2021年8月17—18日玉树东部地区中到大雨天气过程的成因分析
时间：2023-04-25 12:45:04 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
解文璇，董晓倩
海西州气象台，青海德令哈 817000
玉树州位于青藏高原腹地，近两年夏季降水偏多，多数降水是受切变线影响下的混合性降水，降水中心具有局地性强、时间集中的特征，在预报上有很大的难度，且易引发各类次生气象灾害[1]。利 用2021年8月17日20:00至18日20:00过程期间的天气环流背景、地面形势、探空曲线、卫星、雷达及各物理量场分析此次大雨天气过程的成因，分析此类天气过程将有助于高原地区灾害性天气研究，也对今后此类强降水预报具有一定的参考价值。
2021年8月17日20:00—18日20:00，玉树大部分地区发生了一次降雨天气过程，共计79个测站出现降水，其中，大雨11个、中雨25个、小雨43个；
中到大雨主要集中在玉树东部地区（图1）。降水东强西弱，强降水站点较为分散；
乡镇最大降水中心在玉树仲达乡塘达村，降水量为36.0 mm。城镇最大降水中心出现在玉树市，降水量为26.5 mm，突破该站1961年以来8月日降水量第3极值；
其次为囊谦县23.8 mm；
最大小时雨强出现在曲麻莱约改镇东塔沟：21:00～22:00的 降 水 量 为10.4 mm，此次过程是2021年玉树地区入汛以来强降水天气范围最广的一次过程。此次降水具有明显的本地夜雨特征，强降水时间相对集中，主要出现在18日02:00～14:00，有对流性质；
过程期间伴有雷暴天气，雷电分布西强东弱，地闪以负闪为主，与降水分布相反。02:00～08:00为降水量最强时段，囊谦6 h降水量为20.8 mm，玉树6 h降水量为14.3 mm。
图1 8月17日20:00—18日20:00囊谦县（a）和玉树市（b）地面三线图
2.1 环流背景
分析8月17日20:00高空形势（图2a）可以看出，500 hPa中高纬度为西高东低型，呈“两槽一脊”状，两槽分别位于新疆西部地区和朝鲜半岛地区，东北至青藏高原均为脊控制。此次天气过程主要是副高边缘的混合型（对流性和稳定性）强降水，玉树地区受副高控制下的竖切变线转为副高西升断裂后两高之间的横切变线影响，且后期切变线南压，切变线在玉树地区维持时间长，同时高空有明显的暖中心，20:00T-Td为2 ℃、Td为-1 ℃，至08:00T-Td为0.2 ℃、Td为-0.5 ℃，有明显的增湿，水汽输送很好。
700 hPa上，玉树地区依然存在暖中心，有利于对流性天气发生；
分析8月17日20:00的200 hPa高 空 资料（图2b）可知，玉树地区处于南亚高压控制下，上空为南亚高压中心，有潮湿不稳定特性，有利于对流活动的出现。
图2 8月17日20:00 500 hPa（a）和200 hPa（b）高空形势场
2.2 地面分析
分析此次过程中的触发机制可知，其主要受地面辐合线和冷空气影响（图3）。从8月17日20:00开始，玉树地区降水区地面有明显的辐合线，有利于触发强降水，且东部地区的辐合线持续时间更长。从20:00地面填图上的24 h变压变温来看，正变压负变温，冷空气已开始影响玉树地区，且东北部地区降温更为明显，从而造成玉树地区东、北部地区的降水天气。同时，地形辐合、地形抬升对降水的增幅明显，玉树地区自东南向西北地形逐渐升高，玉树市和囊谦县均处于迎风坡和河谷地带，有利于大降水的出现。
图3 8月18日05:25地面填图（a）和17日20:00地面24 h变压变温（b）
2.3 云图和雷达分析
根据云图分析，20:00玉树上空已经有降水云系顺时针移动发展，移动方向与南亚高压环流相一致，垂直风切变弱，在玉树上空持续时间较长。
红外云图上，玉树上空对流云系发展明显，02:00云顶亮温为209.35 K，03:00云顶亮温为190.9 K，05:00云顶亮温为200.26 K，08:00云顶亮温为209.35 K；
03:00云顶亮温最低，对流云发展最为旺盛，强降水位于温度梯度大值区。水汽云图上，影响玉树地区的云系呈大范围的亮白色，说明玉树上空有明显的上升运动，且有水汽存在。
