李 偉 ，張俊蘭 ，曾 勇

（1.新疆氣象臺(tái)，新疆 烏魯木齊830002；2.中國(guó)氣象局烏魯木齊沙漠氣象研究所，新疆 烏魯木齊830002；3.中亞大氣科學(xué)研究中心，新疆 烏魯木齊830002）

暴雨在地形附近產(chǎn)生時(shí)，具有與平原地區(qū)不同的動(dòng)力過(guò)程和云中水凝物粒子特征，表現(xiàn)出具有明顯地形依賴性的成云致雨過(guò)程。地形分布特征往往決定著暴雨的落區(qū)和強(qiáng)度，發(fā)生在地形附近的暴雨可產(chǎn)生極端的局部降雨和洪水[1]。國(guó)外對(duì)地形暴雨的動(dòng)力過(guò)程和云中水凝物粒子特征已開(kāi)展了較為深入的研究。Caracenaet等[2]研究發(fā)現(xiàn)墨西哥灣豐沛的暖濕氣流遇到落基山脈后，迎風(fēng)坡氣流出現(xiàn)明顯的輻合上升，同時(shí)，云中水凝物粒子快速聚集增長(zhǎng)，準(zhǔn)靜止的深對(duì)流可能產(chǎn)生突發(fā)性大暴雨。Nuissieret等[3]和Ducrocqet等[4]指出在阿爾卑斯山脈和法國(guó)中央山脈附近沿山暴雨過(guò)程中，暴雨的動(dòng)力過(guò)程和云中水凝物粒子的分布和演變向著有利于增強(qiáng)暴雨的方向發(fā)生了變化，導(dǎo)致在有利的成云致雨條件下山脈附近地區(qū)出現(xiàn)數(shù)百毫米的強(qiáng)降雨過(guò)程。氣象學(xué)者們進(jìn)一步研究指出，在地形暴雨過(guò)程中，氣流遇到山脈后的發(fā)展趨勢(shì)受垂直山脈方向上的水平氣流強(qiáng)度（特別是低空急流強(qiáng)度）、氣流的熱力學(xué)穩(wěn)定度和山脈的高度共同影響[5-6]；降水粒子落地時(shí)的分布位置則受地形的高度、地形的陡峭程度和微物理過(guò)程的時(shí)間尺度制約[7-8]。國(guó)內(nèi)針對(duì)地形暴雨的動(dòng)力過(guò)程和云中水凝物粒子特征也進(jìn)行了許多卓有成效的研究工作。例如，盛春巖等[9]利用ARPS模式對(duì)北京山區(qū)附近的一次大暴雨進(jìn)行數(shù)值試驗(yàn)，表明大暴雨是在多尺度地形及一定的天氣系統(tǒng)配置下產(chǎn)生的，暴雨的動(dòng)力過(guò)程很大程度上受地形影響，且在沿山地區(qū)上空云中水凝物粒子出現(xiàn)大值中心。段靜鑫等[10]利用WRF-Chem模式模擬了四川盆地暴雨過(guò)程后指出，盆地北部山區(qū)附近大氣強(qiáng)烈對(duì)流運(yùn)動(dòng)及其攜帶盆地內(nèi)大量水汽有利于云系的垂直發(fā)展，云中水凝物粒子質(zhì)量濃度明顯增大，使降水強(qiáng)度增強(qiáng)至大暴雨量級(jí)。董春卿等[11]利用WRF模式對(duì)山西南部垣曲縣喇叭口地形進(jìn)行地形敏感性試驗(yàn)后指出，地形的變化對(duì)積層混合云系的動(dòng)力結(jié)構(gòu)和水相物質(zhì)的微物理結(jié)構(gòu)變化有顯著的影響。可見(jiàn)，國(guó)內(nèi)外氣象學(xué)者已經(jīng)開(kāi)展了許多有關(guān)地形暴雨的動(dòng)力過(guò)程和云中水凝物粒子特征研究，得到了諸多有益結(jié)論，為地形暴雨的發(fā)生發(fā)展機(jī)理研究和預(yù)報(bào)預(yù)警業(yè)務(wù)提供了科學(xué)支撐。然而，相較于國(guó)外和我國(guó)中東部地區(qū)，目前對(duì)于新疆地區(qū)的地形暴雨，尚有一些認(rèn)識(shí)上的不足。

