Page 87 - 《高原气象》2023年第1期

1 期 莫绍青等：新疆南疆极端干旱区典型暴雨的水汽特征及触发机制分析 83
等， 1981）。经过多年研究和预报实践， 学者们（张 勒、 民丰等地的区域站降水超过60 mm， 突破极值。
家宝和邓子风， 1987； 赵福吉等， 1978； 刘惠云， 本文利用多种资料对这次暴雨过程进行了物理量诊
2001； 李霞等， 1997； 杨莲梅， 2003）对新疆夏季大 断分析， 试图探究在干旱的南疆形成持续强降水必
范围强降水的大尺度环流背景有了比较全面的认 须要有异常充沛的水汽来源、 输送特征、 辐合程度
识。对影响新疆暴雨的天气尺度系统也做了诸多 等， 以及暴雨形成的天气学成因和中尺度触发机制。
研究（张家宝等， 1986， 1987； 马淑红和席元伟， 2 资料来源与方法介绍
1997； 江远安等， 2001； 杨莲梅等， 2011）， 指出中
亚低值系统尤其是中亚低涡可导致新疆产生暴雨 2. 1 资料来源
（雪）、 低温等多种灾害性天气， 南疆地区约 70% 的 所用资料包括： 美国环境预测中心（NECP）一
中强降水由中亚低涡造成。充分的水汽供应是暴 日四次１°×１°FNL 再分析数据和欧洲中期数值预
雨形成的条件之一， 对新疆水汽源地及其输送特征 报中心（ECMWF）逐小时0. 25°×0. 25° EAR5再分析
的研究（戴新刚等， 2006； 杨莲梅等， 2012； 史光玉 数据， 国家卫星气象中心提供的卫星（FY-2G）黑体
和孙照渤， 2008； 李照荣等， 2008； 刘蕊和杨青， 亮温（TBB）数据、 南疆地区自动站逐小时观测数
2010； 王江等， 2015； 刘国强等， 2017， 2018； 张俊 据， 探讨产生此次暴雨的水汽来源和收支以及暴雨
兰等， 2021）表明新疆地区水汽的主要源地是其以 的动力成因和中小尺度特征， 为今后南疆地区暴雨
西的湖泊和海洋， 阿拉伯海域和孟加拉湾的水汽通 预报提供一定的参考。文中涉及的地图是基于中华
过接力方式以及高空平流和中低空回流最终可到 人民共和国自然资源部地图技术审查中心标准地图
达新疆。此外， 暴雨的发生还需要有利的触发条 服务系统下载的审图号为 GS（2020）4626 的标准地
件， 研究表明， 中尺度辐合线对于局地强对流有触 图制作， 底图无修改。本文所用时间统一为世界时。
发和增强作用（代刊等， 2010； 郭英莲等， 2012； 雷 2. 2 方法介绍
蕾 等 ， 2020； 周 玉 淑 等 ， 2014； 齐 铎 和 张 桂 华 ， 2. 2. 1 大气水汽通量
2020）。李如琦等（2016）对两次南疆西部暴雨的分 在 p 坐标中， 单位时间通过垂直于风向的底边
析表明， 冷空气翻越帕米尔高原后与南疆盆地暖湿
为单位长度、 高为整层大气柱的面积上的总的水汽通
气团交汇形成的辐合线是暴雨的重要触发机制。 量 Q（垂直积分的水汽通量）的经、 纬向计算公式为：
曾勇等（2019）和郭楠楠等（2019）利用高分辨率的 p
1
数值模式对南疆暴雨的分析也指出中尺度辐合线的 Q u = ∫ q × udp （1）
g
发展和维持形成的“列车效应”是南疆暴雨持续的重 ps
p
要原因。另外暴雨的触发和地形与山脉的抬升作用 Q v = 1 ∫ q × vdp （2）
有关（于晓晶等， 2016； 叶朗明等， 2019）。数值模拟 g ps
-1
结果表明， 地形对降水的影响主要体现在降水增幅 式中： q 为比湿（单位： g. kg ）； u、 v 分别表示各层
-1
效应和降水区分布上（周天军和钱永甫， 1996）， 此 大气的纬向和经向风速（单位： m·s ）； g 为重力加
-2
后廖菲等（2009）对华北暴雨、 刘翼彦等（2013）对华 速度（单位： m·s ）； ps 为地面气压（即气柱底气
西暴雨以及熊秋芬等（2007）对梅雨锋暴雨的数值模 压）， 这样去除了地形的影响， p 为气柱顶气压（单
-1
拟均印证了上述结论。刘裕禄和黄勇（2013）和丁仁 位： hPa）； Q 、 Q 单位： kg·（m·s） 。
u
v
海和丁鑫（2014）对地形降水的统计分析也得出了相 2. 2. 2 水汽收支
似的结论， 指出降水强度与地形对降水的贡献正相 将南疆地区分为四个边界（图 1）讨论水汽输送
关。针对新疆地区的地形降水， 马淑红和席元伟 和收支状况， 其中边界 1 表示西边界， 边界 2 表示
（1997）研究指出， 新疆的暴雨落区主要分布在地形 北边界， 边界 3 表示东边界， 边界 4 表示南边界，
附近， 地形对暴雨的触发具有重要作用。 东、 南、 西、 北 4 个边界的水汽输送量为其对应边
南疆深居内陆， 三面环山， 水汽十分匮乏， 属于 界水汽输送量之和。取地面至 700 hPa、 700~500
极端干旱地区。在气候变化背景下， 暴雨等极端降 hPa、 500~300 hPa 分别作为对流层低层、 中层和高
水事件也时有发生， 那么， 这些极端降水事件的水 层。暴雨区不同边界、 不同层次的水汽输送量先由
汽来自何处？其触发机制为何？这使得南疆干旱区 FNL再分析数据计算各层各格点的水汽通量， 再进
域大降水的成因更显复杂。2019年 6月在南疆发生 行水平边界和垂直厚度积分， 正值表示水汽净输
了一次暴雨天气过程， 降水集中、 持续时间长， 策 入， 负值表示水汽净输出。