張金霞，張云惠，于碧馨，芒蘇爾·艾熱提

（1.蘭州大學(xué)大氣科學(xué)學(xué)院，甘肅 蘭州730000；2.新疆氣象臺，新疆 烏魯木齊830002）

短時強降水是強對流天氣的一類，具有突發(fā)性強、降水強度大、降水時間短等特點，易導(dǎo)致城市內(nèi)澇、山洪、泥石流等次生災(zāi)害，給社會經(jīng)濟建設(shè)造成嚴重損失，是主要的災(zāi)害性天氣之一。早在20世紀，國內(nèi)許多專家針對我國暴雨及短時強降水進行了諸多研究[1-3]，認為暴雨是多種尺度系統(tǒng)相互作用的產(chǎn)物，短時強降水具有中小尺度特性。近年來，隨著氣象業(yè)務(wù)現(xiàn)代化進程加快，氣象專家又對其進行了深入探討。孫繼松等[4]、徐東蓓等[5]根據(jù)西北地區(qū)不同強對流過程的不同主導(dǎo)因素進行分類，總結(jié)了西北氣流強迫類強對流天氣的熱力、動力機制。同時，高分辨率探測資料的應(yīng)用為中小尺度天氣系統(tǒng)研究提供了可能，大量研究利用高分辨率云圖[6-7]、風(fēng)廓線雷達[8-9]、多普勒雷達[10-11]等資料對局地對流性天氣進行分析，提高了對局地災(zāi)害性天氣的認識，但所取得的研究結(jié)果主要針對100°E以東區(qū)域。

新疆氣象專家針對不同區(qū)域短時強降水進行了相關(guān)研究[12-16]，指出中亞低值系統(tǒng)是造成新疆強降水的主要影響系統(tǒng)，并歸納總結(jié)了新疆暴雨的典型環(huán)流配置，且在中亞低渦背景下1800～2000 m的連續(xù)短時強降水站次最多；分析近10 a新疆短時強降水環(huán)境參數(shù)特征發(fā)現(xiàn)[17]，T-ln P形態(tài)分為上下干而中層濕、下濕上干、整層濕等三種類型。張超等[18]通過分析2012—2016年暖季烏魯木齊短時強降水環(huán)境條件，將500 hPa影響系統(tǒng)分為西西伯利亞低槽、中亞低渦和西北氣流三類。楊蓮梅等[19]對西北氣流下一次烏魯木齊短時強降水進行分析表明，脊前西北低空急流觸發(fā)對流，對流單體以“列車效應(yīng)”形式造成烏魯木齊短時強降水。劉晶等[20]利用多源資料對烏魯木齊一次短時強降水和冰雹的中小尺度特征進行分析，表明低空急流觸發(fā)產(chǎn)生短時降水，低空急流向低層下傳是觸發(fā)冰雹的關(guān)鍵因子。阿不力米提·阿布力克木等[21]研究發(fā)現(xiàn)風(fēng)廓線雷達資料能夠清楚反映烏魯木齊降水開始、結(jié)束及降水的強度。

上述研究成果豐富和提高了對新疆及烏魯木齊短時強降水機制的認識，但利用多源高分辨資料對烏魯木齊短時強降水中小尺度特征的研究仍較匱乏，為此，本文利用常規(guī)觀測、區(qū)域自動站、FY-2G氣象衛(wèi)星、多普勒雷達、風(fēng)廓線雷達及NCEP 1°×1°再分析等多源資料，對比分析近10 a烏魯木齊兩次極端短時強降水過程，即2015年6月9日和2015年6月27日兩次天氣過程（分別簡稱“6·09”和“6·27”過程），在分析天氣尺度背景、水汽、動熱力條件基礎(chǔ)上，重點對比分析兩者中小尺度系統(tǒng)特征，以期為烏魯木齊短時強降水的短期及短時臨近預(yù)報提供參考。

