南疆夏季不同降水類型預報及遞進式服務思考

竇新英，李如琦，安大維

（新疆氣象臺，新疆 烏魯木齊830002）

新疆位于我國西北部，地域遼闊，土地面積166萬余km2，是我國國土面積的1/6，橫亙中部的天山山脈將新疆分為南疆和北疆。南疆三面環山（南、西、北三面分別被昆侖山、帕米爾高原和天山環抱），中央是塔里木盆地，屬典型的溫帶大陸性干旱氣候，受復雜地形地貌、天氣系統路徑以及南疆特殊的大氣環流與水汽條件等影響，南疆降水具有其獨特性，雖然年平均降水量僅為59.1 mm，但降水變率很大，降雨呈明顯增多趨勢[1-3]。南疆強降水雖然是小概率事件，但近10 a南疆西部暴雨災害呈明顯增加趨勢[4-6]，隨著南疆降水影響深度和廣度的新變化，異常性特征加劇，強降水災害呈現出多面性，突發性、異常性、難以預見性等特點日益突出[7-9]。遇較強降水，一次強降雨過程甚至能改變年降水氣候值，接近或超過年降水量，引發嚴重的洪澇災害等。

近幾年，氣象服務對新疆經濟社會發展做出了一定的貢獻，已成為政府科學應對各種氣象災害、降低災害風險有效的科技支撐。南疆面積大，地形復雜，突發災害性天氣不確定因素較多，在異常惡劣天氣與不同降水災害面前，前瞻性和高層面的氣象服務對“精準、及時、高效”的要求越來越高，在長、中短期及短時臨近天氣預報基礎上，超前、優質的氣象服務是防災減災的有效保障。2013年6月和2016年8月南疆分別出現了兩類降水事件，2013年6月15—18日是一次短期、降水集中的高強度型降水事件，2016年8月1—31日的降水過程是一次多輪、多點陀螺效應的持續型強降水事件，均對當地的道路交通、農業生產、城市運行、人民生命財產等造成了嚴重的影響，2016年持續強降雨事件是繼2013年多站日降水量破歷史記錄之后再次刷新歷史記錄的極端降水事件，受到氣象工作者和社會各界的高度關注。但為什么2013年4 d的短期強降雨就導致16萬人受災，而2016年近30 d的多輪持續強降雨才導致19萬人受災？盡管目前南疆強降水的科研和業務預報水平有了較大發展，預報準確率也有所提高，但距離需求仍有較大差距[10-11],面對出現人員死亡的天氣案例，氣象服務的發展依然任重道遠。由于南疆降水類型的差異，氣象災害的影響不一，氣象服務的重點不同。

面對氣象服務任務不斷加重、服務形勢異常復雜的局面[10-12]，本文主要分析南疆兩次降水事件在持續時間、范圍和強度方面存在的差異，從氣象角度對南疆夏季兩次不同類型降水服務重點和思路進行對比分析，借鑒以往的氣象服務經驗，明確氣象服務思路，進一步增強對南疆降水氣象服務的新認識，為今后氣象服務提供參考和依據。

1 資料和方法

選取南疆有人員死亡或致災重、影響大的強降水事件，分別為2013年6月15日08時—18日20時和2016年7月31日20時—8月31日20時兩次強降水事件，采用新疆氣象信息中心提供的1961—2016年氣候資料、中國氣象局災情直報系統和當地民政部門災情數據及主要氣象服務情況進行統計分析。利用NCEP/NCAR提供的全球逐日6 h再分析資料、FY-2E衛星云圖、自動氣象站觀測數據、多普勒雷達產品等進行分析。

