青海東南部一次局地強對流天氣成因分析

王敏 彭英超 任強

摘要 利用常規氣象觀測資料、自動站資料、云圖和數值預報資料，對2009年7月20暴雨天氣進行分析。結果表明：這是一次伴有局地冰電、雷暴和大風的強對流天氣，短時強降水造成的局地暴雨，降水持續時間短且集中。天氣形勢是副熱帶高壓西北側西南暖濕氣流午后熱對流造成的;地面中小尺度輻合線以及午后熱力抬升共同觸發。Tlogp圖反映上千下濕，能量CAPE值達98.8Jkg，有強的不穩定，風場為強盛的西南風。水汽充沛，暴雨區處于西南暖濕氣流水汽輸送帶中，地面露點增達14℃，為全省中心，比濕大值在東南部中心達11gkg，水汽通量輻合較強[-14g（mrs）]，自青海湖向（東南）暴雨區移動。暴雨區在降水過程中地面至高空均為強上升區，上升氣流強且深厚。午后副高外圍生成的對流云帶東移，中小尺度對流云團合并，TBB高值中心達220k。EC模式預報副熱帶高壓整體偏東，與實況差異大，在今后的預報中，注意模式預報誤差。

關鍵詞 短時強降水;暴雨;物理量特征;數值預報

中圖分類號：P458

文獻標識碼：A

文章編號：2095-3305（2021）02-027-03

青海省的暴雨天氣主要是由短時強降水造成的，且局地性強，這與高原下墊面、地理位置和地形息息相關。青海短時強降水是指短時間內降水強度較大、小時降水量≥20mm的天氣現象。短時強降水造成的暴雨由于具有突發性強、降水強度大、尺度小的特點，易引發洪澇和地質災害等次生災害，在24h預報上難度大，只有通過短臨預報預警加以補充。近年來，不少氣象學者對短時強降水天氣進行了大量研究，得出共同的結論在有利的大尺度環流背景下，中小尺度系統的生成是造成短時強降水局地暴雨的根本因素。

利用常規觀測資料、自動站資料和云圖資料，對2000年7月20日出現在青海東南部局地暴雨的天氣背景、物理量診斷和衛星云圖演變特征進行分析，以期為青海地區短時強降水暴雨天氣的短臨預報預警提供參考。

1天氣實況

2009年7月20日08：00～21日08：00，青海大部出現降水（圖1）有5站達中雨以上量級，分別出現在茶卡、治多、瑪沁、澤庫和河南，其中河南為全省降水中心，過程降水量達55mm。降水是從20日16：00開始，持續到22：00，其間伴有雷暴，青南局地出現冰雹、大風和短時強降水等災害天氣，強降水集中在16：00～17：00，河南地區小時雨強達49.1mm。所以從天氣現象和降水時序圖來看此次降雨過程是一次強對流天氣，短時強降水造成了局地的暴雨，具有突發性強、降水強度大、持續時間短等特征。

2.1高空環流形勢

2009年7月20日08：00，青海處于新疆低槽和副熱帶高壓之間的低值區中，副高西伸脊點位于91E、30N附近，副高外圍西南氣流影響著青海大部，暴雨區位于副高西北側5880gpm的邊緣，西南氣流風速≥8m/s，將水汽源源不斷地輸送到暴雨區，從低空到高空T-Td≤4℃，自天氣溫上升，至14：00，24h變溫河南達+4℃，高溫高濕的不穩定層結加強，至16：00后受中尺度熱對流云團影響，出現短時強降水，到18：00達到暴雨（圖2）

2.2地面影響系統

2009年7月20日14：00，海西和海北有弱冷空氣活動，并出現陣雨和小雨天氣，青海的東南部和南部無冷空氣，且氣溫上升，基本吹的是偏東和東南風，暴雨區有偏西風和東南風向的輻合。至17：00，東南部出現大片雷雨天氣，負變壓，暴雨區負變溫，此時已出現短時強降水。

2.3暴雨單站氣象要素分析

根據實況氣象得知，暴雨站河南（56065），16：00～17：00出現冰雹（16：35～16：54）、大風（16：35，風速21.1m/s，NW）和颮（16：36）、陣雨（16：34～17：41，降水量52.3mm）小時氣壓變化：15：00～16：00下降了0.8hPa，與無特殊天氣影響小時氣壓變化來看出現異常，平時小時氣壓變化幅度在0.1～0.6hPa。露點溫度：14：00達13.5℃，1h増加了1.3℃，出現了該站7月以來的最高值，且至16：00露點每小時均在12℃以上。10min平均風向風速：14：00～16：00風向ESE，16：00風速達最大（6.3ms），17：00后風向轉為ENE到NE，17：00風速達4.7m/s。氣溫：15：00升達18.7℃，16：00下降了1.2℃，17：00下降了5.8℃。

從以上氣象要素變化來分析，河南在強對流發生前（16：00前），水汽増大到暴雨發生指標，氣壓下降異常，指示性風向和風速增大，氣溫上升，都預示著強對流的發生。氣溫在臨近時出現下降趨勢，而在16：00～17：00下降幅度増大，且風向逆轉，出現NW大風和颮，表示該地前期為高溫高濕的中小尺度熱低壓，近地層在冷空氣的沖擊下出現強對流天氣。

