2019年9月6日尖扎短時強降水天氣成因分析

王敏 嚴繼云 李靜

摘要 利用常規氣象資料、加密自動站和雷達資料，對2019年9月6日發生在黃南州尖扎縣的強對流天氣過程進行分析。結果表明：受高空西北氣流下的冷平流及淺槽過境影響，強降水區高低空冷暖切變、地面中尺度輻合線觸發產生強對流天氣，小時雨強達35.0 mm。強降水發生前為熱低壓，從低空到高空冷暖平流相間存在，中層濕，上、下層干的配置，600 hPa附近為薄的逆溫層，0～3 km垂直風切變增達5 m/s。對流風暴在移動過程中呈現出線裝、鉤狀、多納圈狀，回波強度最大低于60 dBz，風暴伸展高度11 km，為強降水超級單體風暴，但質心高度較低，使得云系發展到成熟階段后強中心迅速下降，造成十分鐘降水量達10 mm以上;速度圖上中氣旋的持續時間較長，但不夠深厚;垂直積分液態水含量值有序減弱，與降水出現的時間形成對應關系。此次短時強降水來勢猛，時間短，強度強，發布了暴雨橙色預警信號，但時效性較差。

關鍵詞 強降水;自動站;雷達;分析

中圖分類號：P458.121 文獻標識碼：A 文章編號：2095–3305（2021）01–0134–04

短時強降水是指小時降水量≥20 mm，

一般伴有雷電的強對流天氣現象。短時強降水具有突發性強、尺度小、強度大的特點，容易引發洪澇、滑坡、泥石流等次生地質災害，此類天氣預報難度大，短時臨近預報及預警的時間效率較低。近年來，國內外學者對短時強降水天氣進行了大量研究[1-4]?；谝酝难芯拷Y果，利用Micaps、自動站和雷達資料，對2019年9月6日出現在尖扎縣的強對流天氣過程，從中小尺度環境場背景出發，詳細分析了加密自動站及雷達資料，得出了此次天氣過程的成因，以期為短時強降水預報預警積累經驗。

1 天氣實況

2019年9月6日傍晚至夜間青海省除海西西部無降水外，其余地區都出現降水，黃南州北部、海東和西寧個別站出現雷電伴短時強降水等強對流天氣，其中尖扎縣為短時強降水中心;降水從20：30后開始，至23：10結束，總降不量37.1 mm;小時雨量20：30～21：00為

25.3 mm，21：00～22：00為11.1 mm，短時強降水主要集中在20：30～21：10;5 min最強雨量20：40～20：50為10.4 mm，20：50～21：00為10.7 mm（圖1）。此次短強降水出現在尖扎縣城，城區出現道路淤水，短時影響了交通，很快疏通，無災害發生。

2 成因分析

2.1 高低空系統的配置

過程當日08：00，200 hPa高度場上青海東北部處于南壓高壓東北側反氣旋環流中，在西北急流入口區的右側。對應300 hPa高度為V≥28 m/s的反氣旋環流西北急流帶，西寧（52866）風速達28 m/s，20：00急流南壓至果洛北部，西寧風速14 m/s，風速減小了14 m/s，為最大風速帶中的弱風速區。400 hPa青海東北部V≥14 m/s反氣旋西北氣流，西寧風速14 m/s，20：00青海湖東側有短波槽生成，西寧轉西南風，風速為10 m/s，風速減小了4 m/s。槽后都蘭站（52836）為14 m/s的西北風。

08：00，500 hPa我省東北部處于反氣旋西北氣流中，-4℃溫度線壓在都蘭至合作一帶，西寧站T-Td=9℃，省其余地區<4℃;20：00青海東北部仍為西北氣流控制，-4℃弱冷平流，西寧T-Td=1℃，濕度增大，風向上有著西北風與東北風的冷式切變存在，強對流就在輻合區內。700 hPa西北風，西寧站風速2 m/s，T-Td=3℃，有11℃冷中心，20：00西寧轉為12 m/s東北風，合作為6 m/s東南風，形成東北風與東南風向的暖式切變線。

2.2 地面中尺度分析

地面24 h變壓分析，無冷鋒活動，國家站區域站10 min地面填圖中分析（圖2），在強降水發生前1 h（19：00～ 20：00）尖扎黃河流域測站以偏東風為主，尖扎測站為偏西風，測站附近存在偏西與偏東風的輻合。20：00開始尖扎北邊黃河上游流域出現偏北風與偏南風的輻合線，輻合線附近測站開始出現降水，20：30坎布拉鎮出現短時強降水，尖扎測站附近輻合線維持，20：50輻合線南壓，尖扎轉為西北風，并出現短強，20：50～21：00降水量達10.7 mm。