1 短時強降水實況

“6·09”過程：2015年6月9日15時—10日05時（北京時，下同）烏魯木齊市出現(xiàn)以短時強降水為主的強對流天氣（圖1a），7站暴雨、1站大暴雨（新疆暴雨、大暴雨標準分別為日降水量＞24 mm、48 mm，下同），最大降水中心位于東部山區(qū)的柏楊鄉(xiāng)獨山子村，為56.8 mm；烏魯木齊站降水量為25.0mm。有5站雨強＞10mm/h（新疆短時強降水標準），其中4站集中在烏魯木齊站及以東30 km內(nèi)的山區(qū)，且都發(fā)生在18—20時，柏楊鄉(xiāng)獨山子村18—19時降水量13.7 mm（圖1c）；烏魯木齊19—20時降水量為14.7 mm，突破了該站有氣象記錄以來小時雨強極值，并伴有雷電、對流性大風(fēng)。暴雨引發(fā)了山洪、泥石流、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害，造成城區(qū)內(nèi)澇和多處路段積水，給當?shù)亟煌?、電力、基礎(chǔ)設(shè)施等帶來嚴重影響。

圖1 烏魯木齊市累計降水量（a，b）和自動氣象站逐小時降水（c，d）

“6·27”過程：2015年6月27日08時—28日08時烏魯木齊市出現(xiàn)明顯暴雨天氣（圖1b），14站暴雨、1站大暴雨，最大降水中心位于南部山區(qū)的水西溝為58.5 mm；烏魯木齊站降水量為28.2 mm。共有9站雨強＞10mm/h，但時空分布較為分散，水西溝強降水主要集中在27日16—18時，雨強分別為15.0、19.3 mm/h（圖1d），28日00—01時降水量為18.9 mm；烏魯木齊強降水時段為27日21時—28日03時，其中27日23時—28日00時降水量為10.1 mm，小時雨強居烏魯木齊近10 a來第二。

兩次短時強降水均發(fā)生在下午至夜間，最大降水中心均在山區(qū)?！?·09”過程具有突發(fā)性、局地性、時段集中的特點，強降水落區(qū)主要在中東部，且伴有對流性大風(fēng)；而“6·27”過程特點是暴雨區(qū)范圍大、時段分散，強降水落區(qū)主要在南部和中東部。

2 天氣尺度環(huán)流背景對比分析

2.1 高低空系統(tǒng)配置

“6·09”過程前的6月7—8日北疆受低槽影響降水明顯，低層空氣濕度較大，9日08時，塔城—克拉瑪依—天山北坡850 hPa比濕為6～9 g/kg，700 hPa比濕為4～5 g/kg。9日14時，200 hPa阿勒泰地區(qū)東部—哈密市南部為西北急流，烏魯木齊處于急流入口處右側(cè)，高空輻散明顯；500 hPa歐亞范圍中高緯為兩槽一脊的經(jīng)向環(huán)流（圖2a），烏拉爾山附近和蒙古高原為低槽，烏拉爾山低槽配合有-20℃的冷中心，西伯利亞至新疆為高壓脊，北疆中東部受高壓脊前西北氣流控制；700～850 hPa新疆為高壓脊并配合有溫度脊，700 hPa石河子—烏魯木齊為顯著偏西氣流，850 hPa塔城地區(qū)北部—烏魯木齊西北風(fēng)速由8 m/s增大至16 m/s，700～850 hPa雙低空急流在烏魯木齊上空耦合，同時受天山地形強迫抬升，對流快速發(fā)展（圖2c）。對應(yīng)海平面氣壓場，14時烏魯木齊受熱低壓控制，氣壓為1004 hPa，氣溫為29.5℃，隨著冷空氣快速侵入，18時烏魯木齊地面氣壓升高4 hPa、氣溫降低5℃。

圖2 500 hPa高度場（實線，單位：dagpm）、風(fēng)場（風(fēng)向桿，單位：m/s）、溫度場（虛線，單位：℃，）（a，b）和高低空天氣系統(tǒng)配置（c，d）

“6·27”過程前受中亞低值系統(tǒng)前偏西氣流的影響，烏魯木齊上空維持較高的比濕，22—26日850 hPa比濕為7～8 g/kg，700 hPa比濕為5～6 g/kg；27日烏魯木齊出現(xiàn)微量降水補充了低層水汽，850 hPa比濕增至10 g/kg，700 hPa比濕增至8 g/kg。27日20時，200 hPa烏魯木齊處于西南急流出口處左側(cè)；500 hPa歐亞范圍中低緯為兩脊一槽（圖2b），中亞南部和青藏高原東部為高壓脊，新疆為低槽活動區(qū)，烏魯木齊受低槽前偏南氣流影響；700 hPa低渦中心位于巴州北部，巴州北部至烏魯木齊有偏南風(fēng)與偏北風(fēng)的切變，700 hPa東南暖氣流及850 hPa西北冷氣流在烏魯木齊上空匯合，冷暖交匯增強了對流不穩(wěn)定（圖2d）。對應(yīng)海平面氣壓場，27日烏魯木齊受熱低壓控制，隨著北疆西部地面冷高壓東移，20時烏魯木齊處于冷高壓前沿，氣壓略升。