新疆位于亞洲中部，遠(yuǎn)離海洋，屬于典型的干旱、半干旱氣候區(qū)[12-13]。天山位于新疆中部，其巨大的體積深刻影響著新疆的天氣氣候。以往的諸多研究已表明沿天山地區(qū)暴雨過(guò)程中氣流的強(qiáng)度和三維空間分布結(jié)構(gòu)對(duì)暴雨的產(chǎn)生有重要影響[14-19]。沿天山地區(qū)暴雨系統(tǒng)的動(dòng)力和熱力結(jié)構(gòu)演變及水汽分布特征與平原地區(qū)存在差異，從而造成沿天山地區(qū)暴雨的分布和強(qiáng)度演變具有不同于平原地區(qū)的特征[20-22]。許多氣象學(xué)者也針對(duì)天山地形暴雨的觸發(fā)、水汽的聚集、暴雨系統(tǒng)的增強(qiáng)等過(guò)程開(kāi)展了研究，得到了一些有價(jià)值的結(jié)論[23-26]。以上這些研究成果一定程度上增強(qiáng)了人們對(duì)新疆地形暴雨的認(rèn)識(shí)，對(duì)新疆地形暴雨的預(yù)報(bào)具有較好的指導(dǎo)意義。然而，以上有關(guān)新疆地形暴雨的研究大多利用再分析資料開(kāi)展，資料時(shí)空分辨率有限。更重要的是，以往研究較少關(guān)注新疆地形暴雨過(guò)程中云中水凝物粒子的特征，而云中水凝物粒子的形成和增長(zhǎng)與降水的關(guān)系最為密切[27]。加之新疆地域廣闊，各地區(qū)的地形暴雨存在一定差異，有必要對(duì)更多地形暴雨進(jìn)行深入研究。高分辨率數(shù)值模式可為研究地形暴雨提供高時(shí)空分辨率的資料，其物理量計(jì)算過(guò)程可生成云中水凝物粒子，為研究天山地形暴雨的動(dòng)力過(guò)程和云中水凝物粒子結(jié)構(gòu)特征提供了可能和便利?；诖耍疚倪x取2018年5月23—24日北疆沿天山地區(qū)一次典型地形暴雨天氣過(guò)程，在分析了地形暴雨產(chǎn)生的有利背景后，利用高分辨率數(shù)值模式WRF對(duì)此次地形暴雨的動(dòng)力過(guò)程和云中水凝物粒子結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，以期為此類暴雨預(yù)報(bào)提供有益參考。

1 資料與方法

本文所使用的資料為美國(guó)國(guó)家環(huán)境預(yù)測(cè)中心和大氣研究中心（NCEP/NCAR）再分析資料（時(shí)間分辨率6 h，空間分辨率1°×1°）、國(guó)家衛(wèi)星氣象中心風(fēng)云衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)服務(wù)網(wǎng)提供的FY-2G逐小時(shí)TBB數(shù)據(jù)、新疆國(guó)家氣象站及區(qū)域加密自動(dòng)氣象站降水資料和WRF3.8.1模式模擬輸出資料，在利用觀測(cè)資料和再分析資料對(duì)暴雨過(guò)程進(jìn)行天氣學(xué)分析的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步應(yīng)用高時(shí)空分辨率的數(shù)值模式WRF3.8.1模擬輸出資料，揭示天山地形在暴雨過(guò)程中的作用。

