青海东部地区两次强对流天气过程对比分析

摘要：利用实况观测资料和自动气象站资料等多种资料，对2009年6月18日和2010年7月6日主汛期时段发生在青海省东部地区的两次强对流天气过程进行了对比分析。结果表明：(1)影响强对流天气的环流形势不一样.(2)中尺度天气综合图分析，可以直观判断低层的暖湿以及气层的不稳定状态。高低空风形成的低层辐合和高层辐散的强上升运动区则对于判断已经发生的对流是否发展和维持有重要作用。(3)强烈的上升运动将低层的水汽、能量、热量抬升到高空，形成了发展旺盛的对流云，造成了这次强降水的出现。(4)水汽在副高边缘的西南暖湿气流的作用下源源不断地输送到强降水区，使该地区低层水汽十分充沛，为强降水的产生提供了十分有利的条件。(5)两次过程近地面层大气呈对流不稳定，这为产生短时强降水和冰雹等天气的能量条件。

关键词：青海东部地区；强对流天气；中尺度天气图分析

1.天气实况及灾情分析

2009年6月18日，湟中县测站出现雷阵雨天气，并伴有冰雹，最大冰雹直径14mm，降水量29.6mm。降水出现密集的时段是2009年6月18日19时至20时（图1a）。此次强降水过程，致使湟中县8个乡（镇）88个村的农作物遭受冰雹灾害，造成经济损失5803.99万元，其中农业损失5723.65万元。

（a）               （b）

 图1 2009年6月18日和2010年7月6日强降水时段过程降水量

2010年7月6日21时至7日凌晨，青海省海晏县、湟源县、湟中县、贵德县先后出现了短时强降水天气。降水中心在湟源寺寨乡，降水量达32.5mm。由于此站与湟源日月山收费站比较接近，所以以收费站资料代替（图1b所示）。降水时段主要出现在2009年6月18日22时至23时。湟源县22时20分出现较大范围强雷阵雨天气，致使寺寨、日月、波航、和平、大华、巴燕等六乡镇发生重大洪灾，其中寺寨乡伴有20mm的冰雹，持续时间约10分钟。强雷阵雨致使湟源寺寨等六个乡镇遭受洪灾和雹灾。洪水造成全县9个乡镇，118村(其中重灾村54个)，14316户60092人受灾，死亡13人、失踪2人，受伤11人。初步统计，造成直接经济损失达2.25亿元。

通过天气实况和灾情分析，可以看出，强雷阵雨天气基本出现在20时前后，且局地性差异比较强；降水的强度和雷暴程度不同，所造成的灾情损失亦不同。

2.大型环流形势演变及影响系统对比分析

2009年6月18日强降水过程前期12日开始，青海省受580dgpm高空控制，气温逐步回升，至17—18日青海省东部地区的日最高气温高达30℃以上。前期的高温气候背景为此次强降水天气过程的产生提供了有利的能量条件。

2009年6月18日08时500hPa高空图上，欧亚中高纬为两脊一槽型，两脊分别位于咸、里海到乌拉尔山和东西伯利亚，且前者为强大高压脊，后者为一弱脊，两脊之间为一宽广的低槽，在巴尔喀什湖到贝加尔湖为一深厚低槽，且在56—62°N、87—95°E是一个高空冷涡，温度槽明显落后于高空槽，南疆盆地、河西西部及青海北部处于槽底的偏西气流中；至18日20时(图2a)，由于系统东移南压，槽底不断有冷空气在青海东部形成切变，加强了辐合抬升作用。

18日14时地面图(图略)上，祁连山区和柴达木盆地有两股冷空气。17时随着冷锋缓慢东移，祁连山区冷空气前沿已到河西走廊东部，锋后+ΔP3最大值为＋3.1hPa，-ΔP3中心在青海东部的贵德，最大值为-2.9hPa。20时两股冷空气开始在青海湖东部辐合影响青海省东部地区。

