黃 鵬，胡 潔，邊 瓊，卓 永

1.西藏昌都市氣象局,西藏昌都 854000；2.西藏自治區(qū)氣候中心，西藏拉薩 850000

昌都位于我國西藏自治區(qū)東部，地處橫斷山區(qū)，平均海拔3 500 m以上。然而由于橫斷山區(qū)的地形復(fù)雜，導(dǎo)致其整個地區(qū)的天氣過程和氣候特征具有一定的復(fù)雜性[1]。強降水過程是常見的災(zāi)害性天氣之一，國內(nèi)外有關(guān)強降水的機制研究近年來已有了一定進(jìn)展[2-4]，尤其是對“第三極”青藏高原上的降水研究也越來越多[5],但對高原強降水一般局限在其強度和頻率的變化上[6-10]。昌都地區(qū)因其獨特的地理位置，其降水經(jīng)常發(fā)生在夏季，因局地的小尺度作用極易出現(xiàn)短時強降水，并造成洪澇、泥石流和滑坡等氣候災(zāi)害[11]。有學(xué)者指出，西藏夏季強降水過程的形成原因是伊朗高壓快速的東進(jìn)，從而在高原形成高原切變線，配合孟加拉灣的水汽產(chǎn)生強降水[12]。但這只從大尺度環(huán)流形勢進(jìn)行分析，并沒有從熱力和動力角度去探究。因此，研究強降水過程的物理機制，對認(rèn)知高原地區(qū)強降水過程的發(fā)生和形成十分重要，同時也會對預(yù)報有一定幫助。

利用昌都市站點觀測資料和再分析資料，通過對大尺度大氣環(huán)流作用、熱力作用以及動力作用的綜合分析，揭示此次持續(xù)強降水過程的發(fā)生和持續(xù)機制。希望借助此次強降水持續(xù)過程的分析，對今后西藏昌都及周邊地區(qū)的夏季持續(xù)強降水預(yù)報提供經(jīng)驗和參考。

1 資料與方法

選用資料為昌都市內(nèi)國家站降水觀測資料。使用歐洲中期天氣預(yù)報中心再分析資料ERA-interim的每6 h資料，空間分辨率為1°×1°，使用的變量包括：位勢高度、經(jīng)向風(fēng)速、緯向風(fēng)速、氣溫、比濕、相對濕度和垂直速度，所有變量的時間范圍為2017年7月。

首先，挑選強降水事件的標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)有4個站點同時出現(xiàn)降水大于10 mm/d。其次，運用以上再分析和觀測資料從強降水發(fā)生和持續(xù)的天氣實況角度出發(fā)，通過分析大尺度的大氣環(huán)流背景、熱力和動力作用對此次持續(xù)強降水的發(fā)生和持續(xù)進(jìn)行物理機制的闡述。

2 降水實況分析

根據(jù)資料與方法中對強降水事件的定義，挑選2017年7月6日20:00～7月9日20:00期間西藏自治區(qū)昌都市的持續(xù)強降水事件作為研究對象。此次持續(xù)強降水事件持續(xù)48 h，降水在各個站點的累積量如下：芒康站70.4 mm、左貢站46.9 mm、類烏齊站41.5 mm、丁青站40.8 mm、昌都站34.9 mm、洛隆站25.4 mm。主要降水集中在7月7日20:00～7月9日08:00。由于此次持續(xù)強降水主要發(fā)生在昌都市南部和西北部，因此，將此次分析的關(guān)鍵區(qū)確定在29°N～32°N, 95°E～98°E范圍內(nèi)。

3 大氣環(huán)流作用

在降水發(fā)生和持續(xù)過程中，大尺度環(huán)流背景場的作用是至關(guān)重要的。在對流層高層200 hPa上（圖1），從7月6日20:00～7月9日20:00，西藏地區(qū)受南亞高壓控制。7月6日20:00，高空西風(fēng)急流位于西藏北部，西藏位于高壓脊線附近。7月7日20:00，高空西風(fēng)急流仍位于西藏北部，高壓脊變淺，同時強降水區(qū)剛好位于高空西風(fēng)急流的右側(cè)輻散區(qū)，這種高層強輻散利于加強低層輻合與上升運動，進(jìn)一步引起降水的形成和加強。7月8日20:00～7月9日20:00，急流區(qū)向南移動，整個西藏處于西北風(fēng)急流的控制下。

