2022年6月20日阿拉善盟一次強降水天氣過程診斷分析

摘要 利用歐洲中心ERA-5再分析資料和國家站探空資料對阿拉善盟2022年6月20—21日大范圍降水天氣過程的動力條件、水汽條件、不穩定條件以及降水過程中的中尺度對流特征進行分析。結果表明：充足的水汽條件和700 hPa暖濕切變線的長時間維持是導致本次降水過程的主要原因，對流層中高層相對濕度達到飽和或過飽和有利于降水云系形成；在大氣低層前期溫度偏高、能量積累條件下，上層干冷空氣的侵入是觸發對流不穩定的關鍵因素；地面中小尺度輻合產生的上升運動對強降水及對流產生有一定的觸發作用。

關鍵詞 水汽條件；動力條件；不穩定條件；中小尺度系統；人工增雨

中圖分類號：P458.1+21.1 文獻標識碼：B 文章編號：2095–3305（2023）05–0080-03

Diagnosis and Analysis of A Heavy Rainfall Weather Process in Alxa League on June 20， 2022

Narentuya （Alxa League Meteorological Bureau， Alxa League， Inner Mongolia 750306）

Abstract Analyzed the formation mechanism of large-scale rainfall process in Alxa League from June 20 to 21， 2022， mainly through dynamic condition， water vapor conditions， instability conditions as well as mesoscale convective characteristics using by ERA-5 reanalysis dataset and Sounding data from National station. That sufficient water vapor conditions and the long-term maintenance of the 700 hPa warm and humid shear line were the main reasons for this rainfall process. The saturation or supersaturation relative humidity in the middle and upper troposphere was conducive to the formation of rainfall-cloud system. And the invasion of dry and cold airflow in the upper layer was the key factor to trigger the convective instability under the conditions of high temperature and energy accumulation in the early stage. Besides， upward motion caused by the meso-scale convergence in near-surface also contributes to the triggering effect on the formation of rainfall and convection.

Key words Water vapor conditions; Dynamic conditions; Small and medium scale systems; Artificial precipitation

阿拉善盟地處亞洲大陸腹地，遠離海洋，干燥少雨，是典型的大陸性氣候，春夏多大風沙塵天氣，降水較少。2022年1—6月中旬，阿拉善盟氣溫較常年同期偏高1.2℃。降水較常年同期偏少30%～80%。入春后，大風沙塵天氣多發，大部地區無有效降水日數超100 d，旱情持續發展[1]。6月中旬，3個國家站最高氣溫突破歷史同期極值，持續性高溫使全盟旱情加重，重旱面積達到91%。做好夏季大型降水天氣的預報對農牧業生產具有重要意義。

1 過程概況

針對6月20日降水天氣過程，阿拉善盟氣象局調集全盟及周邊氣象部門聯合開展增雨作業，力爭取得最大增雨效益，最大限度地緩解當前旱情。在自然降水和人工影響天氣作業的共同影響下，全盟87個降水監測站，17個站降水量達到大雨量級（25.7～47.3 mm），分布在高新區、阿左旗的圖克木、諾日公、巴彥浩特和賀蘭山山區；25個站中雨，分布在額濟納旗東南部、阿右旗西南部、阿左旗東部和孿井灘示范區，其中阿左旗圖克木降大雨，并出現短時強降水，最大小時雨強達37.2 mm/h[2]（圖1～圖2）。

2 強降水成因分析

2.1 大尺度環流背景及地面形勢

追蹤此次過程大尺度高空環流形勢的演變情況（圖3）。2022年6月19日20：00我國新疆北側部有一較深冷性低渦，其前部支槽伸入蒙古國中部，底高原深槽盤踞新疆維持并發展，20日08：00高原槽東移至青海地區，隨著我國東部地區高空脊的維持少動，形成阻塞形勢，20：00高空槽繼續東移增強，移至阿拉善盟西部地區，同時700 hPa四川地區低渦增強并形成閉合等值線，低渦與高空脊之間偏南氣流輸送水汽，并在其北端形成西南—東北向暖式切變線[3]。

地面上前期低壓倒槽西伸至新疆東部，阿拉善大部地區受低壓控制，20日08：00（圖4）新疆南部冷空氣向東侵入，同時阿盟北部冷高壓南壓，兩股冷空氣切斷倒槽并匯合于阿盟地區，20：00阿盟受地面冷高壓控制，大部地區3 h變壓大于15 hPa，降水普遍開始。降水主要產生在中高層冷式切變線、低層暖式切變線北部與地面冷鋒前部疊置區域[4]。

2.2 水汽條件

充足的水汽是強降水形成的必要條件之一，比濕與相對濕度都是表征大氣中水汽含量的重要物理量。6月20日08：00，700 hPa逐步建立水汽輸送通道，阿拉善盟中部和以東地區水汽通量散度小于0，水汽輻合明顯，比濕分布圖（圖4）顯示20日下午，阿盟中東部比濕普遍大于10.0 g/kg，水汽條件充沛，由巴彥浩特上空相對濕度垂直剖面可知（圖5），降水開始前（20日10：00～17：00），500 hPa以上大氣相對濕度達到90%以上，有利于對流層中高層大氣達到飽和發生凝結或凝華生成水滴、冰晶形成降水云；降水開始后，水汽在垂直分布上明顯下沉，中底層相對濕度增大，達到95%以上，此時阿左旗東南部21日02：00水汽輻合區移出，東南部地區比濕減小，降水過程趨于結束[5]。

