昌吉地区一次低涡大降水诊断分析

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摘要 利用常规气象资料、风云2C红外云图、区域自动站资料、ECMWF细网格数值预报产品，分析研究2013年6月19日12：00至21日8：00发生在昌吉地区的暴雨过程的天气形势、卫星云图与自动站资料叠加演变特征和ECMWF细网格数值要素预报检验，为今后此类暴雨的预报和服务提供更多的参考依据。

关键词 低涡；暴雨；诊断分析；新疆昌吉

中图分类号 P426.62 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2014）19-0268-02

新疆地处欧亚大陆中心，远离海洋，属于干旱、半干旱地区。新疆暴雨标准与其出现频次，从数量上来说，虽不如我国的东部和南部，但暴雨落点分散、历时短、强度大、局地性强[1]，危害程度十分严重。新疆暴雨天气过程既是山洪、滑坡、泥石流等自然灾害的主要引发因素，又是农牧业生产的重要水源。多年来，新疆气象工作者们进行了大量研究，得出了许多对暴雨预报有一定指示意义的结论[2-5]。然而，新疆暴雨天气是小概率事件，其成因尚未彻底弄清，其预报准确率较低（不到20%），仍是夏季降水预报中的难题，仍需要进行大量的个例分析和深入细致的研究。

2013年6月19日12：00至21日8：00，昌吉地区大部分地区出现了一次大范围的大降水天气过程。过程降水量平原地区平均为15.9 mm，降雨量最大的滋泥泉子镇为23.7 mm；山区平均为36.5 mm，降水量最大的三工河为46.7 mm。根据新疆降水评定标准，平原地区普遍达到中到大量、山区达大到暴量，个别山区为大暴雨。此次暴雨具有分布广、降水时间长、平原地区降水大等特点。本文利用常规气象资料、风云2C红外云图、区域自动站资料、ECMWF细网格数值预报产品，分析研究此次暴雨过程的天气形势、卫星云图与自动站资料叠加演变特征和ECMWF细网格数值要素预报检验，为今后此类暴雨的预报和服务提供参考依据。

1 大尺度环流分析

1.1 100、500 hPa环流背景

2013年6月19日8：00，100 hPa南亚高压呈双体型，高压中心分别位于伊朗高原和青藏高原上空，且东部的高压强于西部，高压脊线维持在北纬30°附近。副热带长波槽较强，槽线位于东经80°附近，槽底南伸到北纬38°附近，中亚地区处在槽前较强的西南气流带中。北疆地区易出现大降水。500 hPa欧亚中纬度地区为两槽两脊径向环流，里咸海与贝加尔湖附近为脊区，中亚与我国东北地区为槽区。乌拉尔脊与中亚低涡分别为此次大降水天气过程的主导系统和影响系统。

1.2 影响系统特征

此次大降水过程的环流经向度大，影响系统中亚低涡在850、700、500 hPa 3层上均呈南北向，对应的低槽也分为南、北2段（图1）。位于北段的低槽对本次大降水过程基本无影响，位于南段的低槽才是本次大降水过程的影响系统。此次大降水过程的影响系统较强，主要体现在以下几个方面：①500 hPa槽前有一致的西南气流（10～16 m/s）输送水汽，槽后有较强的冷平流。②700 hPa的偏东风与偏西风在北疆盆地及中天山一带形成较强的辐合。③850 hPa在哈密、敦煌一带存在一支10 m/s的偏东气流，为大降水的形成提供了低层水汽输送。④巴湖南部到北疆盆地的上游关键区中，850、700、500 hPa 3层均存在大范围的准饱和区，温度露点差多在1～3 ℃，这是昌吉地区大降水的典型特征之一。

1.3 地面系统特征

2013年6月19日14：00地面天气图上，蒙古国西部到南疆东部为大陆热低压控制，冷性高压主于巴湖西北部，其前部冷空气已在巴湖南部堆积，部分冷空气进入北疆西部、北部，形成小到中量降水，局部山区达到大量（巴音布鲁克6 h降水量为15 mm），冷锋位于蒙古国西部、乌市到巴音布鲁克一带。冷锋前后气压梯度、3 h变压梯度小，致使冷锋附近的降水以层状云为主、锋面移速慢、较长时间在昌吉州停留，是此次大降水过程中地面天气系统的主要特征。

2 云图与自动站降水量分析

用FY2D红外云图与自动站降水量叠加进行分析发现，这次大降水过程是由冷锋附近层状云系缓慢、旋转移动进入昌吉地区上空，昌吉地区自西向东依次出现降水。这次天气降水量与云系覆盖时间、区域相对应。这片大面积的层状云系TBB大部在-45～-35 ℃，这与雷达图层状云回波相符合，该云系组合回波在30～40 dBZ，没有出现45 dBZ以上强回波。在层状云中出现小面积TBB较低大值区，与自动站降水量大值区域基本一致。这次大降水天气为稳定的大尺度降水天气。现将降水过程大致分为3个时段进行分析。