兩次過程均為低層冷空氣侵入，冷暖交匯，同時受天山地形強迫抬升，產(chǎn)生強降水。不同的是“6·09”過程500 hPa受高壓脊前西北氣流控制，700 hPa偏西急流與850 hPa西北急流耦合觸發(fā)，上游及本地水汽快速聚集產(chǎn)生局地性強降水；“6·27”過程是在中亞低渦背景下，500 hPa西南氣流、700 hPa東南氣流和850 hPa西北氣流3支氣流交匯，整層持續(xù)增濕，風(fēng)切變及輻合明顯，造成強降水。

2.2 水汽條件

“6·09”過程：分析各時次各層水汽通量和水汽通量散度表明，6月7—8日北疆受低槽影響自巴爾喀什湖至北疆有明顯的水汽輸送，8日夜間低槽移過烏魯木齊，水汽通道斷裂；隨著烏拉爾山低槽發(fā)展，6月9日14時，對流層低層從槽底快速建立了一支向東輸送的水汽通道，該水汽通道自塔城地區(qū)進入新疆后在中天山北坡輻合，在烏魯木齊附近形成-25×10-7g/（cm2·hPa·s）的水汽通量散度輻合中心（圖3a），在偏西急流的作用下，20時該中心水汽通量散度達-40×10-7g/（cm2·hPa·s），為強降水提供了有利的水汽條件；之后隨著強水汽輻合中心東移，強降水中心移至昌吉州東部山區(qū)。

圖3 700 hPa水汽通量（單位：g/（cm·hPa·s）和水汽通量散度（填色區(qū)，單位：10-7 g/（cm2·hPa·s））

“6·27”過程：27日，烏魯木齊受低渦前偏南氣流影響，500～700 hPa偏南氣流將水汽輸送至烏魯木齊附近，同時低層河西走廊東南氣流將水汽輸送至烏魯木齊，烏魯木齊附近有-25×10-7g/（cm2·hPa·s）的水汽通量散度輻合中心（圖3b），造成烏魯木齊站的弱降水和南部山區(qū)的強降水；20時，隨著西部冷空氣侵入，850 hPa塔城地區(qū)至烏魯木齊建立了一支弱水汽輸送通道；來自西南、偏西、偏東的3支水汽通道在烏魯木齊附近匯合，27日20時—28日02時烏魯木齊附近維持-30×10-7g/（cm2·hPa·s）的水汽輻合中心，為短時強降水提供了充足的水汽；之后隨著低渦東移北上，水汽輸送通道斷裂，降水減弱停止。

2.3 探空分析

“6·09”過程：9日08時，烏魯木齊上空700 hPa以上為≥16 m/s的西北風(fēng)，0～3 km垂直風(fēng)切變達18 m/s，且近地層有弱逆溫，有利于不穩(wěn)定能量積累；14時烏魯木齊站訂正探空溫、濕廓線呈“X型”分布（圖4a），即上下干、中層濕；由于白天晴熱，14時地面氣溫升至29.5℃，△T850-500達36℃，環(huán)境溫度遞減率加大，有利于層結(jié)不穩(wěn)定發(fā)展；訂正后CAPE值1127 J/kg，K指數(shù)33℃，沙氏指數(shù)SI為-1.5℃，說明午后大氣層結(jié)不穩(wěn)定明顯增強。

“6·27”過程：27日08時，烏魯木齊上空中高層為一致的偏南風(fēng)，低層為偏東風(fēng)，0～3 km垂直風(fēng)切變?yōu)? m/s，500 hPa以下風(fēng)隨高度順轉(zhuǎn)有暖平流，500～300 hPa風(fēng)隨高度逆轉(zhuǎn)有冷平流，有利于不穩(wěn)定層結(jié)發(fā)展；14時烏魯木齊站訂正探空曲線300 hPa以下為深厚濕層（圖4b），水汽條件較好，△T850-500達29℃，訂正后CAPE值為676 J/kg，K指數(shù)為36℃，沙氏指數(shù)SI為0.3℃，不穩(wěn)定條件有利于對流天氣發(fā)生。

