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乌鲁木齐2015年6月9日的暴雨过程研究

2020-11-17 298 上传者：管理员

摘要：本文利用实况观测资料、ECWMF(0.25°×0.25°)、对2015年6月9～10日发生的一次冷空气入侵过程进行了简单的天气学分析。分析得出:此次降水过程是在有利的大尺度环流背景下发生的;乌鲁木齐处于高空急流入口区右侧，中低层的西南低空急流、中尺度切变线、辐合线等多个中尺度系统，同时低层的偏东气流触发此次天气;探空物理量参数指示着大气不稳定能量的集聚、以及环境增湿的过程;降水区域低空到高空同时出现的大范围上升运动，以及水汽在中低层的集中，为降水的发生提供了动力和水汽条件;水汽来源与传统的“水汽来源于孟加拉湾和阿拉伯海”不符，而是来自于里、黑海区域一路的东输。

关键词：
中尺度系统
乌鲁木齐
夏季
天气学
暴雨
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新疆地处亚欧大陆中部，是地理上离海最遥远的地方，但是夏季也时常出现区域性、地方性的较强降水。由于强大的热力学影响因素和复杂的地形原因，夏季午后迅速发展成长的强对流系统，经常会造成局地短时强降水或暴雨，对人民生产生活造成极大影响，这种情况是新疆短时临近预报的难点，也是夏季预报工作的重点。本文通过对于此次新疆乌鲁木齐市发生的一次暴雨的诊断分析，除了发现了一条不同于以往经验认知的水汽输送路线。希望通过本文的浅析，能够略有加强对于新疆本地对流天气形成机制的认识。

1、天气实况

2015年6月9日17时～10日03时，乌鲁木齐市降水25mm,9日08时到10日08时的24小时降水量达到暴量。降水持续10小时，其中9日18时～20时的2小时内，降水20.1mm。

2、大尺度环流

2.1 150hpa环流特征

6月8日150hpa新疆以西的欧亚大陆受副热带急流控制，并呈两槽两脊型经向环流分布，里、黑海和巴湖为脊，地中海和乌拉尔山为槽，新疆位于巴湖脊脊前。南压高压呈双体型，位于青藏高原南侧。9日里、黑海脊发展，推动乌拉尔山低槽减弱东移至巴湖，巴湖脊东移到新疆中部，脊线位于东经85°附近。由9日20时的150hpa高空实况可知，北疆中东部为高空急流入口区，乌鲁木齐处于入口区右侧，并且乌鲁木齐和克拉玛依之间有明显的分流区，即有显著风向辐散。高空辐散对低层有抽吸作用，为大气的上升运动的出现提供了一定的动力作用。

2.2 500hpa环流特征

在500hpa高空，8日欧亚环流形势与150hpa较为一致，里、黑海和巴湖为脊，地中海和西西伯利亚为槽，西西伯利亚低槽伸至中亚西南部，伊朗副高位于里海南侧，新疆受巴湖脊控制，处于脊前西北气流上。9日伊朗副高先北挺，致使里海脊先发展，脊前西北气流引导北方冷空气南下，使得西西伯利亚低槽加深并东移至中亚东部;之后伊朗副高再南落东伸，此时由于上下游效应，以及伊朗副高的东扩，迫使西西伯利亚低槽减弱并分裂为南北两段，北段位于西西伯利亚，南段位于中亚东部，新疆仍受脊控制，脊线与150hpa位置相同。乌鲁木齐和克拉玛依之间仍有明显的风向辐散。

2.3 700hpa环流特征

9日20时700hpa高空上从里、咸海北部到北疆中部为大范围的饱和湿区，T-Td<3℃且q>5g/kg，乌鲁木齐q=6g/kg,T-Td=3℃。同时有偏西急流将饱和湿空气输送至准噶尔盆地，因此乌鲁木齐的T-Td从9日08时的6℃下降到20时的3℃。并且有冷平流进入准噶尔盆地，700hpa温度从08时的7℃下降到20时的4℃。中层冷空气的进入，以及湿度的增加，使得乌鲁木齐上空的大气层结不稳定度增强，有利于对流性天气的发展。

