2020, Vol. 39 
2. 中亚大气科学研究中心, 乌鲁木齐 830002
2. Center for central Asia Atmosphere Science Research, Urumqi 830002
陶诗言(1980)指出暴雨及强降水是我国夏季最主要的气象灾害性天气，因其常给人民生命财产和国民经济带来巨大损失，备受国内外气象学者关注。我国暴雨频发，有关暴雨成因、机理和预报等已有丰富的研究成果(丁一汇，1993；陶诗言等，2001；赵思雄等，2003；倪允琪和周秀骥，2004)。近年来，观测手段和技术方法的不断进步为更加深入地研究暴雨提供了便利和可能，气象工作者从天气形势(赵思雄，2011；王东海等，2011；孙建华等，2013)、暴雨系统(沈杭锋等，2015；李国平和陈佳，2018)、水汽输送特征(周玉淑，2005；江志红等，2013；孙建华等，2016)、观测试验(Zhang et al., 2011；Luo and Chen, 2015)、中尺度系统(孙淑清和周玉淑，2007；高守亭等，2013)和数值模拟(高守亭等，2008；冉令坤等，2013；周玉淑等，2014)等方面对暴雨展开了大量研究，得到了丰硕成果。刘黎平等(2004)、Gao等(2010)研究表明江淮暴雨的产生机制与对称不稳定、涡度场的变化、中β尺度对流线及边界层扰动等有密切的关系。Jiang等(2017)指出华南暖区暴雨峰值出现在早晨和下午，早晨的峰值降水与低空急流的发展关系密切，而午后的降水峰值由地表加热和海陆风的共同作用造成。孙继松(2005)指出华北地区的中尺度暴雨系统与低空急流、地形和城市环流及风场变形等因素均有关系。这些研究成果对我国暴雨的预报业务起到了强有力的科技支撑作用，但以上成果主要集中在我国中东部，而对我国西北部的新疆暴雨研究尚不够。
新疆幅员辽阔，气候不受季风系统的直接影响，是典型的大陆性干旱、半干旱气候，其北部为阿勒泰山，南部为昆仑山，中部为天山，其间为两个盆地。不同的气候背景和独特的地形，决定了新疆的暴雨与中东部的暴雨存在差异。气象工作者从新疆暴雨统计(张家宝和邓子风，1987；马淑红和席元伟，1997；江远安等，2001)、暴雨天气形势及暴雨系统(杨莲梅，2003；陈春艳等，2012；曾勇和杨莲梅，2018)、暴雨水汽输送(杨莲梅等，2011；张俊兰等，2016；曾勇等，2017)和暴雨中尺度系统(李如琦等，2017；曾勇等，2019)等方面对新疆暴雨开展了一系列研究，得到了诸多有益结论。张云惠等(2013)指出高层西南气流、中层偏南气流和低层偏东气流是南疆暴雨典型气流配置。杨莲梅等(2012)指出孟加拉湾和阿拉伯海的水汽可通过接力形式输送到新疆造成暴雨。曾勇和杨莲梅(2017a, 2017b)研究表明新疆暴雨中尺度系统突发性强、生命史短，预报预警上存在较高难度。这些研究结果增强了人们对新疆暴雨发生的天气背景、系统结构、水汽输送和中尺度特征的认识。但相对于我国中东部，新疆暴雨的研究还不够深入，加之新疆地域辽阔，疆内各地暴雨存在诸多不同，有必要对更多典型暴雨个例的环境条件、中尺度系统精细结构和触发因子等进行深入分析。
2016年6月16—17日，新疆西部出现了一次罕见暴雨过程，该暴雨过程具有累计雨量大、暴雨强度强、局地日雨量破极值、短时强降水出现站点多等特点，给当地社会经济带来了巨大的损失。为了解该罕见暴雨过程的发生条件和发展过程，特别是暴雨中尺度系统的特征，本文利用多源探测资料分别从地形、环流特征、大气层结、水汽条件及中尺度特征等方面对该暴雨过程的成因进行分析，以期对新疆西部暴雨的预报预警提供一定参考。
1 资料和方法本文所用资料包括常规气象观测资料、伊宁多普勒天气雷达资料、风云卫星资料CMORPH卫星降水量融合资料和NCEP/NCAR再分析资料。(风云卫星资料空间分辨率0.1°×0.1°，时间分辨率1 h，数据网址为http://satellite.nsmc.org.cn/portalsite/default.aspx。CMO CMORPH卫星降水量融合资料空间分辨率0.1°×0.1°，时间分辨率1 h，数据网址为http://data.cma.cn/data/de-tail/dataCode/SEVP_CLI_CHN_MERGE_CMP_PRE_HOUR_GRID_0.10.html，该融合产品是利用质量控制后的自动站小时降水观测数据，在用概率密度匹配法对CMORPH卫星反演降水产品误差订正的基础上，利用最优插值方法生成的地面和卫星资料融合的降水量融合产品(沈艳等，2013)。NCEP/NCAR再分析资料空间分辨率0.25°×0.25°，时间分辨率6 h，数据网址为https://rda.ucar.edu/datasets/ds083.3/index.html#sfol-wl-/data/ds083.3?g)。利用上述多源探测资料对该罕见暴雨的发生发展过程进行较全面的分析。