2 暴雨過(guò)程的觀測(cè)分析

2.1 天氣實(shí)況

新疆幅員遼闊，但僅分布著105個(gè)國(guó)家氣象站。近些年來(lái)，隨著新疆經(jīng)濟(jì)和氣象事業(yè)的不斷發(fā)展，較為密集的區(qū)域加密自動(dòng)氣象站得以建設(shè)和應(yīng)用，很大程度上解決了氣象站點(diǎn)稀疏的問(wèn)題。目前，北疆沿天山地區(qū)氣象站網(wǎng)較為密集，但沿天山山脈較高海拔地區(qū)站點(diǎn)依舊稀疏（圖1a）。2018年5月23日12時(shí)—24日12時(shí)（世界時(shí)，下同）北疆沿天山地區(qū)出現(xiàn)了一次暴雨天氣過(guò)程，距離天山地形約50 km以內(nèi)（44.5°N以南）地區(qū)的12個(gè)站點(diǎn)出現(xiàn)暴雨，然而距離天山地形約50 km以外（44.5°N以北）地區(qū)的站點(diǎn)僅出現(xiàn)了中雨以下量級(jí)的降雨（圖1b）?？梢?jiàn)，此次降雨受天山地形的影響較明顯，屬于典型的地形降雨天氣過(guò)程。需要說(shuō)明的是，北疆沿天山地區(qū)地理位置較為寬廣，東西跨度較大，本研究重點(diǎn)關(guān)注的是85.5°～86.5°E的北疆沿天山地區(qū)。進(jìn)一步分析可知，此次沿天山暴雨過(guò)程最強(qiáng)降雨時(shí)段為23日18時(shí)—24日00時(shí)，6 h總降雨量分布與日降雨量分布類似，同樣體現(xiàn)出地形降雨的特征（圖1c）。從北疆沿天山地區(qū)的烏蘭烏蘇、石河子、石河子143團(tuán)卡子灣攔洪壩、石河子北陽(yáng)山機(jī)場(chǎng)和沙灣縣博爾通古鄉(xiāng)1號(hào)5個(gè)代表站的逐小時(shí)降雨量演變可知，最強(qiáng)降雨時(shí)段為23日18時(shí)—24日00時(shí)，且降雨表現(xiàn)出積層混合云降雨特征（圖1d），在較為平緩的降雨過(guò)程中出現(xiàn)短時(shí)強(qiáng)降水（烏蘭烏蘇站23日22—23時(shí)降雨量達(dá)10.4 mm）。

2.2 環(huán)流形勢(shì)

2018年5月22日500 hPa歐亞中高緯度呈現(xiàn)“高—低—高”的“兩脊一槽”環(huán)流形勢(shì)，歐洲地區(qū)高壓脊東移至烏拉爾山一帶與里咸海高壓脊同位相疊加，同時(shí)，新疆及其以北地區(qū)為高壓脊控制區(qū)，兩高之間的西西伯利亞地區(qū)為一低槽，且在中亞地區(qū)南部存在一短波槽。5月23日06時(shí)前后西西伯利亞低槽攜帶北方冷空氣進(jìn)一步東移南下，與中亞南部短波槽在巴爾喀什湖地區(qū)匯合形成中亞低槽，新疆西部受槽前強(qiáng)勁的西南急流控制。隨著低槽進(jìn)一步東移，北疆沿天山地區(qū)于23日18時(shí)開(kāi)始受中亞低槽影響（圖2a）。此時(shí)，700 hPa上巴爾喀什湖和新疆之間存在至少4個(gè)短波活動(dòng)，北疆地區(qū)的短波已進(jìn)入新疆西部，同時(shí)該短波有較明顯的西北急流配合（圖2b），偏西地區(qū)已經(jīng)出現(xiàn)降雨；850 hPa與700 hPa上類似，但系統(tǒng)位置更偏東，西北急流已經(jīng)抵達(dá)北疆沿天山地區(qū)附近，北疆沿天山地區(qū)開(kāi)始出現(xiàn)降雨。隨著中亞低槽進(jìn)一步東移，23日18時(shí)—24日00時(shí)，700 hPa和850 hPa上低空西北或偏西急流加強(qiáng)并完全控制北疆沿天山地區(qū)，降雨強(qiáng)度明顯增強(qiáng)。隨著系統(tǒng)快速東移，5月24日00時(shí)后北疆沿天山一帶的雨強(qiáng)明顯減弱至停歇。

