2021年7月25日青海省海南州強降水天氣過程分析

夏雨虹?馬輝?李國玉

摘 要：2021年7月25日海南地區出現區域性大雨、局部地區暴雨的天氣過程。中東高壓與副熱帶高壓斷裂后在青海省形成的“兩高”之間的切變線是此次降水過程高空主要影響系統。此次過程高空切變動力強度偏弱，高空水汽輸送條件較差，但局地水汽條件充沛；存在一定的不穩定能量，暖云層深厚，對流層中上層干侵入特征明顯，為冷平流強迫型，地面輻合線和弱冷鋒是中尺度觸發機制。此次影響海南地區的對流云團移速慢，結構密實，強度較強，強降水站點分布于對流云團移動方向前側TBB梯度較大地區和亮溫低值區。雷達回波圖中以大片的積云層狀云混合降水回波為主，在向東移的過程中不斷有小的積云對流單體的發生與消失，產生較大降水的地點都有較強回波反復經過，列車效應明顯。

關鍵詞：大雨；“兩高”之間切變；冷平流強迫；列車效應

中圖分類號：P458 文獻標志碼：B文章編號：2095–3305（2024）01–0-03

暴雨洪澇是海南地區受災次數最多的氣象災害，占總受災次數之首。據統計，由暴雨洪澇引起的受災人口和死亡人口占總受災人口的31%，所造成的經濟損失可達千萬余元。近年來，隨著區域自動站的增多，海南地區暴雨逐年呈增多趨勢。暴雨是海南地區夏季主要的災害性天氣之一，其落區預報一直是海南災害性天氣預報的重點和難點，因此，加強對海南地區暴雨天氣過程的分析和技術總結，有助于在預報中識別類似暴雨個例的再現，積累預報經驗，提高暴雨預報準確率。

1 強降水實況

2021年7月24—25日，海南地區出現了1次強降水天氣過程，此次過程持續時間長，降水從25日凌晨持續至26日清晨；影響范圍廣，海南州5個縣域均有大雨出現。過程前期以對流性降水為主，有3站次出現短時強降水，時間主要集中在25日02：00～07：00，在此期間還伴有較強的持續性雷電活動；中后期以穩定性降水為主，只有1站次出現短時強降水。過程期間有暴雨1站次，大雨25站次，中雨90站次，小雨81站次。強降水主要出現在共和東部、貴德南部、貴南東部地區。

2 強降水成因分析

2.1 環流背景分析

分析此次降水天氣過程為“兩高”之間切變型[1]。自7月中旬，青海省大部地區受到中東高壓東伸和副熱帶高壓西伸的影響，過程前期天氣晴好，降水偏少，氣溫走高，使得地面熱力積蓄充足。從低層到高層，均處于T-Td為4 ℃的水汽飽和區中，整體高溫高濕是產生大降水十分有利的環境條件。

2021年7月24日08：00 500 hPa青海省處于中東高壓東伸和副熱帶高壓打通的反氣旋環流中，且588 dagpm線范圍較前1日有所增強。海南州位于高壓環流東側的偏北風，青海省大部地區都處于0 ℃等溫線的控制范圍內。至24日20：00（圖1），西伯利亞地區低渦迅速東移南壓，低渦底部西北氣流引導冷空氣下滑，風向與等溫線交角較大，冷平流明顯。副高勢力減退，中東高壓與副熱帶高壓斷裂后在青海省海西中部地區形成“兩高”之間的切變，造成此次強降水天氣過程。

7月25日08：00～20：00 500 hPa高空圖可以看出，副高588 dagpm線完全移出青海，中東高壓南壓西退，其東邊界退至青海西南地區，冷平流維持。海西中部地區的切變線主體緩慢東移，海南地區仍然受其影響，降水持續。從24日20：00 200 hPa高空圖可以看出，南亞高壓中心位于西藏北部地區，海南州處于南亞高壓東北側邊緣，南亞高壓控制區域具有潮濕不穩定的特性，有利于強對流天氣發展。對應低層500 hPa切變線，高空輻散，低空輻合，形成了較好的抽吸作用，為降水的持續提供了良好的動力條件。

