王敏 严继云 李静

摘要 利用常规气象资料、加密自动站和雷达资料，对2019年9月6日发生在黄南州尖扎县的强对流天气过程进行分析。结果表明：受高空西北气流下的冷平流及浅槽过境影响，强降水区高低空冷暖切变、地面中尺度辐合线触发产生强对流天气，小时雨强达35.0 mm。强降水发生前为热低压，从低空到高空冷暖平流相间存在，中层湿，上、下层干的配置，600 hPa附近为薄的逆温层，0～3 km垂直风切变增达5 m/s。对流风暴在移动过程中呈现出线装、钩状、多纳圈状，回波强度最大低于60 dBz，风暴伸展高度11 km，为强降水超级单体风暴，但质心高度较低，使得云系发展到成熟阶段后强中心迅速下降，造成十分钟降水量达10 mm以上;速度图上中气旋的持续时间较长，但不够深厚;垂直积分液态水含量值有序减弱，与降水出现的时间形成对应关系。此次短时强降水来势猛，时间短，强度强，发布了暴雨橙色預警信号，但时效性较差。

关键词 强降水;自动站;雷达;分析

中图分类号：P458.121 文献标识码：A 文章编号：2095–3305（2021）01–0134–04

短时强降水是指小时降水量≥20 mm，

一般伴有雷电的强对流天气现象。短时强降水具有突发性强、尺度小、强度大的特点，容易引发洪涝、滑坡、泥石流等次生地质灾害，此类天气预报难度大，短时临近预报及预警的时间效率较低。近年来，国内外学者对短时强降水天气进行了大量研究[1-4]。基于以往的研究结果，利用Micaps、自动站和雷达资料，对2019年9月6日出现在尖扎县的强对流天气过程，从中小尺度环境场背景出发，详细分析了加密自动站及雷达资料，得出了此次天气过程的成因，以期为短时强降水预报预警积累经验。

1 天气实况

2019年9月6日傍晚至夜间青海省除海西西部无降水外，其余地区都出现降水，黄南州北部、海东和西宁个别站出现雷电伴短时强降水等强对流天气，其中尖扎县为短时强降水中心;降水从20：30后开始，至23：10结束，总降不量37.1 mm;小时雨量20：30～21：00为

25.3 mm，21：00～22：00为11.1 mm，短时强降水主要集中在20：30～21：10;5 min最强雨量20：40～20：50为10.4 mm，20：50～21：00为10.7 mm（图1）。此次短强降水出现在尖扎县城，城区出现道路淤水，短时影响了交通，很快疏通，无灾害发生。

2 成因分析

2.1 高低空系统的配置

过程当日08：00，200 hPa高度场上青海东北部处于南压高压东北侧反气旋环流中，在西北急流入口区的右侧。对应300 hPa高度为V≥28 m/s的反气旋环流西北急流带，西宁（52866）风速达28 m/s，20：00急流南压至果洛北部，西宁风速14 m/s，风速减小了14 m/s，为最大风速带中的弱风速区。400 hPa青海东北部V≥14 m/s反气旋西北气流，西宁风速14 m/s，20：00青海湖东侧有短波槽生成，西宁转西南风，风速为10 m/s，风速减小了4 m/s。槽后都兰站（52836）为14 m/s的西北风。

08：00，500 hPa我省东北部处于反气旋西北气流中，-4℃温度线压在都兰至合作一带，西宁站T-Td=9℃，省其余地区<4℃;20：00青海东北部仍为西北气流控制，-4℃弱冷平流，西宁T-Td=1℃，湿度增大，风向上有着西北风与东北风的冷式切变存在，强对流就在辐合区内。700 hPa西北风，西宁站风速2 m/s，T-Td=3℃，有11℃冷中心，20：00西宁转为12 m/s东北风，合作为6 m/s东南风，形成东北风与东南风向的暖式切变线。

2.2 地面中尺度分析

地面24 h变压分析，无冷锋活动，国家站区域站10 min地面填图中分析（图2），在强降水发生前1 h（19：00～ 20：00）尖扎黄河流域测站以偏东风为主，尖扎测站为偏西风，测站附近存在偏西与偏东风的辐合。20：00开始尖扎北边黄河上游流域出现偏北风与偏南风的辐合线，辐合线附近测站开始出现降水，20：30坎布拉镇出现短时强降水，尖扎测站附近辐合线维持，20：50辐合线南压，尖扎转为西北风，并出现短强，20：50～21：00降水量达10.7 mm。