國家站區域站1h地面填圖分析：尖扎測站在強降水發生前氣壓比周圍測站的低，為低壓中心，強降水發生時至降水期間氣壓上升，氣壓上升比周圍測站高。6日20：00，尖扎測站24 h變壓為-20 hPa，周圍測站24 h變壓在-8～-18 hPa，從風向上分析，尖扎測站附近為風向的輻合區，氣溫上反應為23℃～24℃的高溫區，在強降水發生前尖扎測站附近為熱低壓。露點值上反應，6日17：00尖扎測站附近為12℃的大值區，比周圍濕度大，到20：00仍為12℃大值中心。

2.3 溫度對數壓力圖分析

用西寧探空資料（圖3）來分析，強降水發生臨近時刻（6日20：00）：600 hPa以下低空風向隨高度順轉，為暖平流，500 hPa附近為冷平流，400 hPa附近為暖平流，300 hPa以上又為冷平流，從低空到高空冷暖平流相間存在;濕層位于600～400 hPa，600 hPa以下和400 hPa以上為相對干層，700 hPa以下近地層和400 hPa附近為不穩定層結，600 hPa附近為薄的逆溫層。08：00～20：00各物理量指數變化分析，T700～500溫差由16.1℃增到17.9℃，0～3 km垂直風切變由2 m/s增大到5 m/s。

強降水發生前，強降水區高低空層結不穩定，中層的高濕，600 hPa附近薄的逆溫層為強對流的爆發集聚著能量，相關指標值增大有利于對流天氣發生。

3 雷達回波演變特征

3.1 組合反射率和回波高度

從9月6日19：00～22：30海南州多普勒雷達探測資料演變分析此次強降水天氣發現，造成尖扎短時強降水天的對流風暴為多單體風暴，18：24組合反射率圖（圖4A）上看，尖扎縣以西、以北的湟中、貴德北部、化隆地區有多單體風暴存在，整個多單體風暴呈現多個單體“東-西”走向排列，結構較為松散，而在湟中地區有兩個強單體存在，其組合反射率因子值最大達到60 dBz，隨后受高空西北氣流影響整個風暴云系向東南方向移動，19：20開始在有利的環境條件下，該多單體風暴在西南側不斷有新單體生成導致風暴向西南方向傳播，而風暴內部也逐漸呈現出較高的組織結構，多個強單體呈“西南—東北”走向帶狀排列，北部的強單體在南壓過程中成熟后逐漸衰減，新生單體則在南壓過程中逐漸增長，到19：59尖扎北部的回波強度達到53 dBz，20：03（圖4B）整個回波結構進一步趨于緊實，回波強度略有下降為50.5 dBz，回波高度達到11 km，質心高度為4.1 km，該強多單體風暴繼續東移南壓，到20：16風暴移動至尖扎縣城，20：38（圖4C）影響尖扎的風暴進一步合并增強回波強度達到最強55 dBz，回波頂高為11 km，質心高度為5.2 km，尖扎上空的強風暴單體達到成熟階段開始衰減，對應此時尖扎縣城降水開始，到21：00，尖扎回波強度也降為47 dBz，回波頂高為11 km，質心高度則迅速下降到

3.1 km。21：23～21：40回波繼續東移并出現后向傳播，風暴形成轉為“西北—東南”走向，形成“列車效應”，但是由于后期風暴中新生單體的強度和高度都偏弱，最終對流雨帶逐漸轉為層云降水，尖扎縣城降水強度顯著減弱，后期整個云系繼續東移南壓至同仁北部地區，尖扎縣城降水趨于停止。

3 反射率因子與基本速度

從20：04和20：38不同仰角反射率圖（圖略）上分析，風暴中強反射率因子核高度較低，僅達到0.5°、1.5°仰角高度，強回波中心也有一定偏移，最強回波正好位于尖扎縣城。20：04 0.5°和1.5°上看到回波呈鉤狀，20：38 0.5°呈多納圈狀，1.5°則呈空心的多納圈狀，對應兩個時次的速度可以看到20：04 0.5°可以看到尖扎地區低層有中氣旋存在，到1.5°則為速度輻合，到了20：38則0.5°和1.5°速度圖上均有中氣旋存在，因此可將該對流風暴定義為超級單體風暴，由于強中心高度較低，因此影響尖扎的風暴為典型的強降水超級單體風暴，這一點與實況中10 min降水超過10 mm是相符合的。

3.3 垂直積分液態水含量

垂直積分液態水含量（VIL）是判別強對流天氣造成災害性天氣的有效工具之一，十分有助于判別強降水和大冰雹的存在。分析“9.6”尖扎強降水過程的VIL演變（圖5）發現，20：04尖扎縣城垂直積分液態水含量VIL值較小，為5 kg/m2，到20：16VIL值增加到10 kg/m2，

