2021年8月中旬玉树州一次强降雨天气过程分析

摘要：2021年8月17日至18日，青海省玉树州遭遇一次显著的强降雨过程。本文基于多源气象观测资料，对该次天气事件的环流形势、影响系统、关键物理量场及雷达回波特征进行了系统分析。分析结果显示，此次强降水是由副热带高压、南亚高压、低层切变线以及冷空气相互作用共同引发的；其持续时间较长，配合高能高湿的大气环境，为暴雨的发生提供了有力支撑，而地面辐合线与冷空气交汇则成为主要的触发因素。雷达数据显示，回波呈现积云与层状云混合结构，最大反射率因子达到53.5dBZ，低层的速度辐合对回波系统的维持与发展起到了促进作用。探空资料显示，大气层结呈现“瘦高型”分布，对流有效位能（CAPE）较高，湿层深厚。玉树区域正处于冷暖平流交汇地带，水汽辐合明显，强降水中心与温度梯度较强区域高度吻合。

关键词：强降雨；天气形势；高低空配置；物理量；玉树州

引言

玉树州位于青藏高原的核心地带，地势起伏剧烈，气候系统受到高原动力抬升和热力差异的双重影响，天气变化过程复杂，区域性特征突出。强降雨作为该地区主要的灾害性天气之一，不仅对本地农牧业生产造成直接冲击，也对人民生命财产安全和区域经济发展带来严峻挑战。然而，由于高原地区观测资料空间分布稀疏、地表性质高度不均等原因，青藏高原内陆强降雨的形成机理、系统结构及其关键物理量的演变特征尚需深入探讨，当前数值预报模式在该区域的应用效果仍有较大提升空间。2021年8月中旬，在稳定大气环流背景下，玉树州东部经历了一次大范围强降雨过程，部分地区降雨量达到甚至超过历史同期最高记录，成为当年入汛以来最强的一次降水事件。此次降雨持续时间较长，夜间降雨特征明显，并伴有对流性回波，产生了显著的气象影响。本文依托多源观测数据，对该次强降雨过程展开系统性诊断分析，旨在厘清其主导天气系统与发生发展机制，为提升玉树州强降水预报水平和防灾减灾能力提供科学支撑。

1天气实况

2021年8月17日20时至18日20时，玉树州大部经历了一次区域性强降水过程。全州共79个气象监测点记录到有效降雨数据，其中达到大雨级别的有11站，中雨25站，小雨43站。中到大雨区域呈现集中连片分布，主要集中在玉树州东部地区。从空间分布特征来看，本次降水呈现东部强、西部弱的明显态势，强降水站点分布较为零散。在降水中心方面，乡镇级最大降水量出现在玉树仲达乡塘达村，累计达36.0毫米；城市级别最大降水中心为玉树市，降水量为26.5毫米，刷新该站自1961年以来8月单日降水历史第三高纪录；次高值出现在囊谦县，记录为23.8毫米。小时雨强极值出现在曲麻莱约改镇东塔沟站点，17日21时至22时单小时降雨量达到10.4毫米。从降水性质来看，此次过程具有明显的本地夜雨特征，强降雨时段相对集中于18日凌晨至上午，期间伴随较强对流天气。其中，18日02时至08时为降水最强阶段，囊谦站6小时累积雨量达20.8毫米，玉树站为14.3毫米，均位列当日区域同期降雨量前列。

2环流形势

2021年8月17日20:00，500hPa高度场上（见图1(a)）中高纬度地区的环流呈现出“西高东低”分布格局，表现为典型的“两槽一脊”结构特征。其中，两个明显的低槽分别位于新疆西部和朝鲜半岛上空，而从东北地区经由蒙古东部一直延伸到青藏高原的广大区域，则处于高压脊的控制之下。此次玉树地区的强降水过程主要受到副热带高压边缘活动的影响，降水性质兼具对流性和稳定性特征。在过程初期，玉树位于副高西北侧的垂直切变线影响范围内；随着副高向西扩展并发生断裂，系统逐渐演变为两个高压体之间的水平切变线。随后，该切变线逐渐南压并在玉树区域长时间维持，为持续性降水提供了稳定而持久的动力抬升机制。500hPa上，玉树附近存在一个暖中心，露点温度（Td）从17日20:00的-1℃上升至18日08:00的-0.5℃，温露差也由2℃缩小至0.2℃，表明该区域经历了显著的增湿过程，水汽输送充足。在700hPa层面同样观测到暖性中心的存在，进一步增强了大气层结的不稳定性，有利于对流活动的发展。从200hPa高度场分析（见图1(b)）可见，玉树地区处于南亚高压主体的控制之下，其上空接近高压中心位置，高层辐散条件良好。这一结构与中层暖湿环境及持续的水汽增湿过程相配合，形成了“上辐散、中暖湿”的有利配置，为对流系统的生成与维持提供了良好的热力和动力支撑。

