高原切變線引發(fā)的川藏鐵路昌都段兩次強(qiáng)降水天氣過(guò)程對(duì)比分析

收稿日期：2023-12-16

基金項(xiàng)目：西藏自治區(qū)科技廳項(xiàng)目（XZ202101ZY0004G）；中國(guó)氣象局復(fù)盤總結(jié)專項(xiàng)項(xiàng)目（FPZJ2024-129）。

作者簡(jiǎn)介：次仁拉姆（1989—），女，西藏林芝人，工程師，研究方向?yàn)槲鞑馗咴卸唐?、短臨預(yù)報(bào)與研究。#通信作者：高勇，E-mail：935812490@qq.com。

摘 要：在無(wú)雷達(dá)監(jiān)測(cè)資料的情況下，能較全面地分析2019年9月3日與2023年10月8日西藏昌都兩次強(qiáng)降水天氣過(guò)程，利用MICAPS常規(guī)資料、NCEP再分析資料和風(fēng)云4A衛(wèi)星云圖資料等對(duì)比分析了兩次強(qiáng)降水過(guò)程的降水特征和成因，并找出了其中的異同點(diǎn)。結(jié)果表明：兩次過(guò)程均發(fā)生在北路槽后冷空氣南下與南部暖濕氣流北上在昌都北部和中部一帶匯合形成切變線而造成的，降水強(qiáng)度與中高緯槽的位置和南部高/低壓環(huán)流有關(guān)；200 hPa高空的強(qiáng)輻散作用與強(qiáng)降水的出現(xiàn)與加強(qiáng)有大的關(guān)系；降水發(fā)生前，低層水汽由高值區(qū)向降水發(fā)生的地方聚集，孟加拉灣一帶水汽通量散度正值越大，越有利于南部水汽向高原輸送；相較于降水發(fā)生前的上升運(yùn)動(dòng)，降水期間的上升運(yùn)動(dòng)更有利于強(qiáng)降水的發(fā)生及維持；降水發(fā)生之前均有“上干下濕”的喇叭口結(jié)構(gòu)，CAPE值越大越有利于發(fā)生短時(shí)強(qiáng)降水等強(qiáng)對(duì)流天氣；兩次降水過(guò)程均由午后的對(duì)流云團(tuán)發(fā)生發(fā)展，合并加強(qiáng)造成的。

關(guān)鍵詞：高原切變線；強(qiáng)降水；川藏鐵路昌都段

中圖分類號(hào)：P426.6 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號(hào)：2095–3305（2024）04–0-04

西藏昌都地處橫斷山脈和三江（金沙江、瀾滄江、怒江）流域，位于西藏東部，處在西藏與四川、青海、云南交界的咽喉部位。昌都屬高原亞溫帶亞濕潤(rùn)氣候，以寒冷為基本特點(diǎn)，由于受南北平行峽谷及中低緯度地理位置等因素的影響，具有垂直分布明顯和區(qū)域性差異大的特點(diǎn)。日照充足，太陽(yáng)輻射強(qiáng)；日溫差大，年溫差?。唤涤昙?，季節(jié)分布不均等特點(diǎn)；昌都5—9月的降水量在182.3～538.2 mm，占全年降雨量的77.9%～95.8%。以往西藏地區(qū)強(qiáng)降水的時(shí)空分布特征、昌都暴雪和連續(xù)性降水等方面的研究較多。楊麗敏[1]利用逐日降水資料研究了西藏地區(qū)強(qiáng)降水的時(shí)空分布特征，發(fā)現(xiàn)西藏地區(qū)的降水主要集中在5月上旬到8月中旬，西藏東部地區(qū)年降水集中期是西藏降水集中期變化最為明顯的地區(qū)。杜軍等[2]研究了西藏高原降水的變化趨勢(shì)，發(fā)現(xiàn)年降水日數(shù)變化阿里地區(qū)和林芝市東部為負(fù)趨勢(shì)，正趨勢(shì)以那曲市中西部、昌都市北部最明顯。而對(duì)昌都市降水的研究主要為暴雪和連續(xù)性降水的為主[3-5]。邊瓊等[6]對(duì)昌都產(chǎn)生強(qiáng)降水的環(huán)流進(jìn)行了研究，分為高原低渦、高原槽及高原切變線3種類型，其中以高原切變線型為主，而強(qiáng)降水發(fā)生條件方面的研究較少。