到20：27繼續增大到15 kg/m2，20：38增加到最大20 kg/m2，經過12 min后，20：49開始減弱，整個過程VIL值無明顯得驟降和躍增變化趨勢，這表明風暴內部粒子直徑并不大，配合低的質心高度，質心最大強度也在60 dBz以下，表明該風暴不會帶來冰雹，而會出現強降水，與實況也一一對應起來，為強降水的預報提供了參考。

4 小結

（1）2019年9月6日傍晚至夜間黃南北部、海東和西寧個別站出現雷電伴短時強降水等強對流天氣，其中尖扎縣為強對流中心，20：30～23：10總降不量37.1 mm，強降水出現在20：30～21：00為25.3 mm。

（2）青海東北部處于南壓高壓東北側反氣旋環流中，為西北急流入口區的右側。高空西北氣流下冷平流及淺槽過境影響，強降水區高低空冷暖切變、地面中尺度輻合線觸發產生強對流天氣。

（3）尖扎測站在強降水發生前氣壓比周圍測站的低，為-20 hPa低壓中心，風向的輻合區，氣溫上反應為23℃～24℃的高溫區，在強降水發生前尖扎測站附近為熱低壓。1 h露點為12℃的大值中心。

（4）強降水發生臨近時刻從低空到高空冷暖平流相間存在，濕層位于600～400 hPa，600 hPa以下和400 hPa以上為干層，700 hPa以下近地層和400 hPa附近為不穩定層結，600 hPa附近為薄的逆溫層。強降水發生前層結不穩定，0～3 km垂直風切變增達5 m/s，青海東北部大氣層結在對流天氣發生前大氣層結不穩定以及不穩定能量增強，有利于強對流天氣的產生。

（5）海南州雷達回波圖上看，造成尖扎縣城出現短時強降水天氣的對流風暴表現為強降水超級單體風暴，反射率因子圖上風暴在移動過程中呈現出線裝、鉤狀、多納圈狀，回波強度最大低于60 dbz，風暴伸展高度11 km，但質心高度較低，使得云系發展到成熟階段后強中心迅速下降，造成十分鐘降水量達到短強標準。速度圖上中氣旋的持續時間較長，但不夠深厚。垂直積分液態水含量值有序減弱，與降水出現的時間形成對應關系。

（6）此次短時強降水來勢猛，時間短，強度強，發布了暴雨橙色預警信號，但預警信號時效性較差，時間滯后。與自然資源局聯合發布尖扎地區地質災害三級黃色預警，尖扎縣城街道出現淤水。

參考文獻

[1] 蘇軍鋒，魏邦憲，張鋒，等.一次局地短時強降水及暴雨天氣過程分析[J].安徽農業科學，2013，41（6）：2577-2579.

[2] 徐娟，紀凡華，韓風軍，等.2012年盛夏山東西部一次短時強降水天氣的形成機制[J].干旱氣象，2014，32（3）：439-445.

[3] 郝瑩，姚葉青，鄭媛媛，等.短時強降水的多尺度分析及臨近預警[J].氣象，2012，38（8）：903-912.

[4] 吳凡，闕志萍，龍余良.地面加密自動站資料在一次局地大暴雨分析中的應用[J].江西科學，2015，33（2）：209-214.

責任編輯：黃艷飛

Analysis of the Causes of Short-term Heavy Rainfall in Jianza on September 6th， 2019

WANG Min et al （Huangnan Meteorological Bureau， Tongren， Qinghai 811399）

Abstract Based on the conventional meteorological data， encrypted automatic station and radar data， the severe convective weather process that occurred in Jianzha County， Huangnan Prefecture on September 6， 2019 was analyzed. The results show that under the influence of cold advection and shallow trough transit under the upper northwest airflow， the strong convective weather is triggered by the cold and warm shear at high and low level and the mesoscale convergence line on the ground in the strong rainfall area， and the hourly rainfall intensity reaches 35.0 mm. Before the heavy precipitation， there was a thermal low pressure， and the cold and warm advection alternated from low to high， the middle layer was wet， and the upper and lower layers were dry. There was a thin inversion layer near 600 hPa， and the vertical wind shear of 0～3 km increased to 5 m/s. The maximum echo intensity was less than 60 dBz. The spread height of the storm was 11 km. It was a supercell storm with heavy precipitation， but the height of the center of mass was low. The duration of mesocyclone in the velocity chart is longer but not deep enough. The vertical integral liquid water content decreased in an orderly manner， and formed a corresponding relationship with the occurrence time of precipitation. The short time heavy rainfall is fierce， short time， strong intensity， issued a rainstorm orange warning signal， but the timeliness is poor.

Key words Heavy precipitation; Automatic station; Radar; Analysis of the