24日20：00 500 hPa高空圖中，格爾木站為4 m/s偏北風，都蘭站為4 m/s偏南風，垂直風切變約為8 m/s，切變動力強度偏弱。在此過程期間，青海省受新疆地區下滑冷平流影響，在青海省東部地區形成了-6 ℃的冷中心，北風在4～8 m/s之間，風向與等溫線的交角在45～90 ℃之間，綜合來看冷平流強度不強，但持續時間較長，從24日20：00—25日20：00青海地區始終有北部下滑的冷空氣。青海地區東部基本處于588 dagpm附近的偏東北氣流，水汽通道并不通暢，因此，500 hPa水汽輸送條件較差。

2.2 不穩定能量分析

從上游都蘭站24日20：00探空圖可以看出（圖2），對流層中低層和上層相對濕度條件好，水汽接近飽和，低層（700～500 hPa）絕對濕度較大，比濕在8.1～10.8 g/kg之間。對流層中上層有干冷氣層侵入。CAPE值為404 J/kg，有一定的不穩定能量存在，且CAPE值分布呈現瘦高型，是典型的強降水類型。0°層高度較高，達6 036 m，暖區深厚，有利于提高降水效率；對流層中低層垂直風切變弱，弱的環境風有利于強降水的維持。此次對流性天氣過程為冷平流強迫型，此種不穩定層結配置有利于短時強降水發生。

2.3 水汽條件分析

分析此次過程局地水汽條件，從24日20：00 500 hPa高空圖中可以看出，青海省中部至東部地區，T-Td在0～2 ℃之間，水汽接近飽和。分析地面露點場發現，海南大部都處于12～15 ℃的高濕區中；比濕在11～14.5 g/kg之間（圖3），水汽條件充沛，達到了青海省夏季暴雨的地面水汽基本閾值。

2.4 觸發機制分析

中尺度天氣系統是直接造成暴雨的天氣系統[2]，分析此次過程期間中尺度系統，24日白天有冷空氣自西向東移動，海南地區為弱的正變壓或負變壓控制，至25日02：00，海西及海南大部地區均轉為西北風控制，青海省東北部有東北—西南向弱冷鋒，海南州中北部地區受到該系統后部的冷空氣影響，在海南中部地區有西北風與東南風的地面輻合線存在（圖4）。由于地面輻合線和弱冷鋒提供了抬升觸發條件，海南地區3站次出現短時強降水，小時最大雨強為24.9 mm。因此，地面弱冷鋒和輻合線是此次過程的中尺度影響系統，它們的出現移動和短時強降水站點的出現有較好的對應關系。

3 紅外云圖分析

此次過程可分為3個主要降水時段：第1降水時段為25日01：00～06：00，降水強度最強，3個站點出現短強。第2降水時段為25日12：00～16：00，降水強度次之，1個站點出現短強。第3降水時段為25日18：00～22：00，降水強度最弱，最大小時雨強10 mm左右。紅外云圖對此次過程有較好的監測，24日白天，云系一直在海西地區維持。海南地區有局地熱對流生成，產生了小量級的降水。從24日23：00開始，高空有冷平流侵入，副高減弱東退。云系開始東移南下，從海西東部和環湖地區移至我州。

25日00：00，對流云團到達共和、興海北部地區，開始產生較大降水。00：00，江西溝和哈爾干村小時降水量分別為11.6、10.1 mm。至25日01：30（圖5），共和與興海地區對流云團逐漸合并增強；至25日02：15，對流云團發展成熟，呈橢圓形，興海塔洞村02：00小時雨強達24.9 mm，位于對流云團移動方向前側TBB梯度較大地區。至03：15，對流云團發展至最強，共和東巴村及尕海灘出現22.3和21.2 mm的降水，降水點位于對流云團中心亮溫較低處。

