夏雨虹?馬輝?李國(guó)玉

摘 要：2021年7月25日海南地區(qū)出現(xiàn)區(qū)域性大雨、局部地區(qū)暴雨的天氣過程。中東高壓與副熱帶高壓斷裂后在青海省形成的“兩高”之間的切變線是此次降水過程高空主要影響系統(tǒng)。此次過程高空切變動(dòng)力強(qiáng)度偏弱，高空水汽輸送條件較差，但局地水汽條件充沛；存在一定的不穩(wěn)定能量，暖云層深厚，對(duì)流層中上層干侵入特征明顯，為冷平流強(qiáng)迫型，地面輻合線和弱冷鋒是中尺度觸發(fā)機(jī)制。此次影響海南地區(qū)的對(duì)流云團(tuán)移速慢，結(jié)構(gòu)密實(shí)，強(qiáng)度較強(qiáng)，強(qiáng)降水站點(diǎn)分布于對(duì)流云團(tuán)移動(dòng)方向前側(cè)TBB梯度較大地區(qū)和亮溫低值區(qū)。雷達(dá)回波圖中以大片的積云層狀云混合降水回波為主，在向東移的過程中不斷有小的積云對(duì)流單體的發(fā)生與消失，產(chǎn)生較大降水的地點(diǎn)都有較強(qiáng)回波反復(fù)經(jīng)過，列車效應(yīng)明顯。

關(guān)鍵詞：大雨；“兩高”之間切變；冷平流強(qiáng)迫；列車效應(yīng)

中圖分類號(hào)：P458 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B文章編號(hào)：2095–3305（2024）01–0-03

暴雨洪澇是海南地區(qū)受災(zāi)次數(shù)最多的氣象災(zāi)害，占總受災(zāi)次數(shù)之首。據(jù)統(tǒng)計(jì)，由暴雨洪澇引起的受災(zāi)人口和死亡人口占總受災(zāi)人口的31%，所造成的經(jīng)濟(jì)損失可達(dá)千萬余元。近年來，隨著區(qū)域自動(dòng)站的增多，海南地區(qū)暴雨逐年呈增多趨勢(shì)。暴雨是海南地區(qū)夏季主要的災(zāi)害性天氣之一，其落區(qū)預(yù)報(bào)一直是海南災(zāi)害性天氣預(yù)報(bào)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，因此，加強(qiáng)對(duì)海南地區(qū)暴雨天氣過程的分析和技術(shù)總結(jié)，有助于在預(yù)報(bào)中識(shí)別類似暴雨個(gè)例的再現(xiàn)，積累預(yù)報(bào)經(jīng)驗(yàn)，提高暴雨預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率。

1 強(qiáng)降水實(shí)況

2021年7月24—25日，海南地區(qū)出現(xiàn)了1次強(qiáng)降水天氣過程，此次過程持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，降水從25日凌晨持續(xù)至26日清晨；影響范圍廣，海南州5個(gè)縣域均有大雨出現(xiàn)。過程前期以對(duì)流性降水為主，有3站次出現(xiàn)短時(shí)強(qiáng)降水，時(shí)間主要集中在25日02：00～07：00，在此期間還伴有較強(qiáng)的持續(xù)性雷電活動(dòng)；中后期以穩(wěn)定性降水為主，只有1站次出現(xiàn)短時(shí)強(qiáng)降水。過程期間有暴雨1站次，大雨25站次，中雨90站次，小雨81站次。強(qiáng)降水主要出現(xiàn)在共和東部、貴德南部、貴南東部地區(qū)。

2 強(qiáng)降水成因分析

2.1 環(huán)流背景分析

分析此次降水天氣過程為“兩高”之間切變型[1]。自7月中旬，青海省大部地區(qū)受到中東高壓東伸和副熱帶高壓西伸的影響，過程前期天氣晴好，降水偏少，氣溫走高，使得地面熱力積蓄充足。從低層到高層，均處于T-Td為4 ℃的水汽飽和區(qū)中，整體高溫高濕是產(chǎn)生大降水十分有利的環(huán)境條件。