前期的高温背景为此次强降水产生提供了有利的能量条件。副高边缘西南暖湿气流与巴尔喀什湖槽底部分裂冷空气的共同影响，造成了青海省东部地区的强降水天气过程。

2010年7月6日08时500hPa高空图上，欧亚中高纬度呈两槽一脊型，两槽分别位于亚马尔半岛-巴尔喀什湖（简称西槽）和贝加尔湖以东-日本海，两槽之间为高压脊控制。在55—60°N、70—80°E是一个高空冷涡，底部不断分裂冷空气东移南下，在新疆哈密—若羌一线形成短波槽，青海省大部受弱脊控制，其东南部与西藏、四川、甘肃交界地区受副热带高压断裂的大陆高压控制，并配合有0℃的暖中心，高空水汽输送条件较好；系统的不稳定发展和调整，到6日20时(图2a)，原哈密一带的小槽东移并南压到青海省的东北部地区，形成一条切变; 7月6日20时700hPa高空图上(图2b)，青海东部处于低涡暖性切变线的右侧，这表明了低涡暖切是这次强降水过程的主要影响系统；与此同时，地面上在祁连山和柴达木盆地有两股冷空气配合，这种前期地面热低压加之东移的冷空气的影响，极易触发短时强对流天气。上述天气形势的配置有利于青海省东北部强降水的产生。

（a）               （b）

图2 （a）2009年6月18日20时500hPa高度场；（b）2010年7月6日20时500hPa高度场

通过对比分析，两次强降水天气过程在地面上都有两股冷空气（祁连山区和柴达木盆地）的配合。不同的是：“2009.06.18”欧亚中高纬度盛行两脊一槽型，“2010.07.06”欧亚中高纬度盛行两槽一脊型。说明强降水天气过程并不总是在单一的固定环流形势下出现。

3.大气层结稳定度分析

3.1 动力条件

为了揭示强降水区上空垂直上升运动的情况，沿36°Ｎ和102°Ｅ做了垂直速度的垂直时间剖面和空间剖面图，分析发现从16日08时到18日08时的垂直上升运动经历了从无到有、由弱到强的发展阶段。16日08时到17日08时，从400hPa到地面为一致的弱下沉运动，此时对应的地面流场也是辐散的,且在600—700hPa之间下沉气流达最强，此时对应的地面流场时而辐合时而辐散，变化无常，没有统一的规律；此后在强降水的整个时段，从高空到地面为一致的辐合上升气流，上升气流最强出现在600～500hPa之间，为-16×10-6Pa·s-1(图3)，强烈的上升运动将低层的水汽、能量、热量抬升到高空，形成了发展旺盛的对流云，造成了这次强降水的出现。同时上升运动随高度的增高是向北倾斜的，形成了斜身气流，这种斜身气流使得降水物降落时可以很快脱离上升气流，因此上升气流不至于遭到削弱，从而使得强对流得意维持较长时间，形成稳定状态的风暴云[4]，这也是出现强降水的原因之一。

对7月6日20时的涡度、散度、垂直速度沿36°N分别做垂直剖面图3a，可以看出：涡度场上，400hPa以上青海省东部为负涡度，负涡度中心值﹤-4×10-5s-1 ，而中层500hPa﹥5×10-5 s-1 ，低层700 hPa涡度﹥12×10-5 s-1 ，形成了中低层正涡度、高层负涡度的有利于强降水发展的典型配置；散度场上，200hPa和400hPa青海省东部为﹥6×10-5 s-1 的辐散区，500为﹥4×10-5 s-1 的辐散区，700hPa为﹤-10×10-5s-1 ，的辐合区，这种高层辐散形成的抽吸作用，有利于加强低层辐合和对流上升运动；垂直速度场上（图3b），200～700hPa均处在负值区中，其最大的辐合中心集中在400～500hPa，中心值达-26×10-5s-1 ，这种强烈的上升运动，为水汽的输送起到了重要作用。

通过稳定度对比分析，两次过程，强烈的上升运动将低层的水汽、能量、热量抬升到高空，形成了发展旺盛的对流云，造成了这次强降水的出现。不同的是：“2009.06.18” 上升气流最强出现在600～500hPa之间，为-16×10-6Pa·s-1，而“2010.07.06”最大的辐合中心集中在400～500hPa，中心值达-26×10-5s-1 。

（a）                   （b）

图3（a）36°N垂直速度时间剖面图；（b）2010年7月6日20时垂直速度场的剖面图

3.2水汽条件

由水汽通量散度诊断分析结果来看，在强降水前夕青海的水汽通量散度的分布也是极不均匀的，西南部水汽通量散度值高，东北部低。水汽在副高边缘的西南暖湿气流的作用下源源不断地输送到强降水区，使该地区低层水汽十分充沛，为强降水的产生提供了十分有利的条件。