25日04：00開始，對流云團在東移南下的過程中逐漸減弱。至08：00，對流云團移出我州。降水暫時告一段落。此次降水過程，對流云團移速慢，云團從到達至完全移出約為8 h，4 h左右的時間云團在海南北部地區停滯少動，且結構密實，強度較強，云團中心最低溫度為-63 ℃。

25日上午，由于青海省中東部地區切變線維持，依然有云團從海西東部地區東移南下，中午到達共和地區產生較大降水：上溝后21.8 mm（14：00）、倒淌河16.3 mm（15：00）。降水區位于對流云團移動方向前側TBB梯度較大地區。與前1日相比，對流云團結構較為松散，強度較低，移速較快，云團中心最低溫度為-50 ℃。25日下午至夜間，較大降水出現在貴德南部地區，降水區位于云團移動方向前側TBB梯度較大地區；云團強度較弱，云頂最低溫度值為-41 ℃。

4 雷達資料分析

在過程初期，有大片的混合降水回波從海西東部和環湖地區東移至我州，在向東移的過程中不斷有小的積云對流單體的發生與消失，而較強的積云回波（40 dBz以上）向東北方移動，傳播；產生較大降水的地點都有較強回波反復經過，列車效應明顯（圖6）。

強降水期間，海南地區最大反射率因子在48.5～58.0 dBz之間，最大垂直累計液態水含量在7～11 kg/m2，回波質心高度≤2 km，雷電活動較強時，強回波（大于45 dBz）伸展至5 km高度以上。

興海縣塔洞村降水在雷達產品圖中有較好的體現，在強降水發生期間，徑向速度圖中存在明顯的輻合特征。VIL值為11 kg/m2。在第三降水時段，降水主要出現在貴德南部地區，雷達產品圖上主要為反射率因子小于40 dBz的層狀云降水回波，回波維持時間較長，約為6 h，最大小時雨強為10 mm左右。

5 結束語

（1）此次降水天氣過程前期青海省處于副熱帶高壓穩定控制中，天氣晴好，整體高溫、高濕的環境條件有利于大降水的產生。隨著北部冷空氣南壓，副高勢力減退，中東高壓與副熱帶高壓斷裂后，在青海省海西中部地區形成“兩高”之間的切變，且該切變系統維持時間較長，使得海南地區出現了區域性大雨、局地暴雨的強降水天氣過程。

（2）在此次過程期間，海南地區處于南亞高壓東北側邊緣，高層輻散，低層輻合，形成了較好的抽吸作用，為降水的持續提供了良好的動力條件。此次對流性天氣過程為冷平流強迫型，大到暴雨區中層有明顯的干冷氣流侵入，低層水汽條件較好，海南地區地面露點在12～15 ℃，比濕在11.0～14.5 g/kg之間；存在一定的不穩定能量，暖云層深厚，對流層中低層垂直風切變弱；地面弱冷鋒和輻合線起到了抬升觸發作用；以上分析結果均十分有利于強降水的發生。

（3）此次降水天氣對流云團移速慢，云團從到達至完全移出約為8 h，有4 h左右的時間云團在海南北部地區停滯少動，且結構密實，強度較強，云團中心最低溫度為-63 ℃，存在合并后增強特征；對流云團發展成熟階段呈橢圓形，強降水站點分布于對流云團移動方向前側TBB梯度較大地區和亮溫低值區。

（4）從雷達產品對此次過程的監測來看，降水初期為大片的積云層狀云混合降水回波，在向東移的過程中不斷有小的積云對流單體生消，而較強的積云回波（40 dBz以上）向東北方移動傳播；產生較大降水的地點都有較強回波反復經過，列車效應明顯。強降水期間海南地區最大反射率因子在48.5～58.0 dBz之間，最大垂直累計液態水含量在7～11 kg/m2之間，回波質心高度≤2 km，雷電活動較強時，強回波（大于45 dBz）伸展至5 km高度以上。

參考文獻

[1] 王振海，張青梅，馬學蓮，等.青海省災害性天氣個例分析文集[M].北京：氣象出版社，2021.

[2] 姚學祥，孫欣，孫繼松，等.天氣預報技術與方法[M].北京：氣象出版社，2015.