青海東部一次區域性大雨過程分析

孫 瑛

青海省海南州氣象臺，青海共和 813000

1 天氣實況

受蒙古低渦底部下滑小槽和副高外圍西南暖濕氣流及地面冷空氣的共同影響，2021年8月2—3日青海出現大范圍降水天氣過程，共計662個（包括區域站）測站出現降水，其中大雨52個站，主要集中在青海東部，最大降水量出現在尖扎古浪堤電站（39.7 mm），城區最大降水量在西寧城北生物園區（31 mm）；貴南過馬營角色村29.9 mm（圖1）。西寧、黃南、海南、海東均有多個站點出現大雨，伴有雷暴，貴南馬營鎮站出現冰雹。此次降水過程自西向東，具有范圍大、降水持續時間長等特點。此次天氣過程中貴南縣過馬營鎮、沙溝鄉部分地區受強降雨和冰雹天氣影響，導致青稞、油菜、燕麥、蠶豆、小麥等農作物受災，共造成經濟損失546萬元。

圖1 青海省8月2日08:00～3日08:00降水實況圖

2 環流背景分析（成因分析）

2.1 高空環流形勢分析

8月1日08:00 500 hPa高空圖上，584 dagpm線北界位于38°N，青海高原受其控制中，2日08:00西亞至貝湖的低槽發展為冷渦并與貝湖東側的低渦打通，使環流經向度加大，低渦位勢高度為563 dagpm，并有-19℃的冷中心配合，其底部分裂的小槽東移至蒙古—甘肅北部，受其影響，584 dagpm線南退，青海中部地區受584 dagpm線外圍的西南氣流控制中；至2日20:00，蒙古冷渦南壓，其底部分裂短波槽南壓進入青海中部地區，降水也自西向東開始出現。

700 hPa高空圖上，青海東部受熱低壓控制，位勢高度為308 dagpm，并有14℃的暖中心；200 hPa高空圖上，青海受南亞高壓控制，西寧站為西北風20 m/s。通過分析高空形勢，認為這次青海大范圍的降水過程是主要的影響系統是西亞至貝湖的冷渦底部分裂小槽攜帶冷空氣在東移南壓的過程中,與副熱帶高壓外圍的西南暖濕氣流相遇，冷暖空氣交匯于青海東部造成的[1～3]。

圖2 8月1日08:00和2日20:00 500 hPa高空圖

2.2 T-logP圖分析

從西寧站探空圖（圖3）看出，呈細長形、低層倒喇叭分布是短時強降水產生的典型形勢，有一定的CIN值（218.4），有利于低層能量的累積，一旦有觸發條件即可產生強對流天氣。分析水汽條件可看出，從500～300 hPa均為明顯的濕層，從風速的垂直分布特點可以看出低層為偏東風，600～400 hPa 轉為一致的西南風，表明西南風較為深厚，有利于整層水汽的積累，對預報大雨天氣有較好的指導意義。

圖3 西寧站8月2日20:00 T-lnP圖

2.3 地面形勢分析

從地面冷鋒動態圖上可以看到，1日08:00有2條冷鋒分別位于河西走廊中東部和柴達木中部地區，移動緩慢，從1日20:00～2日17:00，2股冷鋒基本維持在原地；2日20:00西路冷鋒東移與東路沿河湟谷地東灌的冷空氣在青海湖地區相遇，而此時的降水主要出現在地面冷鋒前部的暖區中，但隨著冷鋒的東移入侵，冷暖空氣交匯，大范圍降水開始。由此表明，冷鋒是降水產生的觸發條件之一，并對后期降水的持續都有重要的作用。

2.4 地面加密自動站分析

對加密自動站觀測資料分析可以看出，大降水出現地區且降水比較集中的時段地面均有明顯的風向輻合線存在，且降水主要出現在輻合線的左側。這種東西風或南北風的輻合切變為降水的產生及持續提供了動力觸發支持，并觸發對流單體發展的加強。

結合尖扎古浪堤電站的小時降水（圖5）可看到，該站2日22:00出現降水，降水較穩定；03日01:00小時降水突增為8.7 mm，之后逐漸減弱，至06:00小時降水又突增為9.4 mm，09:00小時降水又再次突增為9.7 mm，這與地面的風向輻合線有密切的關系（圖4），即地面輻合線附近的上升氣流增大為降水的增大提供了動力條件。

圖4 2021年 8月2日20:00、3日05:00、3日08:00加密自動站觀測資料

圖5 2021年 8月3日14:00加密自動站觀測資料

2.5 物理特征分析

2.5.1 動力條件分析 分析2日20:00的垂直速度，在600 hPa上有2個負值中心與降水中心相對應（圖6a）。從垂直剖面圖上，垂直上升運動強且深厚，最大上升速度為-18×10-3hPa·s-1，表明了在強降水天氣中出現前，較強的上升氣流對降水的產生提供了很好的動力條件。

從2日20:00的散度場分析，700 hPa和600 hPa在海南東部—黃南地區有較強的負值中心，最大中心值-25×10-5s-1（圖6b），300 hPa上對應為正值中心為20×10-5s-1，低層輻合高層輻散，對強降水的出現提供了有利條件。