2 兩次強降水天氣概況及影響對比

2.1 2013年6月15—18日強降水

2.1.1 天氣實況

受中亞低渦天氣系統的影響，南疆出現了一次短期、降水集中的高強度型降水事件，阿克蘇地區、克州、喀什地區、和田地區、巴州出現大到暴雨，236站累計雨量超過24 mm，72站超過48 mm，24 mm以上降水區覆蓋面積約18 km2，最大降雨中心在阿克蘇地區（圖1a、表1）。強降雨時段在15日夜間到17日夜間，累積雨量30～100 mm，暴雨中心阿克蘇地區溫宿縣累計雨量99.8 mm。水文站資料顯示，烏什縣亞科瑞克鄉4大隊17日夜間6 h雨量195.5 mm，最大雨強83 mm/h；荒地站18日12 h雨量162 mm，最大雨強達98 mm/h。14—18日氣溫持續下降，降溫幅度10～13℃，較歷年同期偏低5～9℃。

表1 2013年與2016年南疆夏季不同類型降水過程實況對比

2.1.2 歷史排序

阿克蘇地區溫宿縣和柯坪縣累計雨量分別為101.5、85.6 mm，占年降水量的104.6% 、121.5% ，16日08時—17日08時溫宿縣日雨量突破有氣象記錄以來最大值（歷年最大日降水量39.2 mm，出現在1971年7月7日）。

2.1.3 災情

強降水過程造成南疆各地交通、水利設施、農業生產嚴重損失，并出現人員傷亡。南疆4地（州）28縣（市）受災，喀什地區、和田地區、克州多地因暴雨引發泥石流、塌方。阿克蘇地區37個鄉（鎮、場）70 000 hm2農作物受災；倒塌房屋1418間、損壞房屋3540間；家禽和牲畜死亡66210只（頭）；沖毀公路38.73 km，沖毀渠道78 km、堤防24 km、橋涵581座（表2）。

2.2 2016年8月1—31日強降水

2.2.1 天氣概況

圖1 兩次天氣累計降水量分布（單位：mm）

2016年8月1—31日南疆降水是多輪、大范圍、持續型強降水事件（圖1b、表1），受8次低槽或低渦分裂短波影響，出現8個降水階段，分別為1—2日、5—9日、9—12日、12—16日、16—21日、21—24日、24—29日、29—31日，每個階段南疆大部均出現小雨，但暴雨中心和強度不同，最強降水時段集中在5—9日、9—12日、12—16日、16—21日、21—24日5個時段內。南疆81% 的站累積雨量48～90 mm，15% 的站累積雨量100～300 mm。南疆最大累計降雨區分布:和田地區民豐葉亦克鄉286.0 mm、巴州且末車爾臣河279.4 mm、阿克蘇地區溫宿縣博孜墩鄉渡假村243.5 mm、喀什地區英吉沙烏恰鄉6村225.1 mm、克州阿圖什吐古買提鄉塔克塔210.1 mm。

2.2.2 歷史排序

南疆8月平均降水量43.8 mm，降水距平百分率226.9% ，突破8月歷史同期極值；日雨量喀什市、庫爾勒市等8站突破極值。有12站（共45站）累計雨量200～300 mm，5站累計雨量72～83 mm，均接近或超過歷年年平均降雨量。

由于8月持續降雨，導致南疆氣溫持續下降或維持比較低，累計降溫幅度5～8℃，南疆46% 的區域氣溫較常年偏低1.5～2.8℃。岳普湖（偏低1.9℃）、墨玉（偏低2.2℃）偏低幅度居歷史同期第1位。

2.2.3 災情

南疆全境5地（州）失蹤2人；農作物、草場受損2 296.49 hm2，倒塌損壞房屋2255間；洪水損壞橋涵、河道、防洪堤51處，沖毀道路、公路、河堤163.33 km。直接經濟損失3.9億元（表2）。

表2 2013年和2016年南疆夏季不同類型降水過程災害實況對比

除了以上洪澇災害外，持續降水使南疆8月中下旬降水明顯偏多、氣溫持續偏低，日照偏少、部分棉區≥20℃終日提前，持續低溫陰雨寡照天氣對棉花花鈴生長及裂鈴、吐絮不利，致使部分棉田爛鈴嚴重；同時影響林果果實成熟采摘、著色，紅棗、葡萄裂果嚴重。