2021年7月24日08：00 500 hPa青海省處于中東高壓東伸和副熱帶高壓打通的反氣旋環(huán)流中，且588 dagpm線范圍較前1日有所增強(qiáng)。海南州位于高壓環(huán)流東側(cè)的偏北風(fēng)，青海省大部地區(qū)都處于0 ℃等溫線的控制范圍內(nèi)。至24日20：00（圖1），西伯利亞地區(qū)低渦迅速東移南壓，低渦底部西北氣流引導(dǎo)冷空氣下滑，風(fēng)向與等溫線交角較大，冷平流明顯。副高勢(shì)力減退，中東高壓與副熱帶高壓斷裂后在青海省海西中部地區(qū)形成“兩高”之間的切變，造成此次強(qiáng)降水天氣過程。

7月25日08：00～20：00 500 hPa高空?qǐng)D可以看出，副高588 dagpm線完全移出青海，中東高壓南壓西退，其東邊界退至青海西南地區(qū)，冷平流維持。海西中部地區(qū)的切變線主體緩慢東移，海南地區(qū)仍然受其影響，降水持續(xù)。從24日20：00 200 hPa高空?qǐng)D可以看出，南亞高壓中心位于西藏北部地區(qū)，海南州處于南亞高壓東北側(cè)邊緣，南亞高壓控制區(qū)域具有潮濕不穩(wěn)定的特性，有利于強(qiáng)對(duì)流天氣發(fā)展。對(duì)應(yīng)低層500 hPa切變線，高空輻散，低空輻合，形成了較好的抽吸作用，為降水的持續(xù)提供了良好的動(dòng)力條件。

24日20：00 500 hPa高空?qǐng)D中，格爾木站為4 m/s偏北風(fēng)，都蘭站為4 m/s偏南風(fēng)，垂直風(fēng)切變約為8 m/s，切變動(dòng)力強(qiáng)度偏弱。在此過程期間，青海省受新疆地區(qū)下滑冷平流影響，在青海省東部地區(qū)形成了-6 ℃的冷中心，北風(fēng)在4～8 m/s之間，風(fēng)向與等溫線的交角在45～90 ℃之間，綜合來看冷平流強(qiáng)度不強(qiáng)，但持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，從24日20：00—25日20：00青海地區(qū)始終有北部下滑的冷空氣。青海地區(qū)東部基本處于588 dagpm附近的偏東北氣流，水汽通道并不通暢，因此，500 hPa水汽輸送條件較差。

2.2 不穩(wěn)定能量分析

從上游都蘭站24日20：00探空?qǐng)D可以看出（圖2），對(duì)流層中低層和上層相對(duì)濕度條件好，水汽接近飽和，低層（700～500 hPa）絕對(duì)濕度較大，比濕在8.1～10.8 g/kg之間。對(duì)流層中上層有干冷氣層侵入。CAPE值為404 J/kg，有一定的不穩(wěn)定能量存在，且CAPE值分布呈現(xiàn)瘦高型，是典型的強(qiáng)降水類型。0°層高度較高，達(dá)6 036 m，暖區(qū)深厚，有利于提高降水效率；對(duì)流層中低層垂直風(fēng)切變?nèi)?，弱的環(huán)境風(fēng)有利于強(qiáng)降水的維持。此次對(duì)流性天氣過程為冷平流強(qiáng)迫型，此種不穩(wěn)定層結(jié)配置有利于短時(shí)強(qiáng)降水發(fā)生。

2.3 水汽條件分析

分析此次過程局地水汽條件，從24日20：00 500 hPa高空?qǐng)D中可以看出，青海省中部至東部地區(qū)，T-Td在0～2 ℃之間，水汽接近飽和。分析地面露點(diǎn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)，海南大部都處于12～15 ℃的高濕區(qū)中；比濕在11～14.5 g/kg之間（圖3），水汽條件充沛，達(dá)到了青海省夏季暴雨的地面水汽基本閾值。