2 研究区域概况此次暴雨天气发生在新疆西部，主要落区为伊犁哈萨克自治州(以下简称伊犁)和博尔塔拉蒙古自治州(以下简称博州) (红色实线区域)，该地区被天山山脉围绕(图 1)。其中，伊犁为向西开口的喇叭口地形，通常称其为伊犁河谷(红色箭头)，其南部天山山脉主脉海拔基本在3 000 m以上，博州为向东开口的喇叭口地形，处于暴雨区上游的中亚地区也有相当面积的天山地形，该暴雨天气产生在这样的地形条件下。
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图 1 研究区域地形(单位: m, 红色实线区域代表伊犁和博州地区, 红色箭头代表伊犁河谷) Fig. 1 Terrain of the research area (unit: m. The red solid area represents the Yili and Bozhou regions, and the red arrow represents the Yili Valley). |
2016年6月16—17日(世界时，下同)，新疆西部的伊犁地区和博州地区出现罕见暴雨天气，伊犁北部沿天山地区出现若干96 mm以上的特大暴雨中心(图 2a)，最强暴雨中心伊宁麻扎乡博尔博松站的24 h降水量达151.3 mm，该站16日19:00—20:00出现44.3 mm的最强小时降水(图 2c)。尼勒克站破历史日降水量极值，达68.4 mm；巩留站达69.5 mm，居历史第二位；多站日降水量居历史6月日降水量前三位。该暴雨过程共24站次出现了短时强降水(图 2b)，其中，伊犁地区出现20站次，博州地区出现4站次；40 mm·h-1以上降水出现1站次，30 mm·h-1以上降水出现4站次，20 mm·h-1以上降水出现19站次。该次暴雨过程具有累计雨量大、暴雨强度强、局地日雨量破极值、短时强降水出现站点多等特点，共造成78 719人受灾，紧急转移安置群众26 323人，造成当地民房、交通、水利、农业、林果业等直接经济损失近6亿元。如此强的暴雨天气在干旱半干旱地区的新疆是罕见的。
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图 2 2016年6月16日06:00—17日06:00新疆西部降水量分布(a)和最大小时雨强分布(b)及代表站逐小时降水量(c) (单位: mm) Fig. 2 (a) Distribution of accumulated precipitation, (b) maximum hourly precipitation in the west of Xinjiang and (c) hourly change of precipitation at representative stations from 06:00 UTC 16 to 06:00 UTC 17 June 2016 (unit: mm). |
已有研究指出，新疆暴雨过程通常发生在南亚高压双体型(青藏高原、伊朗高原东部分别出现东、西两个闭合高中心)背景下(杨莲梅，2003；陈春艳等，2012)，而该暴雨过程南亚高压始终呈单体型，中心位于西藏北部(图 3a)。暴雨发生前，200 hPa高空西南急流自西南向东北方向发展移动，17日00:00急流发展加强，暴雨区位于高空西南急流出口区左侧辐散区(图 3b)。6月15—16日随着乌拉尔山脊发展东移，推动其前部中亚低涡向东移动，16日12:00中亚低涡位于咸海和巴尔喀什湖之间的中亚地区，暴雨区位于低涡前部西南气流控制区(图 3c)，此时，中纬度呈“两脊两槽”的环流形势，乌拉尔山脊和新疆弱脊之间为中亚低涡，东北地区为东北冷涡控制区。700 hPa巴尔喀什湖和咸海之间的中亚地区为一明显气旋性风场闭合环流，环流东部可见明显的风场切变线(图 3d)。综上所述，此次暴雨过程发生在“两脊两槽”的环流背景下，南亚高压呈单体型，暴雨区位于200 hPa高空西南急流出口区左侧、500 hPa偏南气流及700 hPa切变线附近。