圖1 200 hPa位勢高度場（紅色等值線，單位：gpdm）和風(fēng)場（箭頭，單位：m/s）

由于昌都地區(qū)海拔高，本站氣壓值基本在600 hPa左右，因此，分析500 hPa環(huán)流場作為底層天氣形勢。在對流層500 hPa上（圖2），7月6日20:00，中 高緯地區(qū)整體呈現(xiàn)兩脊一槽型，烏拉爾山附近為脊，貝加爾湖附近存在一個低壓槽，我國東北北部為脊，此時關(guān)鍵區(qū)處存在一個不明顯的閉合低壓，關(guān)鍵區(qū)位于東南風(fēng)與東北風(fēng)交匯處，即冷暖氣流交匯處，有利于降水的形成。7月7日20:00與7月6日20:00情況類似，但關(guān)鍵區(qū)處閉合低壓明顯，北方冷空氣與南方暖濕氣流匯合有利于產(chǎn)生降水。7月8日20:00～7月9日20:00，關(guān)鍵區(qū)附近存在西北風(fēng)與東北風(fēng)切變，東北風(fēng)引導(dǎo)冷空氣南下，直至系統(tǒng)移出西藏結(jié)束此次強降水過程。

圖2 500 hPa位勢高度場（紅色等值線，單位：gpdm）和風(fēng)場（箭頭，單位：m/s）

4 熱力作用

除了大尺度環(huán)流有利于強降水的發(fā)生發(fā)展外，熱力作用也是強降水過程發(fā)生和持續(xù)的充分條件之一，其中水汽條件是熱力作用中最重要的條件。一般來說，產(chǎn)生持續(xù)性強降水一定要有充沛的水汽和持續(xù)的水汽輸送，以下將從這2個方面進(jìn)行闡述。

4.1 相對濕度

圖3是關(guān)鍵區(qū)相對濕度的時間演變—高度圖，從7月6日20:00開始至7月7日20:00，從昌都市地區(qū)地面附近650 hPa到對流層中層400 hPa左右，昌都地區(qū)的相對濕度達(dá)84%～92%，而400 ～150 hPa的相對濕度逐漸減小，說明在降水開始的時段，高層水汽較少，因此產(chǎn)生的降水強度不大。而7月7日20:00～7月8日20:00，這是降水最為集中且最強的時段，相對濕度從650 hPa到對流層頂100 hPa高達(dá)92%～96%，說明該時段內(nèi)對流層整層水汽都處于較為飽和的狀態(tài)，這樣充沛的水汽條件十分有利于這個時段強降水的發(fā)生發(fā)展。從7月8日20:00～7月9日20:00，昌 都地區(qū)的相對濕度開始降低，這是由于水汽減少，不利于降水的維持。

圖3 2017年7月6日20:00～7月9日20:00，西藏昌都區(qū)域平均的相對濕度（單位：%）的時間演變—高度圖（橫坐標(biāo)為時間演變，縱坐標(biāo)為高度）

4.2 水汽通量

從水汽通量的時間演變上看（圖4陰影），7月6日20:00～7月7日20:00，對流層650 hPa～300 hPa左右，昌都地區(qū)上空的水汽通量隨時間逐漸增加，而在300 hPa以上，水汽通量分布比較均勻，表明從7月6日20:00開始有水汽向昌都地區(qū)上空輸送，量值在0.01～ 0.04 m/s之間。從水汽通量散度（圖4等值線）上看，7月6日20:00～7月7日20:00，650～550 hPa有較弱的水汽通量輻合，量值為-4×10-8～ -2×10-8s-1，而對流層高層并無明顯的輻散，這種水汽通量和散度的配置導(dǎo)致該時段降水強度較弱。