（a）

（b）

图1 8月17日20:00500hPa（a）和200hPa（b）高空形势场（审图号：GS（2017）3320号）

3物理量场

3.1动力条件

垂直速度场的分析显示，自8月17日20:00起，玉树地区整层大气普遍处于强烈上升运动的影响之下。该上升气流不仅强度突出，而且垂直延伸范围广，表现出深厚的对流特征。区域内存在多个显著的上升速度中心，最大垂直速度达到–60×10⁻²Pa/s，其位置与强降水集中区高度重合，说明这种强对流上升运动是维持持续性降水的关键动力因素。从散度场的诊断结果来看，在500hPa高度上，玉树大部分区域处于气流辐合带中，强降水区域内部分布着多个辐合中心，最强辐合值达–10×10⁻⁵s⁻¹，表明中层大气存在明显的水平汇聚，有助于激发并持续维持上升运动。与此同时，在200hPa高空，玉树东南部呈现明显的气流辐散特征，形成了“低层辐合、高层辐散”的典型垂直环流结构。这种结构有利于产生质量抽吸效应，从而增强对流层中下层空气的持续抬升，促进对流系统的组织化发展与长时间维持。高低层散度场之间的协同作用，不仅推动了垂直运动的增强，也延长了天气过程的持续时间。

3.2热力条件分析

从500hPa温度平流场的演变来看，8月17日20:00，玉树地区的热力结构呈现出明显的非均匀特征：其西北部受到冷平流影响，而东南部则处于暖平流控制之下，冷暖空气在玉树东部交汇，0℃等温线横贯该区域，形成清晰的冷暖平流辐合带，为对流活动的触发提供了良好的热力基础。值得注意的是，强降水中心的空间分布与0℃线和平流锋区高度重合，说明热力结构的差异对降水落区具有一定的指示意义。18日08:00，冷平流向东移动并增强，逐渐覆盖整个区域，玉树转为整层冷平流主导。从探空风矢端图（图略）可见，上游沱沱河站低层有冷空气侵入，而下游昌都站中高层则存在暖平流输送，二者在玉树上空交汇，进一步增强了垂直方向上的温度梯度，促使大气层结趋于不稳定。玉树探空曲线呈现“瘦高型”特征，反映整体处于暖平流背景下，中层有显著湿层存在，对流有效位能（CAPE）达1639.9J/kg，低层比湿高达13g/kg，表明大气中能量和水汽条件十分充沛，有利于对流性降水的发生。至18日早晨，湿层向上扩展至整层大气，同时冷平流自上而下逐渐渗透，导致不稳定能量大量释放，CAPE下降至25.5J/kg，大气趋于饱和稳定状态，对流活动明显减弱，降水性质也由前期的对流性降水逐步转变为以稳定性降水为主。

结论

此次强降水是由副热带高压、南亚高压、低层切变线以及冷空气相互作用共同引发的；其持续时间较长，配合高能高湿的大气环境，为暴雨的发生提供了有力支撑，而地面辐合线与冷空气交汇则成为主要的触发因素。雷达数据显示，回波呈现积云与层状云混合结构，最大反射率因子达到53.5dBZ，低层的速度辐合对回波系统的维持与发展起到了促进作用。探空资料显示，大气层结呈现“瘦高型”分布，对流有效位能（CAPE）较高，湿层深厚。玉树区域正处于冷暖平流交汇地带，水汽辐合明显，强降水中心与温度梯度较强区域高度吻合。

参考文献

[1]海显莲,马秀梅,马占良.汛期极端强降雨过程成因及气象服务分析[J].青海农林科技,2020,(01):53-57.

[2]朱平,俞小鼎.青藏高原东北部一次罕见强对流天气的中小尺度系统特征分析[J].高原气象,2019,38(01):1-13.

作者简介：金庆发（1998.12），男，汉，青海省海东市化隆回族自治县，本科，助理工程师，从事研究：气象信息技术。

*通讯作者：张青（1992.04），男，蒙古族，青海共和人，本科，工程师，从事研究：气象信息技术