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图 3 2016年6月16日12:00 100 hPa位势高度场(a, 单位: dagpm)、17日00:00 200 hPa风场(b, 风羽, 单位: m·s-1)以及16日12:00 500 hPa (c)、700 hPa环流(d) (黑点为伊宁，实线为等高线，单位: dagpm；图 3d中阴影为3 000 m以上地形) Fig. 3 (a) Geopotential height field on 100 hPa at 12:00 UTC 16 June (unit: dagpm), (b) wind field on 200 hPa (barb, unit: m•s-1) at 00:00 UTC 17 June, circulation situation on (c) 500 hPa and (d) 700 hPa at 12:00 UTC 16 June 2016 (Black circle is for the Yining, solid line is for contour, unit: dagpm, and black shadow is for terrain with more than 3 000 m in Fig. 3d). |
利用暴雨区伊宁站(81.33°E，43.95°N)探空和暴雨系统产生地区附近吉尔吉斯斯坦比什凯克站(71.38°E，42.85°N)探空来讨论该暴雨过程大气层结状况。从暴雨临近时6月16日00:00伊宁站探空(图略)可见，暴雨强对流区中低层风随高度顺转，700 hPa以下存在暖平流；低层湿度条件较好，中高层较干，对流有效位能CAPE达595.6 J·kg-1，K指数达38 K，较强的CAPE、K指数及上干下湿的大气层结有利于暴雨强对流的产生。随着降水的产生，暴雨区上空CAPE和K指数呈现先减弱后增强的趋势(表 1)，17日12:00伊宁站探空(图 4a)显示，700 hPa以下暖平流依然明显，大气整层基本处于饱和状态，但450 hPa和650 hPa附近存在较干空气，同时400—300 hPa存在风向逆转，存在冷平流；此时CAPE达1 511.6 J·kg-1，在随后的3 h内，共有9站次出现短时强降水。可见在大气基本饱和、低层暖湿平流、高层较干冷空气、CAPE较强时，利于该地区产生暴雨。
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表 1 2016年6月17日比什凯克站和伊宁站探空对流参数 Table 1 Sounding convective parameters at Bishkek station and Yining station on 17 June 2016. |
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图 4 2016年6月17日12:00伊宁站(a)和16日12:00比什凯克站(b) T-lnp图 Fig. 4 The T-lnp charts at (a) Yining station at 12:00 UTC 17 June and (b) Bishkek station at 12:00 UTC 16 June 2016. |
以上主要分析了暴雨区上空大气层结状态，而暴雨系统主要产生于咸海和巴尔喀什湖之间的中亚地区(图 3c、d)，下面对暴雨系统产生地区附近比什凯克站探空进行分析。16日12:00 (图 4b)比什凯克站探空显示，700 hPa以下为暖平流、700—500 hPa为冷平流、CAPE达1 693.1 J·kg-1、K指数达41 K，大气层结极不稳定，有利于暴雨产生。随后不稳定能量释放，至18日00:00，该站CAPE减弱为0。
综上可知，暴雨发生前暴雨区上空大气积累了大量不稳定能量，为该暴雨过程提供了不稳定能量条件；暴雨发生前及发生过程中低层增温增湿、高层干冷空气的层结对暴雨的产生十分有利。同时，较强的CAPE和K指数对该暴雨的产生有很好的指示意义。
沿44°N经暴雨中心作假相当位温(θse)和比湿高度-经度剖面(图 5a)，分析可知，6月16日18:00，暴雨区600 hPa以下低层θse向上减小，考虑到这段时间大气几乎饱和，意味着饱和假相当位温随高度减小，大气具有条件不稳定，该处也为比湿大值区，最大比湿达10 g·kg-1。沿44°N经暴雨中心作涡度和散度高度-经度剖面(图 5b)，分析可知，6月17日00:00，暴雨区低层为辐合区，83.5°E附近650 hPa为-14×10-5 s-1的辐合中心，300 hPa附近存在12×10-5 s-1的辐散中心。80°E附近850 hPa和83°E附近500 hPa分别存在25×10-5 s-1和20×10-5 s-1的正涡度中心。