国家站区域站1h地面填图分析：尖扎测站在强降水发生前气压比周围测站的低，为低压中心，强降水发生时至降水期间气压上升，气压上升比周围测站高。6日20：00，尖扎测站24 h变压为-20 hPa，周围测站24 h变压在-8～-18 hPa，从风向上分析，尖扎测站附近为风向的辐合区，气温上反应为23℃～24℃的高温区，在强降水发生前尖扎测站附近为热低压。露点值上反应，6日17：00尖扎测站附近为12℃的大值区，比周围湿度大，到20：00仍为12℃大值中心。

2.3 温度对数压力图分析

用西宁探空资料（图3）来分析，强降水发生临近时刻（6日20：00）：600 hPa以下低空风向随高度顺转，为暖平流，500 hPa附近为冷平流，400 hPa附近为暖平流，300 hPa以上又为冷平流，从低空到高空冷暖平流相间存在;湿层位于600～400 hPa，600 hPa以下和400 hPa以上为相对干层，700 hPa以下近地层和400 hPa附近为不稳定层结，600 hPa附近为薄的逆温层。08：00～20：00各物理量指数变化分析，T700～500温差由16.1℃增到17.9℃，0～3 km垂直风切变由2 m/s增大到5 m/s。

强降水发生前，强降水区高低空层结不稳定，中层的高湿，600 hPa附近薄的逆温层为强对流的爆发集聚着能量，相关指标值增大有利于对流天气发生。

3 雷达回波演变特征

3.1 组合反射率和回波高度

从9月6日19：00～22：30海南州多普勒雷达探测资料演变分析此次强降水天气发现，造成尖扎短时强降水天的对流风暴为多单体风暴，18：24组合反射率图（图4A）上看，尖扎县以西、以北的湟中、贵德北部、化隆地区有多单体风暴存在，整个多单体风暴呈现多个单体“东-西”走向排列，结构较为松散，而在湟中地区有两个强单体存在，其组合反射率因子值最大达到60 dBz，随后受高空西北气流影响整个风暴云系向东南方向移动，19：20开始在有利的环境条件下，该多单体风暴在西南侧不断有新单体生成导致风暴向西南方向传播，而风暴内部也逐渐呈现出较高的组织结构，多个强单体呈“西南—东北”走向带状排列，北部的强单体在南压过程中成熟后逐渐衰减，新生单体则在南压过程中逐渐增长，到19：59尖扎北部的回波强度达到53 dBz，20：03（图4B）整个回波结构进一步趋于紧实，回波强度略有下降为50.5 dBz，回波高度达到11 km，质心高度为4.1 km，该强多单体风暴继续东移南压，到20：16风暴移动至尖扎县城，20：38（图4C）影响尖扎的风暴进一步合并增强回波强度达到最强55 dBz，回波顶高为11 km，质心高度为5.2 km，尖扎上空的强风暴单体达到成熟阶段开始衰减，对应此时尖扎县城降水开始，到21：00，尖扎回波强度也降为47 dBz，回波顶高为11 km，质心高度则迅速下降到

3.1 km。21：23～21：40回波继续东移并出现后向传播，风暴形成转为“西北—东南”走向，形成“列车效应”，但是由于后期风暴中新生单体的强度和高度都偏弱，最终对流雨带逐渐转为层云降水，尖扎县城降水强度显著减弱，后期整个云系继续东移南压至同仁北部地区，尖扎县城降水趋于停止。

3 反射率因子与基本速度

从20：04和20：38不同仰角反射率图（图略）上分析，风暴中强反射率因子核高度较低，仅达到0.5°、1.5°仰角高度，强回波中心也有一定偏移，最强回波正好位于尖扎县城。20：04 0.5°和1.5°上看到回波呈钩状，20：38 0.5°呈多纳圈状，1.5°则呈空心的多纳圈状，对应两个时次的速度可以看到20：04 0.5°可以看到尖扎地区低层有中气旋存在，到1.5°则为速度辐合，到了20：38则0.5°和1.5°速度图上均有中气旋存在，因此可将该对流风暴定义为超级单体风暴，由于强中心高度较低，因此影响尖扎的风暴为典型的强降水超级单体风暴，这一点与实况中10 min降水超过10 mm是相符合的。

3.3 垂直积分液态水含量

垂直积分液态水含量（VIL）是判别强对流天气造成灾害性天气的有效工具之一，十分有助于判别强降水和大冰雹的存在。分析“9.6”尖扎强降水过程的VIL演变（图5）发现，20：04尖扎县城垂直积分液态水含量VIL值较小，为5 kg/m2，到20：16VIL值增加到10 kg/m2，