圖1 天山地形（灰階）和北疆沿天山地區(qū)氣象站點(diǎn)分布（a）、5月23日12時(shí)—24日12時(shí)總降雨量分布（b）、23日18時(shí)—24日00時(shí)降雨量分布（c）和23日15時(shí)—24日03時(shí)北疆沿天山地區(qū)代表站逐小時(shí)降雨量（d）（單位：mm）

圖2 5月23日18時(shí)500 hPa環(huán)流形勢(shì)（a）和700 hPa環(huán)流形勢(shì)（b）（紅色箭頭表示急流）

2.3 水汽輸送特征

暴雨的產(chǎn)生離不開(kāi)豐沛的水汽輸送至暴雨區(qū)上空并產(chǎn)生輻合，烏拉爾山最高海拔為1895 m，700 hPa從西北部東南下的水汽輸送帶可翻越烏拉爾山進(jìn)入新疆北部。由此次暴雨整層水汽通量和700 hPa水汽通量散度可見(jiàn)，5月22日12時(shí)巴倫支海水汽向東南方向經(jīng)西西伯利亞平原輸送至巴爾喀什湖北部地區(qū)后轉(zhuǎn)向偏東方向輸送至中西伯利亞地區(qū)，此時(shí)水汽通道還未進(jìn)入新疆地區(qū)，新疆為水汽弱輻合區(qū)（圖3a）。隨著天氣系統(tǒng)的東移南壓，水汽通道進(jìn)行了相應(yīng)調(diào)整；23日18時(shí)水汽通道在西西伯利亞中部地區(qū)轉(zhuǎn)向偏南方向輸送至巴爾喀什湖東部后再次轉(zhuǎn)向偏東方向輸送至北疆沿天山地區(qū)，該處水汽通量達(dá) 25 g·hPa-1·cm-1·s-1， 水汽輻合大值區(qū)也加強(qiáng)為-2×10-7g·hPa-1·cm-2·s-1左右（圖 3b），為北疆沿天山地區(qū)暴雨的產(chǎn)生提供了較好的水汽條件，該處降雨開(kāi)始出現(xiàn)。同時(shí)，南疆盆地內(nèi)也存在一條水汽輸送通道，但由于天山山脈的阻隔，對(duì)北疆沿天山地區(qū)暴雨影響不大。隨著水汽通道向東移出北疆沿天山地區(qū)，暴雨的較強(qiáng)降雨時(shí)段結(jié)束。當(dāng)然，隨著系統(tǒng)進(jìn)一步東移，在北疆東天山海拔相對(duì)較低地區(qū)，南疆地區(qū)水汽通道和北疆水汽通道將共同為降水提供水汽，但已不是本文重點(diǎn)研究的地區(qū)和時(shí)段。就此次北疆沿天山地區(qū)暴雨的水汽來(lái)源和輸送而言，巴倫支海是暴雨水汽的來(lái)源，水汽經(jīng)過(guò)西西伯利亞平原長(zhǎng)距離輸送至暴雨區(qū)并產(chǎn)生輻合；在輸送過(guò)程中發(fā)生了多次轉(zhuǎn)向，而這些轉(zhuǎn)向很大程度上受天氣系統(tǒng)調(diào)整的影響和制約。

2.4 暴雨云系特征

新疆地形復(fù)雜，衛(wèi)星遙感資料對(duì)于暴雨系統(tǒng)的“捕捉”具有較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。以往新疆暴雨的衛(wèi)星觀測(cè)研究表明，快速發(fā)展移動(dòng)的暴雨云團(tuán)或云系可造成較短時(shí)間內(nèi)某處出現(xiàn)較強(qiáng)降水，云團(tuán)或云系主要表現(xiàn)為孤立對(duì)流云團(tuán)和積層混合云[14-16，25-26]。此次暴雨過(guò)程FY-2G衛(wèi)星TBB資料顯示，造成北疆沿天山地區(qū)暴雨的是積層混合云。5月23日18時(shí)，積層混合云覆蓋了新疆偏西地區(qū)，云系前沿位于北疆沿天山地區(qū)；隨著云系的東移，23日20時(shí)，云系逐漸移至沿天山地區(qū)，云系強(qiáng)度基本保持不變；23日22時(shí)，云系主體已控制了北疆沿天山地區(qū)，TBB值達(dá)-44℃以下的云體覆蓋了暴雨區(qū)；24日00時(shí)，積層混合云強(qiáng)度已有所減弱，且主體已經(jīng)移過(guò)北疆沿天山地區(qū)，該地區(qū)僅可見(jiàn)云系后邊緣較為零散的弱云團(tuán)，此時(shí)暴雨的強(qiáng)降雨時(shí)段已經(jīng)結(jié)束，僅有零散的弱降雨出現(xiàn)。

