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摘 要：选取2016年8月16—18日发生在酒泉地区的1次暴雨天气过程，利用MICAPS高空及地面资料、数值预报产品、卫星云图等，对此次过程的环流背景、影响系统、物理量条件等进行了诊断分析。结果显示，500hPa短波槽和700hPa气旋辐合，高低层均存在“东高西低”的环流配置，以及大于90%相对湿度，暴雨发生时高层辐散、中低层辐合，对流层内出现强烈的上升运动，这种流场的配置有利于水汽的输送和汇聚。
关键词：暴雨;物理量;诊断分析
中图分类号 P457.9 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2019）17-0151-05
Analysis of Rainstorm in Qiuquan City on August 16 to 18 in 2016
Wang Haiyan et al.
（Jiuquan Meteorological Bureau，Jiuquan 735000，China）
Abstract：In this paper，the rainstorm occurred in jiuquan city on August 16 to 18. Based on the MICAPS high altitude、ground data and numerical forecast product of circulation background，influence system，physical quantity and so on. This article include trough in the 500hPa、cyclone in the700hPa、the circulation situation of the east is higher than the west、relative humidity above 90%、strong upward movement in the troposphere.
Key words：Rainstorm;Physical quantity;Diagnostic analysis
1 天气实况及灾情
1.1 天气实况 2016年8月16—18日，酒泉市出现了区域性的降水天气，全市有量降水站点共计98个，大于30mm的站点46个，大于20mm的站点76个，大于10mm的站点90个（图1）。其中，17日酒泉市境内有43个站点的降水量超过30m，达到了暴雨标准（河西标准）。过程累计最大降水出现在敦煌西千佛洞，降水量达54.2mm。此次降水持续时间长，雨量大，局地强降水时有发生。16日17时肃州区清水镇1h降水量达15.6mm，雨强之大属本地少有。肃州区过程累计降水量为19.0mm。17日敦煌西千佛洞04—08时过程降水累计达48.6mm。
1.2 灾情 此次暴雨天气造成全市34个乡镇房屋进水、裂缝，冲毁防洪坝、渠道、道路、桥涵、渡槽、堤坝等基础设施，共计78km;农业方面，引起葡萄等作物腐烂，葵花倒伏，造成直接经济损失达5718.27万元，其中：农业损失达3660万元，基础设施损失达2358.27万元。
2 环流背景演变
17日08时500hPa高空场，欧亚中高纬度为2槽1脊形势，贝加尔湖北部有一高压中心，贝加尔湖西部和东部分别有低压中心，新疆西南部道青海冷湖有低槽，并有冷空气堆积，冷空气沿槽前西南气流东移，推动短波槽东移，温度场明显落后于高度场，短波槽将加强，酒泉市处于副高外围，西南气流控制下，温度场明显落后于高度场，高压脊的阻挡作用致使冷空气进入河西西部以后滞留时间较长，此时500hPa乌鲁木齐和酒泉温度相差9℃。17日08时700hPa贝加尔湖西部有1个温度冷中心，中心值0℃，酒泉市附近有明显冷平流，马鬃山东北风强劲，玉门和敦煌西分别有2个气旋，降水期间随着西南气流发展，又为酒泉市提供了充足的水汽。新疆东南部有一温度槽，冷空气的加强有利于溫度槽加深，对流天气加强，乌鲁木齐和酒泉温度相差8℃（图2）。
