曹晓敏 金凯 马海超 尤桑杰

摘 要：本文利用NCAR/NCEP资料，对发生在青海东部农业区的一次区域性大到暴雨过程进行了诊断分析。结果表明，本次暴雨天气过程主要受西伸到青藏高原东部的副热带高压及500 hPa风场上冷空气入侵青藏高原北部的影响。热低压中的上升气流与冷锋后的下沉气流构成纬向闭合环流，青藏高原热低压中的上升气流与副热带高压中的下沉气流形成径向闭合环流，垂直闭合环流的形成提供了源源不断的暖湿气流和稳定的上升气流，持续的降水造成了暴雨天气。副热带高压外围强盛的西南气流的稳定维持使得充足的水汽输送到青藏高原东部暴雨地区。

关键词：暴雨;等熵位涡;不稳定能量;垂直运动

Abstract： This paper used NCAR / NCEP data to conduct a diagnostic analysis of a regional heavy rainstorm process that occurred in the agricultural area of eastern Qinghai. The results showed that the rainstorm process was mainly affected by the subtropical high extending to the east of the Qinghai-Tibet Plateau and the cold air invading the northern Qinghai-Tibet Plateau on the 500 hPa wind field. The rising air flow in the hot low pressure and the sinking air flow after the cold front formed a closed loop in the weft direction， the ascending air current in the thermal depression of the Qinghai-Tibet Plateau and the subsidence air current in the subtropical high pressure formed a radial closed loop， the formation of a vertically closed circulation provided a continuous flow of warm and humid air and a steady upward airflow， and continuous precipitation caused heavy rain. The steady maintenance of the strong southwest airflow around the subtropical high allowed sufficient water vapor to be transported to the rainstorm area in the eastern Qinghai-Tibet Plateau.

Keywords： rainstorm;isentropic potential vortex;unstable energy;vertical motion

在青藏高原東部地区，受地理位置、海拔、水汽输送等因素的影响，发生暴雨的概率并不大，极端大暴雨事件出现的可能性非常小，但近几年来，青藏高原东侧地区的极端暴雨事件频繁发生[1]。为此，任余龙[2]等研究了西北区东部大暴雨过程的湿位涡诊断及数值模拟;井喜[3]等研究了青藏高原东北侧突发性大暴雨的综合环流场。为了更好地了解青藏高原东部地区暴雨的形成机理，本文对2010年9月20日青海东部的一次强降水天气过程进行分析和总结。

1 资料与方法

本文所用资料是NCAR/NCEP（美国国家环境预报中心和美国大气科学研究中心）多要素逐6 h客观分析资料（Final Operational Global Analysis，以下简称为FNL资料）。本文主要利用FNL资料对此次个例做环流背景、等熵位涡、垂直环流（纬向风[u]和经向风[v]的垂直环流、经向和纬向垂直环流）、稳定度、水汽等方面的分析，研究并总结出青海暴雨发生的物理机制。

2 天气过程概况及500 hPa环流形势分析

2.1 天气过程概况

2010年9月20日至21日，青海省东部出现了一次强降水天气过程，有10个站点达到大雨量级，同仁县为全省降水中心，过程降水总量达79.2 mm。强降水发生时段集中在20日20：00—22：00，降雨量达57.7 mm。

2.2 500 hPa环流形势分析

由500 hPa环流形势分析得出，受短波槽影响，南下的冷空气在青海东部地区与西太平洋副热带高压外围西南暖湿气流和孟加拉湾暖湿气流交汇，加之500 hPa风场上有明显的风向切变，共同形成此次强降水过程的环流背景。

3 等熵位涡

在暴雨发生当日9月20日00：00，在93°E上空500 hPa处有一中心值大于1.1 PVU的位涡大值中心，但其高层300 hPa附近则为一个小于0.1 PVU的低位涡中心，而并没有高位涡的下传。到06：00，暴雨区上空的低层、高层两个高位涡中心均向东移动，到达105°E附近，且高层的高位涡中心向低层发展，低层的高位涡中心强度较前一时次有所减弱。到12：00，原本位于105°E的高位涡中心消失，而102°E低层的位涡突然增大至1.1 PVU。到18：00，在100°E东西两侧高低空均有位涡高值区存在，西侧大于0.7 PVU的高位涡中心位于450 hPa处，东侧的高位涡中心则位于500 hPa左右，中心值为1.2 PVU。到21日00：00，100°E西侧的高位涡中心东移合并到东部的高位涡中心，使其中心值超过1.5 PVU。位涡中心高度为500～450 hPa。到21日06：00，暴雨区从低层到高层[ξIpv]高值区域进一步东移到105°E以东，暴雨区处在高位涡中心后部，此时降水结束。