圖4 6月9日14時（a）和6月27日14時（b）烏魯木齊站訂正探空曲線

3 基于多源資料的中尺度特征分析

3.1 中尺度對流云團演變特征

“6·09”過程：FY-2G逐小時0.1°×0.1°分辨率云頂亮溫TBB動畫顯示，9日17時石河子附近生成3個對流云團，位于西部的兩個云團快速東移與東部的云團合并加強為中β尺度對流云團A，18時（圖5a）云團A發(fā)展成較規(guī)則的橢圓形，TBB最低達-52℃，同時在烏魯木齊附近生成云團B。在低空急流及天山地形強迫抬升的作用下，19時（圖5b）云團B快速發(fā)展為橢圓狀中β尺度對流云團，TBB最低為-52℃，烏魯木齊、柏楊鄉(xiāng)獨山子村位于該云團西側(cè)TBB梯度最大處，18—19時兩站分別出現(xiàn)5.4、13.7 mm的強降水。云團A在偏西氣流引導(dǎo)下，20時（圖5c）與云團B合并，面積增大，強度加強，TBB＜-48℃的面積達6000 km2，烏魯木齊位于云團西側(cè)TBB梯度大值區(qū)，19—20時烏魯木齊、柏楊鄉(xiāng)獨山子村站分別出現(xiàn)14.7、13.6 mm的強降水。上述云團演變與前述偏西急流引導(dǎo)下，在烏魯木齊附近形成強水汽輻合中心相對應(yīng)。

圖5 6月FY-2G衛(wèi)星0.1°×0.1°分辨率云頂亮溫TBB（單位：℃）

“6·27”過程：27日15時，烏魯木齊南部山區(qū)有一對流云團，在西南氣流引導(dǎo)下向東北移動，16時TBB達-40℃，水西溝位于該云團南側(cè)TBB梯度大值區(qū)，16—17時、17—18時分別出現(xiàn)15.0、19.3 mm的強降水，之后該云團減弱東移北上。20時在烏魯木齊西部生成云團A，該云團東移發(fā)展，21時（圖5d）TBB最低為-40℃，烏魯木齊位于云團南側(cè)TBB梯度大值區(qū)，21—22時產(chǎn)生4.5 mm的降水，同時云團A西南部生成新的云團B；云團B東移發(fā)展，22時（圖5e）TBB值達-44℃，22—23時該云團在烏魯木齊上空緩慢移動，造成烏魯木齊3.5 mm的降水。22時在昌吉州西部生成的云團C發(fā)展東移，至23時（圖5f）與云團B合并，烏魯木齊位于該云團東南側(cè)TBB梯度大值區(qū)，對應(yīng)27日23時—28日00時產(chǎn)生10.1 mm的強降水；28日00時，該云團分裂為2個云團，東側(cè)的云團快速減弱東移，西側(cè)的云團面積增大、強度增強、TBB達-44℃，水西溝位于云團南側(cè)TBB梯度大值區(qū)，該站00—01時產(chǎn)生18.9 mm的強降水，同時該云團在西南氣流引導(dǎo)下向東北方向緩慢移動，造成烏魯木齊00—02時6.7 mm的降水。

造成“6·09”過程強降水的中尺度對流云團在低空偏西急流前方生成，在烏魯木齊東部山區(qū)快速發(fā)展，與上游東移減弱的云團合并，TBB最低為-52℃，生命史3～4 h。造成“6·27”過程強降水的云團在烏魯木齊西南部生成，強度較弱，TBB最低為-40～-44℃，范圍較小，生命史2～3 h；但兩者強降水時段均對應(yīng)對流云團TBB梯度最大處。