圖3 2018年 5月 22日 12時(shí)（a）和 23日 18時(shí)（b）整層水汽通量（箭頭，單位：g·hPa-1·cm-1·s-1，紅色長(zhǎng)箭頭表示水汽輸送路徑）和 700 hPa水汽通量散度（陰影，單位： ×10-7g·hPa-1·cm-2·s-1）

3 數(shù)值模擬及驗(yàn)證

3.1 數(shù)值模式方案

本文模擬采用的數(shù)值模式為WRF3.8.1，模式的初始場(chǎng)和邊界條件由NCEP/NCAR逐6 h的1°×1°再分析資料提供，模擬中心點(diǎn)設(shè)置在（44°N，86°E），采用三層雙向嵌套，三層區(qū)域的水平分辨率分別為27 km、9 km和3 km，相對(duì)應(yīng)的水平方向格點(diǎn)數(shù)分別為 300×240、514×373 和 661×451，垂直層數(shù)取 50層，積分步長(zhǎng)為60 s。微物理過(guò)程采用Thompson方案，積云參數(shù)化采用Kain-Fritsch方案（3 km層次關(guān)閉積云參數(shù)化方案），邊界層采用YSU方案，長(zhǎng)波輻射采用RRTM方案，短波輻射為Dudhia方案，積分時(shí)間從8月23日06時(shí)—8月24日18時(shí)，共積分36 h。本文模擬分析所用資料均為水平分辨率3 km的模擬資料。

3.2 模擬結(jié)果驗(yàn)證

由模擬的日降雨量分布（圖4a）與實(shí)況日降雨量分布（圖1b）對(duì)比可知，模擬結(jié)果基本反映出降雨量的實(shí)際分布情況，較好地再現(xiàn)出44.5°N以北地區(qū)為中雨以下量級(jí)降雨、沿天山地區(qū)為大到暴雨的分布特征。但也可以看到模擬降雨和實(shí)況存在一定的差異，特別是天山地區(qū)，模擬出了實(shí)況上不存在的較強(qiáng)降雨，而差異存在的最大原因是天山地區(qū)氣象站點(diǎn)稀缺（圖1a），沒(méi)有觀測(cè)資料；此外，模式自身精度限制、模式地形與實(shí)際地形的差異以及地形降雨的復(fù)雜性等原因也是導(dǎo)致模擬結(jié)果與實(shí)況存在一定差異的重要原因。進(jìn)一步從降雨最強(qiáng)時(shí)段的模擬降雨分布（圖4b）與實(shí)況（圖1c）對(duì)比可見(jiàn)，雨帶分布和沿天山地區(qū)強(qiáng)降雨特征均得到了再現(xiàn)，模擬結(jié)果與實(shí)況較為接近。但也存在不足，模擬的強(qiáng)降雨中心強(qiáng)度較實(shí)況偏弱?？傮w來(lái)看，模擬結(jié)果已經(jīng)可以反映出此次地形暴雨的雨帶分布特征，特別是模擬出了沿天山地區(qū)的較強(qiáng)降雨，可以利用模擬輸出資料對(duì)此次暴雨進(jìn)一步分析。