3 兩次降水事件的氣象服務重點

南疆不同類型的降水事件中，氣象服務的重點和方式完全不同。認真分析2013年和2016年兩次強降水事件的降水時間、強降水落區、不同區域強降雨出現時段、累計最大降雨量、小時雨強以及降溫帶來的不同影響等，并關注降溫后氣溫的變化趨勢，確定氣象服務的重點內容。

3.1 2013年6月15—18日強降水

此次降水事件是一次短期、降水集中的高強度型降水事件，降水發生在短期內（3～5 d），降水強度大，破極值，降溫幅度強，但降雨結束后迅速升溫，關注的重點是強降雨落區、小時雨強、累計最大降雨量和出現時段及前期升溫情況等，出現局地暴雨型洪水或融雪降雨混合型洪水及衍生地質災害的氣象風險較大，防洪服務是氣象服務的重點。

3.2 2016年8月1—31日強降水

此次降水事件是長時間、大范圍、持續型強降水事件，降水幾乎在南疆不同區域無縫隙出現，降水同時氣溫維持偏低，持續低溫天氣對夏玉米、棉花、林果成熟極為不利，雖然持續降水也引發了局地洪水，但對農業的影響更明顯，對于即將成熟期的夏玉米、棉花、林果等農產品產量和品質造成了嚴重的危害，這類降水天氣的服務重點是除了防洪服務外，還需關注為農氣象服務。

4 不同降水類型的遞進式氣象服務

中長期、短期和短時數值預報產品以ECWMF為主，遞進式氣象服務綜合長期、中短期、短時數值預報產品和預報結論進行，不同降水類型有所不同，各有側重。

4.1 長期預報與服務

4.1.1 2013年6月15—18日強降水

此次過程中，T639數值預報產品顯示，100 hPa南亞高壓雙體型和副熱帶大槽是強降水的有利環流背景[13-16]。12日后南亞高壓發生調整，轉為西部型,中心在里海地區；13—14日青藏高原東部高壓脊發展,南亞高壓雙體型開始形成，副熱帶系統的強降水基本態勢出現,15—18日維持南亞高壓雙體型。17日08時，南亞高壓雙體型發展并東西震蕩，青藏高原東部高壓脊發展，南亞高壓東強西弱，副熱帶槽進一步發展加深,從印度北部至新疆80°E以西為強西南氣流區,期間為南疆強降水時段；18日南亞高壓仍維持雙體型背景，西南急流在南疆西部長時間維持，是這次南疆強降水的大尺度環流背景；19日南亞高壓西部衰落雙體型減弱，演變為東強西弱型。南亞高壓的雙體型形成到減弱的4天內就是強降水發生的時段，副熱帶大槽的波長之短、經向度之大、南伸程度之偏南均是不多見的[17]。

長期預報中預報了6月中旬南疆西部降水偏多，中旬中期有一次降水天氣過程；中期預報也預報出6月15—20日可能出現一次中度或以上的降水過程，隨著環流調整和訂正預報，6月10日中期預報出6月14—17日南疆西部有降水過程。服務重點是局地強降水可能引發的洪水及滑坡、泥石流等地質災害。

4.1.2 2016年8月1—31日強降水

此次降水事件的持續時間、影響區域屬歷史罕見，行星尺度100 hPa環流背景顯示有不同特征，8月100 hPa平均位勢高度及其距平場上（圖2），可以清晰地發現南亞高壓為雙體型[18-21]，西部高壓位于北非至伊朗地區及北部，距平場上的正距平則覆蓋了以烏拉爾山為中心的西至東歐、東至西西伯利亞的大部地區，中心強度超過了140 gpm；東部中心位于青藏高原中東部一帶，中心強度超過16880 gpm，正距平中心位于高壓東北側，超過120 gpm。副熱帶大槽在60°～80°E 內，長波槽底伸至38°N附近，西南急流在南疆西部國境線附近不斷建立，持續影響南疆的天氣。