3.2 多普勒天氣雷達特征

“6·09”過程：石河子多普勒天氣雷達不同仰角反射率因子及其剖面演變顯示，6月9日18：04（圖6a），烏魯木齊西北方向有西北—東南排列的多單體風(fēng)暴，與上文對流云團B對應(yīng)。中γ尺度對流單體A距烏魯木齊20 km，強回波48 dBZ，中γ尺度對流單體組成的雷暴群B距烏魯木齊40 km，最強回波達55 dBZ，強回波頂高為4～5 km，在西北急流引導(dǎo)下對流單體快速東南移。18：38（圖6b）單體A移至烏魯木齊，強度略有減弱，徑向速度圖上有明顯氣旋式輻合區(qū)（圖6d），造成烏魯木齊20 min內(nèi)5.4 mm的降水。雷暴群B東南移，19：07（圖6c）其中兩個對流單體合并為單體C快速移至烏魯木齊，強度增強，面積增大，強回波頂高為6 km，并伴有對流性大風(fēng)，烏魯木齊站極大風(fēng)速達16.4 m/s；單體C后向新生的對流單體沿西北氣流以“列車效應(yīng)”形式繼續(xù)影響烏魯木齊，造成烏魯木齊14.7 mm/h的強降水。

圖6 6月9日18：04（a）、18:36（b）、19：07（c）石河子站雷達0.5°仰角基本反射率因子及其剖面（白線為剖面處；單位：dBZ）和18：38徑向速度（d，單位：m/s）

“6·27”過程：烏魯木齊多普勒天氣雷達不同仰角反射率因子及其剖面演變顯示，6月27日16：05烏魯木齊南部是混合性降水回波，水西溝西南有40 dBZ的對流單體向東北移動，16：30開始影響水西溝，16：39強度最強達50 dBZ，強回波頂高為5 km，且有明顯的傾斜結(jié)構(gòu)，該單體緩慢移過水西溝造成16—17時15.0mm的強降水；17：18、17：41混合性降水回波中有2個對流單體移過水西溝，回波強度為40 dBZ，強回波頂高＜4 km，造成該站19.3 mm/h的強降水。28日00：09、00：26兩個對流單體移過水西溝，造成00—01時18.9 mm的強降水。石河子多普勒天氣雷達不同仰角反射率因子及其剖面演變顯示，20：48烏魯木齊西南有2個回波強度＜40 dBZ的中γ尺度對流單體A、B（圖7a），在西南氣流引導(dǎo)下緩慢向東北移動發(fā)展，21：40單體A、B分別移過烏魯木齊西側(cè)、東南側(cè)（圖7b），單體沒有直接經(jīng)過烏魯木齊上空，因此21—22時烏魯木齊降水僅4.5 mm。21：40烏魯木齊西南25 km處生成的對流單體C沿西南氣流向東北移動發(fā)展，23：06開始影響烏魯木齊，23：29（圖7c）單體C發(fā)展到最強且正好移過烏魯木齊上空，強回波及其頂高分別為48 dBZ、4 km，徑向速度圖上有明顯的輻合區(qū)（圖7d），造成烏魯木齊27日23時—28日00時10.1 mm的強降水。

圖7 6月27日20：48（a）、21:40（b）、23：29（c）石河子站雷達0.5°仰角基本反射率因子及其剖面（白線為剖面處；單位：dBZ）和23：00徑向速度（d，單位：m/s）

綜上所述，“6·09”過程是西北急流前端不斷新生中γ尺度對流單體，以“列車效應(yīng)”形式快速影響烏魯木齊，回波強度為55 dBZ，強回波頂高為6 km，烏魯木齊產(chǎn)生極端強降水?！?·27”過程是在西南氣流引導(dǎo)下，混合性降水回波中發(fā)展的中γ尺度對流單體緩慢移動，回波強度為40～50 dBZ，強回波頂高為4～5 km。兩次過程均屬于低質(zhì)心對流風(fēng)暴，且對應(yīng)明顯的風(fēng)輻合區(qū)。

3.3 地面加密風(fēng)場特征

烏魯木齊附近加密自動站間距＜20 km，能有效捕捉中γ尺度系統(tǒng)。分析地面風(fēng)場表明，6月9日降水前烏魯木齊及其周邊為弱西北風(fēng)＜4 m/s，18時（圖8a）西北風(fēng)增大至8 m/s，烏魯木齊附近出現(xiàn)中γ尺度氣旋性風(fēng)場，與對流單體A的生成和移動相對應(yīng)（圖6a、6b）；同時，東部山區(qū)的柏楊鄉(xiāng)獨山子村附近存在西南風(fēng)與偏東風(fēng)的切變，對應(yīng)18—19時13.7 mm的降水。19時（圖8b）烏魯木齊西側(cè)氣溫下降8～9℃，中γ尺度氣旋性風(fēng)場維持，有偏東風(fēng)與偏西風(fēng)、西北風(fēng)與西南風(fēng)兩條切變線，對應(yīng)雷暴群B移過烏魯木齊，造成雨強最強；20時中γ尺度氣旋性風(fēng)場消失，切變減弱，烏魯木齊降水減弱。