圖4 2017年7月6日20:00～7月9日20:00西藏昌都區(qū)域平均的水汽通量（陰影，單位：m/s）與水汽通量散度（等值線，單位：10-7 s-1）的時間演變—高度圖（橫坐標(biāo)為時間演變，縱坐標(biāo)為高度）

7月7日20:00～7月8日20:00，昌 都上空存在很強的水汽通量中心，與站點降水資料顯示的最大降水時段一致，最大值出現(xiàn)在對流層400～500 hPa左右，量值達(dá)0.06 m/s以上，表明昌都地區(qū)在該時刻有最大的水汽輸送，同時水汽通量散度也達(dá)到最大值，中心位于500～600 hPa，量值可達(dá)到-2.0×10-7s-1，在強烈的水汽通量輻合與充足的水汽通量配合下，導(dǎo)致該時段是此次持續(xù)強降水過程中降水量最大的時段。

5 動力作用

持續(xù)強降水過程的發(fā)生和維持除了具備持續(xù)的水汽輸送和充沛的水汽含量外，垂直運動的配合也十分重要。

圖5展示了昌都地區(qū)上空垂直運動的時 間 演 變 。7月6日20:00～7月7日20:00，昌都上空出現(xiàn)上升運動，并隨時間增強，上升運動最大值出現(xiàn)在500～600 hPa之間，中心值約為-0.125 Pa/s。7月7日20:00

圖5 2017年7月6日20:00～7月9日20:00西藏昌都區(qū)域平均的垂直運動（單位：10-1 Pa/s）的時間演變—高度圖（橫坐標(biāo)為時間演變，縱坐標(biāo)為高度）

昌都上空出現(xiàn)上升運動，并隨時間增強，上升運動最大值出現(xiàn)在500～600 hPa之間，中心值約為-0.125 Pa/s。7月7日20:00～7月8日20:00，上 升 運動迅速加強，最大值出現(xiàn)在對流層中層400～500 hPa左右，中心值可達(dá)-0.3 Pa/s，這種上升運動可以認(rèn)為是深對流（因為對流最大值出現(xiàn)在對流層中層以上）與散度場相互配合，十分有利于強降水的形成和持續(xù)。而后在7月8日20:00～7月9日20:00，上升運動減弱，對流層高層仍存在上升運動中心，位于400 hPa左右，中心值達(dá)-0.175 Pa/s，但由于水汽的減少，盡管存在較弱的上升運動，降水強度仍減弱趨于停止。

6 結(jié)論

（1）此次昌都市的持續(xù)強降水過程受大尺度大氣環(huán)流控制。在對流層高層，西藏地區(qū)受南亞高壓和高空西風(fēng)急流控制；在對流層中層，昌都市位于東南風(fēng)與東北風(fēng)交匯處，即冷暖氣流交匯處，有利于降水的形成和持續(xù)，隨著交匯處南移，降水最后停止。

（2）充分的水汽和持續(xù)的水汽輸送是此次持續(xù)強降水過程中發(fā)生和維持的充要條件。從降水開始至結(jié)束，有明顯的水汽通量和相對濕度加強再減弱的趨勢，能很好地描述此次降水過程中降水量的變化。同時，中低層存在的水汽通量輻合也是有利于強降水發(fā)生和維持的條件。

（3）此次持續(xù)強降水過程發(fā)展加強時，昌都市地區(qū)上空存在持續(xù)的上升運動，低層輻散、高層輻合相互耦合，由此產(chǎn)生的大氣抽吸作用可以加強該地區(qū)的上升運動，為強降水的發(fā)生和維持提供有利的動力條件。在降水減弱至結(jié)束的時段內(nèi)，仍然存在上升運動，但較弱的上升運動不能維持降水，是由于水汽條件在此時不利于降水，所以對于降水過程的分析和預(yù)報要同時著重于動力和熱力條件，二者缺一不可。