3物理量特征分析

3.1不穩定條件

鄰近測站達日探空圖分析，08：00從近地面到400hPa為濕層，不穩定層在500hPa左右高度，從低空到高空為西南風，上干下濕的不穩定層結，0～3km風速切變達9m/s。20：00，濕層位于500～300hPa，近地面至300hPa為相間的不穩定層，從低空到高空仍為西南風，但0～3km風速切變達6ms。從各指數分析，在強對流發生前層結不穩定有著增大過程，抬升指數（Li）由2.59℃減小到0.54℃;能量增強，對流有效位能（CAPE）由0Jkg増加到1453.5J/kg;0-3km垂直風切變在69ms;在強對流發生前后，從低空到高空風向以西南風為主，風隨高度順轉為暖平流;風暴強度指數（SSI）在強對流發生前有著增大的過程;最大上升速度（Wcape）由0m/s增大到53.9m/s。以上指數變化表示著強對流天氣的發生（表1）。

3.2水汽條件

暴雨區處于西南暖濕氣流水汽輸送帶中，08：00～14：00地面露點增加10℃以上，特別是黃南南部增達14℃。700hPa08：00青海比濕大值在東南部，中心位于海南附近達11gkg，為西北東南向的濕舌。青海中東部為水汽通量輻合，中心位于海西東部，值為-14g/（ms），其經青海湖向東南暴雨區移動。

3.3動力條件

暴雨區在降水過程中地面至高空均為強上升區，上升氣流強且深厚。500hPa垂直速度場上，在暴雨發生前海西中東部至海北青海湖一帶為輻合垂直速度上升區。隨著時間的推移，輻合上升區東移南下至暴雨區，中心強度小于-10x10-2hPa/s，故在強降水發生時，有強的上升運動。

4云圖

FY2C紅外圖像分析，20日13：00起30N-35N西藏西部至青海境內出現多個對流云團，并排列成東西帶狀沿著副高外圍東移，至16：00，果洛北部對流云團云頂亮溫強達-50℃以下，向暴雨區移動，至17：00暴雨區對流云團合并范圍擴大，云頂亮溫TBB達-53.2℃。在對流云團合并加強過程中產生強降水。

5EC數值模式對西太平洋副高位置及降水的預報效果檢驗

5.1歐洲數值預報

EC數值預報高度場，72、48、24hEC模式預報副高整體偏東，與實況差異大。19日08：00起報（圖3），副熱帶高壓5890gpm預報場西伸脊點位于106E，實況位于93E附近，青海南部處于副高北側西南氣流中，模式與實況相差較大，對預報誤導。

5.2模式檢驗

19日08：00EC起報（圖4）副高位置偏東。預報：除海西西部無降水外，其余地區均報降水，小唐、玉樹、果洛和黃南南部報中雨，與實況對比，中雨范圍較大，漏報河南單站55mm大降水天氣。此類過程模式往往報得偏低，無法預報單站暴雨。在今后的預報中，分析模式對5880gpm的調整位置變化，注意模式預報誤差。

6結論

（1）此次暴雨為強對流天氣，伴有局地冰雹、雷暴和大風，由局地性短時強降水造成，出現在河南（55mmh），降水持續時間20日16：00～22：00，強降水集中在16：00～17：00（49.1mmh）。

（2）副熱帶高壓西北側西南暖濕氣流午后熱對流造成的。地面中小尺度輻合線以及午后熱力抬升共同觸發。Tlogp達日測站從低層到高層上干下濕，能量CAPE值達98.8Jkg，有強的不穩定，風場為強盛的西南風。充沛水汽，暴雨區處于西南暖濕氣流水汽輸送帶中，08：00～14：00地面露點增加10℃以上，特別是黃南南部達14℃。700hPa08：00比濕大值在東南部中心達11gkg，水汽通量輻合較強[-14g/（m·s）]，自青海湖向（東南）暴雨區移動。上升運動，暴雨區在降水過程中地面至高空均為強上升區，上升氣流強且深厚。午后副高外圍生成的對流云帶東移，中小尺度對流云團合并，TBB高值中心達-53.2℃。

（3）氣象要素變化來分析，河南在強對流發生前1h，水汽增大到暴雨發生指標（露點》12℃），氣壓下降異常指示性風向（SE）和風速増大，氣溫上升，都預示著強對流的發生。氣溫在臨近時次出現下降趨勢，而在強降水發生時下降幅度增大，且風向逆轉，出現NW大風和颮，暴雨區前期為高溫高濕的中小尺度熱低壓，近地層在冷空氣的沖擊下出現強對流天氣。

（4）EC模式預報副高整體偏東，與實況差異大。降水模式檢驗預報與實況對比，漏報河南單站55mm大降水天氣。總結此類過程模式往往報得偏低，無法預報出具體的位置。在今后的預報中，分析模式對5880gpm的調整位置變化，注意模式預報誤差。

參考文獻

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責任編輯：黃艷飛