高原切變線引發的川藏鐵路昌都段兩次強降水天氣過程對比分析

收稿日期：2023-12-16

基金項目：西藏自治區科技廳項目（XZ202101ZY0004G）；中國氣象局復盤總結專項項目（FPZJ2024-129）。

作者簡介：次仁拉姆（1989—），女，西藏林芝人，工程師，研究方向為西藏高原中短期、短臨預報與研究。#通信作者：高勇，E-mail：935812490@qq.com。

摘 要：在無雷達監測資料的情況下，能較全面地分析2019年9月3日與2023年10月8日西藏昌都兩次強降水天氣過程，利用MICAPS常規資料、NCEP再分析資料和風云4A衛星云圖資料等對比分析了兩次強降水過程的降水特征和成因，并找出了其中的異同點。結果表明：兩次過程均發生在北路槽后冷空氣南下與南部暖濕氣流北上在昌都北部和中部一帶匯合形成切變線而造成的，降水強度與中高緯槽的位置和南部高/低壓環流有關；200 hPa高空的強輻散作用與強降水的出現與加強有大的關系；降水發生前，低層水汽由高值區向降水發生的地方聚集，孟加拉灣一帶水汽通量散度正值越大，越有利于南部水汽向高原輸送；相較于降水發生前的上升運動，降水期間的上升運動更有利于強降水的發生及維持；降水發生之前均有“上干下濕”的喇叭口結構，CAPE值越大越有利于發生短時強降水等強對流天氣；兩次降水過程均由午后的對流云團發生發展，合并加強造成的。

關鍵詞：高原切變線；強降水；川藏鐵路昌都段

中圖分類號：P426.6 文獻標志碼：B 文章編號：2095–3305（2024）04–0-04

西藏昌都地處橫斷山脈和三江（金沙江、瀾滄江、怒江）流域，位于西藏東部，處在西藏與四川、青海、云南交界的咽喉部位。昌都屬高原亞溫帶亞濕潤氣候，以寒冷為基本特點，由于受南北平行峽谷及中低緯度地理位置等因素的影響，具有垂直分布明顯和區域性差異大的特點。日照充足，太陽輻射強；日溫差大，年溫差小；降雨集中，季節分布不均等特點；昌都5—9月的降水量在182.3～538.2 mm，占全年降雨量的77.9%～95.8%。以往西藏地區強降水的時空分布特征、昌都暴雪和連續性降水等方面的研究較多。楊麗敏[1]利用逐日降水資料研究了西藏地區強降水的時空分布特征，發現西藏地區的降水主要集中在5月上旬到8月中旬，西藏東部地區年降水集中期是西藏降水集中期變化最為明顯的地區。杜軍等[2]研究了西藏高原降水的變化趨勢，發現年降水日數變化阿里地區和林芝市東部為負趨勢，正趨勢以那曲市中西部、昌都市北部最明顯。而對昌都市降水的研究主要為暴雪和連續性降水的為主[3-5]。邊瓊等[6]對昌都產生強降水的環流進行了研究，分為高原低渦、高原槽及高原切變線3種類型，其中以高原切變線型為主，而強降水發生條件方面的研究較少。

1 降水實況

受高原切變線影響，2019年9月3日08：00至4日08：00（以下簡稱過程Ⅰ）和2023年10月8日08：00至9

日08：00（以下簡稱過程Ⅱ）昌都市出現了中到大雨降

水天氣過程，部分地方出現了大雨天氣（圖1、表1）。過程Ⅰ最大累計降水量為41.7 mm（卡若區繡郭邦山），昌都市9%的國家站和區域站（16個）累計降雨量超過25 mm，強降水中心位于北部卡若區；過程Ⅱ最大累計降水量為32.6 mm（洛隆康沙），有5%的站點累計降雨量超過25 mm，強降水中心位于中部洛隆縣。

對比兩次降水過程：均有范圍廣、強度大、局地性強的特點，并伴有雷電活動；強降水中心位置和雨帶上存在差異。

2 大尺度環流背景

2.1 500 hPa環流

在兩次過程期間，500 hPa中高緯度均為一槽一脊型，過程Ⅰ槽位于哈薩克丘陵（50°～60°N，50°E附近），過程Ⅱ槽位于東歐平原（30°～40°N，60°E附近），兩次過程巴爾喀什湖以東為寬廣的脊區控制。過程Ⅰ槽相較于過程Ⅱ槽位置偏東偏南，槽后西北氣流更明顯，因此過程Ⅰ槽后冷空氣對高原的影響更強（圖2）。

