2020年8月11—14日新疆地區1次大范圍雷暴天氣過程分析

桑格加拉

摘要 利用常規氣象探測資料、NCEP再分析資料等氣象數據資料，分析了2020年8月11—14日新疆地區1次大范圍雷暴天氣過程。結果顯示：此次新疆雷暴天氣發生前，500 hPa大氣環流形勢特點屬于“2槽1脊”型。冷渦中的空氣柱呈現“低層暖，高層冷”的狀態，冷渦后部持續有冷空氣南下，加之冷渦移動較慢，受高空冷渦的影響，新疆大多數區域產生了雷暴天氣。

關鍵詞 新疆地區；雷暴天氣；環流背景；物理量

中圖分類號：P458 文獻標識碼：B 文章編號：2095–3305（2023）07–0204-03

雷暴是常見的強對流天氣[1]。雷暴天氣來臨時，經常會出現電閃雷鳴、風大雨急等現象，短時間內造成極大的破壞作用，并且會對社會大眾的生命財產安全構成十分嚴重的威脅[2]。因此，加強對局部地區雷暴大風天氣過程的分析和預報十分必要。

近年來，國內外許多氣象學家對各個地區雷暴、大風等強對流天氣展開了研究，使人們更深入地認識了強對流天氣的形成機制。Johns等[3]在美國強對流天氣預報工作采取了圖形識別和參數估計等方法，其分析效果比較顯著，并且這些方式越來越成熟，在強對流天氣預報中應用更加頻繁。Davision等[4]通過剖析發現對流和低空急流二者存在正反饋性，且低空急流在增強后會推動水汽的持續傳輸，有利于雷雨天氣的產出。許愛華等[5]通過梳理21世紀以來發生在中國中東部地區的一些強對流天氣典型范例，將其劃分為高架對流類、冷平流強迫類、暖平流強迫類、準正壓類、斜壓鋒生類5大類。王燕娜等[6]

對2017年7月上旬出現在北京市延慶的1次強對流天氣展開分析得出，此次天氣發生前，延慶高空主要受低渦底冷空氣的作用，低層分布著西南急流、切變線，地面形勢場有氣旋存在，為此次對流天氣的形成提供了有利的環流背景條件。畢瀟瀟等[7]對吉林省2016年初夏發生的1次強對流天氣個例展開分析得出，此次強對流天氣主要是在地面氣旋、切變線、高空冷渦等系統影響下產生的。梁俊平等[8]主要探析了基于西南氣流作用下的強對流天氣范例，從副熱帶高壓、低槽、西南渦3類西南氣流作用下的強對流天氣著手，探析了強對流天氣的主要生命史特點和發生規律，通過研究得出不同系統下的西南氣流所產生的強對流天氣特點存在差異。

還有學者對2014年8月下旬烏魯木齊機場1次雷暴天氣進行分析得出，此次雷暴天氣具備良好的動力、熱力條件；中尺度天氣分析方法能夠預測中小尺度強天氣落區。王旭等[9]分析2015 年7月底發生在東營市的1次強對流天氣過程得出，此次天氣過程是副高壓外圍暖濕氣流和西風槽共同作用的結果，強對流天氣在衛星云圖、新一代多普勒天氣雷達、風廓線雷達資料中均有一定表征。萬夫敬等[10]分析2017年8月上旬山東地區發生的1次罕見雷暴大風天氣成因得出，受高空西北氣流影響，較大的溫度直減率與中低層強垂直風切變共同為此次雷暴大風天氣的發生提供了較好的環境條件。鄭媛媛等[11]研究了不同類型大尺度環流背景下的強對流天氣臨近預報預警指標，研究結果表明：強對流天氣發展和一定的大尺度環流背景場有關，在不同的環流場下各氣象要素的重要性不盡相同，產生的強對流天氣類型也不相同。馬中元等[12]通過對江西對流風暴的觸發系統及形成機制展開分析得出結論：冷鋒、850 hPa切變線、靜止鋒、850 hPa能量鋒、中尺度地形輻合線、中尺度對流云團、冷出流邊界、局地鋒區、雷暴冷堆是江西對流風暴的9類主要觸發系統及形成機制。馮晉勤等[13]、阿不都外力·阿不力克木[14]也對我國局部地區雷暴、短時強降水等強對流天氣過程也開展了研究，并取得了成效。

