2016年主汛期河南縣連續強降水天氣診斷分析

徐開宇+鄭志紅+侯琳

摘要 本文利用常規觀測資料、Micaps、衛星云圖、多普勒雷達資料等，對2016年汛期內8月23—24日青海省河南縣出現的短時強降水天氣進行環流背景及物理量場的分析，重點分析造成此次強降水的主要原因。結果表明，在588線副高控制范圍內的高濕高溫狀態下，冷暖空氣的匯合以及切變輻合造成了此次對流不穩定；在具備充分水汽供應的條件下，垂直方向上低空輻合高空輻散的配置為此次降水提供了動力條件。

關鍵詞 強降水；天氣；診斷分析；主汛期；青海河南；2016年

中圖分類號 P426.6 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2017）12-0233-03

河南縣位于青藏高原東部、青海省的東南部、九曲黃河第一右旋彎曲部的弦部的南端，氣候為高原大陸性氣候，屬高原亞寒帶濕潤氣候區。由于海拔較高、地勢復雜和受季風的影響，高原大陸性氣候特點比較明顯。

短時強降水是河南縣夏季尤其汛期內主要的災害性天氣之一，而強降水的特征屬于中小尺度天氣系統，并且突發性較強，時空尺度小，發展和移動速度較快，一旦降水強度較大，很容易引發災害，因而這也成為了天氣預報業務工作的重點和難點之一[1-2]。本文對青海省河南縣2016年8月23—24日連續2 d夜間出現的短時強降水過程進行診斷分析和總結，以期為以后預報此類天氣過程提供參考。

1 天氣實況與災情

2016年8月23日、24日河南縣連續2 d出現了短時強降水天氣（圖1）。23日降水主要集中在22：00—24：00，最大降水在23：00，達24.6 mm，過程降水量達50.2 mm。24日夜間又在河南縣本站出現短時強降水，其中20：00—21：00的1 h降水達到58.5 mm，突破歷史日極值，此后降水逐漸減小，至次日1：00降水才結束，總降水達66.8 mm。該地連續2 d降水都達到暴雨量級，并且降水相對集中、時間短、強度大。

河南縣連續2 d出現暴雨天氣致使該縣233戶998人受災，1人輕微受傷，損壞房屋（包括2層樓房、平房、輔助房）345間，沖毀涵洞6個、小型橋梁1座、帳篷17頂，損壞網圍欄1 500 m、倒塌圍墻1 700 m，1輛出租車嚴重泡水報廢，損壞5輛摩托車，群眾家中室內裝潢家具及家電等日用品受到不同程度的損壞，經濟損失達237萬元。

2 天氣形勢分析

2.1 高空環流形勢

從500 hPa高空圖分析，見圖2（a），23日8：00青海省在588 hPa副熱帶高壓（以下簡稱“副高”）控制范圍內，592 hPa高壓中心位于四川—江蘇一帶，河南縣地處四川西部方位，受592 hPa外圍偏東南氣流影響，青海省東部地區溫度露點差 ≤5 ℃。到了23日20：00，隨著白天溫度升高，全省又位于很強的暖中心區域，溫度露點差逐漸減小到3 ℃以內，即處于高濕高溫狀態下，配合400 hPa青南地區玉樹至河南一線受偏西風與偏東風的輻合，這也使此次強降水的觸發機制有所形成。到了24日20：00副高繼續加強西伸，見圖2（b），控制到整個西藏地區，在高壓內部西藏地區色林措湖附近形成斷裂的閉合588 hPa的小高壓。因為青海青南地區受副高外圍的東南風在588 hPa小高壓附近的風向轉為偏西南風，所以20：00青海玉樹、果洛及黃南南部受西南氣流影響，河南縣上游的同德地區T-Td≤1 ℃，為濕度中心。在巴爾喀什湖高空槽的80°E附近區域等溫線密集，高空鋒區明顯，冷空氣南下，冷平流進入暖區，造成冷暖空氣的匯合，并且在青海湖偏南、河南縣上游的貴南站附近形成切變輻合，造成對流不穩定，形成了局地大暴雨天氣。在整個過程中，副高的西進加強也說明能量集聚[3-4]。

2.2 地面形勢

2016年8月23日、24日地面形勢比較相似，青海均受熱低壓控制。24日14：00中高緯度位于巴爾科什湖冷高壓中心，不斷分裂的冷空氣南下在北疆堆積，分成2路侵入青海省，一路從海西侵入，另一路從河西走廊東移倒灌青海東北部。至24日20：00，全省都有冷空氣，為正變壓、負變溫。午后冷暖空氣的匯合是造成熱對流的條件之一[5-6]。并且從24日17：00的流線圖（圖3）上看，河南地區的輻合較強，成為輻合中心，這也是強降水形成前的觸發條件。與此同時海南、果洛部分地區開始出現降水。

3 物理量對比分析

3.1 水汽條件分析

對2016年8月22日20：00至24日20：00的水汽通量散度進行分析，700 hPa上8月22日20：00青海省境內大部分都是正值區，23日8：00青藏高原中東部水汽有明顯的增加趨勢，到24日20：00青南地區形成了最大中心值為 -37×10-7 g/（cm2·hPa·s）的輻合區，河南縣上空的輻合值達到 -8×10-7 g/（cm2·hPa·s），并且大降水區處于水汽通量輻合帶中。在500 hPa上河南縣為輻合區，上升至400、300 hPa表現為正值，為輻散區。強降水過程在水汽通量散度場上低層輻合高層輻散，為暴雨天氣提供了必要的水汽凝結條件[7-8]。

