1. 引言
受低涡活动影响，6月2日至6月7日，地区大部断续出现明显的降水天气过程，同时地区北部出现雷电、冰雹、短时强降水、短时大风等强对流天气。6月6日下午15时至17时裕民县境内出现短时强降水并且引发局地山洪，具体小时降水量如下：1) 阿克乔克草原站16时、17时小时降水量达35 mm、11.5 mm；2) 哈拉布拉水库15时、16时小时降水量达10.7 mm、9 mm；3) 阿勒腾水库雨量16时小时降水量达9.2 mm；4) 克孜布拉克水库雨量16时、17时小时降水量达14.8 mm、15.7 mm；5) 裕民县17时小时降水量8.1 mm。从图1可以看出6日裕民县境内的降水有时间短、雨强大、时段集中等特点，是典型的夏季对流性天气形成的降水。塔城X波段多普勒雷达于2019年4月23日投入试运行，现就有限的资料，对这次暴雨天气过程进行分析，以期对今后的防灾减灾提供依据。
Figure 1. On 5 June 21 to June 6, 20 Yumin county territory by hour precipitation
图1. 5日21时至6日20时裕民县境内逐小时降水实况
2. 天气背景
2.1. 大尺度环流背景
2.1.1. 100 hPa环流特征
过程前期，南亚高压呈双体型，裕民县处在位于纬向多波动锋区中。
2.1.2. 500 hPa环流演变
过程前期，欧亚范围内为一槽一脊形势，环流径向度不大，咸海至巴尔喀什湖地区为低涡活动区，配合−20℃冷中心，里黑海一线为高压脊区。5日20时，上游脊迅速发展，脊前北风带形成，带上最大风速达40 m/s，下游低涡继续加深南下，低涡底部分裂两股短波。6日08时，上游脊继续发展，脊顶西退，脊前北风带转为西北风带，带上最大风速有些减弱，达24 m/s，推动低涡不断东移南下，低涡底部强锋区压至北纬44至48度，并以分裂短波形势影响我区。6日白天，中高层均表现为温度槽略超前于高度槽。
高空500 bpa形势特点：主导系统里黑海地区高压脊，影响系统巴尔喀什湖地区低涡，位置稳定少动，移动路径由西北向东南方向移动，底部不断分裂短波影响我区。
2.2. 强降水成因分析
暴雨的产生，需要大气中含有大量的水汽，同时需要源源不断的水汽输送与补充。从能量角度看，暴雨是能量不断释放的过程，要产生强降水，大气中必须具备一定的能量条件，这种不稳定能量的释放又触发了较强的上升运动，通过对水汽通量、水汽通量散度、散度、涡度、垂直速度等物理量场以及Tlogp图的诊断分析，了解本次暴雨水汽、热力与动力等时空分布特征。
动力条件
1) 垂直运动
沿82.9˚E、46.2N˚做垂直速度时间剖面图，从图2可以看出，6日08时至14时，在阿克乔克上空存在整层均为较强的下沉运动，14时之后300 hPa至700 hPa上升运动开始增强，低层为下沉运动。强烈的上升运动有利于水汽的凝结。
Figure 2. Along (82.9˚E, 46.2˚N) the vertical speed of the vertical profiles of change over time
图2. 沿(82.9˚E，46.2˚N)垂直速度随时间变化的垂直剖面图
2) 散度分析
如图3，在暴雨发生期间，裕民县阿克乔克上空850 hPa至500 hPa存在较明显的辐合区，中高层存在辐散，从6日08时开始850 hPa至500 hPa的辐合开始加强，中高层的辐散也加强，有利于水汽的辐合，上升为强降水的持续提供了很好的动力条件。
Figure 3. Along (82.9˚E, 46.2˚N) the divergence of the vertical profiles of change over time
图3. 沿(82.9˚E，46.2˚N) 散度场随时间变化的垂直剖面图
3. 条件分析
3.1. 水汽条件
3.1.1. 相对湿度场分析
在降水时段，阿克乔克上空整层相对湿度范围在60%至90%，湿度条件好，所以有利于降水。
3.1.2. 比湿场分析