新疆地處亞歐大陸腹地，中國西北地區，地理坐標處于73°40′E96°18′E、34°25′N48°10′N之間，面積166.49萬 km2，是中國陸地面積最大的省級行政區，約占中國國土總面積的1/6。境內山脈和盆地相間排、列盆地與高山環抱，又稱“三山夾二盆”。北部阿爾泰山，南部為昆侖山系；天山橫亙于新疆中部，將新疆分為南北兩半，南部是塔里木盆地，北部是準噶爾盆地，稱天山以北為北疆，天山以南為南疆。新疆遠離海洋，深居內陸，四周有高山阻隔，海洋氣流不易到達，形成明顯的溫帶大陸性氣候。氣溫溫差較大，日照時間充足，降水量少，氣候干燥。新疆的雷電、暴雨、冰雹、大風等強對流天氣多集中在夏季，一旦出現雷暴天氣，極易給農業生產和交通運輸造成不良影響。通過對新疆地區1次雷暴天氣個例分析，可以掌握雷暴天氣過程成因，這對提升新疆地區雷暴大風天氣預報準確率具有重要的意義。

1 天氣概況

2020年8月11—14日，新疆大部分地區均出現了雷暴、大風、降水等強對流天氣，其中巴州北部、伊犁州東南部、昌吉州、塔城南部、阿克蘇地區北部、阿勒泰北部、吐魯番市北部、哈密市北部等地區均出現了中到大雨天氣，局部地區達到暴雨量級；上述部分區域還夾雜5級左右西北陣風，北疆、東疆風口陣風9級左右，此次雷暴天氣給新疆局部地區交通運輸帶來不良影響。

2 環流背景分析

2.1 高空形勢分析

2020年8月11日08：00，在此次持續雷暴天氣出現前期， 500 hPa形勢場上大氣環流形勢特點屬于“2槽1脊”型。烏拉爾山以東一帶為低壓槽，該槽冷源分布于西西伯利亞新地島一帶，整槽高度場基本和溫度場保持一致，有一冷渦中心處于西伯利亞一帶，中心值超過-16.0 ℃。8月11日20：00～12日08：00，低壓槽持續東移南下，由于槽前匯合，槽后持續疏散，低壓槽發展速度越來越慢。8月12日20：00～13日08：00，低壓槽不斷北抬，其下部與主體處于分離狀態，形成了南支槽、北支槽。其中，南支槽主要處于西藏地區邊陲，隨著時間的推移，不斷向青藏高原北邊區域發展，且發展速度大幅提升，強度也不斷增強。8月13日20：00，北支槽持續東移增深，南支槽持續減弱消散，北支槽底逐漸移動至新疆南部區域，隨后低壓槽再次北抬。通過上述分析可以看出，冷渦中的空氣柱呈現的形勢特點為“低層暖，高層冷”，冷渦后部不斷有冷空氣南下，同時冷渦移動較慢，受高空冷渦的影響，新疆大多數地區均發生了雷暴、大風等強對流天氣。

2.2 地面形勢場分析

通過分析此次天氣過程地面形勢場發現，2020年8月11日08：00，鋒面氣旋對新疆大部分區域帶來影響，此氣旋處于烏拉爾山一帶。新疆北邊一帶主要受弱高壓影響，該高壓分布在阿爾泰山西北區域，熱低壓對新疆南部產生作用，熱低壓處于塔里木盆地（圖1a）。8月11日20：00（圖1b）～12日08：00（圖1c），地面氣旋大體上受高空氣流的作用，發展速度較慢。冷鋒持續南下，下墊面溫度大幅上升，導致其強度不斷變弱，冷鋒逐漸消失。8月12日20：00（圖1d）后，分布在巴爾喀什湖的低壓系統沿溫度梯度不斷發展變化，同時在氣流的輻合影響下，構建了新的冷鋒。鋒后冷空氣的發展速度比暖氣團發展快，在沖擊暖氣團的同時推動其產生較強的上升運動。高空鋒區的下沉運動、鋒線一帶的上升運動強度增強。地面風場的輻合線是此次強對流天氣過程的主要觸發機制。

