Page 117 - 《高原气象》2026年第2期

2 期 魏娟娟等：中亚低涡背景下北疆对流性暴雨触发与维持机制研究
触发机制作用下， 对流云团合并加强、 列车效应及
本地发展均会致使短时暴雨的发生（曾勇和杨莲
梅， 2020； 庄晓翠等， 2021）。中尺度对流系统中
-52 ℃冷云区与降水存在明显的相关性， 短时强降
水通常发生在冷云区中心前进方向右侧（Kane et
al， 1987）。中尺度系统的发生发展离不开不稳定
大气层结的发展和对流有效位能的释放（赵强等，
2022）。对流不稳定、 条件对称不稳定、 对流-对称
不稳定（Seltzer et al， 1985； Xu， 1986； 周玉淑等，
2003）均可解释中尺度系统发生机制， 为极端暴雨
天气机理研究提供一定的参考依据。
新疆地貌复杂， 高山、 沙漠、 绿洲、 戈壁交错，
近年来暴雨事件频发， 且呈“面弱点强”特征， 暴雨
落区与时段很难把握， 精细化预报和临近预警一直
是预报难点。2024 年 6 月 30 日至 7 月 3 日天气具有
影响范围广、 累计雨量大、 小时雨强强的特征， 且
存在北疆西部和天山山区及北坡两个暴雨中心， 分
别对应短时暴雨和系统性夹杂对流性暴雨的两类
典型天气特征， 分析其中尺度特征及触发机制是否
存在差异， 凝练预报指标可提升暴雨预报预警能
力， 为防灾减灾提供科学依据。
2 资料来源与方法介绍
2. 1 资料来源
本文研究资料： 地面气象观测站小时降水量数
据用于降水天气实况分析； 再分析资料选取ECMWF
发布的第五代（https： //cds. climate， copernicus. eu/
cdsapp#！/dataset/reanalysis-era5-pressure-level）全球
分辨率 0. 25°×0. 25°再分析资料， 时间分辨率为
1 h， 垂直高度共 37 层， 主要用于大尺度环流形势、
对流触发和维持机制等分析； 风云4B卫星产品、 雷
达产品主要用于对流云团演变特征分析。
降 水 量 分 级 采 用 新 疆 降 水 等 级 标 准
（肖开提·多莱特， 2005）： 24. 0 mm<R≤48. 0 mm 为
暴 雨 ， 48. 0 mm<R≤96. 0 mm 为 大 暴 雨 ， R>96. 0
mm 为特大暴雨（R 为 24 h 降水量）。根据新疆暴雨
洪水成灾事实和干旱区暴雨特点， 将 1 h 降水量≥
10 mm 定义为短时强降水（杨莲梅等， 2020）。文中
所用时间均为北京时。
2. 2 方法介绍
2. 2. 1 锋生函数
文中锋生函数计算采用 Bluestein（1993）锋生公
式， 并用假相当位温代替位温， 公式如下：
1 地区局地≥30 mm·h ［图 1（b）］。此次天气有两个
F = | θ se |[ D cos ( 2β) - δ]
2 暴雨中心， 分别位于北疆西部和天山山区及北坡，
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式中： θ 为假相当位温； D 为总变形； β为膨胀轴与
se
等熵线之间的夹角； δ 为散度； F 为二维动力学
锋生。
2. 2. 2 湿位涡
湿位涡可用于诊断惯性不稳定、 对流不稳定及
条件对称不稳定状态， 计算公式（吴国雄等， 1995）
如下：
( )
MPV = -g ξ p + f ∂θ se + g ∂v ∂θ se - g ∂u ∂θ se （2）
∂p ∂p ∂x ∂p ∂y
式中： u、 v 为水平风速； θ se 为假相当位温； ξ p 为相
对涡度； f为地转涡度； g为重力加速度。
MPV 可 分 为 垂 直 分 量 MPV1 和 水 平 分 量
MPV2：
(
MPV1 = -g ξ p + f ) ∂θ se （3）
∂p
MPV2 = g ∂v ∂θ se - g ∂u ∂θ se （4）
∂p ∂x ∂p ∂y
式中： MPV1 为湿位涡的正压项， 表示惯性稳定性
和对流稳定性的作用， 取决于空气块绝对涡度垂直
分量和 θ 垂直梯度的乘积； MPV2 为湿位涡的斜压
se
项， 包含了湿斜压性和水平风垂直切变的作用。由
于大气中绝对涡度在北半球一般为正值， 因而当
MPV1 为负值时大气是对流不稳定； 当同时满足
MPV<0， MPV1>0， MPV2<0 的条件， 则大气存在条
件对称不稳定（寿绍文等， 2003； 黄明策等， 2019）。
3 降水概况和环流演变特征
3. 1 降水实况
受中亚低涡东移影响， 6 月 30 日至 7 月 3 日全
疆大部出现降雨， 最大累计降水中心位于博州温泉
县沃特克赛尔铜矿站 77. 1 mm［图 1（a）］； 其中 6 月
30 日 20:00 至 7 月 2 日 08:00 伊犁州东部南部山区、
博州西部、 阿克苏地区北部、 吐鲁番市北部山区共
20个站出现暴雨， 均为短时强降水造成的对流性暴
雨； 主降水时段为 2 日 08:00 至 3 日 08:00， 共 144 个
站出现暴雨， 21 个站为大暴雨， 其中伊犁州北部山
区、 昌吉州东部、 阿克苏地区北部山区、 哈密市北
部山区共 91 个站出现短时强降水， 属于混合性暴
雨天气（系统性暴雨夹杂对流性暴雨）。暴雨期间
最大雨强≥10 mm·h 的区域集中于北疆西部北部、
-1
天山山区及北坡、 阿克苏地区和克州、 哈密市局
地， 其中伊犁州东部南部山区、 博州、 阿克苏地区
-1
和哈密市北部最大雨强≥20 mm·h ， 博州、 阿克苏
-1
（1）