1 降水實(shí)況

受高原切變線影響，2019年9月3日08：00至4日08：00（以下簡(jiǎn)稱過(guò)程Ⅰ）和2023年10月8日08：00至9

日08：00（以下簡(jiǎn)稱過(guò)程Ⅱ）昌都市出現(xiàn)了中到大雨降

水天氣過(guò)程，部分地方出現(xiàn)了大雨天氣（圖1、表1）。過(guò)程Ⅰ最大累計(jì)降水量為41.7 mm（卡若區(qū)繡郭邦山），昌都市9%的國(guó)家站和區(qū)域站（16個(gè)）累計(jì)降雨量超過(guò)25 mm，強(qiáng)降水中心位于北部卡若區(qū)；過(guò)程Ⅱ最大累計(jì)降水量為32.6 mm（洛隆康沙），有5%的站點(diǎn)累計(jì)降雨量超過(guò)25 mm，強(qiáng)降水中心位于中部洛隆縣。

對(duì)比兩次降水過(guò)程：均有范圍廣、強(qiáng)度大、局地性強(qiáng)的特點(diǎn)，并伴有雷電活動(dòng)；強(qiáng)降水中心位置和雨帶上存在差異。

2 大尺度環(huán)流背景

2.1 500 hPa環(huán)流

在兩次過(guò)程期間，500 hPa中高緯度均為一槽一脊型，過(guò)程Ⅰ槽位于哈薩克丘陵（50°～60°N，50°E附近），過(guò)程Ⅱ槽位于東歐平原（30°～40°N，60°E附近），兩次過(guò)程巴爾喀什湖以東為寬廣的脊區(qū)控制。過(guò)程Ⅰ槽相較于過(guò)程Ⅱ槽位置偏東偏南，槽后西北氣流更明顯，因此過(guò)程Ⅰ槽后冷空氣對(duì)高原的影響更強(qiáng)（圖2）。

2019年9月3日08：00，那曲中部一帶存在豎切變線，南部低值系統(tǒng)位于孟加拉灣北部；9月3日20：00，冷空氣強(qiáng)度較前期明顯加強(qiáng)，切變線由前期的豎向轉(zhuǎn)為橫向，并東移至昌都北部附近，南部低壓外圍的西南風(fēng)速加大，達(dá)到6 m/s以上；4日08：00，青海省上空有高壓?jiǎn)误w生成，昌都北部位于高壓底部的橫切變線南側(cè)，利于產(chǎn)生強(qiáng)對(duì)流天氣，南部低壓前部的西南風(fēng)速達(dá)到12 m/s左右，形成了低空急流，低空急流的建立有利于將南部的水汽向高原東部輸送；切變線一直維持到4日20：00才移出高原，之后高原基本為西北氣流控制。

2023年10月8日20：00，昌都北部存在橫切變線，昌都中部位于切變線南側(cè)，高原以南可以分析出兩高之間的豎切變線，切變線前側(cè)的西南氣流風(fēng)速在4 m/s左右；9日08：00，切變線仍維持在昌都北部，南部西南風(fēng)速增大至8 m/s左右；9日20：00切變線移出高原（圖3）。

對(duì)比兩次過(guò)程500 hPa環(huán)流場(chǎng)：切變線是造成昌都兩次強(qiáng)降水過(guò)程的直接影響系統(tǒng)，但切變線移動(dòng)方向不同，過(guò)程Ⅰ自北向南移動(dòng)，過(guò)程Ⅱ在北部生成后直接?xùn)|移出高原；南部西南低空急流的建立為昌都強(qiáng)降水天氣的出現(xiàn)提供了源源不斷的水汽條件；2次過(guò)程最大的不同點(diǎn)為南部的系統(tǒng)，過(guò)程Ⅰ南部為低壓環(huán)流，而過(guò)程Ⅱ南部為高壓環(huán)流，兩高之間存在切變線，南部低壓環(huán)流更有利于將南部水汽輸送到高原東部昌都一帶。

2.2 200 hPa環(huán)流

從200 hPa環(huán)流場(chǎng)上看兩次過(guò)程期間高原上為高壓環(huán)流形勢(shì)，過(guò)程Ⅰ高壓中心位于西藏上空，昌都位于高壓前部的西北氣流控制區(qū)，2019年9月3日08：00昌都上空的風(fēng)速在8 m/s左右；3日20：00風(fēng)速迅速增加，一直到4日20：00風(fēng)速均維持在12 m/s。過(guò)程Ⅱ高壓中心位于孟加拉灣上空，西藏位于高壓北部偏西氣流控制區(qū)，風(fēng)速達(dá)到58 m/s，昌都中北部存在明顯的風(fēng)速輻散，高空輻散對(duì)低層有抽吸作用，利于上升運(yùn)動(dòng)的加強(qiáng)和維持（圖4）。