4 地形暴雨產(chǎn)生的機(jī)制

4.1 地形對(duì)暴雨動(dòng)力過(guò)程的影響

低空急流與地形的配合對(duì)暴雨的產(chǎn)生和增強(qiáng)具有顯著的觸發(fā)和增強(qiáng)作用[13-14]。從此次地形暴雨強(qiáng)降雨時(shí)刻的700 hPa低空急流和天山地形的配合可見(jiàn)，強(qiáng)降雨時(shí)低空急流發(fā)展強(qiáng)盛，急流核強(qiáng)度達(dá)30 m·s-1，北疆沿天山地區(qū)位于急流核前端，風(fēng)速的輻合疊加地形的阻擋作用造成在3000 m地形處出現(xiàn)明顯的上升運(yùn)動(dòng)，最強(qiáng)上升速度達(dá)1.8 m·s-1（圖5a）。同時(shí)，低空急流造成的大氣不穩(wěn)定性使沿天山地區(qū)出現(xiàn)明顯的正渦度和輻合（圖5b），為較強(qiáng)降水的產(chǎn)生提供有利的動(dòng)力條件。從雷達(dá)組合反射率分布可見(jiàn)，積層混合云回波特征明顯，較強(qiáng)回波位于沿天山地區(qū)，在35 dBZ以上，而距離天山相對(duì)較遠(yuǎn)的45°N附近地區(qū)，回波較弱，與衛(wèi)星觀測(cè)到的云系特征一致，進(jìn)一步說(shuō)明了模擬的可靠性，且沿天山一帶較強(qiáng)回波與強(qiáng)降雨帶有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。由沿圖5b中黑色實(shí)線所做的組合反射率和風(fēng)矢量剖面可見(jiàn)，氣流在天山迎風(fēng)坡附近受地形阻擋抬升作用后向上發(fā)展，且迎風(fēng)坡為較強(qiáng)回波區(qū)，說(shuō)明迎風(fēng)坡降雨強(qiáng)度較強(qiáng)。綜上，低空急流在天山地形的有力配合下，為此次沿天山地區(qū)強(qiáng)降雨的出現(xiàn)提供了有利的動(dòng)力條件。

圖4 2018年5月23日12時(shí)—24日12時(shí)模擬的總降雨量分布（a）和23日18時(shí)—24日00時(shí)模擬的降雨量分布（b）

圖5 2018年5月23日21時(shí)3000 m天山地形（灰色陰影）、模擬的700 hPa風(fēng)場(chǎng)（風(fēng)羽，單位：m·s-1）、急流（彩色陰影，單位：m·s-1）和垂直速度（黑色實(shí)線，單位：10-1m·s-1）（a）、模擬的 700 hPa沿天山一帶渦度（彩色陰影，單位：10-5·s-1）和散度（黑色虛線，單位：10-5·s-1）（b）

4.2 地形對(duì)暴雨過(guò)程云中水凝物粒子特征的影響

Fan等[27]指出較強(qiáng)的上升速度與較多的水汽可以提高云系周圍環(huán)境過(guò)飽和程度，進(jìn)而影響云中水凝物粒子。圖6為沿圖4b黑實(shí)線所做的云中水凝物粒子、溫度、垂直速度和風(fēng)矢量剖面。強(qiáng)降水發(fā)生時(shí)，冰晶粒子主要分布在400 hPa以上高空，溫度低于-30℃區(qū)域，沿天山地區(qū)為冰晶粒子大值區(qū)，中心強(qiáng)度達(dá)0.011 g·kg-1，其下氣流遇天山地形后產(chǎn)生向上運(yùn)動(dòng)，對(duì)應(yīng)了較明顯垂直速度（圖6a）。雪粒子分布較冰晶分布明顯更廣，主體位于400～800 hPa（對(duì)應(yīng)溫度-30～0℃），雪粒子的強(qiáng)度也明顯強(qiáng)于冰晶，沿天山地區(qū)1.2 g·kg-1的雪粒子大值中心位于600～800 hPa，對(duì)應(yīng)了較強(qiáng)的迎風(fēng)坡輻合和上升運(yùn)動(dòng)。同時(shí)可見(jiàn)，在天山較高海拔直接與雪粒子接觸的地形處，高海拔地區(qū)地面可直接降雪（圖6b）。霰粒子主體分布在700 hPa以下的沿天山地區(qū)，與雪粒子大值中心相交，中心強(qiáng)度達(dá)0.16 g·kg-1（圖6c）。云水分布與霰粒子相似，沿天山地區(qū)為霰粒子大值區(qū)，中心強(qiáng)度達(dá) 0.24 g·kg-1。 同時(shí)，700 ～800 hPa分布為過(guò)冷云水，有利于向液態(tài)云水轉(zhuǎn)化，從而增強(qiáng)暴雨（圖6d）。雨水主要分布在800 hPa以下低空，沿天山地區(qū)大值中心達(dá)0.2 g·kg-1，與霰粒子、云水相接?？梢?jiàn)，在沿天山地區(qū)有利動(dòng)力作用下，水凝物粒子聚集、增長(zhǎng)，固相粒子與液相粒子在垂直分布上相交，有利于固—液粒子轉(zhuǎn)化；霰粒子與過(guò)冷云水的存在，對(duì)于降雨強(qiáng)度的增強(qiáng)具有重要的作用。