6月27日，昌吉州西部至烏魯木齊為一致的西北風(fēng)，隨著低渦東移北上，受低槽前偏南氣流影響，15時水西溝附近出現(xiàn)西北風(fēng)與偏南風(fēng)的弱切變，該切變維持至18時（圖8c），對應(yīng)水西溝16—18時連續(xù)兩小時的強降水；20時烏魯木齊附近出現(xiàn)西南風(fēng)與偏東風(fēng)的弱切變，并持續(xù)至23時，造成該站明顯降水；23時烏魯木齊西北部轉(zhuǎn)為西北風(fēng)，風(fēng)速增大至6 m/s，切變加強。28日00時（圖8d）烏魯木齊附近出現(xiàn)中γ尺度氣旋性風(fēng)場，對應(yīng)單體C發(fā)展加強移過烏魯木齊，其西側(cè)氣溫下降4～6℃，雨強達最大；同時，水西溝附近又出現(xiàn)西北風(fēng)與偏南風(fēng)的弱切變，對應(yīng)00—01時18.9 mm的強降水；之后烏魯木齊中γ尺度氣旋性風(fēng)場減弱，水西溝站附近切變消失，降水趨于減弱。

圖8 6月9日18時（a）、19時（b）、6月27日18時（c）、28日00時（d）烏魯木齊及周邊區(qū)域自動站風(fēng)場（單位：m/s）和溫度場（單位：℃）

3.4 垂直風(fēng)切變特征

分析烏魯木齊風(fēng)廓線雷達逐6 min水平風(fēng)場高度—時間剖面圖可知：16：30前（圖9a）整層為一致的西北風(fēng)，2000 m以下折射率結(jié)構(gòu)常數(shù)為-130 dB左右，說明低層存在弱不穩(wěn)定濕層，這是由地面熱輻射引起的湍流不穩(wěn)定造成的[22]；16：30，2000～4000 m為20 m/s的西北急流，且動量不斷下傳，垂直風(fēng)速切變增大至12～14 m/s，對應(yīng)值躍增至-110 dB，這與急流、風(fēng)切變引起的大氣擾動有關(guān)[22]。17：50，500～3000 m出現(xiàn)明顯偏西風(fēng)與偏東風(fēng)切變，最大風(fēng)速切變達20 m/s，強垂直切變導(dǎo)致大氣層結(jié)動力不穩(wěn)定發(fā)展，維持在-110 dB，動力不穩(wěn)定有利于對流快速發(fā)展，與對流云團B的生成發(fā)展相對應(yīng)（圖5a）；同時，500～1000 m有8～12 m/s的偏西氣流維持，有利于對流發(fā)展維持。18：30—19：20上升運動強盛，雨強太大導(dǎo)致信號衰減數(shù)據(jù)缺失，期間一直維持較大值，隨著垂直風(fēng)切變和減弱，降水逐漸減小。

圖9 6月9日16：00—20：30（a）、6月27日21：00—28日01：30（b）烏魯木齊站風(fēng)廓線雷達逐6 min水平風(fēng)場高度—時間剖面（單位：m/s）

6月27日降水前1500 m以下為弱偏北風(fēng)，1500 m以上為偏南風(fēng)。16：30，1000 m以下出現(xiàn)10～12 m/s的西風(fēng)急流，1500 m以上偏南風(fēng)增強，3000 m附近出現(xiàn)20 m/s的偏南急流，強擾動造成對流快速發(fā)展，值從-140 dB增至-115 dB，且維持至18：30，與造成水西溝站16—18時短時強降水的云團相對應(yīng)，之后1500 m以下為弱偏北風(fēng)，1500 m以上為偏南風(fēng)。烏魯木齊降水時段27日21：00—28日01：30（圖9b）。21：30低層偏北風(fēng)增加至6～8 m/s，1500 m以上偏南風(fēng)增強，2500 m附近出現(xiàn)20 m/s的東南急流，強垂直風(fēng)向切變導(dǎo)致大氣層結(jié)不穩(wěn)定增強，21—22時出現(xiàn)4.5 mm的降水。27日22時—28日01時低層偏北風(fēng)與中高層偏南風(fēng)的垂直風(fēng)向切變維持，尤其27日23時—28日00時垂直風(fēng)向風(fēng)速擾動明顯，造成烏魯木齊10.1 mm/h的強降水。降水期間，中低層有明顯風(fēng)向垂直切變，風(fēng)向隨高度順轉(zhuǎn)，有暖平流，有利于維持大氣不穩(wěn)定性，使得較強降水持續(xù)了4～5 h。20時降水開始后一直維持高值，隨著的減小，降水趨于結(jié)束。28日01時后風(fēng)向隨高度逆時針旋轉(zhuǎn)，表明冷平流控制了中低層，降水趨于減弱。