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图 5 2016年6月16日18:00沿44°N经暴雨中心的比湿(阴影, 单位: g·kg-1)和θse(等值线, 单位：K)高度-经度剖面(a)、17日00:00沿44°N的涡度(阴影, 单位: 10-5 s-1)和散度(等值线, 单位: 10-5 s-1)高度-经度剖面(b)、6月16日00:00—17日18:00水平风场(风羽, 单位: m·s-1)、涡度(阴影, 单位: 10-5 s-1)和散度(等值线, 单位: 10-5 s-1)沿(82°E, 43.5°N)的高度-时间剖面(c)以及16日18:00沿43.5°N的流线和垂直速度(阴影, 单位: 10-1 m·s-1)高度-经度剖面(d, 阴影为地形) Fig. 5 (a) The height-longitude cross section of specific humidity (Colored shadow, unit: g·kg-1) and θse (contour, unit: K) through rainstorm center along 44°N at 18:00 UTC 16 June, (b) vorticity (Colored shadow, unit: 10-5 s-1) and divergence (contour, unit: 10-5 s-1) along 44°N at 00:00 UTC 17 June, (c) the height-time cross section of wind field (barb, unit: m·s-1), vorticity (Colored shadow, unit: 10-5 s-1), divergence (contour, unit: 10-5 s-1) along (82°E, 43.5°N) from 00:00 UTC 16 to 18:00 UTC 17 June and (d) the height-longitude cross section of streamline and vertical velocity (Colored shadow, unit: 10-1 m·s-1) along 43.5°N at 18:00 UTC 16 June 2016 (Gray shadow shaded represents terrain). |
沿(82°E，43.5°N)作涡度、散度和水平风场高度-时间剖面(图 5c)，分析可知，6月16日18:00水平风场在400 hPa以下表现为明显的随高度顺转，低层东南风和中层西南风风切变加剧。同时，中低层风速也开始增强，中低层暖平流与风切变有利于暴雨强对流的产生。6月16日12:00散度场开始有较明显的低层辐合、高层辐散特征，16日18:00出现700 hPa辐合、500 hPa辐散、350 hPa辐合、250 hPa辐散的双层辐合辐散的散度场，在散度场出现明显辐合辐散的16日18:00，500 hPa和250 hPa辐散中心位置出现15×10-5 s-1涡度大值区，涡度大值区同样发展较高。涡度和散度中心将低层水汽和不稳定能量向上输送，同时凝结潜热释放加热中高层大气，暴雨增强。16日18:00前后多站出现较明显短时强降水，为了更清晰地看出暴雨强对流系统的垂直结构，沿43.5°N作流线和垂直速度的高度-经度剖面(图 5d)，分析可知，16日18:00，流线自西向东有若干波动，暴雨区上空(80°—84°E)有明显垂直波动，其上升支位于81°E左右，有两个上升运动大值中心，分别位于80.5°E、500 hPa和81.5°E、700hPa附近，强度均超过0.2 m·s-1，强上升运动源源不断地将水汽和能量向上输送造成暴雨天气。
可见，该暴雨天气发生在低层辐合、高层辐散、低层湿度较大的背景下，强正涡度、强辐合和强上升运动将水汽和能量源源不断向上输送，为暴雨的产生提供有利的环境条件。