3 物理量诊断分析
3.1 水汽条件
3.1.1 相对湿度 降水需要较好的水汽条件，水汽由源地水平输送到降水地区，降水持续时间的长短，影响着降水量的大小[1]。要形成降水，基本条件是水汽要够充足，相对湿度要达到饱和相对湿度时能否出现降水的关键指标。常规天气图上，相对湿度<30%为干区，相对湿度>70%为湿区。16日20时，酒泉市相对湿度较高，为湿区。瓜州-敦煌附近达到最高，达90%，17日酒泉市依然为湿区，哈密东部湿度达100%，对应17日降水实况，瓜州、敦煌达到暴雨标准（图3）。
3.1.2 水汽通量场 水汽通量，又称水汽输送量，其含义是单位时间内流经与速度矢正交的某一单位截面积的水汽质量[2]，它表示了水汽输送的强度和方向。17日08时图4（a）酒泉市均为正值区，酒泉为最大值11.9g/（s*hPa*cm），表明500hPa水汽在此时流进酒泉大于流出的，本地500hPa水汽条件较好;图4（b）酒泉市也为正值，相对（a）数值偏小，马鬃山东部为正值最大区，达到了13.9g/（s*hPa*cm），酒泉市西部值小于东部，综合考虑可能和降水有关，08时左右正是酒泉市敦煌、瓜州大降水时段。
3.1.3 水汽通量散度 形成暴雨的必要条件之一是要有足够多的水分。计算表明，单靠当地已有的水分，是不可能形成暴雨，必须要有水汽源源不断地输入，才有利于暴雨的形成[3]。在作暴雨分析和预报时，一定要考虑水汽输送的问题，表示这种输送来的水汽集中程度的物理量就是水汽通量散度。图5（a）500hPa酒泉市西部为正值，东部为负值，马鬃山北部为负值大值区，说明酒泉市西部水汽输送出去而减少;图5（b）700hPa酒泉市为负值，酒泉是负值最大，为-28.8g/（s*cm2*hPa），水汽通量是辐合的，水汽增加。综合500hPa和700hPa水汽通量散度，高层水汽通量辐散，低层辐合，水汽下沉运动显著，此时段为酒泉市降水主要时段。 3.2 动力结构特征
3.2.1 垂直速度 降水过程不仅需要較好的水汽条件，还需要好的垂直运动条件，水汽在降水地区幅合上升，在上升中绝热膨胀冷却凝结成云[4]。从8月17日08时垂直速度空间垂直剖面（图6）可知，低层垂直速度几乎为0，随着高度上升，垂直速度逐渐减小，减小率较大，到400hPa左右垂直速度达到最小，且位置在瓜州附近;400hPa以上随着高度上升，速度增大。这表明低层到400hPa，有着强烈的上升运动，对酒泉市的降水非常有利[5]。
3.2.2 垂直涡度场分析 垂直运动造成的水汽、动量、涡度等物理量的垂直输送对天气系统的发展有着很大的影响[6]。从8月17日08时垂直涡度场空间垂直剖面（图7）可知，低层到700hPa，酒泉（98°E、40°N）及马鬃山北部为2个正速度中心，随着高度上升，垂直涡度减小，且酒泉附近垂直涡度随高度变化明显;随着高度的上升，酒泉到达500hPa涡度场为0，马鬃山北都到达400hPa逐渐变为0，酒泉涡度场变化速度较快;400hPa以上涡度场均为正值。这表明明低层到400hPa，有强烈的垂直运动，对酒泉市降水非常有利。
3.2.3 温度对数压力 探空图8上，酒泉17日08时不稳定能量最强盛，Li指数达到-0.53，表明河西西部中低层暖湿显著增强，形成整层强的不稳定层结，有降水的可能;cape指数达到276.6J/kg，说明降水天气发生储存较多的能量[7]。在300～500hPa和600～850hPa的高度层中，状态曲线总是大于层结曲线，显示700hPa以上的大气处在不稳定的状态之下，大气中存在着大量的不稳定能量，为降水发生的上升运动提供了所需的能量。
4 云图