圖2 2016年8月1—31日100 hPa平均位勢高度及其距平場

7月底的長期預報指出，8月南疆大部降水偏多或略偏多，降水過程頻繁，氣溫偏低。根據環流形勢和預報結論，需要關注洪水及衍生地質災害的影響，并注重氣溫不高、積溫不夠對農業生產的可能影響。

4.2 中短期預報與服務

4.2.1 2013年6月15—18日強降水

500 hPa ECWMF形勢場上（圖3a），6月12日，為兩脊一槽型經向環流，烏拉爾山和貝加爾湖地區為高壓脊區，西西伯利亞為低槽活動區，14—15日里咸海高壓脊發展并與烏拉爾山脊疊加，脊前西北氣流引導冷空氣南下，西西伯利亞至中亞南部形成準南北向高、中、低緯低槽同位相疊加，環流經向度加大，西西伯利亞低槽位于50°N以北，塔什干附近為低渦，阿拉伯海至印度半島維持低值區，同時，西太平洋副熱帶高壓脊明顯西伸北進。15—18日伊朗副高發展及西太平洋副熱帶高壓的兩次西伸北進，為強降水提供了東西夾攻[22-26]的環流形勢。里咸海脊不斷向北發展，脊前北風帶引導冷空氣南下，使得西西伯利亞低槽西南伸并在巴爾喀什湖附近切渦，與中亞低槽匯合并分裂短波東移影響南疆；下游貝加爾湖脊強烈發展，與西太平洋副熱帶高壓脊疊加，下游脊的阻擋作用明顯，使巴爾喀什湖低渦打轉、移動緩慢，分裂短波不斷影響南疆，19日巴爾喀什湖低渦減弱東移，強降水減弱。

500 hPa高度距平場上（圖3a），上下游高壓脊強度不同，屬下游強上游弱。異常高壓位于下游，下游高壓脊控制貝加爾湖以北的中西伯利亞大部地區，最大正距平中心值超過160 gpm，上游高壓脊位于烏拉爾山地區，最大正距平中心值120 gpm，高壓脊下游異常偏強，副熱帶大槽呈南北向分布。脊的振幅東強西弱，有利于長波槽前西南急流建立、維持及南伸[27-28]，西南急流軸位于南疆西部，使西南暖濕水汽被大量輸送至南疆地區。

6月7日在短期會商中提到需關注16日前后南疆地區降水，局地雨量大，短期預報服務的重點是強降水集中時段和落區，6月14日新疆氣象局制作《重要氣象情報》，預報6月15—18日，南疆將有一次強降水天氣過程，主要降水時段集中在16—17日，喀什東南部、和田大部、克州山區、阿克蘇山區及巴州南部山區等地的部分地區累積降水量可達50 mm以上。關注重點是防范南疆局地暴雨山洪及滑坡、泥石流等地質災害。

4.2.2 2016年8月1—31日強降水

500 hPa ECWMF形勢場上（圖3b），8月平均環流為兩脊一槽型，東歐和貝加爾湖為高壓脊區，西西伯利亞到中亞為低值系統活動區，伊朗副高、西太平洋副高較為強盛。8月1—2日，經向環流下西西伯利亞至中亞的低槽東移，南段不斷分裂短波，配合在塔里木盆地中東部700～850 hPa明顯的偏東急流[29]，形成東西夾攻的形勢影響南疆強降水；5—24日，西太副高不斷西伸北挺，伊朗副高南北振蕩，與烏拉爾山脊反氣旋打通并向北伸展，咸海至巴爾喀什湖低渦與西西伯利亞橫槽部分結合，分裂短波影響南疆。25—31日，烏拉爾山脊衰退，中高緯演變為緯向環流，中亞地區不斷分裂短波影響南疆。

