李悅 李國(guó)玉 賀永平

摘要 針對(duì)2021年9月13—14日海南州出現(xiàn)的大到暴雨天氣過(guò)程，從大尺度環(huán)流背景、中尺度觸發(fā)機(jī)制及衛(wèi)星、雷達(dá)等資料進(jìn)行綜合分析，歸納過(guò)程特點(diǎn)及各種物理指標(biāo)。結(jié)果表明：（1）整體環(huán)境條件為高溫高濕，冷暖氣流在青海省東部地區(qū)交匯，系統(tǒng)東移至海南地區(qū)，觸發(fā)強(qiáng)降水。（2）強(qiáng)而深厚的西南暖濕氣流有利于不穩(wěn)定能量的集聚，而擴(kuò)散南下的冷空氣對(duì)能量的釋放起到觸發(fā)作用，中尺度系統(tǒng)加強(qiáng)水汽的輻合上升運(yùn)動(dòng)，觸發(fā)不穩(wěn)定能量，決定了降水開始時(shí)間和地點(diǎn)。（3）地面水汽達(dá)到了地面暴雨的基本閾值，濕層深厚，局地水汽條件較好。（4）發(fā)生強(qiáng)降水的地點(diǎn)位于對(duì)流云團(tuán)移動(dòng)方向前側(cè)TBB梯度較大地區(qū)及對(duì)流云團(tuán)中心亮溫較低處。（5）此次強(qiáng)降水過(guò)程，回波中心密實(shí)，強(qiáng)回波邊緣梯度大，而且反射率因子、垂直液態(tài)水含量（VIL）等都符合短時(shí)強(qiáng)降水回波強(qiáng)度特征，強(qiáng)回波帶停滯時(shí)間較長(zhǎng)，造成列車效應(yīng)，導(dǎo)致了強(qiáng)降水的發(fā)生。

關(guān)鍵詞 暴雨；高溫高濕；海南地區(qū)

中圖分類號(hào)：P426.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：2095–3305（2023）12–0-03

Analysis of Precipitation Process in Hainan， Qinghai Province from September 13 to 14， 2021

Li Yue et al（Meteorological Bureau of Hainan Zang Autonomous Prefecture， Qinghai Province， Gonghe， Qinghai 813000）

Abstract Based on the large-scale circulation background， mesoscale trigger mechanism， satellite， radar and other data， a comprehensive analysis was made on the heavy to rainstorm weather process in Hainan on September 13～14， 2021， and the process characteristics and various physical indicators were summarized. The results indicate that： （1） the overall environmental conditions were high temperature and humidity， with cold and warm air currents intersecting in the eastern region of Qinghai Province， and the system moving eastward to the Hainan region， triggering strong precipitation. （2） The strong and deep southwest warm and humid airflow was conducive to the accumulation of unstable energy， while the cold air diffusing southward triggers the release of energy. The mesoscale system strengthens the convergence and upward movement of water vapor， triggering unstable energy and determining the start time and location of precipitation. （3） The surface water vapor reached the basic threshold of surface rainstorm， and the wet layer was deep， and the local water vapor conditions were good. （4） The location where heavy precipitation occurs was located in the area with a large TBB gradient in front of the moving direction of the convective cloud cluster and at a lower brightness temperature in the center of the convective cloud cluster. （5） During this heavy precipitation process， the echo center was dense， the edge gradient of the strong echo was large， and the reflectivity factor， vertical liquid water content （VIL）， and other factors were consistent with the intensity characteristics of short-term heavy precipitation echoes. The stagnation time of the strong echo zone was long， causing the train effect and leading to the occurrence of heavy precipitation.

Key words Rainstorm; High temperature and humidity; Hainan region

2021年9月13—14日，受到東移北方冷空氣、高空槽和高原低渦的共同影響，青海省海南州自西向東出現(xiàn)一次明顯的降水過(guò)程，部分地區(qū)伴有短時(shí)強(qiáng)降水等強(qiáng)對(duì)流天氣。9月13日08：00—14日08：00，海南州共計(jì)106個(gè)測(cè)站出現(xiàn)降水。較大降水量出現(xiàn)在以下地區(qū)：貴南過(guò)馬營(yíng)鎮(zhèn)旺什科村（38.7 mm）、貴德新街鄉(xiāng)麻吾村（35.6 mm）、貴德新街鄉(xiāng)上卡村（30.3 mm）。其中，19：00～20：00貴南過(guò)馬營(yíng)鎮(zhèn)旺什科村出現(xiàn)了短時(shí)強(qiáng)降水（28.4 mm）。此次過(guò)程中大的降水主要集中在貴南和貴德大部地區(qū)。

1 環(huán)流背景及其主要的影響系統(tǒng)