（1）2013年6月19日14：00―20：00。由分析可得，主要云系已进入昌吉中西部地区，同时自动站6 h累计降水在中西部地区出现降水区，最大降水量达12 mm。北部降水量大于南部，这与TBB较低的区域相符合，TBB最低为-52 ℃、最高为-25 ℃。

（2）2013年6月19日20：00至20日2：00。由图2分析可得，云系已经完全进入昌吉上空，昌吉普遍出现降水，最大降水量达21 mm。出现降水量大值区域与云系中TBB较低区域相符合，TBB最低为-56 ℃、最高为-26 ℃。

（3）2013年6月20日2：00―8：00。由图2分析可得，主要云系已移至昌吉东部地区，降水区域也逐渐移至东部地区，最大降水量达16 mm。云系中TBB有所上升，面积逐渐减小，TBB最低为-45 ℃、最高为-23 ℃。

3 EC细网格预报产品检验

EC细网格模式的预报要素有28项，水平分辨率为0.25°，垂直分辨率为7层，时间分辨率为3 h或6 h，预报实效长达10 d。选取累积降水量，2 m温度，10 m高度东西、南北风等4项要素，用距离平方反比四点插值法将这4项要素的格点预报插值到玛纳斯、呼图壁、蔡家湖、阜康、天池、吉木萨尔、奇台、木垒9个预报站点，再用这9个站点的实况观测值来检验EC细网格模式的预报性能。

3.1 过程降水量

EC细网格模式的累积降水量预报及降水量实况观测见表1。分析表1可知，EC细网格模式对昌吉州中西地区（天池以西）的降水预报较为准确，虽然在降水毫米数上存在一定的差距，但在降水级别上完全正确；对东部地区的降水预报相对较差，在降水毫米数上预报值明显大于实况值，在降水级别上预报比实况大1～2个级别。从总体上看EC细网格模式对降水级别的预报比较准确，预报准确率在67%左右，具有重要的参考价值，但在降水量的预报上还存在一定的偏差，有待于在今后的检验中加以订正。

3.2 2 m温度

EC细网格模式的两米温度预报及实况观测见表2、表3。分析表2、表3可知，EC细网格模式对昌吉州的温度预报绝对误差山区高于平原，准确率平原地区高于山区；2 m温度2 d均小于或等于2 ℃的最高温度预报准确率约为78%，最低温度预报准确率约为67%，远远高出中央指导预报。

3.3 10 m高度风速

在城镇精细化天气预报规范中，风速预报可跨量级，如3～4级、4～5级等，因此在本次检验中风速预报与实况相差一个量级认定为预报正确。EC细网格模式的10 m高度风速预报及实况观测见表4。分析表4可知，EC细网格模式的风速预报准确率较高，约为89%，对风速预报具有指导作用。相比之下平原地区风速预报明显比山区准确。

4 结语

此次昌吉大降水天气是在夏季非常有利于大降水产生的大气环流背景下发生的，500 hPa西南气流、700 hPa东西风辐合、850 hPa偏东气流，并且这3层存在大范围准饱和区域，为此次大降水过程水汽的输送与供给提供了非常有利的条件，是昌吉大降水典型特征之一。

从地面图分析可知，在冷锋前后气压梯度较小，冷平流较弱，致使此次大降水天气锋面移速慢、较长时间停留在昌吉上空，是此次大降水过程中地面天气系统的主要特征。

选取EC细网格预报中4项要素产品对此次大降水天气过程进行检验可知：累积降水量预报对降水级别的预报比较准确，预报准确率约为67%，具有重要的参考价值，但在降水量的预报上还存在一定的偏差。2 m温度2 d均小于或等于2 ℃的最高温度预报准确率约为78%，最低温度预报准确率约为67%，远远高出中央指导预报。10 m高度风速预报准确率约为89%，对风速预报具有指导作用。EC细网格预报插值到预报站点这项工作是具有很高研究价值。

用FY2D云图与自动站资料叠加进行分析，结果发现此次大降水天气过程中云图与自动站降水资料有很好的对应关系，并且在层状云系中TBB较低区域内降水量相对会增大[6-7]。直观云图资料与分布密集自动站资料叠加分析是非常有必要的。

5 参考文献

[1] 《西北暴雨》编写组.西北暴雨[M].北京：气象出版社，1992：3-24.

[2] 孔期，郑永光，陈奋艳.乌鲁木齐“7・17”暴雨的天气尺度与中尺度特征[J].应用气象学报，2011，22（1）：12-22.

[3] 李霞，白慧星，汤浩.新疆“96.7”大暴雨过程中主要天气系统结构的天气动力学分析[J].新疆气象，1997，20（5）：10-12.

[4] 刘惠云，吕新生，杨莲梅.“96.7”新疆特大暴雨中期过程分析[J].新疆气象，1997，20（5）：17-20.

[5] 张建伟，刘海红，阿斯玛.2007年7月17日新疆中天山暴雨天气过程分析[J].沙漠与绿洲气象，2008，2（3）：18-21.

[6] 《新疆短期预报指导手册》编写组.新疆短期预报指导手册[M].乌鲁木齐：新疆人民出版社，1986：98-105.

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