2020年西藏拉薩一次強(qiáng)對流天氣過程的成因分析*

旦增冉珍 代華光 德吉白珍 卓瑪 余燕群

（西藏自治區(qū)氣象臺，西藏 拉薩 850000）

0 引言

強(qiáng)對流天氣一般因其空間尺度小、突發(fā)性強(qiáng)、破壞力大、生命史短而成為天氣預(yù)報中的難點(diǎn)。李向紅和尹麗云等［1-3］通過NCEP 資料、雷達(dá)及地閃資料和雷達(dá)產(chǎn)品分析出，各類強(qiáng)對流天氣過程中負(fù)地閃和輻合上升氣流區(qū)還有強(qiáng)回波對應(yīng)關(guān)系較好，雷達(dá)回波平面和垂直結(jié)構(gòu)特征也很顯著。錢傳海［4-7］等通過數(shù)據(jù)分析、雷達(dá)產(chǎn)品和探空資料，發(fā)現(xiàn)堆積后大量的能量鋒區(qū)及鋒區(qū)上存在垂直渦柱，為強(qiáng)對流天氣過程發(fā)生發(fā)展具有特殊顯著的功能及有利的動力和熱力學(xué)條件。本文利用雷達(dá)資料分析了此次強(qiáng)對流過程，為今后預(yù)報提供了有利的參考依據(jù)。

1 天氣實(shí)況

2020年8月14日，西藏拉薩和周邊縣站發(fā)生了強(qiáng)對流天氣，區(qū)域性特征明顯。拉薩本站以短時強(qiáng)降水和大風(fēng)天氣為主（圖1）。兩個時間段分布不同，第一時段為8月14 日21時至22時，此階段的強(qiáng)對流天氣主要發(fā)生在拉薩市中心，小時最大雨強(qiáng)為16.1mm布達(dá)拉宮站，其次是拉薩站15.7mm。第2階段為8月14日22時至23時，過程間強(qiáng)對流天氣分布特征更明顯，分散分布、短時強(qiáng)降水天氣過程為主，沒有出現(xiàn)大風(fēng)天氣。隨著對流云團(tuán)的東移，短時強(qiáng)降水主要出現(xiàn)在拉薩東部墨竹工卡站，小時雨強(qiáng)為8.1mm，其次當(dāng)雄縣（龍仁），小時雨強(qiáng)為4.1mm。

圖1 2020年8月14日21時至22時天氣實(shí)況

2 天氣形勢演變

2020年8月14日20時高空500hPa上看（圖2a）歐亞中高緯為兩槽一脊型，伊朗高壓位于78OE 附近。高原上那曲中東部至日喀則北部有明顯的高空槽，那曲東部、拉薩、日喀則西南部、山南、林芝和昌都位于槽前西南氣流中，500hPa、600hPa、700hPa為一致的西南氣流（圖略），西南氣流加強(qiáng)了水汽的輸送。其中高原以南584dagpm線西伸至80°E 附近形成一個高壓單體，使孟灣一帶低渦附近的水汽受阻擋不利于向高原東南部輸送，使此次過程中高原東南部的降水并不明顯，而拉薩處于高壓邊緣的西南風(fēng)氣流控制中。2020年8月14 日20時100hPa上看（圖2b），南亞高壓呈帶狀型在青藏高原上，中心位于高原30ON附近，拉薩上空高層是個大的輻散場。地面三線圖上看（圖略），拉薩站地面最高氣溫達(dá)到21.7℃，降水發(fā)生前地面氣壓逐漸下降，積聚了大量不穩(wěn)定能量有利于雷暴天氣的產(chǎn)生。