4 結(jié)論與討論

本文對比分析了烏魯木齊市兩次極端短時強降水過程的環(huán)流背景、水汽、動熱力條件，在此基礎(chǔ)上，基于多源資料重點分析了兩次過程的中小尺度系統(tǒng)特征，得出以下結(jié)論：

（1）“6·09”過程，北疆受高壓脊前西北氣流控制，700 hPa偏西急流與850 hPa西北急流雙低空急流耦合觸發(fā)，受天山地形動力強迫抬升，使得水汽在短時間內(nèi)快速聚集，屬局地對流性強降水。“6·27”過程在中亞低渦背景下，500 hPa西南氣流、700 hPa偏東氣流和850 hPa偏西氣流3支氣流在烏魯木齊上空交匯，使得整層增濕，為短時強降水提供了充足的水汽，屬系統(tǒng)性降水中產(chǎn)生的短時強降水。兩次過程前均有不穩(wěn)定能量積累，但前者CAPE值明顯大于后者，且大氣層結(jié)更干，熱力不穩(wěn)定條件強于后者，更有利于強對流天氣發(fā)生。

（2）造成“6·09”過程短時強降水的中β尺度對流云團生成于天山北坡迎風(fēng)坡西北急流的前端，TBB最低達-52℃，且面積較大，生命史為3～4 h。“6·27”過程產(chǎn)生短時強降水的云團生成于烏魯木齊南部山區(qū)，強度較弱，TBB最低為-44℃，生命史2～3 h。兩次過程降水最強時段均對應(yīng)對流云團TBB梯度最大處。

（3）烏魯木齊風(fēng)廓線雷達分析表明，兩次過程低層均存在垂直風(fēng)切變，為對流云團的發(fā)展及維持提供動力條件，折射率結(jié)構(gòu)常數(shù)均在強降水時迅速增大并維持高值，隨著降水減弱迅速減小?！?·09”過程中低層西北急流及低層風(fēng)切變較強；“6·27”過程低層風(fēng)切變持續(xù)時間長，且低層風(fēng)向隨高度順轉(zhuǎn)明顯，暖平流的維持也是強降水持續(xù)時間長的原因之一。

（4）雷達回波顯示“6·09”過程為典型的“列車效應(yīng)”形式，強回波及其頂高分別達55 dBZ、6 km，且移速較快?！?·27”過程則表現(xiàn)為混合性降水回波中發(fā)展起來的多個對流單體，強回波及其頂高分別為40～50 dBZ、4～5 km。兩次過程均屬于低質(zhì)心對流風(fēng)暴，且烏魯木齊附近地面風(fēng)場均伴有一中γ尺度氣旋性風(fēng)場輻合或切變，前者氣溫變化較劇烈，為對流觸發(fā)提供熱力不穩(wěn)定條件。

“6·27”過程短時強降水發(fā)生在系統(tǒng)性降水背景下，對降水時段、落區(qū)及強度的預(yù)報相對好把握，利用多源監(jiān)測資料可提高短時臨近預(yù)報預(yù)警能力?！?·09”過程突發(fā)性強、雨強大，精細化預(yù)報難度大，此類天氣通過午后探空訂正、低空急流及風(fēng)切變的強弱變化，分析對流潛勢落區(qū)預(yù)報顯得非常關(guān)鍵，同時，分析風(fēng)廓線雷達風(fēng)場及折射率結(jié)構(gòu)常數(shù)的時空變化、地面加密觀測風(fēng)、溫、濕等要素變化特點，對強降水預(yù)報預(yù)警有很好的指示意義。