圖3 2013年和2016年夏季500 hPa平均位勢高度及其距平場

500 hPa平均高度距平場上（圖3b），異常高壓位于上游，控制整個東歐及其西西伯利亞大部地區，最大正距平中心值超過120 gpm，下游高壓脊位于蒙古地區，最大正距平中心值80 gpm，高壓脊上游異常偏強，下游明顯偏弱，屬上游強下游弱，上游主導系統有利于引導北方冷空氣沿脊前偏北氣流頻繁南下。西西伯利亞至中亞地區的副熱帶大槽呈東北—西南向分布，長波槽底伸至38°N附近，有利于西南水汽向南疆輸送[27-28]。

在長期預報降水偏多、氣溫偏低的基礎上，中短期預報跟蹤訂正并及時服務，根據環流形勢和預報結論，需要關注洪水和地質災害的影響，并注重不同時段氣溫變幅、積溫閾值對各類農作物、林果生長關鍵期的可能影響。

4.3 短時臨近預報與服務

短時臨近預報著重于0～12 h強降雨的落區、最大累計雨量、小時雨量等，需通過衛星云圖、雷達圖監測、自動站分鐘雨量預警及服務。

4.3.1 2013年6月15—18日強降水

阿克蘇地區的強降水在云圖和雷達圖上有明顯反應，對流云團起到了重要作用[30]，造成了短時強降水。6月16—17日，FY-2E紅外云圖上中亞低槽前，在阿克蘇至和田皮山附近有切變線云系，云系中不斷有對流云發展，17日01:00溫宿出現25.7 mm/h的強降雨；18日00:00冷鋒云系和渦旋云系結合，在阿合奇—阿克蘇之間加強、維持，05:00—06:00阿克蘇出現18.9 mm、溫宿11.2 mm的小時強降水。隨著云團沿偏南氣流不斷北上，08:00之后強降雨結束。

阿克蘇多普勒雷達圖上顯示，最強回波＞60 dBz，阿克蘇市的最大雷達回波頂高11 km、50 dBz回波頂高7 km，易造成短時強降水天氣。

4.3.2 2016年8月1—31日強降水

此次持續降水中，衛星云圖上南疆上空云系長時間維持，多地有對流云團發展；雷達回波上南疆不同區域常出現＞50 dBz的強回波區（圖略），喀什多普勒雷達圖上顯示，最強回波＞60 dBz，喀什地區伽師縣和岳普湖縣的最大雷達回波頂高14 km、60 dBz回波頂高10 km，最強回波65 dBz，雷達回波特征屬典型的強對流天氣[31]。

4.4 服務效果

上述兩類降水事件中，開展了不同的氣象服務，2013年6月15—18日高強度型降水過程中，提前48 h制作《重要氣象情報》，報送政府后得到錢智副主席批示，政府下發明電要求應對強降水天氣做好防災工作。17日，召開氣象災害防御多部門聯合會商會議，形成多部門聯合會商材料。指導地縣兩級氣象臺發布暴雨、冰雹、雷電等48條預警信號，阿克蘇市委書記高國飛在總結發言報告中提到“由于事先得到預報，我市及早準備，沉著應對，積極組織抗汛搶險，最大限度地保證了人民群眾生命財產安全”。

針對2016年8月1—31日的持續型強降水，制作發布重要氣象情報2期、災害預警信號7期，信息快報28期，災情快報22期，決策短信105次，周服務重點關注6期，指導地縣兩級氣象臺共發布預警信號651次。自治區政府辦公廳8月9日、24日分別下發明電要求做好強降水天氣過程應對工作。為農服務同步跟進，針對南疆氣溫偏低且階段性降幅大的預報結論，不同時期制作特色林果業和棉花服務專報、災害預警評估期、農牧業氣象信息、棉花服務專報等材料，為各級政府防災減災提供決策技術支撐。