9月上旬，青海大部地區(qū)受到西太平洋副熱帶高壓控制，過(guò)程前期天氣晴好，降水偏少，氣溫上升，使得地面熱力積蓄充足。從低層到高層，均處于水汽飽和區(qū)，整體高溫高濕是產(chǎn)生大降水十分有利的環(huán)境條件[1]。

此次降水過(guò)程發(fā)生在西太平洋副熱帶高壓南北擺動(dòng)時(shí)期。2021年9月13日08：00青海大部受副高外圍的西南暖濕氣流控制，西低東高。海南大部地區(qū)都處于0 ℃等溫線的控制范圍內(nèi)。至13日20：00，副高東退減弱，上游高空槽分裂的短波槽攜帶冷空氣南下，冷暖氣流在青海省東部地區(qū)交匯，系統(tǒng)東移至海南地區(qū)，觸發(fā)強(qiáng)降水（圖1）。

9月13日20：00 700 hPa青海省大部受暖區(qū)控制，隨著高空槽的東移，偏北氣流和西南氣流在青海東部匯合，副高外圍的西南氣流向青海輸送水汽（T-Td≤4 ℃），最大西南風(fēng)達(dá)到18 m/s，向青海東部地區(qū)不斷輸送水汽和不穩(wěn)定能量。低空急流的發(fā)展為此次暴雨過(guò)程提供了充沛的水汽和有利的動(dòng)力輻合條件。

13日午后，強(qiáng)而深厚的西南暖濕氣流有利于不穩(wěn)定能量的集聚，而擴(kuò)散南下的冷空氣對(duì)能量的釋放起到觸發(fā)作用。同時(shí)，低空暖切變線為對(duì)流的發(fā)展提供了持續(xù)的動(dòng)力輻合條件，有利于較強(qiáng)降水的產(chǎn)生。中低空西南急流為強(qiáng)降水的發(fā)生和持續(xù)提供了源源不斷的水汽和有利的低層動(dòng)力輻合條件[2]。

此次降水過(guò)程中，降水的具體地點(diǎn)及降水強(qiáng)度，主要取決于中小尺度系統(tǒng)，分析出的中尺度系統(tǒng)主要是地面冷空氣和中尺度地面輻合線配合地形，是產(chǎn)生此次短時(shí)強(qiáng)降水的主要中尺度系統(tǒng)。分析12日23：00地面圖，兩股冷空氣分別進(jìn)入青海省西部和河西走廊，并在13日08：00在青海省東部匯合并南壓。13日14：00貴德和尖扎、貴南和同德之間有東北西南向的地面輻合線，貴南地區(qū)風(fēng)速為2 m/s，到了13日20：00輻合線北抬，偏南風(fēng)較強(qiáng)至6 m/s，地面輻合線所形成的動(dòng)力輻合可造成水汽抬升并觸發(fā)高空不穩(wěn)定能量的釋放，而且過(guò)馬營(yíng)及貴德的南部地區(qū)地勢(shì)較低，氣流穿過(guò)地形后，局地輻合加強(qiáng)。同時(shí)，有冷空氣擴(kuò)散，受地形和擴(kuò)散南下冷空氣的共同影響，貴南過(guò)馬營(yíng)鎮(zhèn)旺什科村出現(xiàn)了短時(shí)強(qiáng)降水（28.4 mm），強(qiáng)降水落區(qū)位于輻合線東北側(cè)（圖2）。

2 診斷分析

2.1 水汽條件分析

分析此次過(guò)程的水汽條件，過(guò)程發(fā)生前副高584線來(lái)回?cái)[動(dòng)，水汽隨著副高584線外圍西南暖濕氣流不斷向青海東南部輸送。降水前期13日17：00海南地區(qū)地面露點(diǎn)均達(dá)到了10 ℃以上，貴德和貴南達(dá)到了12 ℃，局地水汽條件較好，此次過(guò)程雖然發(fā)生在秋季，但是地面水汽達(dá)到了地面暴雨的基本閾值。從上游探空站都蘭的相對(duì)濕度大于80%的濕區(qū)延伸至500 hPa以上，說(shuō)明濕層深厚，為夜間的短時(shí)強(qiáng)降水提供了較好的局地水汽條件[3]。

從上游都蘭站13日20：00探空?qǐng)D可以看出，中低層水汽條件豐沛，比濕為10 g/kg左右。0 ℃層與-20 ℃兩層之間高度差為3 km左右，暖區(qū)深厚，有利于提高降水效率。探空曲線呈現(xiàn)瘦高型，是典型的強(qiáng)降水類型[4]。