4 垂直环流

对降水区的垂直径向环流做剖面（见图1（a）），可以看到暴雨发生前，由于冷空气尚未推进至降水区附近，该处的上升气流并不明显，降水区北侧有较明显的垂直环流;当冷锋逐渐南压（见图1（b））时，高层强偏南急流与青藏高原上空偏北气流在降水区上空形成较强的辐散中心，降水区附近有明显的上升气流，对暴雨的产生有较大影响。另外，在暴雨发生前后，纬向垂直环流也发生了显著的变化。

5 稳定度条件

沿暴雨中心102°E作等[θse]和垂直速度剖面图显示，暴雨发生前，20日00：00，暴雨区上空的位涡中心高度为650～450 hPa，[-θse?p<0]，大气层结存在潜在的不稳定条件，但被弱的下沉气流控制，36°N附近600 hPa高空有等[θse]线密集的锋区，且呈近乎垂直分布;06：00，等[θse]线密集的锋区加强且仍然稳定在36°N附近地区，而且在暴雨区上空[-θse?p<0]，表明中低层存在不稳定条件，同时500 hPa以下的暴雨区近地面有明显的上升运动出现，此时最大上升速度为-0.8×10-4hPa/s，而在40°N附近500 hPa层以上也有明显的上升运动中心，中心值达到-1.8×10-4hPa/s。上升运动强度和范围不断增大。到暴雨出现时的20日12：00，低层等[θse]线密集的锋区已翻越祁连山南移到36°～38°N的暴雨区，在近地面近乎垂直，表示假相当位温梯度大，锋区强，其上空是强的上升运动区，400 hPa上升运动的中心值达到-1.2×10-4hPa/s。

6 水汽分析

从20日06：00水汽通量场上分析，在台风登陆后，青海省南部到四川盆地一线来自南部的水汽通量强度开始增大，该水汽通量大值区维持时间较長，至12：00降水中心西侧为明显的水汽辐合区，高原南侧的水汽被偏南气流持续输送至降水区，并配合该处流场辐合，使暴雨发生的条件得以满足。此次过程从9月20日00：00—18：00水汽通量散度分布来加以分析，从降水的出现到停止，水汽通量散度负值区分布从北向南依次压过。水汽通量散度为负值区，即为水汽的辐合区。

7 结论

此次降水过程主要受西伸至高原的副热带高压、高原上的热低压、低空风切变及高原北部入侵的冷空气等系统共同作用。等熵面上的位涡演变反映了暴雨的落区即西风急流的发展，等熵面上正位涡大值中心的异常出现对于暴雨的发生有很好的对应。高原北侧冷空气南压，楔形嵌入西南暖湿气流的下部导致高低层风切变与强上升气流的产生，为暴雨发生提供了极好的条件。

高原热低压的上升与下沉气流分别与副高中的下沉气流、冷锋后的上升气流形成闭合环流，为此次降水过程提供充沛的暖湿气流及稳定的上升运动条件。[θse]的等密集线锋区进入暴雨区，强烈的上升运动和强的大气层结对流不稳定是暴雨发生的稳定度条件。副热带高压外围西南风稳定维持为此次过程提供了充足的水汽条件。

参考文献：

[1]张文龙，崔晓鹏.近50 a华北暴雨研究主要进展[J].暴雨灾害，2012（4）：384-391.

[2]任余龙，寿绍文，李耀辉.西北区东部一次大暴雨过程的湿位涡诊断与数值模拟[J].高原气象，2007（2）：344-352.

[3]井喜，李栋梁，李明娟，等.青藏高原东北侧一次突发性大暴雨环境场综合分析[J].高原气象，2008（1）：46-57.