對(duì)比兩次過(guò)程200 hPa環(huán)流場(chǎng)：高空強(qiáng)輻散作用利于上升運(yùn)動(dòng)的出現(xiàn)和加強(qiáng)。過(guò)程Ⅰ高空風(fēng)速明顯小于過(guò)程Ⅱ，過(guò)程Ⅱ低層（500 hPa）系統(tǒng)不太強(qiáng)的條件下，出現(xiàn)較強(qiáng)的降水天氣與200 hPa高空急流強(qiáng)輻散作用有密切的關(guān)系。

3 物理量分析

3.1 水汽條件

充沛的水汽來(lái)源及輸送是形成強(qiáng)降水的必要條件。分析兩次過(guò)程500 hPa水汽通量和水汽通量散度（圖5）可以看出，過(guò)程Ⅰ降水開(kāi)始前（3日08：00）高原中西部有水汽通量的大值區(qū)，高原東部為正的水汽通量散度，臨近降水發(fā)生時(shí)（9月3日20：00）高原東部水汽通量散度由正轉(zhuǎn)為負(fù)，說(shuō)明低層開(kāi)始有水汽的聚集；到4日08：00，昌都一帶的水汽通量散度增大，為

-0.5×10-5 g/（cm2·hPa·s）；4日20：00，昌都為正的水汽

通量散度，低層的水汽開(kāi)始向周邊擴(kuò)散。過(guò)程Ⅱ降水開(kāi)始前（7日20：00），水汽通量大值區(qū)位于林芝至山南南部，那曲東部至昌都一帶有負(fù)的水汽通量散度，利于將林芝附近的昌都水汽向昌都聚集；8日20：00，昌都位于水汽聚集地的邊緣。

對(duì)比兩次過(guò)程：降水發(fā)生前低層有水汽從水汽通量大值區(qū)向降水發(fā)生區(qū)域聚集，利于降水的發(fā)生；降水發(fā)生時(shí)，孟加拉灣一帶有正的水汽通量散度，且水汽通量散度正值越大越有利于將南部水汽向高原輸送。

3.2 垂直速度分析

由圖6、圖7可知，兩次過(guò)程昌都本站降水量分別為37.4和14.5 mm，從昌都的垂直速度時(shí)間剖面上看（左上、右上），過(guò)程Ⅰ在降水開(kāi)始之前（3日08：00～20：00）整層為正的垂直速度，臨近降水發(fā)生時(shí)（3日20：00）從600 hPa到300 hPa均有負(fù)的垂直速度，說(shuō)明整層有上升運(yùn)動(dòng)，在4日02：00，底層存在負(fù)垂直速度大值區(qū)，有強(qiáng)的上升運(yùn)動(dòng)，有利于強(qiáng)降水的發(fā)生，并且強(qiáng)的上升運(yùn)動(dòng)一直維持到05：00左右，有利于強(qiáng)降水的維持，剛好與昌都強(qiáng)降水出現(xiàn)時(shí)次一致，4日11：00開(kāi)始中高層有正的垂直速度，說(shuō)明中高層的空氣下沉，不利于降水。

過(guò)程Ⅱ在7日20：00至9日02：00昌都整層都為負(fù)

的垂直速度，8日02：00負(fù)的垂直速度中心位于500 hPa，

為-45 Pa/s，8日05：00～07：00 3 h出現(xiàn)了3.9 mm的降水；8日21：00-9日01：00昌都出現(xiàn)10.9 mm降水，對(duì)應(yīng)時(shí)段內(nèi)-21 Pa/s在300 hPa以下。

洛隆站兩次過(guò)程降水量分別為0.4和30.2 mm，從

洛隆的垂直速度時(shí)間剖面上看（左下、右下），過(guò)程期間整層為負(fù)的垂直速度，過(guò)程Ⅱ在10月8日20：00前后500～400 hPa上存在負(fù)的垂直速度中心，達(dá)到-18 Pa/s，

8日22：00—9日07：00逐小時(shí)降水量均在1.5 mm以上，小時(shí)最大降水為3.8 mm，出現(xiàn)在8日22：00～23：00；

對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)：降水出現(xiàn)前均有上升運(yùn)動(dòng)出現(xiàn)；對(duì)于強(qiáng)降水的出現(xiàn)，過(guò)程期間的上升運(yùn)動(dòng)比過(guò)程開(kāi)始前的更有利。