到20：27继续增大到15 kg/m2，20：38增加到最大20 kg/m2，經过12 min后，20：49开始减弱，整个过程VIL值无明显得骤降和跃增变化趋势，这表明风暴内部粒子直径并不大，配合低的质心高度，质心最大强度也在60 dBz以下，表明该风暴不会带来冰雹，而会出现强降水，与实况也一一对应起来，为强降水的预报提供了参考。

4 小结

（1）2019年9月6日傍晚至夜间黄南北部、海东和西宁个别站出现雷电伴短时强降水等强对流天气，其中尖扎县为强对流中心，20：30～23：10总降不量37.1 mm，强降水出现在20：30～21：00为25.3 mm。

（2）青海东北部处于南压高压东北侧反气旋环流中，为西北急流入口区的右侧。高空西北气流下冷平流及浅槽过境影响，强降水区高低空冷暖切变、地面中尺度辐合线触发产生强对流天气。

（3）尖扎测站在强降水发生前气压比周围测站的低，为-20 hPa低压中心，风向的辐合区，气温上反应为23℃～24℃的高温区，在强降水发生前尖扎测站附近为热低压。1 h露点为12℃的大值中心。

（4）强降水发生临近时刻从低空到高空冷暖平流相间存在，湿层位于600～400 hPa，600 hPa以下和400 hPa以上为干层，700 hPa以下近地层和400 hPa附近为不稳定层结，600 hPa附近为薄的逆温层。强降水发生前层结不稳定，0～3 km垂直风切变增达5 m/s，青海东北部大气层结在对流天气发生前大气层结不稳定以及不稳定能量增强，有利于强对流天气的产生。

（5）海南州雷达回波图上看，造成尖扎县城出现短时强降水天气的对流风暴表现为强降水超级单体风暴，反射率因子图上风暴在移动过程中呈现出线装、钩状、多纳圈状，回波强度最大低于60 dbz，风暴伸展高度11 km，但质心高度较低，使得云系发展到成熟阶段后强中心迅速下降，造成十分钟降水量达到短强标准。速度图上中气旋的持续时间较长，但不够深厚。垂直积分液态水含量值有序减弱，与降水出现的时间形成对应关系。

（6）此次短时强降水来势猛，时间短，强度强，发布了暴雨橙色预警信号，但预警信号时效性较差，时间滞后。与自然资源局联合发布尖扎地区地质灾害三级黄色预警，尖扎县城街道出现淤水。

参考文献

[1] 苏军锋，魏邦宪，张锋，等.一次局地短时强降水及暴雨天气过程分析[J].安徽农业科学，2013，41（6）：2577-2579.

[2] 徐娟，纪凡华，韩风军，等.2012年盛夏山东西部一次短时强降水天气的形成机制[J].干旱气象，2014，32（3）：439-445.

[3] 郝莹，姚叶青，郑媛媛，等.短时强降水的多尺度分析及临近预警[J].气象，2012，38（8）：903-912.

[4] 吳凡，阙志萍，龙余良.地面加密自动站资料在一次局地大暴雨分析中的应用[J].江西科学，2015，33（2）：209-214.

责任编辑：黄艳飞

Analysis of the Causes of Short-term Heavy Rainfall in Jianza on September 6th， 2019

WANG Min et al （Huangnan Meteorological Bureau， Tongren， Qinghai 811399）

Abstract Based on the conventional meteorological data， encrypted automatic station and radar data， the severe convective weather process that occurred in Jianzha County， Huangnan Prefecture on September 6， 2019 was analyzed. The results show that under the influence of cold advection and shallow trough transit under the upper northwest airflow， the strong convective weather is triggered by the cold and warm shear at high and low level and the mesoscale convergence line on the ground in the strong rainfall area， and the hourly rainfall intensity reaches 35.0 mm. Before the heavy precipitation， there was a thermal low pressure， and the cold and warm advection alternated from low to high， the middle layer was wet， and the upper and lower layers were dry. There was a thin inversion layer near 600 hPa， and the vertical wind shear of 0～3 km increased to 5 m/s. The maximum echo intensity was less than 60 dBz. The spread height of the storm was 11 km. It was a supercell storm with heavy precipitation， but the height of the center of mass was low. The duration of mesocyclone in the velocity chart is longer but not deep enough. The vertical integral liquid water content decreased in an orderly manner， and formed a corresponding relationship with the occurrence time of precipitation. The short time heavy rainfall is fierce， short time， strong intensity， issued a rainstorm orange warning signal， but the timeliness is poor.

Key words Heavy precipitation; Automatic station; Radar; Analysis of the