2021年8月17—18日玉樹東部地區中到大雨天氣過程的成因分析

解文璇，董曉倩

海西州氣象臺，青海德令哈 817000

玉樹州位于青藏高原腹地，近兩年夏季降水偏多，多數降水是受切變線影響下的混合性降水，降水中心具有局地性強、時間集中的特征，在預報上有很大的難度，且易引發各類次生氣象災害[1]。利 用2021年8月17日20:00至18日20:00過程期間的天氣環流背景、地面形勢、探空曲線、衛星、雷達及各物理量場分析此次大雨天氣過程的成因，分析此類天氣過程將有助于高原地區災害性天氣研究，也對今后此類強降水預報具有一定的參考價值。

1 天氣實況

2021年8月17日20:00—18日20:00，玉樹大部分地區發生了一次降雨天氣過程，共計79個測站出現降水，其中，大雨11個、中雨25個、小雨43個；中到大雨主要集中在玉樹東部地區（圖1）。降水東強西弱，強降水站點較為分散；鄉鎮最大降水中心在玉樹仲達鄉塘達村，降水量為36.0 mm。城鎮最大降水中心出現在玉樹市，降水量為26.5 mm，突破該站1961年以來8月日降水量第3極值；其次為囊謙縣23.8 mm；最大小時雨強出現在曲麻萊約改鎮東塔溝：21:00～22:00的 降 水 量 為10.4 mm，此次過程是2021年玉樹地區入汛以來強降水天氣范圍最廣的一次過程。此次降水具有明顯的本地夜雨特征，強降水時間相對集中，主要出現在18日02:00～14:00，有對流性質；過程期間伴有雷暴天氣，雷電分布西強東弱，地閃以負閃為主，與降水分布相反。02:00～08:00為降水量最強時段，囊謙6 h降水量為20.8 mm，玉樹6 h降水量為14.3 mm。

圖1 8月17日20:00—18日20:00囊謙縣（a）和玉樹市（b）地面三線圖

2 成因分析

2.1 環流背景

分析8月17日20:00高空形勢（圖2a）可以看出，500 hPa中高緯度為西高東低型，呈“兩槽一脊”狀，兩槽分別位于新疆西部地區和朝鮮半島地區，東北至青藏高原均為脊控制。此次天氣過程主要是副高邊緣的混合型（對流性和穩定性）強降水，玉樹地區受副高控制下的豎切變線轉為副高西升斷裂后兩高之間的橫切變線影響，且后期切變線南壓，切變線在玉樹地區維持時間長，同時高空有明顯的暖中心，20:00T-Td為2 ℃、Td為-1 ℃，至08:00T-Td為0.2 ℃、Td為-0.5 ℃，有明顯的增濕，水汽輸送很好。

700 hPa上，玉樹地區依然存在暖中心，有利于對流性天氣發生；分析8月17日20:00的200 hPa高 空 資料（圖2b）可知，玉樹地區處于南亞高壓控制下，上空為南亞高壓中心，有潮濕不穩定特性，有利于對流活動的出現。

圖2 8月17日20:00 500 hPa（a）和200 hPa（b）高空形勢場

2.2 地面分析

分析此次過程中的觸發機制可知，其主要受地面輻合線和冷空氣影響（圖3）。從8月17日20:00開始，玉樹地區降水區地面有明顯的輻合線，有利于觸發強降水，且東部地區的輻合線持續時間更長。從20:00地面填圖上的24 h變壓變溫來看，正變壓負變溫，冷空氣已開始影響玉樹地區，且東北部地區降溫更為明顯，從而造成玉樹地區東、北部地區的降水天氣。同時，地形輻合、地形抬升對降水的增幅明顯，玉樹地區自東南向西北地形逐漸升高，玉樹市和囊謙縣均處于迎風坡和河谷地帶，有利于大降水的出現。

圖3 8月18日05:25地面填圖（a）和17日20:00地面24 h變壓變溫（b）

2.3 云圖和雷達分析

根據云圖分析，20:00玉樹上空已經有降水云系順時針移動發展，移動方向與南亞高壓環流相一致，垂直風切變弱，在玉樹上空持續時間較長。

紅外云圖上，玉樹上空對流云系發展明顯，02:00云頂亮溫為209.35 K，03:00云頂亮溫為190.9 K，05:00云頂亮溫為200.26 K，08:00云頂亮溫為209.35 K；03:00云頂亮溫最低，對流云發展最為旺盛，強降水位于溫度梯度大值區。水汽云圖上，影響玉樹地區的云系呈大范圍的亮白色，說明玉樹上空有明顯的上升運動，且有水汽存在。