2.2 衛(wèi)星云圖分析

此次降水過(guò)程主要發(fā)生在13日17：00—14日01：00，從13日15：00的云圖可以看出，海南州西部和西南部不斷有對(duì)流云團(tuán)生成并緩慢東移，13日15：50，對(duì)流云團(tuán)到達(dá)同德、興海南部地區(qū)，貴南地區(qū)也有對(duì)流云團(tuán)新生。13日17：00位于海南州西部和東南部的對(duì)流云團(tuán)在海南州南部匯合加強(qiáng)，南部地區(qū)出現(xiàn)零星降水。至13日19：34，對(duì)流云團(tuán)發(fā)展加強(qiáng)，呈結(jié)構(gòu)密實(shí)的塊狀，云團(tuán)中心最低亮溫值達(dá)198 K，貴南過(guò)馬營(yíng)鎮(zhèn)旺什科村20：00出現(xiàn)28.4 mm的短時(shí)強(qiáng)降水，位于對(duì)流云團(tuán)移動(dòng)方向前側(cè)TBB梯度較大地區(qū)，然后對(duì)流云團(tuán)在東移南下的過(guò)程中稍有減弱。到了13日22：00位于貴德的云團(tuán)強(qiáng)度加強(qiáng)，且云團(tuán)在22：00至翌日01：00移動(dòng)較為緩慢，較大降水出現(xiàn)在對(duì)流云團(tuán)移動(dòng)方向前側(cè)TBB梯度較大地區(qū)[5-8]。

2.3 雷達(dá)分析

在此次降水過(guò)程初期，有混合降水回波從果洛地區(qū)東移至海南州，在向東移的過(guò)程中不斷合并加強(qiáng)為強(qiáng)單體，從13日19：00的反射率因子圖可以看出，強(qiáng)回波已移入貴南西北地區(qū)，其中貴南的西北地區(qū)有線狀強(qiáng)對(duì)流單體，最強(qiáng)回波達(dá)65 dBz且繼續(xù)東移南壓。從垂直液態(tài)水含量（VIL）上可以看，貴南地區(qū)強(qiáng)回波和垂直液態(tài)水含量（VIL）的大值區(qū)也較為一致最大達(dá)到46 kg/m2，貴南過(guò)馬營(yíng)鎮(zhèn)旺什科村出現(xiàn)短時(shí)強(qiáng)降水。20：00強(qiáng)回波逐漸減弱，到達(dá)貴德西北部時(shí)加強(qiáng)，最強(qiáng)回波達(dá)55 dBz，發(fā)生強(qiáng)降水區(qū)域，雷達(dá)回波呈現(xiàn)明顯列車效應(yīng)特征，風(fēng)暴結(jié)構(gòu)呈塔狀。從23：47的反射率因子圖可以看出，強(qiáng)回波減弱為片狀的混合降水回波，降水減弱。

分析雷達(dá)反射率因子回波演變，13日16：00開始雷達(dá)站西南側(cè)有對(duì)流性回波生成，貴南地區(qū)位于回波的北側(cè)；17：00～18：00雷達(dá)站西側(cè)又有一回波繼續(xù)發(fā)展，并與西南側(cè)回波合并成一條帶狀回波帶，并向東北移動(dòng)，貴南南部及同德地區(qū)降水開始；19：00帶狀回波向東北側(cè)發(fā)展，強(qiáng)度加強(qiáng)且移速緩慢，回波強(qiáng)度最大達(dá)60 dBz，呈現(xiàn)一條長(zhǎng)60～80 km，寬 20～40 km的東北向的帶狀回波，較強(qiáng)回波的東部開始到達(dá)貴南南部；19：20回波到達(dá)貴南過(guò)馬營(yíng)鎮(zhèn)，最強(qiáng)反射率因子達(dá)到65 dBz，降水明顯加強(qiáng)，且持續(xù)了4個(gè)體掃，19：40帶狀回波有所減弱，最強(qiáng)反射率因子達(dá)到40 dBz，降水有所減弱，且整個(gè)回波帶繼續(xù)北抬，20：00回波帶位于貴德西北部，可以看見(jiàn)有明顯加強(qiáng)，移速緩慢，而且有新單體生成并且合并入回波帶，有明顯的列車效應(yīng)，回波一直維持至20：00，造成了貴德西南部的較大降水，23：47回波逐漸消散為成片狀回波，降水減弱，14日01：00回波基本移出貴德縣，降水基本趨于結(jié)束。