圖6 2018年5月23日21時(shí)模擬的沿圖5b中黑色實(shí)線所做的云中水凝物粒子（彩色陰影，單位：g·kg-1）、風(fēng)矢量（為分析方便，垂直速度 w×10）、溫度（紅色實(shí)線，單位：℃）、垂直速度（綠色虛線，單位：10-1m·s-1）和天山地形（灰色陰影）垂直剖面

5 結(jié)論與討論

2018年5月23 日12時(shí)—24日12時(shí)北疆沿天山地區(qū)出現(xiàn)了一次典型的地形暴雨天氣過(guò)程。本文重點(diǎn)分析了暴雨過(guò)程最強(qiáng)降雨時(shí)段23日18時(shí)—24日00時(shí)，得到結(jié)論如下：

（1）從暴雨區(qū)代表站的小時(shí)降雨演變和衛(wèi)星TBB特征可判斷此次暴雨過(guò)程為積層混合云降雨過(guò)程；東移加深的中亞低槽是此次暴雨的影響系統(tǒng)；北疆沿天山地區(qū)暴雨的水汽來(lái)源為巴倫支海，水汽經(jīng)過(guò)西西伯利亞平原多次轉(zhuǎn)向輸送至暴雨區(qū)；快速移動(dòng)的積層混合云是形成暴雨的主要云系。

（2）利用高時(shí)空分辨率數(shù)值模式WRF對(duì)此次暴雨過(guò)程進(jìn)行模擬，在模擬結(jié)果能較好地反映此次降雨性質(zhì)、分布和大值中心的基礎(chǔ)上，利用模式輸出資料對(duì)此次地形暴雨過(guò)程進(jìn)一步分析。模擬結(jié)果表明暴雨過(guò)程強(qiáng)勁的低空急流在沿天山地區(qū)形成了顯著的輻合區(qū)，在天山地形的抬升作用下，沿天山地區(qū)出現(xiàn)較明顯的上升運(yùn)動(dòng)，為此次強(qiáng)降雨提供了有利的動(dòng)力條件。

（3）北疆沿天山地區(qū)上空的水凝物粒子（冰晶、雪、霰、云水、雨水）在有利動(dòng)力輻合抬升作用配合下，不斷聚集、增長(zhǎng)，在沿天山地區(qū)形成大值中心。固相粒子與液相粒子在垂直分布上相交，為固—液粒子轉(zhuǎn)化提供了良好的條件，而其中霰粒子和過(guò)冷云水對(duì)增強(qiáng)降雨強(qiáng)度具有重要的作用。

本文對(duì)一次地形暴雨過(guò)程在觀測(cè)分析的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)利用數(shù)值模式對(duì)地形暴雨的動(dòng)力過(guò)程和云中水凝物粒子分布進(jìn)行了研究，揭示了天山地形對(duì)暴雨動(dòng)力過(guò)程和云中水凝物粒子的影響。但本文僅僅是對(duì)一次過(guò)程得到的結(jié)論，未來(lái)還需要通過(guò)更多的個(gè)例研究進(jìn)行驗(yàn)證，為預(yù)報(bào)提供可靠參考。暴雨動(dòng)力過(guò)程和云中水凝物粒子的影響。但本文僅僅是對(duì)一次過(guò)程得到的結(jié)論，未來(lái)還需要通過(guò)更多的個(gè)例研究進(jìn)行驗(yàn)證。