4.2 水汽条件分析暴雨的形成需要充足的水汽供应，且要有大量的水汽在暴雨区上空聚集。图 6为该暴雨过程不同时刻地面到200 hPa整层积分的水汽通量和水汽通量散度，分析可知，暴雨临近时6月16日00:00 (图 6a)，随着环流的调整和东移，上游地区的水汽随槽脊系统向暴雨区输送，但此时明显的水汽通道尚未到达暴雨区。随着环流的进一步调整，上游至暴雨区水汽通道逐渐建立并加强，6月16日12:00 (图 6b)，上游至暴雨区的水汽通道已经形成，暴雨区的水汽来自新疆西北部槽脊的输送，伊犁北部沿天山地区存在水汽辐合。6月17日00:00 (图 6c)，由西西伯利亚地区东南向转西南向再转偏东向到达暴雨区的水汽输送通道明显，水汽通量值达30 g·hPa-1·cm-1·s-1以上，为暴雨的产生提供了充足的水汽供应，同时，伊犁北部沿天山地区存在-5× 10-4 g·hPa-1· cm-2·s-1的明显水汽辐合中心，说明水汽在暴雨区上空产生较强辐合，对暴雨的产生极为有利。6月17日00:00 (图 6d)，随着环流的调整，虽然暴雨区水汽输送路径略有变化，但西西伯利亚地区至暴雨区的水汽输送路径依然清晰，暴雨区依然存在较强水汽辐合，此时暴雨持续。可见，该暴雨过程水汽主要来自上游槽脊的向东输送，水汽在暴雨区产生强辐合。
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图 6 2016年6月16日00:00 (a)、16日12:00 (b)、17日00:00 (c)和17日12:00 (d)地面至200 hPa整层积分水汽通量(箭头, 单位: g·hPa-1· cm-1· s-1)和水汽通量散度(阴影, 单位: 10-4g·hPa-1· cm-2· s-1) (蓝色箭头为水汽输送路径, 蓝色矩形框代表伊犁北部沿天山地区) Fig. 6 The water vapor flux from ground to 200 hPa (vector, unit: g·hPa-1· cm-1· s-1) and water vapor flux divergence (shadow, unit: 10-4 g·hPa-1·cm-2·s-1) of integral layer at (a) 00:00 UTC 16, (b) 12:00 UTC 16, (c) 00:00 UTC 17, and (d) 12:00 UTC on 17 June 2016 (Blue arrow is the water vapor transport path, and blue rectangular frame represents the northern part of Yili along the Tianshan area). |
该暴雨过程出现在地形复杂的新疆西部，观测站点较为稀疏，其上游中亚地区观测更是稀少，为研究该暴雨过程中尺度雨团的精细演变特征，应用时空分辨率高的卫星数据和地面降水量融合产品进行分析。
图 7为2016年16日12:00—17日05:00新疆西部及上游中亚地区的逐小时降水量融合产品，分析可知，16日12:00，(76°E，43°N)附近的中亚地区、伊犁北部沿山地区及博州南部沿山地区均可见明显中尺度雨团。随后中亚地区雨团向东移动，在东移过程中，逐渐演变为西南-东北向带状多中心雨带。16日17: 00，(78°E，42.5°N)、(79.5°E，43°N)和(81°E，43.5°N)分别有三个中尺度雨团，中心呈西南-东北向，并朝伊犁地区移动，此时伊犁地区北部沿山地区也存在两个明显中尺度雨团中心，对应四师79团5连农业营站和霍城芦草沟镇小东沟站16日17:00分别出现了小时雨强达20.5 mm·h-1和23.3 mm·h-1的短时强降水(图略)。随着上游中亚地区的中尺度雨团到达新疆西部，16日23:00，雨团呈沿山分布的带状雨带。随后带状雨带在演变过程中逐渐断裂，17日02:00，博州北部沿山地区可见明显中尺度雨团，对应博乐小营盘镇哈日图热格站02:00产生了小时雨强达26.6 mm·h-1的短时强降水。随后雨团有所减弱，17日12:00前无较强降水产生。
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图 7 2016年6月16日12:00—17日05:00新疆西部及上游中亚地区的逐小时降水量融合产品(单位: mm, 分辨率0.1°×0.1°) Fig. 7 Hourly precipitation fusion product in the west of Xinjiang and upstream Central Asia area from 12:00 UTC 16 to 05:00 UTC 17 June 2016 (unit: mm, resolution is 0.1°×0.1°). |
综上所述，利用地面和卫星资料融合的高时空分辨率的降水量融合产品，可以看出该暴雨强对流过程中尺度雨团的精细演变特征，中亚地区中尺度雨团在发展演变过程中，逐渐形成西南-东北向带状多中心雨带，中心依次到达伊犁北部沿山地区，和该地区原有的中尺度雨团共同作用，造成该地区的暴雨过程。