由6日08时和6日20时降水时段的700 hPa和850 hPa比湿场可以看出，在6日08时700 hPa上阿克乔克上空有6 g/kg的湿区，在850 hPa上有7 g/kg的湿区，低层水汽充足，均有利于阿克乔克的降水。
3.1.3. 水汽源地及路径
暴雨的发生不仅要有很好的局地水汽条件，而且要有源源不断的水汽补充，只有水汽在降水区辐合，才能形成暴雨。从水汽通量场来看，6日白天水汽由北方路径转为西南方路径输送，大值区在巴尔喀什湖西南侧，6日20时700最大值15 g∙s−1∙cm−1∙hPa−1。6日20时850最大值达20 g∙s−1∙cm−1∙hPa−1。这说明在暴雨发生前后700 hPa有强的水汽的输送。由水汽通量散度场可以看出，在降水开始前开始逐渐增大，水汽辐合主要集中在850 hPa至500 hPa。而500hpa以上均为正值，这种低层辐合，中高层辐散，造成该过程水汽的辐合、垂直输送更明显。这也是造成暴雨的一个重要因素。
3.2. 热力条件
3.2.1. 前期气温高热力条件好
对5日20时至7日12时裕民县阿克乔克草原逐小时气温、降水实况图进行分析发现，降水天气出现前期阿克乔克草原气温与历年同期相比维持较高，最高气温在11℃至17℃之间。天气过程前期气温均较高，表现为热力条件好，为后期强降水的出现积蓄了能量。
3.2.2. 单站热力条件分析
如图4，从6月6日08时塔城测站探空曲线图来看，当日K指数为32，沙氏指数为1.47，IQ = 2658.3，CAPE = 68.9，在上述4项对流指数中，相对而言k指数条件对短时强降水天气的发生较为有利；从探空曲线可以看出，6日08时中高层至低层湿度条件较好，虽然不稳定能量的面积较小，但仍表现出中层有不稳定能量的聚集，此外，从低层1000 hPa至850 hPa风向由东北风转为西北风，表征对流层低层有明显的冷平流，由低层至高层有明显的风速垂直切变，整层为偏西风，且风速较大；从6月6日20时塔城测站探空曲线图来看，K指数，沙氏指数0.59，IQ = 2689，CAPE=89.0，各项对流指数中除沙氏指数较08时减小外，其余均增大；从中层500 hPa至低层850 hPa湿度条件较好，且中层有不稳定能量的聚集，从低层1000 hPa左右至850 hPa由风向东南风转为偏西风，有明显的暖平流，由低层至高层有明显的风速垂直切变，整层为偏西风，且风速较大。
Figure 4. Tacheng meteorological station high altitude meteorological observation curve (a: On June 6, 2019, 8 AM; b: On June 6, 2019, 8 PM)
图4. 塔城测站探空曲线图(a：2019年6月6日08时，b：2019年6月6日20时)
3.2.3. 层结和稳定度分析
对700 hPa假相当位温进行分析，6月5日降水前期，θse大值区位于巴尔喀什湖地区，中心值为52，至6日θse等值线密集，即能量在巴湖至我区堆积，且θse随高度升高而增大，表明整层大气层结较稳定。
3.3. 卫星云图特征分析
6月6日，巴尔喀什湖至我区受西西伯利亚外围涡旋云系影响，从图5可以看出，该云系具有清楚的螺旋云带和中心，随着高空西西伯利亚低涡外围不断分裂短波影响，涡旋云系发展至成熟阶段，开始影响我区降水断续开始。6日15时至17时，受低涡外围强盛西南气流影响，云系逆转过程中影响我区，云顶亮温达234.67 k，降水达到最强。
4. 雷达回波特征分析
从雷达回波演变看，这次降水过程大致可分为三个阶段。15时以前为生成发展阶段；15时至16时为成熟维持阶段；16时为减弱消散阶段。低层辐合，中高层辐散，造成该过程水汽的辐合、垂直输送更明显。这也是造成暴雨的一个重要因素。
Figure 5. Satellite cloud image (a: On June 6, 2019, 3 PM; b: On June 6, 2019, 3:30 PM; c: On June 6, 2019, 4 PM; d: On June 6, 2019, 5 PM))