根据17日05时—17日08时的红外云图（图9）演变显示：17日05时，在肃北、瓜州以西地区分别有2个较强的成熟的中尺度气旋性涡旋云系，且瓜州附近的云系为3个对流云系组成的云系、酒泉-祁连山附近有1个强对流云系，但强度弱于前2个云系，此时肃北县周围正处在此涡旋云系的影响之下，有降水产生[8]。此云系向东北方向缓慢推进，在移动过程中尺度云团加强，前部对流单体分散，后部消散。06时，强对流云团分别位于酒泉市敦煌、玉门和祁连山附近，造成了敦煌西千佛洞区域站的强降水。07对流云团主体继续向东南风向移动，祁连山附近云团向酒泉移动，酒泉开始降水。08时酒泉市西部2个云团继续向东北方向移动，其中1个与祁连山附近的云团相遇，2个云团加强，酒泉附近此时降水增大，酒泉市西部降水开始减小。
5 结论
对于发生在河西西部的此类型暴雨，有以下预报着眼点：
（1）预报河西西部暴雨天气，要密切关注大尺度天气环流的演变特征，高低层均存在“东高西低”的环流配置，河套至内蒙古西部高压的存在，致使新疆冷槽不能快速东移，冷暖空气交汇区在河西西部滞留时间较长。
（2）密切注视对流层中层西风带短波槽、低层风场切变形成及持续发展，此系统为河西西部形成暴雨提供了充沛的水汽条件。
（3）对暴雨发生前夕酒泉上空及上游地区要有较强的不稳定能量蓄积，大气层结处于不稳定状态。低层辐合，高层辐散，形成整层的上升运动，是暴雨发展和维持的动力条件。
（4）卫星云图显示，强降水落区时段与卫星云图演变有很好的对应关系。
参考文献
[1]谭璐璐.基于水汽因子的中国中东部区域TRMM降水产品降尺度研究[D].南京：南京信息工程大学，2017.
[2]陈光.江苏地区一次大雾天气的诊断分析与数值模拟研究[D].南京：南京航空航天大学，2012.
[3]殷桂兰，刘伟，黄明凤.彭泽县2014年06月24-30日天气过程分析[J].北京农业，2014，（36）：195-196.
[4]尹承美.济南市短历时强降水特征及致灾大暴雨分析与预报研究[D].兰州：兰州大学，2016.
[5]白明.东北冷涡造成的一次降水过程分析[J].农家科技（下旬刊），2013，（4）：150-151.
[6]马国忠，王秋京，赵广娜.一次典型东北冷涡暴雨的数值模拟及诊断分析[J].黑龙江气象，2008，25（4）：11-13.
[7]杨诗芳，郝世峰，冯晓伟，等.杭州短时强降水特征分析及预报研究[J].科技通报，2010，26（4）：494-500，545.
[8]雷淑琴，陶生才，金生仁，等.甘肃玉门2012年“6.5”暴雨成因分析[J].安徽农学通报，2015，（19）：123-126.
（责编：张宏民）
关键词：暴雨;物理量;诊断分析
中图分类号 P457.9 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2019）17-0151-05
Analysis of Rainstorm in Qiuquan City on August 16 to 18 in 2016
Wang Haiyan et al.
（Jiuquan Meteorological Bureau，Jiuquan 735000，China）
Abstract：In this paper，the rainstorm occurred in jiuquan city on August 16 to 18. Based on the MICAPS high altitude、ground data and numerical forecast product of circulation background，influence system，physical quantity and so on. This article include trough in the 500hPa、cyclone in the700hPa、the circulation situation of the east is higher than the west、relative humidity above 90%、strong upward movement in the troposphere.