2019年9月3日08：00，那曲中部一帶存在豎切變線，南部低值系統位于孟加拉灣北部；9月3日20：00，冷空氣強度較前期明顯加強，切變線由前期的豎向轉為橫向，并東移至昌都北部附近，南部低壓外圍的西南風速加大，達到6 m/s以上；4日08：00，青海省上空有高壓單體生成，昌都北部位于高壓底部的橫切變線南側，利于產生強對流天氣，南部低壓前部的西南風速達到12 m/s左右，形成了低空急流，低空急流的建立有利于將南部的水汽向高原東部輸送；切變線一直維持到4日20：00才移出高原，之后高原基本為西北氣流控制。

2023年10月8日20：00，昌都北部存在橫切變線，昌都中部位于切變線南側，高原以南可以分析出兩高之間的豎切變線，切變線前側的西南氣流風速在4 m/s左右；9日08：00，切變線仍維持在昌都北部，南部西南風速增大至8 m/s左右；9日20：00切變線移出高原（圖3）。

對比兩次過程500 hPa環流場：切變線是造成昌都兩次強降水過程的直接影響系統，但切變線移動方向不同，過程Ⅰ自北向南移動，過程Ⅱ在北部生成后直接東移出高原；南部西南低空急流的建立為昌都強降水天氣的出現提供了源源不斷的水汽條件；2次過程最大的不同點為南部的系統，過程Ⅰ南部為低壓環流，而過程Ⅱ南部為高壓環流，兩高之間存在切變線，南部低壓環流更有利于將南部水汽輸送到高原東部昌都一帶。

2.2 200 hPa環流

從200 hPa環流場上看兩次過程期間高原上為高壓環流形勢，過程Ⅰ高壓中心位于西藏上空，昌都位于高壓前部的西北氣流控制區，2019年9月3日08：00昌都上空的風速在8 m/s左右；3日20：00風速迅速增加，一直到4日20：00風速均維持在12 m/s。過程Ⅱ高壓中心位于孟加拉灣上空，西藏位于高壓北部偏西氣流控制區，風速達到58 m/s，昌都中北部存在明顯的風速輻散，高空輻散對低層有抽吸作用，利于上升運動的加強和維持（圖4）。

對比兩次過程200 hPa環流場：高空強輻散作用利于上升運動的出現和加強。過程Ⅰ高空風速明顯小于過程Ⅱ，過程Ⅱ低層（500 hPa）系統不太強的條件下，出現較強的降水天氣與200 hPa高空急流強輻散作用有密切的關系。

3 物理量分析

3.1 水汽條件

充沛的水汽來源及輸送是形成強降水的必要條件。分析兩次過程500 hPa水汽通量和水汽通量散度（圖5）可以看出，過程Ⅰ降水開始前（3日08：00）高原中西部有水汽通量的大值區，高原東部為正的水汽通量散度，臨近降水發生時（9月3日20：00）高原東部水汽通量散度由正轉為負，說明低層開始有水汽的聚集；到4日08：00，昌都一帶的水汽通量散度增大，為

-0.5×10-5 g/（cm2·hPa·s）；4日20：00，昌都為正的水汽

通量散度，低層的水汽開始向周邊擴散。過程Ⅱ降水開始前（7日20：00），水汽通量大值區位于林芝至山南南部，那曲東部至昌都一帶有負的水汽通量散度，利于將林芝附近的昌都水汽向昌都聚集；8日20：00，昌都位于水汽聚集地的邊緣。

對比兩次過程：降水發生前低層有水汽從水汽通量大值區向降水發生區域聚集，利于降水的發生；降水發生時，孟加拉灣一帶有正的水汽通量散度，且水汽通量散度正值越大越有利于將南部水汽向高原輸送。

3.2 垂直速度分析

由圖6、圖7可知，兩次過程昌都本站降水量分別為37.4和14.5 mm，從昌都的垂直速度時間剖面上看（左上、右上），過程Ⅰ在降水開始之前（3日08：00～20：00）整層為正的垂直速度，臨近降水發生時（3日20：00）從600 hPa到300 hPa均有負的垂直速度，說明整層有上升運動，在4日02：00，底層存在負垂直速度大值區，有強的上升運動，有利于強降水的發生，并且強的上升運動一直維持到05：00左右，有利于強降水的維持，剛好與昌都強降水出現時次一致，4日11：00開始中高層有正的垂直速度，說明中高層的空氣下沉，不利于降水。

過程Ⅱ在7日20：00至9日02：00昌都整層都為負

的垂直速度，8日02：00負的垂直速度中心位于500 hPa，

為-45 Pa/s，8日05：00～07：00 3 h出現了3.9 mm的降水；8日21：00-9日01：00昌都出現10.9 mm降水，對應時段內-21 Pa/s在300 hPa以下。