图5. 卫星云图(a：2019年6月6日15时；b：2019年6月6日15时30分；c：2019年6月6日16时；d：2019年6月6日17时)
4.1. 生成发展阶段
(如图6)从反射率因子图上看，6日14时距边境线15公里处有一条东北–西南向带状回波，长70多公里，宽约8公里，其南端最强，强中心达55 dbz，高度约12公里，回波带向东北移动；14时33分，在裕民县的东南方开始时出现小范围的点状回波，不断发展扩大，中心逐渐加强，呈现东北–西南向回波带，长约25公里，宽约7公里，14时51分，强中心达50 dbz，回波带以每小时约20公里的速度向东北方向伸展，与托里西北面回波带汇合。14时59分裕民县的西南部出现点状降水回波，由于西南急流的引导和辐合作用，裕民县西南部的回波逐渐增强，范围不断扩大，并逐渐由西南向东北方向发展。
在速度图上，辐合、辐散区表现比较清楚。在裕民县南面径向速度变化很大，拐点在裕民县南面20公里处(阿克乔克草原方向)，表明阿克乔克草原方向有强的风向切变，因此该区域回波发展旺盛；从低层1000 hPa左右至850 hPa由风向东南风转为偏西风，有明显的暖平流，由低层至高层有明显的风速垂直切变，整层为偏西风，且风速较大。
Figure 6. Radar echo generation stage of development
图6. 雷达回波生成发展阶段
4.2. 成熟维持阶段
(如图7)强度图上，15时18分开始有强回波汇合并形成一个明显的带状回波，回波梯度很大，回波强中心接近50 dbz (阿克乔克降水已经开始)，到15时35分，回波强度继续加强，范围继续加大形成大范围絮状回波，最强达到55 dbz，表明已经进入成熟阶段，回波区域不断扩大，有新生回波移入合并，回波强度稳定少变移动缓慢。在大片絮状回波区中，存在着无数个对流单体，它们的降水率大，对暴雨的贡献就越大，如果某一点，恰好有几个这样的对流块经过，就会产生几次雨峰，使累计雨量达到暴雨以上量级 [1]。就本阶段而言，在1小时的时间跨度内，某些点有多个对流块经过时很容易的事，这个阶段的后期回波以片絮状为主，少部分强度在40~45 dbz，大部分在40 dbz以下，高度下降到12公里左右，而且强中心偏于低层，高度趋于一致。
速度图上，低层辐合，中高层辐散，造成该过程水汽的辐合、垂直输送更明显。这也是造成这次暴雨的一个重要因素。低层辐合线生成后，由于南风大于北风，系统缓慢向北移，15时18分裕民县南面的的西南风开始减弱，开始出现南风包围中的北风逆风区 [1]。也就是成片的相同方向速度区当中，包围着更小的且方向相反的速度区。逆风区一侧为辐合，一侧为辐散。一侧为辐散，在其厚度区间存在垂直风切变，辐合气流强；逆风区是中小尺度垂直环流的一种表现，说明上升和下沉气流共存，低层丰富水汽向上输送产生凝结而形成降水 [2]。由此可见，”逆风区”的存在对强降水的产生是非常有利，所在高度区间有垂直风切变存在，辐合气流加强 [3]。
4.3. 消散阶段
在强度图上，回波带强中心向东北方向移动，虽然回波区仍较大，但强度明显减弱，转变为以层状云降水的片状回波，并且开始分裂，裕民县阿克乔克方向的回波已减弱消失。西南方仍有块状回波生成，但都强度较弱。
速度图上，径向速度减小，西南部仍有一些辐合，但势力不强。
5. 结论与讨论
1) 低层辐合、高层辐散；中低层一致的西南气流，中等强度的垂直风切变，为这次暴雨过程提供了有利的大气环流条件 [4]。
2) 反射率因子场表明，在混合性降水云系中存在强度为45~55 dBzde强回波中心，对流云团出现“列车效应”时，有利于暴雨天气的发生。
3) 回波平均强度与降水量有较好的对应关系，因而强回波长时间呈准静止状态是强降水产生的有利条件。
4) 径向速度回波表明，逆风区与强回波中心有较好的对应关系，中尺度辐合线、逆风区的存在是判断强降水产生并维持的重要依据 [5]。
5) 暴雨回波系统的走向、移动与降水密切相关，移动方向与回波带的夹角越小，降水持续时间越长 [6]。
参考文献