通過雷達資料分析（圖4）發現，玉樹地區的組合反射率因子呈現為積云層狀云混合降水回波，最強反射率因子值達53.5 dBz。玉樹市位于反射率因子梯度大值區，最大反射率因子梯度值達30 dBz，02:00～05:00玉樹上空的強回波位置基本維持不變，且持續時間長；02:00～03:00強回波區域略有減弱，但在05:00強回波區域又有所增強。02:00 0.5°仰角速度圖上玉樹市呈速度輻散，對應回波減弱；05:00又存在速度輻合，有利于回波加強。1 h降水量最大值為25 mm，位于玉樹市以西街古街道，玉樹市為5～10 mm，但持續時間長，且相對穩定。

圖4 8月18日02:00、03:00、04:00、05:00（從左至右）組合反射率因子（CR）、1.5°仰角徑向速度（V）和1h可降水量（OHP）

2.4 診斷分析

2.4.1 動力條件分析 分析此次過程中上升運動可知，從8月17日20:00垂直速度場上看，玉樹地區均處于氣流上升區，降水區地面至200 hPa均為強上升區，上升氣流強且深厚，玉樹地區存在明顯的上升中心，中心最大上升速度達-60×10-2Pa/s。

分析8月17日20:00散度場可知，500 hPa玉樹地區為輻合區，強降水區存在多個輻合中心，最強中心值為-10×10-5s-1；200 hPa玉樹東南部地區為輻散區，高低層配置有利于上升運動。降水區域配置為低層輻合、高層輻散，有利于上升運動，輻合上升中心與大雨中心配合相對較好。

2.4.2 熱力條件分析 分析8月17日20:00和18日08:00 500 hPa溫 度 平 流場，17日20:00 500 hPa玉樹地區除西北部地區受高空冷平流影響，東南部地區均受高空暖平流影響；玉樹東部地區有0 ℃溫度線，說明玉樹地區處于冷暖平流交匯區，有利于降水出現；且強降水中心線與0 ℃線一致，有很好的對應關系。隨著時間的變化冷平流中心東移且強度明顯增強，至18日08:00，玉樹地區已全部受冷平流控制。

從8月17日20:00和18日08:00（圖5）500 hPa探空風矢端圖分析，20:00上游沱沱河站低層有冷平流，下游昌都站中高層為暖平流，冷暖平流在玉樹交匯。玉樹本站T-logP呈現為“瘦高型”；整層暖平流，中層為濕層，CAPE值為1 639.9 J/kg，低層比濕達13 g/kg，易出現對流性降水天氣。至08:00，整層為濕層，濕層深厚且受冷平流影響，CAPE值為25.5 J/kg，能量基本已釋放，對流性降水轉為穩定性降水。

圖5 8月17日20:00（a）和8月18日08:00（b）玉樹探空圖

2.4.3 水汽條件分析 分析8月17日20:00 600 hPa比濕場，玉樹東南部地區的比濕大于西北部地區，東南部地區比濕達10 g/kg；500 hPa比濕場上，玉樹地區比濕達7 g/kg，全州水汽較好。

分析8月17日20:00 500 hPa水汽通量散度場可知，降水區存在明顯的水汽輻合，玉樹地區東南部地區的水汽輻合更強。

充沛的水汽條件和強烈的上升運動，有利于大降水的出現[2-5]。中小尺度系統可能對降水中心的位置有更好的決定權，但需要更詳細的資料作為支撐。

3 結論

通過分析發現，此次玉樹東部地區中到大雨天氣的觸發機制是切變線、584 dagpm外圍暖濕氣流和冷空氣等共同影響的結果，各物理量場參數也有明顯的反映，可得出以下結論。

（1）此次過程是入汛以來范圍最廣的一次中到大雨天氣過程，特點為東強西弱，強降水站點較為分散；夜雨、時間相對集中，主要出現在18日02:00～14:00，降水具有一定的對流性質。

（2）這是一次副高、南亞高壓、切變線和冷空氣共同影響下的天氣過程。系統維持時間較長，高能高濕，地面輻合線觸發強降水，且有明顯冷空氣入侵。積云層狀云混合降水回波，最強回波53.5 dBz。玉樹市位于反射率因子梯度大值區；存在速度輻合，有利于回波加強；OHP 5～10 mm，持續時間長且相對穩定。地形輻合、地形抬升對降水增幅明顯。

（3）探空圖呈現“瘦高型”，CAPE值大，濕層深厚；玉樹處于冷暖平流交匯區；水汽輻合明顯，東南部的比濕大于西北部，達10 g/kg；玉樹地區為輻合區，強降水區存在多個輻合中心；降水區地面至200 hPa上升氣流強且深厚。

（4）降水云系沿南亞高壓東側順時針移動發展，垂直風切變弱，持續時間較長。紅外云圖上對流云系明顯，03:00云頂亮溫最低；強降水位于溫度梯度大值區。