通过雷达资料分析（图4）发现，玉树地区的组合反射率因子呈现为积云层状云混合降水回波，最强反射率因子值达53.5 dBz。玉树市位于反射率因子梯度大值区，最大反射率因子梯度值达30 dBz，02:00～05:00玉树上空的强回波位置基本维持不变，且持续时间长；
02:00～03:00强回波区域略有减弱，但在05:00强回波区域又有所增强。02:00 0.5°仰角速度图上玉树市呈速度辐散，对应回波减弱；
05:00又存在速度辐合，有利于回波加强。1 h降水量最大值为25 mm，位于玉树市以西街古街道，玉树市为5～10 mm，但持续时间长，且相对稳定。
图4 8月18日02:00、03:00、04:00、05:00（从左至右）组合反射率因子（CR）、1.5°仰角径向速度（V）和1h可降水量（OHP）
2.4 诊断分析
2.4.1 动力条件分析 分析此次过程中上升运动可知，从8月17日20:00垂直速度场上看，玉树地区均处于气流上升区，降水区地面至200 hPa均为强上升区，上升气流强且深厚，玉树地区存在明显的上升中心，中心最大上升速度达-60×10-2Pa/s。
分析8月17日20:00散度场可知，500 hPa玉树地区为辐合区，强降水区存在多个辐合中心，最强中心值为-10×10-5s-1；
200 hPa玉树东南部地区为辐散区，高低层配置有利于上升运动。降水区域配置为低层辐合、高层辐散，有利于上升运动，辐合上升中心与大雨中心配合相对较好。
2.4.2 热力条件分析 分析8月17日20:00和18日08:00 500 hPa温 度 平 流场，17日20:00 500 hPa玉树地区除西北部地区受高空冷平流影响，东南部地区均受高空暖平流影响；
玉树东部地区有0 ℃温度线，说明玉树地区处于冷暖平流交汇区，有利于降水出现；
且强降水中心线与0 ℃线一致，有很好的对应关系。随着时间的变化冷平流中心东移且强度明显增强，至18日08:00，玉树地区已全部受冷平流控制。
从8月17日20:00和18日08:00（图5）500 hPa探空风矢端图分析，20:00上游沱沱河站低层有冷平流，下游昌都站中高层为暖平流，冷暖平流在玉树交汇。玉树本站T-logP呈现为“瘦高型”；
整层暖平流，中层为湿层，CAPE值为1 639.9 J/kg，低层比湿达13 g/kg，易出现对流性降水天气。至08:00，整层为湿层，湿层深厚且受冷平流影响，CAPE值为25.5 J/kg，能量基本已释放，对流性降水转为稳定性降水。
图5 8月17日20:00（a）和8月18日08:00（b）玉树探空图
2.4.3 水汽条件分析 分析8月17日20:00 600 hPa比湿场，玉树东南部地区的比湿大于西北部地区，东南部地区比湿达10 g/kg；
500 hPa比湿场上，玉树地区比湿达7 g/kg，全州水汽较好。
分析8月17日20:00 500 hPa水汽通量散度场可知，降水区存在明显的水汽辐合，玉树地区东南部地区的水汽辐合更强。
充沛的水汽条件和强烈的上升运动，有利于大降水的出现[2-5]。中小尺度系统可能对降水中心的位置有更好的决定权，但需要更详细的资料作为支撑。
通过分析发现，此次玉树东部地区中到大雨天气的触发机制是切变线、584 dagpm外围暖湿气流和冷空气等共同影响的结果，各物理量场参数也有明显的反映，可得出以下结论。
（1）此次过程是入汛以来范围最广的一次中到大雨天气过程，特点为东强西弱，强降水站点较为分散；
夜雨、时间相对集中，主要出现在18日02:00～14:00，降水具有一定的对流性质。
（2）这是一次副高、南亚高压、切变线和冷空气共同影响下的天气过程。系统维持时间较长，高能高湿，地面辐合线触发强降水，且有明显冷空气入侵。积云层状云混合降水回波，最强回波53.5 dBz。玉树市位于反射率因子梯度大值区；
存在速度辐合，有利于回波加强；
OHP 5～10 mm，持续时间长且相对稳定。地形辐合、地形抬升对降水增幅明显。
（3）探空图呈现“瘦高型”，CAPE值大，湿层深厚；
玉树处于冷暖平流交汇区；
水汽辐合明显，东南部的比湿大于西北部，达10 g/kg；
玉树地区为辐合区，强降水区存在多个辐合中心；
降水区地面至200 hPa上升气流强且深厚。
（4）降水云系沿南亚高压东侧顺时针移动发展，垂直风切变弱，持续时间较长。红外云图上对流云系明显，03:00云顶亮温最低；
强降水位于温度梯度大值区。