3.3稳定度分析

利用探空资料，得到了强降水前期和后期θse的分布情况（图略），从图中可看到，在青海θse分布的不均匀性，其值自西南到东北逐渐降低，也就是西南部为高能区，能量锋区基本上位于青海的中部，并且随着时间的推移能量在积累增强并逐渐向东北方向发展，至20日08时青海大部分地区尤其是东部处在高能区中，这为不稳定能量的积聚和对流不稳定层结的建立奠定了基础。为了进一步揭示强降水区上空大气的不稳定性，我们沿36°Ｎ和92—104°Ｅ做了θse的垂直空间剖面图，从空间剖面图（图4）中我们看到在中低层为高能区，北侧为相对低能区，能量锋区就在强降水区上空一侧，稳定维持达数小时。表明近地面层大气呈对流不稳定，这为强降水的发生提供了重要的条件。

图4   2009年6月18日08时和20时西宁站探空曲线

分析(图5a)哈密站的探空曲线，可以了解上游地区过程前期的环境场特征，由图可见，从700hpa以上，大气都比较干燥，有利于强对流天气的形成，低层到高层存在高空风垂直切变，有利于强对流天气的产生。从(图5b)西宁站探空曲线分析，由低层到高层高空风随高度顺时针旋转，并且垂直风切变非常明显，出现的这种低层东南风与西风之间的暖式切变，而中高层西风与西北风的冷式切变，为这次强对流天气的形成提供了有利的动力条件和热力条件。假相当位温（θse）是温度、气压和水汽含量的函数，时表示温压湿综合的物理量，θse 的大小不仅反映了水汽含量的多少，而且也反映了温度的高低，揭示出气团的热力特征。7月6日20时，300hPa青海省东部地区处在θse﹥84℃高能舌中，500hPa整个高能区沿着SW-NE走向伸到青海省的东北部地区，θse在76～80℃之间，700hPaθse的中心亦在青海省东北部地区，其值在80～83℃之间，在青海省东北部地区整层θse都很大，而且400hPa和700hPaθse的中心有重叠的趋势，表明在此区域已经积累了产生短时强降水和冰雹等天气的能量条件。

通过稳定度对比分析，两次过程近地面层大气呈对流不稳定，这为产生短时强降水和冰雹等天气的能量条件。不同的是：“2009.06.18”能量的积累路径是从西南向东北方向传递，而“2010.07.06” 能量的积累路径是沿西北（新疆）往东南（青海）方向传递到青海东北部地区，且能量的强度大小不一致。

（a）               （b）

图5（a）2010年7月5日20时哈密探空曲线；（b）2010年7月6日20时西宁探空曲线

4.结论

通过对两次典型个例分析，得出如下结论：

(1)分析大型环流形势，可以看出，影响强降水的环流形势不一样，前者是两脊一槽型，后者是两槽一脊型。

(2)两次过程，强烈的上升运动将低层的水汽、能量、热量抬升到高空，形成了发展旺盛的对流云，造成了这次强降水的出现。不同的是：“2009.06.18” 上升气流最强出现在600～500hPa之间，为-16×10-6Pa·s-1，而“2010.07.06”最大的辐合中心集中在400～500hPa，中心值达-26×10-5s-1 。

(3) 水汽在副高边缘的西南暖湿气流的作用下源源不断地输送到强降水区，使该地区低层水汽十分充沛，为强降水的产生提供了十分有利的条件。

(4)通过稳定度对比分析，两次过程近地面层大气呈对流不稳定，这为产生短时强降水和冰雹等天气的能量条件。不同的是：“2009.06.18”能量的积累路径是从西南向东北方向传递，而“2010.07.06” 能量的积累路径是沿西北（新疆）往东南（青海）方向传递到青海东北部地区，且能量的强度大小不一致。

参考文献：

[1] 夏丽花,冯晋勤等.一次强对流天气过程的成因分析.气象，2006,32(7):110-114.

[2] 文逸玮.江西安福县一次局地强对流天气过程成因浅析.气象与减灾研究, 2007,30(2):65-67.

[3] MSgt Charlie A.Crisp著 熊秋芬，章丽娜编译.强天气预报员培训手册.北京：中国气象局培训中心，2010.1.

[4] 郑永光,张小玲,周庆亮,等.强对流天气短时临近预报业务技术进展与挑战[J].气象，2010，36(7):33-42.

[5] 张小玲,张涛,刘鑫华,等.中尺度天气的高空地面综合图分析[J].气象，2010，36(7):143 -150.

作者简介：拉毛求吉（1994.01）女，藏族，青海省玉树藏族自治州玉树市，本科学历，助理工程师，从事气象工作。