此次強(qiáng)降水過(guò)程，回波中心的最大強(qiáng)度為40～65 dBz，從垂直液態(tài)水含量（VIL）來(lái)看，最大垂直液態(tài)水含量為16～46 kg/m2，回波中心頂高為7～9 km，引起短時(shí)強(qiáng)降水的時(shí)間為4個(gè)體掃，符合短時(shí)強(qiáng)降水回波強(qiáng)度特征；回波東移北抬過(guò)程中不斷發(fā)展加強(qiáng)，而且有新單體生成并加入面積逐漸發(fā)展變寬，且表現(xiàn)為少動(dòng)的狀態(tài)，強(qiáng)回波影響范圍雖然不大，但由于強(qiáng)回波帶停滯時(shí)間較長(zhǎng)，造成“列車效應(yīng)”，導(dǎo)致了強(qiáng)降水的發(fā)生[9]。

3 結(jié)論

（1）前期受中東高壓東伸和西太副高西伸的影響，天氣晴好，整體環(huán)境條件為高溫高濕，副高東退減弱，上游高空槽分裂的短波槽攜帶冷空氣南下，冷暖氣流在青海省東部地區(qū)交匯，系統(tǒng)東移至海南州，觸發(fā)強(qiáng)降水。

（2）地面輻合線所形成的動(dòng)力輻合造成水汽抬升并觸發(fā)高空不穩(wěn)定能量的釋放，而且過(guò)馬營(yíng)及貴德的南部地區(qū)地勢(shì)較低，氣流穿過(guò)地形后，局地輻合加強(qiáng)，同時(shí)有冷空氣擴(kuò)散，受地形和擴(kuò)散南下冷空氣的共同影響，決定了降水開始時(shí)間和地點(diǎn)。此次強(qiáng)降水過(guò)程雖然發(fā)生在秋季，但是地面水汽達(dá)到了地面暴雨的基本閾值。從上游探空站都蘭的相對(duì)濕度大于80%的濕區(qū)延伸至500 hPa以上，說(shuō)明濕層深厚，為夜間的短時(shí)強(qiáng)降水提供了較好的局地水汽條件。

（3）從此次強(qiáng)降水過(guò)程云圖可以看出，前期海南州西部和西南部不斷有對(duì)流云團(tuán)生成并緩慢東移，期間不斷有對(duì)流云團(tuán)新生，并且在海南南部匯合加強(qiáng)。強(qiáng)降水時(shí)段，對(duì)流云團(tuán)移速慢，結(jié)構(gòu)密實(shí)，強(qiáng)度較強(qiáng)，云團(tuán)中心最低亮溫值達(dá)198 K，較大降水出現(xiàn)在對(duì)流云團(tuán)移動(dòng)方向前側(cè)TBB梯度較大地區(qū)。

（4）此次強(qiáng)降水過(guò)程，回波中心密實(shí)，強(qiáng)回波邊緣梯度大，而且反射率因子、垂直液態(tài)水含量（VIL）等都符合短時(shí)強(qiáng)降水回波強(qiáng)度特征；回波東移北抬過(guò)程中不斷發(fā)展加強(qiáng)，而且有新單體生成并加入面積逐漸發(fā)展變寬，且表現(xiàn)為少動(dòng)的狀態(tài)，強(qiáng)回波影響范圍雖然不大，但由于強(qiáng)回波帶停滯時(shí)間較長(zhǎng)，造成“列車效應(yīng)”，導(dǎo)致了強(qiáng)降水的發(fā)生。

參考文獻(xiàn)

[1] 姚學(xué)祥.天氣預(yù)報(bào)技術(shù)與方法[M].北京：氣象出版社，2011.

[2] 朱乾根，林錦瑞，壽紹文，等.天氣學(xué)原理與方法[M].北京：氣象出版社，2001.

[3] 王江山，李錫福.青海天氣氣候[M].北京：氣象出版社，2004.

[4] 俞小鼎，姚秀萍，熊廷南.多普勒天氣雷達(dá)原理與業(yè)務(wù)應(yīng)用[M].北京：氣象出版社，2006.

[5] 周長(zhǎng)艷，李躍清，李薇，等.青藏高原東部及鄰近地區(qū)水汽輸送的氣候特征[J].高原氣象，2005（6）：880-888.

[6] 朱平，俞小鼎.青藏高原東北部一次罕見(jiàn)強(qiáng)對(duì)流天氣的中小尺度系統(tǒng)特征分析[J].高原氣象，2019，38（1）：1-13.

[7] 俞小鼎，鄭永光.中國(guó)當(dāng)代強(qiáng)對(duì)流天氣研究與業(yè)務(wù)進(jìn)展[J].氣象學(xué)報(bào)，2020，78 （3）：391-418.

[8] 孫繼松.短時(shí)強(qiáng)降水和暴雨的區(qū)別與聯(lián)系[J].暴雨災(zāi)害，2017，36（6）：498-506.

[9] 丁一匯.中國(guó)暴雨理論的發(fā)展歷程與重要進(jìn)展[J].暴雨災(zāi)害，2019，38（5）：395-406.