3.2 渦度場分析

8月23日強對流天氣發生前期，從渦度場可以看出，在青海偏南地區500 hPa上有1個45.3×10-6 s-1的強輻合中心。從渦度場垂直剖面圖看，青南地區300 hPa以上為輻散氣流，輻散中心位于150 hPa附近，中心值為-36×10-6 s-1，300 hPa以下為正渦度區，最大輻合中心在青海省海南州偏南地區，中心值為32×10-6 s-1，高低空的強輻合輻散中心與強對流天氣發生過程中暴雨落區有一定的對應關系。

4 不穩定層結分析

由于本次強降水也屬于青南地區大范圍的區域降水，受西南氣流影響，河南縣沒有探空站，所以在分析不穩定層結時選取河南上游站達日站（站號：56046）作為指標站。本次通過抬升指數LI、最大對流穩定度BIC對層結穩定度進行分析（表1）。抬升指數LI在2次降水過程的23日20：00、24日20：00都由正值變為負值，LI<0 ℃表示層結不穩定。最大對流穩定度BIC越高越有利于降水的產生，在此2次降水過程時都呈上升趨勢，并且在24日20：00從2.2 ℃直接上升至9.2 ℃。指數的變化都是有利于強降水，這也可以說明通過層結穩定度指數的變化可以有效判斷大降水的產生。

同樣，對上游達日站進行探空資料分析可以看到，23日8：00開始資料上整個低層到高層反應水汽條件都較好，說明此次降水始終處于高濕高溫狀態。24日20：00中高層300～550 hPa有較強的不穩定正能量區（圖4），濕度條件也是從低層到高層較好，400～500 hPa之間風切變明顯，提供抬升條件易形成強對流，也就是河南縣在23日22：00—23：00、24日20：00—21：00分別出現了24.6、58.5 mm的短時強降水。

5 衛星云圖分析

從此次強對流天氣衛星云圖演變分析得知，23日、24日降水云系演變過程較相似。本文重點分析24日云系演變情況，即：24日12：00開始玉樹、果洛有對流單體發展，結構密實清晰。到18：00，見圖5（a），整個青南地區上空對流云團擴大發展勢頭旺盛，并且緩慢向東南方向移動，云團主力前沿已到達共和、貴南一帶。21：00分裂的對流云團逐漸合并擴大成一片，見圖5（b），并且在黃南州上空維持。并且云團內最強處白色塊狀云系就在澤庫與河南交界處，云頂亮溫TBB最大值達236 K，說明此時對流旺盛。到了23：00，云系在原地開始減弱，降水也逐漸減小。

6 雷達回波分析

從雷達回波演變圖（圖6）上分析，24日18：00反射率因子上看河南縣西部地區出現了大片的回波區，并在逐漸往東方向移動過程中形成一條回波帶，到了20：30河南縣上空有西南、東北走向的回波帶，最大回波強度達到42 dBZ，并且從剖面圖發現回波強度比較深厚。受此影響河南地區出現了相對較大的短時暴雨。

7 結論

（1）在588 hPa副高控制范圍內，同時配合很強的暖中心區域，溫度露點差在3 ℃以內的高濕高溫狀態下，冷平流進入暖區造成冷暖空氣的匯合，并且形成切變輻合，造成對流不穩定，形成了本次過程局地大暴雨天氣。

（2）持續的高溫天氣為強降水積累了一定能量，在具備充分水汽供應條件下，渦度場上的低空輻合高空輻散的這種配置，為此次降水提供動力條件。并且通過抬升指數LI、最大對流穩定度BIC層結穩定度指數的變化是一個重要的判斷大降水的依據。

（3）對流云團發展合并，最大回波強度達到40 dBZ、云頂亮溫TBB最大值達200 K以上，說明對流旺盛，雷達強回波帶過境的地方會造成強降水。

8 參考文獻

[1] 任余龍，壽紹文.西北東部一次大暴雨數值模擬及中尺度分析[J].氣象科學，2008，28（3）：316-321.

[2] 馬秀梅，王志遠，曹曉敏，等.2012年青海東部兩次強降水天氣過程對比分析[J].青海氣象，2013（4）：27-32.

[3] 趙繁盛，趙惠芳.大連地區一次暴雨過程的成因分析[J].安徽農業科學，2010，38（32）：18343-18346.

[4] 肖云清，紀曉玲，蘇銀蘭，等.寧夏地區暴雨天氣過程的可能物理成因[J].氣象科學，2005，25（4）：411-418.

[5] 孫瑩，齊杰，自廣田，等.遼寧一次特大暴雨過程的診斷分析[J].安徽農業科學，2010，38（32）：18347-18350.

[6] 朱乾根，林錦瑞，壽紹文，等.天氣學原理和方法[M].4版.北京：氣象出現社，2007：146-319.

[7] 王江山，李錫福.青海天氣氣候[M].北京：氣象出版社，2004：3-9.

[8] 李軍霞，湯達章，李培仁，等.中小尺度的多普勒徑向速度場特征分析[J].氣象科學，2007，27（5）：557-563.