2.3 動力條件

巴彥浩特渦度、散度垂直變化的時間垂直剖面圖（圖6）顯示，降水發生前，700～500 hPa均為輻合，最大輻合中心在600 hPa附近，散度達-0.5×10-5 s-1，500 hPa以上為輻散場，這種低層輻合、高層輻散的形勢場配置，在大氣的“抽吸作用”下，有利于上升運動的加強。強降水發生時，高空槽前正渦度區強度增強，低層輻合、高層輻散明顯加強，高層正散度中心下伸至500 hPa高度附近，有助于降水釋放的凝結潛熱進一步擴散，加強大氣對流不穩定，有利于對流性短時強降水的發生[6-7]。20日22：00高層正散度中心與低層負散度中心垂直分布在一條直線上，同時低層負散度中心與正渦度中心重合，垂直方向上升運動強烈，使得低層水汽可隨上升氣流輸送至更高層，有利于水汽凝結降水。

填色為相對濕度，線條為垂直速度，虛線為負，實線為正，單位：1×10-5。

2.4 不穩定條件

不穩定能量易觸發形成對流發生，本次強降水過程有明顯的對流不穩定。阿拉善盟大部地區前期氣溫較高，暖濕空氣使得不穩定能量不斷積聚，在東南部存在明顯θse高能舌（圖7），為強降水提供前期能量。

受降水集中時間和站點及觀測時間客觀因素的影響，使用巴彥諾日公站（08：00）、臨河站（08：00）2探空站表征阿左旗北部高空能量形勢，銀川站（20：00）表征阿左旗南部（圖8）。阿左旗北部地區上空600～500 hPa存在逆溫層，有利于能量的堆積，低層露點溫度線和層結曲線較為接近，較為濕潤，近于飽和，且有暖平流存在，而在500～700 hPa高層又存在明顯的干冷空氣侵入，上干冷下暖濕造成層結不穩定條件；阿左旗東南部上空整層比較濕潤，不穩定能量區域呈狹長帶狀，抬升凝結高度、自由對流高度均較低，20：00 CAPE值增至570 J/kg，假相當位溫差減小（假相當位溫差過大不利于短時強降水的發生），說明此刻大氣對流不穩定能量高、水汽豐富，中低層大氣暖濕深厚，水滴在上升過程中不易凍結形成冰粒，以水滴為主，有利于強降水產生（表1）。

2.5 中小尺度對流特征分析

2.5.1 地面中小尺度輻合線 強降水中心與地面中尺度輻合線相對應，分析此次降水期間2個出現短時強降水的區域站點1 h間隔地面風場分布與演變可知（圖9），強降水產生在西北風與東南風形成的氣旋性輻合線附近，說明在地面中尺度輻合線附近的輻合上升運動與低層切變線附近的輻合上升運動相連接，觸發對流不穩定能量釋放產生強對流，造成強降水。

20日17：00在阿左旗南部和偏北部地區均形成西北風與東南風的輻合線，18：00隨其東移加強，輻合線兩側切邊風速明顯增大，開始產生降水，19：00輻合線繼續向東伸展，其附近強降水范圍擴大，強度增強，阿左旗北部輻合中心的圖克木1 h最大雨量達37.0 mm。20：00之后，阿左旗北部輻合線移出我盟地區，降水趨于結束，而南部輻合線東移時遇賀蘭山阻擋，地形的抬升使其在迎風坡維持并增強，致使阿左旗東南部地區開始產生大區域降水，21日03：00輻合線減弱消失，地面受西北風控制，降水逐漸停止。可見，強降水中心與中尺度輻合線有較好的對應關系[8]。

2.5.2 中小尺度雷達特征分析 分析巴彥浩特713天氣雷達綜合回波圖和速度圖（圖10）可知，從6月20日下午17：30開始，回波自西南向東北偏東方向緩慢移動，回波帶強度一般在40～50 dBz，其中最大回波強度為50～60 dBz，17：49回波影響阿左旗南部大部地區。從速度圖明顯看出強回波沿正負速度交界線移動，表明對流云團沿輻合線移動過程中不斷增強，同時在輻合線附近有多個雷暴單體的發生、發展，有不同強回波單體不斷合并，范圍增大，雷暴單體中心強度均大于55 dBz，至18：30前后，輻合線減弱，降水強度也隨之減小。回波發展與在地面中尺度輻合線。這說明地面中尺度輻合產生的上升運動對強降水及對流產生有一定的觸發作用。

3 模式檢驗及預報誤差分析

本次過程的前期預報中降水時間偏后，模式顯示高空場上20日20：00 500 hPa近東—西向高空低槽位于我盟偏北部區，700 hPa在四川地區有低渦形成，但并沒有向北延伸，在阿盟地區南部形成暖切，而實況上500 hPa南—北向低槽，強度更強，且位于我盟西部地區，700 hPa低渦向北延伸，在阿盟南部形成明顯的暖切，強降水圍繞暖切出現。地面場模式預報出來自蒙古國的冷高壓南下，但并未預報出新疆冷高壓向東分裂出一支冷空氣，東移提前進入我盟地區，導致降水較模式預報整體提前。

4 結論

（1）本次大范圍強降水過程主要影響系統有500 hPa高空槽、高空暖脊、700 hPa暖濕切變線、地面倒槽和中尺度輻合線。高空暖脊的阻擋作用使槽前上升運動在降水區維持了較長時間，700 hPa暖濕切變與地面倒槽配合觸發強烈的上升運動為降水提供了動力條件。且強降水落區主要位于700 hPa暖式切變線北側、地面輻合線左側、有弱冷空氣影響的偏北氣流范圍內。

（2）地面中尺度輻合產生的上升運動對強降水及對流產生有一定的觸發作用，對流單體沿地面中尺度輻合線生成、移動和發展，短時強降水滯后輻合線1～2 h出現。

參考文獻

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責任編輯：黃艷飛