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关于甘南局地暴雨天气过程中出现的环流形势的诊断分析
摘要：本文利用MICAPS常规气象观测资料、自动站加密降水量资料以及新一代天气雷达回波资料，就2019年8月19日甘南局地出现的一次暴雨天气过程的环流形势进行诊断分析。结果表明，此次降水过程是一次副高外围型中尺度环境配置，500hPa上东亚中高纬地区为一槽一脊的环流形势，巴尔喀什湖一带为一长波槽，亚洲东部地区为一弱脊，低纬地区副热带高压呈东西带状分布，副高西伸脊点位于东经90°以西，青海东部切变线影响本地；700hPa上在四川西部有一低涡形成，甘肃北部低压槽南压，切变线前部有低空西南风急流；地面图上以弱的风辐合为主；200hPa上，有高空急流存在，高空急流出口区的右侧等高线呈疏散状，有利于动量下传，使得高空辐散加强；南亚高压的主要高压中心位于东经90°以东，为东部型；高空急流与南亚高压东部的经向风辐散配合时，对高空环流起主导作用，进而影响低层中、小尺度天气系统的发生、发展，有利于局地暴雨的产生；本次降水过程，雨强强度大、持续时间短、累积雨量较大，造成甘南藏族自治州夏河、临潭等5个区域站出现连续3个时次的短时强降水，最大小时雨强出现在临潭羊沙，为33.5mm。
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甘南藏族自治州地处青藏高原东北部边缘，地形复杂、天气多变，灾害性天气种类多、易发生，由短时强降水引发的局地暴雨尤为常见。局地暴雨和大暴雨是常见的中小尺度强对流天气，一般具有历时短和强度大的特点，引发的气象灾害及次生灾害非常严重。特别是强降水引发的山洪、泥石流等灾害，给全州农牧业生产、经济社会发展和人民生命财产造成严重的影响和损失，因而对于暴雨发生机制的探讨及预报技术的总结与改进始终是预报技术人员的重点工作之一[1,2,3,4]。本文利用MICAPS常规气象观测资料、自动站加密降水量资料、卫星以及新一代天气雷达回波资料，就2019年8月19—20日甘南州北部出现的一次局地暴雨天气过程的发生成因进行诊断分析。
1、降水实况
8月19日16:00从卫星云图和雷达回波图上监测到对流云团的生成，甘南州大部分地方普降雷阵雨。从8月19日8:00至20日8:00时雨情统计可知，全州共159个测站（91个乡镇）出现降水，其中暴雨2个站、大雨15个站、中雨43个站、小雨99个站（图1）。较大降水量出现在夏河县博拉（53.7mm）、临潭县羊沙（51mm）、夏河县唐尕昂（47.8mm）、临潭县业仁（40.6mm）、临潭县王旗（39.7mm）；甘南州夏河、临潭局部地方出现暴雨，此次降水过程主要集中在19日20:00—22:00,5个区域站出现短时强降水，最大小时雨强为临潭羊沙（33.5mm）。此次降水过程强度大、持续时间短、累积雨量较大。虽然此次降水过程累积雨量较大，但是并未造成灾害（表1、图2）。
2、环流形势场分析
2.1500hPa高空图分析
由图3(a）的8月19日8:00500hPa高空图可知，东亚中高纬地区为一槽一脊的环流形势，巴尔喀什湖一带为一长波槽，亚洲东部地区为一弱脊，低纬地区副热带高压呈东西带状分布，副高西伸脊点位于东经90°以西，在青海东部有一切变线，本地处于588dagpm线北侧的偏南气流中。
图12019年8月19日8:00至20日8:00降水量分布
表12019年8月19日20:00—22:00出现短时强降水的站点
图22019年8月19日16:00—23:00小时雨强分布
由图3(b)19日20:00500hPa高空图可知，东亚中高纬地区巴尔喀什湖附近出现低压环流中心，巴尔喀什湖大槽加深南压，使得新疆地区脊前的偏北风加大，有利于冷空气从新疆东部下滑渗入本地；贝加尔湖附近的低压槽继续发展南亚，分裂短波槽影响甘肃北部地区，东亚中高纬地区呈现两槽一脊的环流形势，低纬地区副热带高压略有东退，但仍呈东西带状分布。本地处于偏北风与西南风的冷式切变中，此时甘南州北部的降水也开始拉开帷幕。
由图3(c)20日8:00500hPa高空图可知，东亚中高纬地区，巴尔喀什湖附近的闭合环流中心分裂，巴尔喀什湖大槽槽前等高线呈汇合状，不利于大槽的加深和南亚；新疆脊的径向度加大，脊前气流为西北（偏西气流）使得冷空南下减弱；贝加尔湖附近的低压槽逐渐东移至我国东北地区。位于本地的冷式切变线逐渐移至甘南东南部的迭部、舟曲一带，此时甘南州北部的降水强度也逐渐减弱。
图32019年8月19—20日500hPa高空图
2.2700hPa高空图分析
由图4(a)8月19日8:00700hPa高空图可知，在内蒙古中部至甘肃东部有一偏北风—偏南风的冷式切变线，甘南北部处于切变区；并且切变线前部有一风速≥12m/s的西南风急流。低空急流对暴雨的发生起着很重要的作用，是水汽主要的输送者，可以造成明显的湿舌和水汽集中，有利于暴雨区低空高湿区的形成。该西南风低空急流有利于将孟加拉一带的水汽源源不断地输送到降水区，为局地暴雨的形成提供必要的条件。
由图4(b)19日20:00700hPa高空图可知，在四川西部有一低涡形成，甘肃北部低压槽南压，槽前的西南气流与低涡前部的偏南气流打通，有利于水汽的不断输送，本地受切变线影响，此时甘南州局部地方开始出现强降水。