圖2 (a)2020年8月14日20時500hpa高空環(huán)流；(b)100hpa高空環(huán)流

3 物理量診斷分析

3.1 水汽條件

2020年8月14日21時強(qiáng)降水過程中500hPa流場和水汽通量的分布（圖略）。高原強(qiáng)降水開始時，風(fēng)場上看高原上那曲中東部至日喀則北部有明顯的高空槽，拉薩市位于槽前西南氣流中，降水區(qū)拉薩和墨竹工卡站水汽通量值在3至4g·cm－1·hPa－1·s－1。水汽通量大值區(qū)位于槽前90O～98OE 區(qū)域內(nèi)，中心值在96OE、32ON 左右，水汽通量值7g·cm－1·hPa－1·s－1以上，西藏高原以南為平直的西風(fēng)為主，不利于水汽輸送，水汽通量值并不顯著。由此分析出，這次過程中，高原以南的水汽供應(yīng)不充沛，水汽條件并不顯著。高原上主要受對流云團(tuán)影響出現(xiàn)強(qiáng)降水，與降水實(shí)況比較吻合，是一個明顯的對流單體影響的過程。

3.2 動力條件

8月14日20時拉薩站探空曲線進(jìn)行分析（圖略），發(fā)現(xiàn)：Cape較高達(dá)到886.6，CIN 值較低，對流能量充足；中低層500hPa以下大氣處于高濕區(qū)，中層以上較干，上干下濕喇叭口狀態(tài)，對流很不穩(wěn)定；垂直風(fēng)切變底層（500～700hpa）較強(qiáng)，達(dá)到12m/s，有利于雷雨大風(fēng)的形成。

圖3可以看出拉薩站強(qiáng)降水區(qū)垂直上升運(yùn)動值達(dá)-0.6Pa·s－1，8月14 日20時至22時對流伸展高，達(dá)13km左右（100hPa），體現(xiàn)了深厚的濕對流及較長的中低層強(qiáng)上升運(yùn)動特征。

圖3 2020年8月14日20時拉薩站垂直速度剖面圖

4 雷達(dá)回波特征分析

4.1 回波情況

從組合反射率因子（圖4a）上可以看出，2020年8月14 日20:54:37時，拉薩的西面及北面已經(jīng)有成片的強(qiáng)回波靠近，回波呈弓狀，拉薩站上空有一單獨(dú)的回波，回波最強(qiáng)值達(dá)到了65dBz，拉薩站開始出現(xiàn)短時強(qiáng)降水，并伴有雷暴大風(fēng)，21:30時左右降水強(qiáng)度達(dá)到最大。21:54:43時（圖4b）系統(tǒng)完全移出，拉薩強(qiáng)降水結(jié)束，回波主體覆蓋后向東北方向移動，東部墨竹工卡上空的回波強(qiáng)度達(dá)50dBz比拉薩上空的回波弱，墨竹工卡站開始出現(xiàn)強(qiáng)降水。(圖4c)20時49分09秒雷暴最強(qiáng)時刻，拉薩本站上空的回波頂高度較高，達(dá)到9 km，對流發(fā)展旺盛。但對應(yīng)著分析垂直液態(tài)水含量資料產(chǎn)品（圖4d）發(fā)現(xiàn)數(shù)值低，特征不明顯，所以更加確定此次過程期間拉薩附近的強(qiáng)對流天氣主要以短時強(qiáng)降水為主，并沒有出現(xiàn)冰雹。

圖4 （a）拉薩站多普勒天氣雷達(dá)產(chǎn)品圖；（b）組合反射率圖；（c）回波頂高圖；（d）垂直液態(tài)水含量

4.2 風(fēng)場情況

雷達(dá)風(fēng)廓線產(chǎn)品（圖5a），能體現(xiàn)出雷達(dá)中心上空的垂直風(fēng)場及隨時間的變化，還有垂直方向上風(fēng)的切變情況等。從20:54:37的2.4O仰角的徑向速度圖（圖5b）可以清晰地看出，低層為西風(fēng)，中高層為西南風(fēng)，風(fēng)隨著高度的變化而逆轉(zhuǎn)，存在風(fēng)向切變。拉薩站西南方向還存在中氣旋，可以推斷對流有加強(qiáng)的趨勢，風(fēng)向上的切變對強(qiáng)對流發(fā)展和后期隨時間不斷維持提供了有利動力條件。雷暴和大風(fēng)減弱時發(fā)現(xiàn)風(fēng)切變消失，低層到高層轉(zhuǎn)為一致的西南風(fēng)。

