中马鬃山cape达556J/kg，低层与高层温度相差较大，累积的不稳定能量较多，也有利于降水。综合分析，4日08时酒泉大部分高层仍为辐散，低层存在切变线辐合，有利于对流天气的发生发展。
2 物理量特征分析
2.1 水汽条件
2.1.1 相对湿度 水汽是形成降水的必要条件，一般认为低层700hPa的湿度与降水有直接的关系。一般把相对湿度>70%的区域称为湿区。3日20时，酒泉相对湿度较高，均超过70%，肃北达到90%作用，同时酒泉上空700hPa比湿较大，对应3日降水实况，肃北降水51.3mm，说明较高的相对湿度有利于降水。
2.1.2 水平水汽通量 水汽通量是表示水汽输送强度的物理量。3日08时700hPa酒泉地区水汽通量均为正值（图略），表明水汽向本区域汇聚，其中青海中西部为大值区，最大值格尔木附近，水汽通量13*10*-1g*cm-1*hPa-1*s-1，水汽通量的这种分布为强降水的产生提供了必要的水汽条件。
2.1.3 水汽通量散度 水汽通量的数值和方向，只能了解降水过程的水汽来源和水汽输送，但降水究竟出现在何处，雨量有多大等，则与水汽通量散度的关系更为密切。3日08时700hPa水汽通量散度图上酒泉处于水汽汇合区，结合水汽通量有大量水汽向酒泉汇聚，水汽在本区域辐合上升，底层强的水汽辐合为强降水提供了充足的水汽。同时沿河西走廊有一水汽通量脊向本区延伸，形成了1条明显的水汽输送带，为强降水的形成提供了充足的水汽，这有利于水汽向本区域输送和积聚，由于河西地区地形复杂，水汽到达后地形所造成的辐合作用更加明显，更容易形成局地强降水中心。
2.2 动力条件
2.2.1 垂直速度 降水过程还需要较强的垂直运动条件。垂直速度是反映大气上升运动强弱的重要物理量，水汽在降水地区辐合上升，在上升中绝热膨胀冷却凝结成云。3日08时酒泉西部与青海交界处是正垂直速度大值区，酒泉附近为负值区，中心值-2.1*10-2hPa·s-1，到了20时，本区域上升运动继续加强，东部速度加强较快，酒泉附近的负值中心在700hPa有-3.4*10-2hPa·s-1，上升气流正好满足了降水所需的抬升条件，与本地降水区域吻合。
2.2.2 涡度时间剖面 降水最大中心肃北涡度的垂直分析表明：2日08—20时中高层正涡度减小，低层负涡度减小，到3日08时中高层正涡度加大，500hPa正涡度大于10-5s-1，300～400hPa正涡度变化较大，低层负涡度变化明显，高层等高线呈气旋性弯曲，低层负涡度逐渐减小，配合地面冷平流，又加之低层辐合，气旋性涡度增强，形成强迫抬升，同时配合低层偏东气流输送暖湿水汽，非常有利于肃北降水，3日08时左右也是肃北主要的降水时段；此后到3日20时中高层正涡度减小，低层负涡度增大；4日08时高层正涡度增大，气旋性涡度增强，中低层负涡度明显增大，反气旋涡度增强，配合肃北较大的比湿，有利于降水，4日08时左右也是肃北的次要降水时段。高层正涡度建立、发展，低层负涡度的减小，为本区域降水提供必要的动力条件。
2.3 能量条件
2.3.1 K指数 K指数表征了大气的温度垂直递减率和大气低层的湿度条件与饱和程度。3日08时4个站都开始成上升趋势，大气层结不稳定，对应地面降水时段；到4日08时以后酒泉、敦煌和哈密上升，但若羌開始下降，对比4日08时700hPa涡度，若羌涡度为负涡度区，且4日08时若羌无降水，随后到4日20时4个站均下降，降水结束。分析表明：K指数越大，中低层越不稳定，容易产生对流，有利于降水的发生。
2.3.2 SI指数 3日08时开始，4个站SI值均下降，到20时4个站均降为负值，酒泉、敦煌和若羌继续下降，且若羌下降趋势最明显；到4日20时，若羌SI指数上升，其余有小幅度下降（图略）。对应降水时段敦煌降水为3日凌晨，酒泉为3日白天。
3 结论
（1）500hPa新疆冷槽、700hPa柴达木低涡切变、偏东气流等是本次强降水发生的大尺度环境条件，环流场的配置类似于“北槽南涡”的环流形势。
（2）低层偏东气流形成的水汽输送带、比湿大于8g/kg、相对湿度大值区等因素，影响了酒泉市降水量及降水范围，同时水汽由低层向高层输送通道的建立，配合较好的水汽通量及水汽通量散度，为本区提供必要的水汽条件。
（3）低层较强的上升运动，利于低空对流不稳定层结的建立和维持，配合正涡度建立、发展，低层负涡度的减小，为本区强降水提供了必要的动力条件。
（4）K指数的增大，SI指数的减小，均对酒泉地区降水有重要指示意义。
参考文献
[1]张文军，李健.对甘肃酒泉一次暴雨的数值模拟和诊断分析[J].干旱气象，2012，30（1）100-106.
[2]李红英，高振荣，田庆明，等.甘肃酒泉一次罕见大暴雨过程的天气学诊断分析[J].干旱区资源与环境；2013，27（11）165-171.
[3]李红英，高振荣，田庆明.青藏高原东北边坡强降水论文集[M].北京：气象出版社，2012：156-166.
[4]张文军，高振荣，成静.2016年6月1日酒泉市暴雨特征分析[J].现代农业科技，2016，19. （责编：张宏民）