由图4(c)20日8:00700hPa高空图可知，位于四川西部地区的低涡中心强度由306dagpm减弱至312dagpm；甘肃北部的低压槽移至我国东北地区；同时影响本地的切边线也移至甘南州东南部的迭部、舟曲一带，此时甘南州北部的降水强度也逐渐减弱，降水趋于结束。
图42019年8月19—20日700hPa高空图
2.3200hPa高空图分析
由图58月19日8:00200hPa高空图分析可知，降水区上空有风速≥30m/s的高空西北风急流存在，高空急流出口区的右侧等高线呈疏散状，有利于动量下传，纬向辐散维持发生，当其与南亚高压东部的经向风辐散配合时往往会造成较强的暴雨。图5上南亚高压的主要高压中心为东部型，位于东经90°以东，此时西部地区多降水。南亚高压东北象限的偏北大风与高空急流互相配合，对高空环流起主导作用，可以影响低层中、小尺度天气系统的发生、发展，从而影响降水。高空急流中心引起雨区上空的西风纬向辐散与南亚高压的北风中心北部的经向辐散结合，形成较强的高层辐散场，低层有质量补偿，引起上升运动。因此，高空急流越强，辐散也越强，引起的上升运动也加强。高空辐散加强反馈到地面，低层气压降低，有利于强降水的产生。与此同时，降水产生的潜热反馈作用又加大了不稳定能量的释放，促进急流右侧上升运动进一步加强，有利于触发造成暴雨的中、小尺度系统的发展和维持[5,6,7,8]。在本次夏河和临潭的局地暴雨过程中，高空急流及其南亚高压与低空偏南风急流的有利配置使得次级环流得以维持、对流持续和重建。
图52019年8月19日8:00200hPa高空图
2.4中尺度综合图分析
由图6(a)19日8:00中尺度综合图可知，200hPa上本地降水区的上空有风速≥30m/s高空西北风急流存在，高空急流的存在有利于动量下传，高空辐散加强，并且在200hPa上南亚高压中心位于东经90°以东，为东部型，有利于西部地区多降水；500hPa上在青海东部有一切变线，副热带高压呈东西带状分布，副高西伸脊点位于东经90°以西，本地处于588dagpm线北侧的偏南气流中；700hPa上在内蒙古中部至甘肃东部有一偏北风—偏南风的冷式切变线，甘南北部处于切变区，并且切变线前部有一风速≥12m/s的西南风急流；地面系统不是很明显，以弱的风速辐合为主；19日8:00本地比湿≥8g/kg、大部分地区K≥34℃，不稳定能量在本地聚集，有利于对流的发展。
由图6(b)19日20:00中尺度综合图可知，本地对流层中上部风速≥30m/s的高空急流继续维持，南亚高压中心也稳定维持在东经90°以东，在高空急流和南亚高压的配合下，有利于高空辐散强加；500hPa上切变线略有东移；700hPa切变线东移至我州北部，此时甘南州降水量也显著增大，700hPa的低空急流较前一时次略有减弱；本地湿度仍然很大，不稳定能量持续在本地聚集。
图62019年8月19日中尺度综合分析图
此次降水过程主要受高层高空急流、南亚高压、高空切变线的影响，在这种天气尺度系统的维持下，有利于高空辐散加强，在质量守恒原理中，为了补偿高空辐散，低层就会辐合加强，高空辐散、底层辐合的配合，可以使降水区的中尺度上升运动加强[9,10,11]。低层主要受低空切变线、低空急流的影响。低空切变线又使得低层辐合加强，有利于上升运动；低空急流是不稳定层结的建立者和维持者，有利于将孟加拉一带的水汽源源不断地输送到降水区，使得暴雨区位于急流左侧的强气旋性切变，即甘南州的北部[12,13]。
3、结语
(1）本次降水过程中，500hPa上东亚中高纬地区为一槽一脊的环流形势，巴尔喀什湖一带为一长波槽，亚洲东部地区为一弱脊，低纬地区副热带高压呈东西带状分布，副高西伸脊点位于东经90°以西，降水受青海东部切变线东影响；700hPa上在四川西部有一低涡形成，甘肃北部低压槽南压，切变线前部有一风速≥12m/s的西南风急流；地面图上系统不明显，以弱的风辐合为主。
(2)200hPa上，本地上空有风速≥30m/s的高空西北风急流存在，高空急流出口区的右侧等高线呈疏散状，有利于动量下传，使得高空辐散加强；南亚高压的主要高压中心位于东经90°以东，为东部型；高空急流与南亚高压东部的经向风辐散配合时，对高空环流起主导作用，并且可以影响低层中、小尺度天气系统的发生、发展，从而影响降水，有利于局地暴雨的产生。
本次降水过程，雨强强度大、持续时间短、累积雨量较大，造成甘南州夏河、临潭等5个区域站出现连续3个时次的短时强降水，最大小时雨强为临潭羊沙（33.5mm）。本次降水主要是在天气尺度系统背景下，诱发低层中小尺度天气系统不断发生、发展和维持，形成局地暴雨过程。由于未能及时保存模式预报资料，故未对模式预报的稳定性进行检验分析，拟在以后的技术总结中加入模式检验对比分析。
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主管单位：河南省气象局
主办单位：河南省气象局
出版地方：河南
专业分类：科学
国际刊号：1673-7148
国内刊号：41-1386/P
创刊时间：1978年
发行周期：季刊
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