圖5 拉薩站雷達(dá)風(fēng)廓線產(chǎn)品

5 云圖分析

從拉薩站附TBB 可見，強(qiáng)降水過程發(fā)生前14 日20時（圖6a）拉薩站上空TBB 達(dá)-30～-40℃，拉薩站西南方向和日喀則站附近生成兩個中小尺度的對流云團(tuán)a和b，TBB 值-60℃；14 日21時（圖6b）對流云團(tuán)a和b隨系統(tǒng)移動向東北方向轉(zhuǎn)變，對流云團(tuán)a移至拉薩站附近，拉薩附近TBB 值-60～-70℃，西側(cè)方向不斷有中小尺度對流云團(tuán)東移，強(qiáng)降水開始，分鐘降水量不斷遞增，21：00至22：00，小時最大雨強(qiáng)拉薩站達(dá)15.7mm；14 日22:00時（圖6c）拉薩站附近的對流云團(tuán)a發(fā)展旺盛，范圍明顯擴(kuò)大，拉薩附近云頂亮溫TBB 值達(dá)-40～-50℃，有利于拉薩的降水持續(xù)但逐小時降水強(qiáng)度在減弱。隨著系統(tǒng)的移動，墨竹工卡縣開始受影響，TBB 值-40℃。14 日23時（圖6d）拉薩站上空的云團(tuán)已經(jīng)慢慢移出，降水結(jié)束。墨竹工卡站上空TBB值-40℃以上的區(qū)域面積明顯擴(kuò)大，與當(dāng)時拉薩東部降水區(qū)域相吻合。

圖6 2020年8月14日，F(xiàn)Y-2F 西藏云頂亮溫TBB 分布圖（a、20時；b、21時；c、22時；d、23時）

6 結(jié)語

此次過程主要影響系統(tǒng)為高原槽，高空形勢為一致的西南氣流，有利于水汽的輸送。當(dāng)?shù)孛娉霈F(xiàn)增溫降壓，配合高空槽過境，造成了大量的不穩(wěn)定能量，形成強(qiáng)對流過程。

拉薩和墨竹工卡站水汽通量值在3至4 g·cm－1·hPa－1·s－1，過程期間水汽條件較好。

動力條件上看，大量的不穩(wěn)定能量的堆積，利于后期強(qiáng)對流的生成發(fā)展和不斷維持，垂直速度低層500hpa至200hpa均處于一個強(qiáng)的上升運(yùn)動區(qū)，有-0.6Pa·s－1的上升運(yùn)動中心,上升運(yùn)動明顯。

拉薩站上空回波最強(qiáng)值達(dá)到了65dBz，周邊有強(qiáng)回波靠近，呈弓狀回波。另外，拉薩站回波頂高達(dá)到9km，對流發(fā)展旺盛，由于垂直液態(tài)水含量較小，所以沒有出現(xiàn)冰雹等特強(qiáng)災(zāi)害。

雷達(dá)風(fēng)廓線資料可以很好地顯示出雷達(dá)中心上空的垂直風(fēng)場情況，垂直風(fēng)切變對強(qiáng)對流的發(fā)生、發(fā)展和維持有很好的指示意義。風(fēng)切變的出現(xiàn)，可以加強(qiáng)觸發(fā)對流天氣。

此次強(qiáng)降水過程中FY-2F 衛(wèi)星云圖TBB 分布分析出降水過程期間生成多個中小尺度對流云團(tuán)并發(fā)展和不斷補(bǔ)充維持，使TBB 值不斷增大，高原上空TBB 值最大為－60℃～-70℃之間，強(qiáng)降水過程期間拉薩上空的TBB－50℃～-60℃之間。