3 物理量場分析

3.1 不穩定能量條件分析

假相當位溫（θse）是診斷強對流天氣的關鍵指標之一，能夠反映大氣溫度、濕度和壓力的特征等物理量。分析此次新疆地區雷暴天氣期間850 hPa假相當位溫（θse）可獲悉，2020年8月11日08：00，新疆θse為350 K左右，并且等值線并不密集；8月11日20：00，新疆位于θse鋒區南部的高值區域；由低空到中高空θse值了解到，隨著高度的上升，θse值逐漸變小，中高空能量不斷朝著新疆地區低空積累，低空大氣層結呈不穩定狀態，使得不穩定能量得到有效釋放，進而促進了新疆地區此次雷暴天氣過程的形成。

3.2 動力條件分析

通過分析此次天氣期間垂直速度場了解到，新疆上空存在較強的上升氣流。2020年8月11日08：00，在此次天氣過程出現前，新疆大體上受弱的上升氣流的作用，垂直速度為-3.0 Pa/s，8月11日20：00～13日20：00，新疆雷暴發生區域垂直上升運動從850 hPa低空不斷朝200 hPa高空發展。在垂直上升運動的影響下，低空能量、水汽持續傳輸新疆地區，使得濕層變厚，進而有利于雷暴天氣的形成。由此可知，較強的垂直上升運動為此次天氣的形成提供了有利的動力條件。

3.3 水汽條件分析

雷暴天氣的形成需要豐富的水汽條件作為支撐。通過分析此次雷暴天氣期間700 hPa水汽通量散度和水汽通量條件可知，2020年8月11日08：00～8月12日20：00，大量水汽從巴爾喀什湖持續傳輸至新疆地區，水汽通量散度輻合區最大值為-12.0 g/（hPa·cm·s），為此次天氣過程的形成帶來了充沛的水汽條件。

4 結論

（1）分析高空環流形勢發現，此次新疆雷暴天氣發生前，500 hPa大氣環流形勢特點屬于“2槽1脊”型。冷渦中的空氣柱呈現出“低層暖，高層冷”的狀態，冷渦后部持續有冷空氣南下，加之冷渦移動較慢，受高空冷渦的影響，新疆大多數區域出現雷暴、大風等強對流天氣。

（2）從地面形勢場來看，地面氣旋對新疆大部分區域會造成影響；地面風場的輻合線是此次強對流天氣過程的重要觸發機制。

（3）在此次天氣過程出現前，隨著高度的上升，θse值越來越小，中高空能量不斷向新疆地區低空積累，低空大氣層結呈不穩定狀態，為此次雷暴天氣的產生提供了有利的熱力條件。新疆大體上受弱的上升氣流的作用；在垂直上升運動的影響下，低空能量、水汽持續傳輸新疆地區，使得濕層變厚，有利于雷暴天氣的形成。

（4）在此次雷暴、大風等強對流天氣發生期間，大量水汽從巴爾喀什湖持續傳輸至新疆地區，為此次天氣過程的持續發生帶來了豐富的水汽資源。

參考文獻

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Analysis of A Large-scale Thunderstorm Weather Process in Xinjiang Region from August 11 to 14， 2020

Sangigara （Meteorological Bureau of Bayingolin Mongolian Autonomous Prefecture， Bayingolin， Xinjiang 841000）

Abstract A large-scale thunderstorm weather process in Xinjiang from August 11 to 14， 2020 was analyzed using conventional meteorological observation data， NCEP reanalysis data， and other meteorological data. The results show that before the occurrence of this thunderstorm in Xinjiang， the situation of 500 hPa Atmospheric circulation was characterized by “two troughs and one ridge”. The air column in the cold vortex presents a state of “warm in the lower layer and cold in the upper layer”. Cold air continues to move southward behind the cold vortex， and the cold vortex moves slowly. Affected by the high-altitude cold vortex， thunderstorm weather has occurred in most areas of Xinjiang.

Key words Xinjiang region; Thunderstorm weather; Circulation background; Physical quantity