Key words：Rainstorm;Physical quantity;Diagnostic analysis
1 天气实况及灾情
1.1 天气实况 2016年8月16—18日，酒泉市出现了区域性的降水天气，全市有量降水站点共计98个，大于30mm的站点46个，大于20mm的站点76个，大于10mm的站点90个（图1）。其中，17日酒泉市境内有43个站点的降水量超过30m，达到了暴雨标准（河西标准）。过程累计最大降水出现在敦煌西千佛洞，降水量达54.2mm。此次降水持续时间长，雨量大，局地强降水时有发生。16日17时肃州区清水镇1h降水量达15.6mm，雨强之大属本地少有。肃州区过程累计降水量为19.0mm。17日敦煌西千佛洞04—08时过程降水累计达48.6mm。
1.2 灾情 此次暴雨天气造成全市34个乡镇房屋进水、裂缝，冲毁防洪坝、渠道、道路、桥涵、渡槽、堤坝等基础设施，共计78km;农业方面，引起葡萄等作物腐烂，葵花倒伏，造成直接经济损失达5718.27万元，其中：农业损失达3660万元，基础设施损失达2358.27万元。
2 环流背景演变
17日08时500hPa高空场，欧亚中高纬度为2槽1脊形势，贝加尔湖北部有一高压中心，贝加尔湖西部和东部分别有低压中心，新疆西南部道青海冷湖有低槽，并有冷空气堆积，冷空气沿槽前西南气流东移，推动短波槽东移，温度场明显落后于高度场，短波槽将加强，酒泉市处于副高外围，西南气流控制下，温度场明显落后于高度场，高压脊的阻挡作用致使冷空气进入河西西部以后滞留时间较长，此时500hPa乌鲁木齐和酒泉温度相差9℃。17日08时700hPa贝加尔湖西部有1个温度冷中心，中心值0℃，酒泉市附近有明显冷平流，马鬃山东北风强劲，玉门和敦煌西分别有2个气旋，降水期间随着西南气流发展，又为酒泉市提供了充足的水汽。新疆东南部有一温度槽，冷空气的加强有利于溫度槽加深，对流天气加强，乌鲁木齐和酒泉温度相差8℃（图2）。
3 物理量诊断分析
3.1 水汽条件
3.1.1 相对湿度 降水需要较好的水汽条件，水汽由源地水平输送到降水地区，降水持续时间的长短，影响着降水量的大小[1]。要形成降水，基本条件是水汽要够充足，相对湿度要达到饱和相对湿度时能否出现降水的关键指标。常规天气图上，相对湿度<30%为干区，相对湿度>70%为湿区。16日20时，酒泉市相对湿度较高，为湿区。瓜州-敦煌附近达到最高，达90%，17日酒泉市依然为湿区，哈密东部湿度达100%，对应17日降水实况，瓜州、敦煌达到暴雨标准（图3）。
3.1.2 水汽通量场 水汽通量，又称水汽输送量，其含义是单位时间内流经与速度矢正交的某一单位截面积的水汽质量[2]，它表示了水汽输送的强度和方向。17日08时图4（a）酒泉市均为正值区，酒泉为最大值11.9g/（s*hPa*cm），表明500hPa水汽在此时流进酒泉大于流出的，本地500hPa水汽条件较好;图4（b）酒泉市也为正值，相对（a）数值偏小，马鬃山东部为正值最大区，达到了13.9g/（s*hPa*cm），酒泉市西部值小于东部，综合考虑可能和降水有关，08时左右正是酒泉市敦煌、瓜州大降水时段。
3.1.3 水汽通量散度 形成暴雨的必要条件之一是要有足够多的水分。计算表明，单靠当地已有的水分，是不可能形成暴雨，必须要有水汽源源不断地输入，才有利于暴雨的形成[3]。在作暴雨分析和预报时，一定要考虑水汽输送的问题，表示这种输送来的水汽集中程度的物理量就是水汽通量散度。图5（a）500hPa酒泉市西部为正值，东部为负值，马鬃山北部为负值大值区，说明酒泉市西部水汽输送出去而减少;图5（b）700hPa酒泉市为负值，酒泉是负值最大，为-28.8g/（s*cm2*hPa），水汽通量是辐合的，水汽增加。综合500hPa和700hPa水汽通量散度，高层水汽通量辐散，低层辐合，水汽下沉运动显著，此时段为酒泉市降水主要时段。 3.2 动力结构特征