5.2 中尺度对流云团演变特征在地面观测较为稀少的中亚地区和新疆西部，应用高时空分辨率的卫星遥感数据，可以监测对流云团的生成、发展和移动。图 8为2016年6月16日06:00— 17日16:00 FY-2G卫星TBB逐2 h演变，从中可见，16日08:00，暴雨区西部出现中心强度为-44 ℃和-36 ℃中尺度对流云团A和B，暴雨区上游的中亚地区存在更大范围的中尺度对流云团；在向东北方向移动过程中，12:00 A、B强度增强、范围扩大，同时在B西南方出现中心强度达-40 ℃中尺度对流云团C，中亚地区中尺度对流云团位于(78°E，42.5°N)附近；在C向东北偏东方向移动过程中，16:00 C西部的中亚地区中尺度对流云团断裂为D、E和F，呈西南-东北向带状分布，与该时刻的降水量融合产品显示的中尺度雨团(图 7)有很好的对应，中尺度对流云团造成16:00尼勒克吉仁台村站和尼勒克吉林台站分别出现小时雨强达36.9 mm·h-1和26.0 mm·h-1的短时强降水。随后，对流云带由准东西向转为西南-东北向移过暴雨区，17日08:00，随着造成暴雨强对流的中尺度对流云团完全移出，暴雨区上空基本无中尺度对流云团，此时(78°E，44°N)的中亚地区出现明显的中尺度对流云团G，随后G东移至暴雨区，在其缓慢东移中，造成暴雨区出现多站次短时强降水。
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图 8 2016年6月16日06:00—17日16:00 FY-2G卫星TBB逐2 h演变(单位:℃, 分辨率0.1°×0.1°) Fig. 8 Evolution of TBB from FY-2G satellite for every 2 h from 06:00 UTC 16 to 16:00 UTC 17 June 2016 (unit: ℃, resolution is 0.1°×0.1°) |
综上可见，造成新疆西部出现暴雨天气的中尺度对流云团不断产生于中亚地区，在东移过程中不断发展加强依次到达暴雨区，使暴雨区不断产生短时强降水。中尺度对流云团既有孤立中尺度对流云团，也有呈带状分布中尺度对流云带，且与中尺度雨团有很好的的对应。
5.3 雷达回波特征为了进一步研究造成暴雨的中尺度系统的精细结构，利用伊宁站多普勒天气雷达逐6 min资料对该暴雨过程进行分析。强对流分为两个主要时段，16日16:00—17日02:00和17日12:00—15:00 (表 1)，第一时段造成暴雨强对流天气的中尺度对流系统在雷达上主要表现为孤立的中尺度对流系统。造成伊宁麻扎乡博尔博松站出现暴雨和最强短时强降水的中尺度对流系统为孤立的中-γ尺度对流单体，最大组合反射率因子CR仅为40 dBz，沿起点(75.1°，52.9 km)至终点(92.5°，51.7 km)连线(图 9a中黑实线位置)作垂直剖面可知，强中心位于2 km左右。虽然该对流单体强度并不是很强，但其呈准静止状态，16日19:00—21:00在暴雨中心位置维持。从该时段低层风场(图 9b)可知，该位置低层有明显的风场辐合特征，沿起点(91.3°，24.0 km)至终点(83.4°，72.3 km)连线(图 9b中黑实线位置)作垂直剖面可知，暴雨中心位置存在明显的低层辐合、高层辐散特征，同时也可看到较明显的垂直风切变特征。第二时段造成暴雨天气的中尺度对流系统，在雷达上特征表现为组织化线状中尺度对流系统，该线状中尺度对流系统于17日11:00逐渐形成后向东移动，12:20 (图 9c)，其呈准南北带状分布，长度达70 km，宽度为10 km，位于伊宁县附近。沿起点(25.8°，28.4 km)至终点(147.6°，26.3 km)连线(图 9c中黑实线位置)作垂直剖面可知，该线状中尺度对流系统最大CR达50 dBz，位于3 km附近，45 dBz强回波自地面达4 km以上。垂直累积液态水含量密度DVIL表征的风暴特征也可看出线状中尺度对流系统回波的发展变化过程(图 9d)，从DVIL及沿起点(35.1°，21.1 km)至终点(139.1°，20.8 km)连线(图 9d中黑实线位置)作垂直剖面可知，DVIL呈准南北分布，最强DVIL达4 g·m-3，位于3 km高度。该线状中尺度对流系统在向东移动过程中造成了包括伊宁咯拉亚尕奇乡吉尔格朗站在内的多站出现短时强降水天气。