圖6 8月2日20:00 600 hPa垂直速度(a)和散度(b)

2.5.2 水汽條件分析此次強降水天氣的水汽主要源于：（1）500 hPa前期青海東部副高外圍的西南氣流的輸送，2日20:00 52818站西 南 風 達 到16 m/s。（2）從700 hPa風場（圖7a）上可看到甘肅南部、青海東部有一支大尺度的低空輸送帶，風速8～12 m/s，西寧站為12 m/s東風，有利于將東部的水汽向青海中東部輸送；2日20:00 700 hPa水汽通量散度圖上（圖7b）可看到水汽通量散度有多個大值區分別位于西寧、恰卜恰、同德站附近，表明有水汽的輻合對此處和下游產生大降水提供了水汽條件。

圖7 8月2日20:00 700 hPa風場（a）和水汽通量散度（b）

2.6 雷達回波特征分析

此次過程中，降水前期有對流性降水，后期隨著地面冷空氣的入侵，逐漸轉為穩定性降水。貴南站過馬營鎮出現冰雹，分析該區域的逐小時和逐分鐘降水發現，8月2日20:00 1 h降水量為11.7 mm，5 min降水量最大達5.6 mm（圖8），具有青海短時強降水的特征，即范圍小、持續時間短、局地性強，并伴有雷暴和冰雹等強對流天氣。

圖8 貴南過馬營鎮角色村小時降水和分鐘降水

分析短時強降水時的雷達回波、垂直液態含水量，從19:06開始，連續2個體掃VIL值從1 kg/m2突增至14.5kg/m2；最強反射率為55.5 dBz ，回波頂高11 km。

綜上分析，這次青海大范圍的降水過程可分為2個階段。第一階段：前期副高控制讓青海東部集聚了大量的暖濕不穩定能量，西亞至貝湖的冷渦底部分裂小槽引導冷空氣東移南壓至高溫高濕的不穩定層結中，θse鋒區增強,邊界層輻合抬升觸發，啟動降水初期對流性降水,且降水主要出現地面冷鋒前部的暖區中，局地性強。第二階段：副高584 dagpm線南退，青海東部轉為槽前西南氣流，垂直運動存在高、低2個中心，邊界層輻合，上升運動進一步加強，其大降雨落區位于地面輻合線的左側，584 dagpm線外圍累計雨量均較大。

3 模式產品檢驗

針對此次天氣過程，24 h各家模式預報，小雨預報區域模式整體優于全球模式，準確率最高的上海（華東）模式，為76.8%，其次是GRAPES3km模式，為76.7%。中量降水準確率最高是NCEP模式，為33.8%，其次是EC模式，為29.5%。大雨準確率北京（華北）模式，為11.8%。

48 h各家模式預報，小雨預報準確率最高是EC模式（49%），其次是北京（華北）模式（46%），中量降水準確率最高的是北京（華北）模式（11%）；大雨各家模式均漏報，72 h各家模式預報；小雨預報準確率最高是NCEP模式（64%），其次是EC模式（60%）；中量降水準確率最高是GRAPES-GFS模式（98%），其次是NCEP模式（97.6%），大雨各家模式均漏報?？傮w上，24、48 h區域模式上海（華東）、北京（華北）對此次過程的預報具有一定的參考價值，72 HGRAPES-GFS模式、NCEP模式對中量降水準確率預報參考性較強，對大雨以上降水只有北京（華北）模式24 h具有參考意義。

4 結論

此次過程是青海東部的一次區域性大雨過程，降水東多西少，過程以對流性降水開始，伴有雷暴、冰雹，夜間轉為穩定性降水，大降雨落區位于地面輻合線的左側，584 dagpm線外圍累計雨量均較大。主要的影響系統是西亞至貝湖的冷渦底部分裂小槽東移南壓引導冷空氣在東移南壓的過程中，與副熱帶高壓外圍的西南暖濕氣流相遇，冷暖空氣交匯于青海中東部造成的。降水天氣過程的觸發機制主要是冷空氣和地面輻合線。

此次降水天氣過程中降水中心垂直速度場和散度場對強降水的出現提供了有利動力條件。垂直上升運動強且深厚，最大上升速度為-18×10-3hPa·s-1；散度場中低層輻合高層輻散，700和600 hPa在海南東部—黃南地區有較強的負值中心，最大中心值-25×10-5s-1，300 hPa上對應為正值中心為20×10-5s-1。

針對貴南地區局地冰雹分析雷達回波特征為垂直液態含水量突增明顯，連續2個體掃VIL值從1增至14.5；最強反射率為55.5 dBz，回波頂高11 km。

對此次過程的進行預報模式產品檢驗，總體上24、48 h區域模式上海（華東）、北京（華北）對此次過程的預報具有一定的參考性；72 HGRAPES-GFS模式、NCEP模式對中量降水準確率預報參考性較強，對大雨以上的降水只有北京（華北）模式24 h具有參考意義。