4 中尺度衛(wèi)星云圖特征對(duì)比分析

由圖8可知，過(guò)程Ⅰ：9月3日15：00，芒康北部有2個(gè)對(duì)流云團(tuán)生成并發(fā)展；3日17：00，2個(gè)對(duì)流云團(tuán)合并加強(qiáng)影響芒康縣，青海東南部有新的對(duì)流云團(tuán)A生成；3日18：00，影響芒康的對(duì)流云團(tuán)發(fā)展最旺盛，之后開(kāi)展減弱，此時(shí)昌都卡若區(qū)上空也有對(duì)流云團(tuán)B生成；3日19：00 A云團(tuán)迅速發(fā)展南下，B云團(tuán)發(fā)展旺盛，但移速較慢；至3日20：00 A、B兩個(gè)對(duì)流云團(tuán)合并加強(qiáng)，受其影響昌都北部出現(xiàn)了強(qiáng)降水天氣，該云團(tuán)在向南移動(dòng)過(guò)程中逐漸減弱，造成昌都南部弱的降水；4日07：00該云團(tuán)移到芒康附近，之后移出高原。

過(guò)程Ⅱ：10月8日16：30左右那曲嘉黎上空有對(duì)流云團(tuán)生成；18：00在邊壩和波密交界處有新的對(duì)流云團(tuán)生成，之后兩個(gè)對(duì)流云團(tuán)合并加強(qiáng)并向東移動(dòng)過(guò)程中影響昌都北部和中部地區(qū)出現(xiàn)降水天氣。

對(duì)比發(fā)現(xiàn)：兩次過(guò)程前，午后均有對(duì)流云團(tuán)生成，受對(duì)流云團(tuán)發(fā)展東移或南壓的影響，昌都出現(xiàn)強(qiáng)降水天氣。當(dāng)青海南部有對(duì)流云團(tuán)生成，并受西北或偏北氣流影響，發(fā)展南壓時(shí)昌都自北向南易出現(xiàn)強(qiáng)降水過(guò)程；當(dāng)對(duì)流云團(tuán)在那曲中東部生成、不斷發(fā)展并向東移動(dòng)時(shí)，昌都北部及中部易出現(xiàn)強(qiáng)降水天氣。

5 探空

由圖9可知，兩次過(guò)程昌都本站均出現(xiàn)了明顯的降水天氣，過(guò)程降水量分別為37.4 mm（大雨）和14.5 mm

（中雨），過(guò)程Ⅰ在9月4日01：00～04：00每個(gè)時(shí)次降水量都超過(guò)4.5 mm，過(guò)程Ⅱ只有8日23：00小時(shí)降水量超過(guò)4.5 mm。從兩次過(guò)程的20：00探空?qǐng)D上看，昌都中低層濕度很大，高層濕度小，“上干下濕”的喇叭口結(jié)構(gòu)明顯，利于形成不穩(wěn)定層結(jié)。不同點(diǎn)在于過(guò)程Ⅱ在3日20：00的對(duì)流有效位能（CAPE）值達(dá)到887.1 J/kg，

到了4日08：00 CAPE值減小到0，說(shuō)明能量已全部釋放；而過(guò)程Ⅱ在8日夜間CAPE值僅有25 J/kg，到9日08：00 CAPE值為2.2 J/kg，大的對(duì)流有效位能有利于出現(xiàn)短時(shí)強(qiáng)降水等強(qiáng)對(duì)流天氣。

對(duì)比兩次過(guò)程：降水發(fā)生時(shí)有“上干下濕”的喇叭口結(jié)構(gòu)，當(dāng)CAPE值越大越有利于出現(xiàn)強(qiáng)的降水。

6 小結(jié)

（1）兩次過(guò)程均發(fā)生在北路槽后冷空氣南下與南部暖濕氣流北上在昌都北部和中部一帶匯合形成切變線而造成的，降水強(qiáng)度與中高緯槽的位置和南部高、低壓環(huán)流有關(guān)。

（2）200 hPa高空的強(qiáng)輻散作用與強(qiáng)降水的出現(xiàn)和加強(qiáng)有大的關(guān)系。

（3）降水發(fā)生前，低層水汽由高值區(qū)向降水發(fā)生的地方聚集，孟加拉灣一帶水汽通量散度正值越大，越有利于南部水汽向高原輸送。

（4）相較于降水發(fā)生前的上升運(yùn)動(dòng)，降水期間的上升運(yùn)動(dòng)更有利于強(qiáng)降水的發(fā)生及維持。

（5）兩次降水過(guò)程均由午后的對(duì)流云團(tuán)發(fā)生發(fā)展，

合并加強(qiáng)造成的。

參考文獻(xiàn)

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