3.2.1 垂直速度 降水过程不仅需要較好的水汽条件，还需要好的垂直运动条件，水汽在降水地区幅合上升，在上升中绝热膨胀冷却凝结成云[4]。从8月17日08时垂直速度空间垂直剖面（图6）可知，低层垂直速度几乎为0，随着高度上升，垂直速度逐渐减小，减小率较大，到400hPa左右垂直速度达到最小，且位置在瓜州附近;400hPa以上随着高度上升，速度增大。这表明低层到400hPa，有着强烈的上升运动，对酒泉市的降水非常有利[5]。
3.2.2 垂直涡度场分析 垂直运动造成的水汽、动量、涡度等物理量的垂直输送对天气系统的发展有着很大的影响[6]。从8月17日08时垂直涡度场空间垂直剖面（图7）可知，低层到700hPa，酒泉（98°E、40°N）及马鬃山北部为2个正速度中心，随着高度上升，垂直涡度减小，且酒泉附近垂直涡度随高度变化明显;随着高度的上升，酒泉到达500hPa涡度场为0，马鬃山北都到达400hPa逐渐变为0，酒泉涡度场变化速度较快;400hPa以上涡度场均为正值。这表明明低层到400hPa，有强烈的垂直运动，对酒泉市降水非常有利。
3.2.3 温度对数压力 探空图8上，酒泉17日08时不稳定能量最强盛，Li指数达到-0.53，表明河西西部中低层暖湿显著增强，形成整层强的不稳定层结，有降水的可能;cape指数达到276.6J/kg，说明降水天气发生储存较多的能量[7]。在300～500hPa和600～850hPa的高度层中，状态曲线总是大于层结曲线，显示700hPa以上的大气处在不稳定的状态之下，大气中存在着大量的不稳定能量，为降水发生的上升运动提供了所需的能量。
4 云图
根据17日05时—17日08时的红外云图（图9）演变显示：17日05时，在肃北、瓜州以西地区分别有2个较强的成熟的中尺度气旋性涡旋云系，且瓜州附近的云系为3个对流云系组成的云系、酒泉-祁连山附近有1个强对流云系，但强度弱于前2个云系，此时肃北县周围正处在此涡旋云系的影响之下，有降水产生[8]。此云系向东北方向缓慢推进，在移动过程中尺度云团加强，前部对流单体分散，后部消散。06时，强对流云团分别位于酒泉市敦煌、玉门和祁连山附近，造成了敦煌西千佛洞区域站的强降水。07对流云团主体继续向东南风向移动，祁连山附近云团向酒泉移动，酒泉开始降水。08时酒泉市西部2个云团继续向东北方向移动，其中1个与祁连山附近的云团相遇，2个云团加强，酒泉附近此时降水增大，酒泉市西部降水开始减小。
5 结论
对于发生在河西西部的此类型暴雨，有以下预报着眼点：
（1）预报河西西部暴雨天气，要密切关注大尺度天气环流的演变特征，高低层均存在“东高西低”的环流配置，河套至内蒙古西部高压的存在，致使新疆冷槽不能快速东移，冷暖空气交汇区在河西西部滞留时间较长。
（2）密切注视对流层中层西风带短波槽、低层风场切变形成及持续发展，此系统为河西西部形成暴雨提供了充沛的水汽条件。
（3）对暴雨发生前夕酒泉上空及上游地区要有较强的不稳定能量蓄积，大气层结处于不稳定状态。低层辐合，高层辐散，形成整层的上升运动，是暴雨发展和维持的动力条件。
（4）卫星云图显示，强降水落区时段与卫星云图演变有很好的对应关系。
参考文献
[1]谭璐璐.基于水汽因子的中国中东部区域TRMM降水产品降尺度研究[D].南京：南京信息工程大学，2017.
[2]陈光.江苏地区一次大雾天气的诊断分析与数值模拟研究[D].南京：南京航空航天大学，2012.
[3]殷桂兰，刘伟，黄明凤.彭泽县2014年06月24-30日天气过程分析[J].北京农业，2014，（36）：195-196.
[4]尹承美.济南市短历时强降水特征及致灾大暴雨分析与预报研究[D].兰州：兰州大学，2016.
[5]白明.东北冷涡造成的一次降水过程分析[J].农家科技（下旬刊），2013，（4）：150-151.
[6]马国忠，王秋京，赵广娜.一次典型东北冷涡暴雨的数值模拟及诊断分析[J].黑龙江气象，2008，25（4）：11-13.
[7]杨诗芳，郝世峰，冯晓伟，等.杭州短时强降水特征分析及预报研究[J].科技通报，2010，26（4）：494-500，545.
[8]雷淑琴，陶生才，金生仁，等.甘肃玉门2012年“6.5”暴雨成因分析[J].安徽农学通报，2015，（19）：123-126.
（责编：张宏民）