洛隆站兩次過程降水量分別為0.4和30.2 mm，從

洛隆的垂直速度時間剖面上看（左下、右下），過程期間整層為負的垂直速度，過程Ⅱ在10月8日20：00前后500～400 hPa上存在負的垂直速度中心，達到-18 Pa/s，

8日22：00—9日07：00逐小時降水量均在1.5 mm以上，小時最大降水為3.8 mm，出現在8日22：00～23：00；

對比分析發現：降水出現前均有上升運動出現；對于強降水的出現，過程期間的上升運動比過程開始前的更有利。

4 中尺度衛星云圖特征對比分析

由圖8可知，過程Ⅰ：9月3日15：00，芒康北部有2個對流云團生成并發展；3日17：00，2個對流云團合并加強影響芒康縣，青海東南部有新的對流云團A生成；3日18：00，影響芒康的對流云團發展最旺盛，之后開展減弱，此時昌都卡若區上空也有對流云團B生成；3日19：00 A云團迅速發展南下，B云團發展旺盛，但移速較慢；至3日20：00 A、B兩個對流云團合并加強，受其影響昌都北部出現了強降水天氣，該云團在向南移動過程中逐漸減弱，造成昌都南部弱的降水；4日07：00該云團移到芒康附近，之后移出高原。

過程Ⅱ：10月8日16：30左右那曲嘉黎上空有對流云團生成；18：00在邊壩和波密交界處有新的對流云團生成，之后兩個對流云團合并加強并向東移動過程中影響昌都北部和中部地區出現降水天氣。

對比發現：兩次過程前，午后均有對流云團生成，受對流云團發展東移或南壓的影響，昌都出現強降水天氣。當青海南部有對流云團生成，并受西北或偏北氣流影響，發展南壓時昌都自北向南易出現強降水過程；當對流云團在那曲中東部生成、不斷發展并向東移動時，昌都北部及中部易出現強降水天氣。

5 探空

由圖9可知，兩次過程昌都本站均出現了明顯的降水天氣，過程降水量分別為37.4 mm（大雨）和14.5 mm

（中雨），過程Ⅰ在9月4日01：00～04：00每個時次降水量都超過4.5 mm，過程Ⅱ只有8日23：00小時降水量超過4.5 mm。從兩次過程的20：00探空圖上看，昌都中低層濕度很大，高層濕度小，“上干下濕”的喇叭口結構明顯，利于形成不穩定層結。不同點在于過程Ⅱ在3日20：00的對流有效位能（CAPE）值達到887.1 J/kg，

到了4日08：00 CAPE值減小到0，說明能量已全部釋放；而過程Ⅱ在8日夜間CAPE值僅有25 J/kg，到9日08：00 CAPE值為2.2 J/kg，大的對流有效位能有利于出現短時強降水等強對流天氣。

對比兩次過程：降水發生時有“上干下濕”的喇叭口結構，當CAPE值越大越有利于出現強的降水。

6 小結

（1）兩次過程均發生在北路槽后冷空氣南下與南部暖濕氣流北上在昌都北部和中部一帶匯合形成切變線而造成的，降水強度與中高緯槽的位置和南部高、低壓環流有關。

（2）200 hPa高空的強輻散作用與強降水的出現和加強有大的關系。

（3）降水發生前，低層水汽由高值區向降水發生的地方聚集，孟加拉灣一帶水汽通量散度正值越大，越有利于南部水汽向高原輸送。

（4）相較于降水發生前的上升運動，降水期間的上升運動更有利于強降水的發生及維持。

（5）兩次降水過程均由午后的對流云團發生發展，

合并加強造成的。

參考文獻

[1] 楊麗敏.西藏強降水時空變化特征分析[D].成都：成都信息工程大學，2018.

[2] 杜軍，馬玉才.西藏高原降水變化趨勢的氣候分析[J].地理學報，2004（3）：375-382.

[3] 邊瓊，次珍，卓永，等.昌都一次致災大暴雪的過程分析[J].河南科技，2018（35）：155-158.

[4] 次珍，卓永，黨星，等.2016年7月21日至26日昌都市連續性強降水天氣過程及診斷分析[J].西藏科技，2017（4）：72-74.

[5] 邊瓊，卓永，黃鵬，等.2018年末昌都一次特大暴雪天氣過程與預報服務分析[J].西藏科技，2020（3）：23-25.

[6] 邊瓊，黃鵬，卓永，等.西藏昌都強降水的環流分型及其水汽軌跡分析[J].高原山地氣象研究，2021，41（3）：58-63.