2.4 觸發(fā)機(jī)制分析

中尺度天氣系統(tǒng)是直接造成暴雨的天氣系統(tǒng)[2]，分析此次過程期間中尺度系統(tǒng)，24日白天有冷空氣自西向東移動(dòng)，海南地區(qū)為弱的正變壓或負(fù)變壓控制，至25日02：00，海西及海南大部地區(qū)均轉(zhuǎn)為西北風(fēng)控制，青海省東北部有東北—西南向弱冷鋒，海南州中北部地區(qū)受到該系統(tǒng)后部的冷空氣影響，在海南中部地區(qū)有西北風(fēng)與東南風(fēng)的地面輻合線存在（圖4）。由于地面輻合線和弱冷鋒提供了抬升觸發(fā)條件，海南地區(qū)3站次出現(xiàn)短時(shí)強(qiáng)降水，小時(shí)最大雨強(qiáng)為24.9 mm。因此，地面弱冷鋒和輻合線是此次過程的中尺度影響系統(tǒng)，它們的出現(xiàn)移動(dòng)和短時(shí)強(qiáng)降水站點(diǎn)的出現(xiàn)有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

3 紅外云圖分析

此次過程可分為3個(gè)主要降水時(shí)段：第1降水時(shí)段為25日01：00～06：00，降水強(qiáng)度最強(qiáng)，3個(gè)站點(diǎn)出現(xiàn)短強(qiáng)。第2降水時(shí)段為25日12：00～16：00，降水強(qiáng)度次之，1個(gè)站點(diǎn)出現(xiàn)短強(qiáng)。第3降水時(shí)段為25日18：00～22：00，降水強(qiáng)度最弱，最大小時(shí)雨強(qiáng)10 mm左右。紅外云圖對(duì)此次過程有較好的監(jiān)測(cè)，24日白天，云系一直在海西地區(qū)維持。海南地區(qū)有局地?zé)釋?duì)流生成，產(chǎn)生了小量級(jí)的降水。從24日23：00開始，高空有冷平流侵入，副高減弱東退。云系開始東移南下，從海西東部和環(huán)湖地區(qū)移至我州。

25日00：00，對(duì)流云團(tuán)到達(dá)共和、興海北部地區(qū)，開始產(chǎn)生較大降水。00：00，江西溝和哈爾干村小時(shí)降水量分別為11.6、10.1 mm。至25日01：30（圖5），共和與興海地區(qū)對(duì)流云團(tuán)逐漸合并增強(qiáng)；至25日02：15，對(duì)流云團(tuán)發(fā)展成熟，呈橢圓形，興海塔洞村02：00小時(shí)雨強(qiáng)達(dá)24.9 mm，位于對(duì)流云團(tuán)移動(dòng)方向前側(cè)TBB梯度較大地區(qū)。至03：15，對(duì)流云團(tuán)發(fā)展至最強(qiáng)，共和東巴村及尕海灘出現(xiàn)22.3和21.2 mm的降水，降水點(diǎn)位于對(duì)流云團(tuán)中心亮溫較低處。

25日04：00開始，對(duì)流云團(tuán)在東移南下的過程中逐漸減弱。至08：00，對(duì)流云團(tuán)移出我州。降水暫時(shí)告一段落。此次降水過程，對(duì)流云團(tuán)移速慢，云團(tuán)從到達(dá)至完全移出約為8 h，4 h左右的時(shí)間云團(tuán)在海南北部地區(qū)停滯少動(dòng)，且結(jié)構(gòu)密實(shí)，強(qiáng)度較強(qiáng)，云團(tuán)中心最低溫度為-63 ℃。

25日上午，由于青海省中東部地區(qū)切變線維持，依然有云團(tuán)從海西東部地區(qū)東移南下，中午到達(dá)共和地區(qū)產(chǎn)生較大降水：上溝后21.8 mm（14：00）、倒淌河16.3 mm（15：00）。降水區(qū)位于對(duì)流云團(tuán)移動(dòng)方向前側(cè)TBB梯度較大地區(qū)。與前1日相比，對(duì)流云團(tuán)結(jié)構(gòu)較為松散，強(qiáng)度較低，移速較快，云團(tuán)中心最低溫度為-50 ℃。25日下午至夜間，較大降水出現(xiàn)在貴德南部地區(qū)，降水區(qū)位于云團(tuán)移動(dòng)方向前側(cè)TBB梯度較大地區(qū)；云團(tuán)強(qiáng)度較弱，云頂最低溫度值為-41 ℃。