2.4 850hpa环流特征

9日08时850hpa巴湖南部为大范围饱和湿区，T-Td<2℃且q>6g/kg。与700hpa相似，在巴湖附近的偏西急流的输送下，饱和湿空气进入北疆，乌鲁木齐9日08时到20时T-Td从14℃下降到3℃，q从7g/kg上升为10g/kg，为降水提供了有利的水汽条件。08到20时，乌鲁木齐850hpa有冷空气进入，温度下降5℃，但是仍处于温度脊附近，大气温度较高，这与700hpa的较冷环境形成上冷下暖的不稳定层结。并且哈密有明显的偏东风，乌鲁木齐为西北风，两地之间有风向的切变，有利于低层大气的辐合上升;另外乌鲁木齐地处天山北麓，700hpa和850hpa同时出现的西北风会受到地形的抬升而发生上升运动，二者共同作用，为降水的发生提供了较好的抬升动力条件和对流触发条件。

2.5 海平面气压的变化特征

9日08～20时，冷高压从里海附近不断东移过程中，中心气压维持在1025hpa左右，冷锋于16时左右移至乌鲁木齐附近区域，乌鲁木齐开始出现11m/s的西北风，并且气温开始下降。13～16时，北疆沿天山中部为高温区，气温均大于30℃，乌鲁木齐上游的昌吉、蔡家湖等地的最高气温达到34℃左右，近地面持续的较高温度更使得大气层结的不稳定度增强，为降水的发生提供了有利的不稳定层结条件。

综上所述，6月9日700hpa和850hpa北疆到中亚南部为大范围饱和湿区并有偏西急流向降水区域持续输送饱和湿空气，为降水提供了充沛的水汽;北疆沿天山中西部的中低空有冷空气进入乌鲁木齐附近区域，以及近地面层持续的较高温度，形成了上冷下暖的不稳定层结，为降水提供了有利的层结条件;150hpa乌鲁木齐附近区域处于高空急流入口区右侧，并有风速辐散区，500hpa有风速辐散区与150hpa相对应，850hpa有偏东气流与低空辐合线等为水汽的辐合上升提供了有利的抬升和触发条件。

3、大气层结稳定度

通过下表中表征大气稳定度的探空物理量的变化可以看出，8～9日K指数增大到34和SI指数逐时减小至-0.33均指示着大气层结的不稳定性的增强。500hpa水汽逐渐减小至0g/kg，变得干燥，而700hpa的6g/kg的水汽含量则明显较为湿润，配合700以上气温降低和700以下温度较高，易形成上干冷下暖湿的不稳定层结。总之，上述物理量的增大和减小，均表明了层结不稳定的增强，有利于对流天气的发生。

6月8日20时～9日20时乌鲁木齐探空物理量参数表

4、物理量诊断分析

4.1 上升运动

通过对乌鲁木齐测站东经87.6°北纬43.8°的omega资料做时空剖面分析，可以得出9日08时～9日20时，200hpa地面整层大气的垂直速度为负值，即整层大气都为持续的上升运动，且中低层强于高层，这表明前文分析的地形抬升和近地面的风速辐合，为此次降水的水汽辐合上升提供了主要的抬升条件，高层高空急流入口区右侧，以及风速辐散为辅助抬升条件。

4.2 比湿与流场

从8日20时到10日08时EC细网格的700hpa流场和比湿来看，比湿大于等于4g/kg的水汽被偏西急流从里、黑海区域携带，自咸海南部绕过乌拉尔山，经中亚南部，沿西天山北麓从北疆西部进入准噶尔盆地。由图可知，此次降水的水汽并非一贯认为的，源自于孟加拉湾和阿拉伯海，而是由里、黑海区域一路东输带来的。7～9日里海南部到中亚南部稳定维持的偏西急流为水汽提供可靠的输送通道，使得大量的水汽被输送至北疆中部，为降水提供了有利支撑。这与实况资料所展现的较为一致。

5、结论

(1)此次降水过程是在有利的大尺度环流背景下发生的，影响系统为西西伯利亚低槽。北疆中东部处于高空急流入口区右侧，同时又有中低空偏西急流、中尺度辐合线低层偏东气流等多个系统配合。

(2)探空实况数据中的K指数、CAPE值、SI指数的变化，指示着大气层结不稳定性的增加。q700、q850的变化表明环境水汽的聚集。这些都有利于大降水的发生。

(3)通过分析此次大降水过程发现:EC细网格中流场和比湿场叠加后所指示的水汽来源，与传统的“水汽来源于孟加拉湾和阿拉伯海”不符，而是来自于里、黑海区域一路的东输，并且没有较为强大的持续输送通道的建立。从而可以推断，发生在新疆的降水不一定需要持续的水汽供应。

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