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图 9 伊宁站多普勒雷达(a) 2016年6月16日19:35组合反射率因子及其剖面(单位:dBz)、(b) 16日20:19 1.5°仰角径向速度及其剖面(单位:m·s-1)、(c) 17日12:20组合反射率因子及其剖面(单位:dBz)和(d) 17日12:20 0.5°仰角垂直累积液态水含量密度及其剖面(单位:g·m-3) (剖面为沿对应图中的黑线所作, 横坐标为距离, 纵坐标为高度, 单位:km) Fig. 9 (a) Composite reflectivity factor and the cross section at 19:35 UTC 16 June (unit: dBz), (b) the radial velocity and the cross section on 1.5° elevation at 20:19 UTC 16 June (unit: m·s-1), (c) the composite reflectivity factor and the cross section at 12:20 UTC 17 June (unit: dBz), and (d) the density of vertically integrated liquid water content and the cross section on 0.5° elevation at 12:20 UTC 17 June 2016 (unit: g·m-3) of Doppler radar at Yining station of Xinjiang (The cross section is made along the black line in the corresponding figure. The abscissa is distance, and the ordinate is height, unit: km). |
从多普勒天气雷达分析的暴雨强对流天气两个时段的中尺度对流系统可知，第一时段主要为孤立中尺度对流系统，配合明显的风场低层辐合、高层辐散及垂直风切变特征，强度为40 dBz的中γ尺度对流单体在暴雨区维持，是造成伊宁麻扎乡博尔博松站成为暴雨中心并出现最强短时强降水的直接系统；第二时段为呈准南北态的线状中尺度对流系统，该线状中尺度对流系统CR达50 dBz、DVIL达4 g·m-3，在向东移动过程中造成多站依次出现短时强降水天气。
6 结论与讨论(1) 2016年6月16—17日新疆西部罕见暴雨过程发生在“两脊两槽”环流形势下，共造成24站次的短时强降水。暴雨区位于200 hPa高空西南急流出口区左侧、500 hPa偏南气流及700 hPa切变线附近。较强的不稳定能量、低层增温增湿、高层干冷空气的层结有利于暴雨的产生。较强的CAPE和K指数对此次暴雨的产生有很好的指示意义。
(2) 该暴雨天气发生在低层辐合、高层辐散、低层湿度较大的背景下，强正涡度、强辐合和强上升运动将水汽和能量源源不断向上输送，为暴雨的产生提供有利的环境条件。同时，该暴雨过程水汽主要来自上游系统的向东输送，水汽在暴雨区有明显强辐合特征。
(3) 在地面观测较为稀少的中亚地区和新疆西部，利用地面降水资料和CMORPH卫星资料融合的降水量融合产品可以清晰地看到该过程中尺度雨团的精细演变特征。中亚地区中尺度雨团在发展演变过程中，逐渐形成西南-东北向带状多中心雨带，中心依次到达伊犁北部沿山地区，和该地区原有的中尺度雨团共同作用，造成该地区的暴雨过程。
(4) 应用高时空分辨率的FY-2G卫星遥感数据，可以监测该过程对流云团的生成、发展和移动特征。中尺度对流云团不断产生于中亚地区，在东移过程中不断发展加强依次到达暴雨区，使暴雨区不断产生短时强降水。中尺度对流云团既有孤立中尺度对流云团，也有呈带状分布中尺度对流云带，且与中尺度雨团有较好的的对应。
(5) 从多普勒天气雷达表征的暴雨强对流天气两个时段的中尺度对流系统可知，第一时段主要为孤立中尺度对流系统，配合明显的风场低层辐合、高层辐散及垂直风切变特征，强度为40 dBz的中γ尺度对流单体，在暴雨区维持，是造成伊宁麻扎乡博尔博松站暴雨中心和最强短时强降水的直接系统。第二时段为呈准南北态的线状中尺度对流系统，其CR达50 dBz，DVIL达4 g·m-3，长度达70 km，宽度达10 km，在向东移动过程中造成多站依次出现短时强降水天气。
本文只是针对此次暴雨过程进行了基于观测资料的中尺度分析，而对于资料稀少且站点分布不均的新疆西部及其以西的中亚地区，未来有待利用更多的卫星产品和中尺度数值模拟等进行深入研究，揭示该地区暴雨的发生发展机理。
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