4 雷達(dá)資料分析

在過程初期，有大片的混合降水回波從海西東部和環(huán)湖地區(qū)東移至我州，在向東移的過程中不斷有小的積云對(duì)流單體的發(fā)生與消失，而較強(qiáng)的積云回波（40 dBz以上）向東北方移動(dòng)，傳播；產(chǎn)生較大降水的地點(diǎn)都有較強(qiáng)回波反復(fù)經(jīng)過，列車效應(yīng)明顯（圖6）。

強(qiáng)降水期間，海南地區(qū)最大反射率因子在48.5～58.0 dBz之間，最大垂直累計(jì)液態(tài)水含量在7～11 kg/m2，回波質(zhì)心高度≤2 km，雷電活動(dòng)較強(qiáng)時(shí)，強(qiáng)回波（大于45 dBz）伸展至5 km高度以上。

興海縣塔洞村降水在雷達(dá)產(chǎn)品圖中有較好的體現(xiàn)，在強(qiáng)降水發(fā)生期間，徑向速度圖中存在明顯的輻合特征。VIL值為11 kg/m2。在第三降水時(shí)段，降水主要出現(xiàn)在貴德南部地區(qū)，雷達(dá)產(chǎn)品圖上主要為反射率因子小于40 dBz的層狀云降水回波，回波維持時(shí)間較長(zhǎng)，約為6 h，最大小時(shí)雨強(qiáng)為10 mm左右。

5 結(jié)束語

（1）此次降水天氣過程前期青海省處于副熱帶高壓穩(wěn)定控制中，天氣晴好，整體高溫、高濕的環(huán)境條件有利于大降水的產(chǎn)生。隨著北部冷空氣南壓，副高勢(shì)力減退，中東高壓與副熱帶高壓斷裂后，在青海省海西中部地區(qū)形成“兩高”之間的切變，且該切變系統(tǒng)維持時(shí)間較長(zhǎng)，使得海南地區(qū)出現(xiàn)了區(qū)域性大雨、局地暴雨的強(qiáng)降水天氣過程。

（2）在此次過程期間，海南地區(qū)處于南亞高壓東北側(cè)邊緣，高層輻散，低層輻合，形成了較好的抽吸作用，為降水的持續(xù)提供了良好的動(dòng)力條件。此次對(duì)流性天氣過程為冷平流強(qiáng)迫型，大到暴雨區(qū)中層有明顯的干冷氣流侵入，低層水汽條件較好，海南地區(qū)地面露點(diǎn)在12～15 ℃，比濕在11.0～14.5 g/kg之間；存在一定的不穩(wěn)定能量，暖云層深厚，對(duì)流層中低層垂直風(fēng)切變?nèi)?；地面弱冷鋒和輻合線起到了抬升觸發(fā)作用；以上分析結(jié)果均十分有利于強(qiáng)降水的發(fā)生。

（3）此次降水天氣對(duì)流云團(tuán)移速慢，云團(tuán)從到達(dá)至完全移出約為8 h，有4 h左右的時(shí)間云團(tuán)在海南北部地區(qū)停滯少動(dòng)，且結(jié)構(gòu)密實(shí)，強(qiáng)度較強(qiáng)，云團(tuán)中心最低溫度為-63 ℃，存在合并后增強(qiáng)特征；對(duì)流云團(tuán)發(fā)展成熟階段呈橢圓形，強(qiáng)降水站點(diǎn)分布于對(duì)流云團(tuán)移動(dòng)方向前側(cè)TBB梯度較大地區(qū)和亮溫低值區(qū)。

（4）從雷達(dá)產(chǎn)品對(duì)此次過程的監(jiān)測(cè)來看，降水初期為大片的積云層狀云混合降水回波，在向東移的過程中不斷有小的積云對(duì)流單體生消，而較強(qiáng)的積云回波（40 dBz以上）向東北方移動(dòng)傳播；產(chǎn)生較大降水的地點(diǎn)都有較強(qiáng)回波反復(fù)經(jīng)過，列車效應(yīng)明顯。強(qiáng)降水期間海南地區(qū)最大反射率因子在48.5～58.0 dBz之間，最大垂直累計(jì)液態(tài)水含量在7～11 kg/m2之間，回波質(zhì)心高度≤2 km，雷電活動(dòng)較強(qiáng)時(shí)，強(qiáng)回波（大于45 dBz）伸展至5 km高度以上。

參考文獻(xiàn)

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