5 遞進式氣象服務思考

區地縣氣象臺應針對不同降水類型確定不同預報和服務重點，根據不同降水類型和可能影響進行遞進式服務。

5.1 長期服務

需關注月和旬大尺度環流背景下降水和溫度的趨勢變化。（1）對于持續型強降水，100 hPa高空月平均環流場上，南亞高壓呈現雙體型、中心位置分布在里海地區和青藏高原東部、高壓中心北部為正距平時，副熱帶大槽建立在60～80°E內，長波槽底伸至38°N附近，西南急流在南疆西部國境線附近不斷建立，是南疆持續型強降水有利的環流背景；500 hPa高空月平均環流場上，中亞低值系統建立、烏拉爾山主導系統及下游西太副高北部正距平，中亞低值系統穩定并持續影響南疆，是造成此次氣溫持續下降或偏低的直接原因。當出現上述大尺度環流背景時需重點關注持續低溫對農作物、林果等生長發育期的影響，并需防范局地強降水引發洪水及衍生地質災害。（2）對高強度型降水，100 hPa高空平均環流的月平均場上，南亞高壓無明顯雙體型、副熱帶大槽未建立，新疆為平直或淺脊控制，500 hPa高空平均環流場上，環流經向度不大，無明顯中亞低值系統，需關注中短期環流形勢調整和具體天氣過程。

5.2 中短期服務

針對不同類型降水側重點不同，應根據數值預報產品確定未來3～10 d主要的降水過程、溫度變化，明確天氣過程的降水類型、降溫幅度等。（1）對于持續型強降水，在中長期預報降水偏多、氣溫偏低的基礎上，需關注累計降溫幅度、累計降雨量、強降雨落區、日降雨量等，確定溫度和降水哪個因素對農牧業生產和人們生活影響更大，當溫度持續下降并維持偏低，則對喜溫的農作物影響較大，需重點關注持續低溫的影響，注重不同時段降溫幅度、積溫變化對各類農作物、林果生長關鍵期的可能影響，其次關注持續降水可能引發的洪水及地質災害；（2）對高強度型降水，中期預報未來3～10 d有強降水過程，但降水過后溫度很快上升，需關注累計降雨量、強降雨落區、日降雨量等，由于溫度升降較快，對農牧業和人們生活影響較小，但局地強降水可能引發洪水及滑坡、泥石流等地質災害。

兩類不同類型降水的服務重點各有側重，對于持續型強降水，需重點關注氣溫低、積溫不夠對農業生產的可能影響，氣溫偏低和積溫偏少的疊加作用對農業、林果、設施農業的影響。并關注降雨累積效應引發的洪水和地質災害；而對于高強度型降水，需重點關注局地暴雨山洪及滑坡、泥石流等地質災害造成的災害，溫度變化的影響較小。

5.3 短時臨近服務

只需關注強降水引發的洪澇和地質災害，降水預報著重于0～12 h內短時降水起止時間（精確到時）、1 h雨強、強降水落區的預報，通過衛星云圖、雷達圖監測、自動站分鐘雨量等監測，結合縣（市）鄉鎮及附近山洪溝分布等，制作精確到鄉鎮和山洪溝的降水預報和地質災害風險等級預報分布，對強降水落區及時發布預警信息，全方位做好洪澇防災救災氣象服務。

具體決策服務一般有兩個階段，常規決策服務階段主要是監測降雨發展，通過聯合會商、重要情報、信息快報、短信、評估等掌握降水發展動態；進入應急服務階段服務趨于多樣化、深入化，需啟動應急響應，上下級和多部門聯動，全面掌握強降水的覆蓋區、持續時間、降水強度等，并及時掌握降水極值、災情影響等情況，加密降雨實況和跟蹤預報的短信服務，對完成強降雨過程進行動態預評估及災害評估調查總結。