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user: 3. 夏季强降水过程GPS可降水量演变特征 已有研究利用历史探空探测资料及地面资料计算得到伊宁、巴仑台、天池和巴里坤的夏季日平均大气可降水量分别为24.3、15.8、15.22和15.73 mm [ 17 ] [ 18 ] 。由于国家降水量级标准不适合干旱半干旱气候背景的新疆地区，所以新疆的气象学者已从多年预报服务实践和概率统计方法提出了适合新疆气候特点的降水标准：24 h降水量达到12.1~24.0 mm为大雨，24.1~48.0 mm为暴雨，>48.0 mm为大暴雨；小时降水量 ≥ 10.0 mm为暴雨。 3.1. 伊宁 伊宁位于天山山区西段的伊犁河谷内，年降水量达到382 mm，选择伊宁作为西天山指标站，通过对伊宁夏季强降水过程中GPS-PWV的变化分析，研究伊犁河谷夏季强降水过程的水汽演变特征。 2016年7月31日16时~8月1日14时伊宁出现了一次日降水量达到37.9 mm的暴雨天气过程。此次过程是欧洲脊东南衰退、西西伯利亚低涡与中亚短波槽同位向叠加，环流经向度加大、下游存在阻挡脊、南北结合的低槽缓慢东移造成的强降水过程。由图2a可看到，强降水出现前伊宁的GPS-PWV起伏明显，29日21时开始GPS-PWV明显上升，直至30日07时达到阶段最大值36.78 mm，最大值出现4 h后11时只出现0.2 mm降水，主要因为此时高低空的降水动力条件较差，整个河谷处于平直的西风气流控制。而后随着南北两支短波槽不断逆转同向叠加，GPS-PWV持续下降，30日21时降至20.81 mm，直至31日12时GPS-PWV一直维持在平均值附近，表明水汽不断沿西风气流向伊犁河谷输入和堆积，30日12时之后降水发生的高低空动力配置逐步有利，GPW-PWV再次急剧上升，之后的3 h的小时增量均超过2 mm，分别为5.63、3.5和2.97 mm；16时开始降水，18时GPS-PWV达到了最大值38.08 mm， 图2. 伊宁2次夏季强降水过程GPS-PWV和降水量时间序列；(a) 2016年7月29日16:00~8月2日08:00；(b) 2015年6月24日22:00~29日6:00 最大小时雨强出现在1日01时为7 mm；降水持续了22 h，GPS-PWV在降水前期及中期一直保持在>33 mm的高值区，后期下降，降至平均值以下降水结束。整个过程中，GPS-PWV出现两次明显起伏，在波峰附近均出现降水，且GPS-PWV最高值相当，但降水量级差别很大，说明GPS-PWV虽然能够精确反映站点上空的水汽变化状况，但仍需要准确诊断降水发生时段的高低空动力条件，只有水汽充沛同时高低空出现有利降水配置，才能形成强降水。 2015年6月26日22时~27日16时伊宁出现一次日降水量为30.7 mm、最大小时雨强达13.1 mm的暴雨天气过程。此次天气过程是乌拉尔山为高压脊东伸南落、中亚低涡向南发展，下游存在阻挡脊，中亚低涡东移北抬而造成强降水天气过程。由图2b可看到，降水过程开始前2天24日22时开始GPS-PWV缓慢增湿，一直处于平均值附近，直至25日16时GPS-PWV开始持续升高，水汽持续输送和累积，出现了3次明显的抬升，此阶段GPS-PWV增长较为平缓，但水汽聚集时间较长。26日22时降水出现，GPS-PWV值已经达到38.03 mm；26日22时~27日16时出现暴雨，GPS-PWV在27日2时达到阶段最高值40.37 mm，27日10时出现最大小时雨强13.1 mm，日降水量达30.7 mm；在降水时段内，GPS-PWV值一直维持35~40 mm的高值区，降水结束后GPS-PWV缓慢回落；28日17时开始GPS-PWV急剧上升，连续3小时增量超过2 mm，21时达到最大值41.37 mm，之后迅速下降，29日1时虽然出现了小时雨强为9.5 mm的强降水，但降水持续时间很短，GPS-PWV降至平均值以下降水结束。 通过对伊宁站2次暴雨过程GPS-PWV的演变特征分析得出，在强降水出现前1~2天水汽明显增长，GPS-PWV出现2~3次小时增量超过2 mm或5 h增量超过5 mm的急剧上升，GPS-PWV最大值为38~40 mm，均出现在降水开始附近3 h内；降水出现在GPS-PWV高于平均值时，降水后期GPS-PWV下降仍维持较弱降水，最大小时雨强出现在GPS-PWV最大值之后。图2a过程GPS-PWV高值区维持时间与降水持续时间有明显的正相关，降水在GPS-PWV上升阶段开始，GPS-PWV降至平均值以下结束；图b过程中可以明显看出，虽然过程后期出现了GPS-PWV最大值，但并没有持续的水汽输送，GPS-PWV迅速下降，所以降水持续时间很短，降至平均值以下降水结束。 3.2. 巴仑台 巴仑台位于中天山南侧巴州境内，是巴州夏季强降水发生次数最多的站点，年降水量为220 mm，同时巴仑台也是乌鲁木齐夏季降水预报常用指标站，因此选择巴仑台站作为中天山南坡指标站。通过对巴仑台强降水过程GPS-PWV的变化分析，研究中天山南坡夏季强降水过程的水汽演变特征。 2013年7月22~23日巴仑台出现一次日降水量达20.2 mm的强降水过程。此次过程欧亚范围为纬向环流，东欧脊向北伸展，西伯利亚低涡底部锋区逆转分裂短波东移造成北疆为主、沿天山的强对流和局地暴雨天气过程。由图3a可看出，降水开始前2天20日19时GPS-PWV开始迅速攀升，直至22日18时达到最大值26.32 mm，降水随之开始，出现了日降水量为20.2 mm的大雨；在增湿过程中，虽然只出现1次小时增量超过2 mm，但总体一直处于上升状态，增湿过程时间较长；最大小时雨强出现在23日1时，达到5.4 mm；降水开始后GPS-PWV开始下降，23日22时降至平均值以下降水结束。 2012年8月1~3日巴仑台出现一次日降水量达13.8 mm的大雨过程，影响此次天气过程的系统与图3a类似。由图3b可看出，1日3时GPS-PWV值为12.66 mm，之后GPS-PWV剧烈上升并迅速超过平均值，直至18时达到最高值27.18 mm，其中有2次GPS-PWV的小时增量超过2 mm，分别为4.44、3.2 mm，说明水汽增长非常剧烈，但21时只出现了0.2 mm的微量降水，之后GPS-PWV迅速下降并低于气候平均值；2日11时开始GPS-PWV再次迅速上升，出现2次小时增量超过2 mm，分别为2.8、2.79 mm，20时GPS-PWV达到25.85 mm，降水随之开始，2日20时~3日08时出现了13.8 mm的大雨，最大小时雨强出现在20时为4.1 mm，GPS-PWV最大值出现在21时为26.27 mm；在降水前期GPS-PWV一直维持较高，后期下降。在整个过程中GPS-PWV有两次明显起伏，在波峰附近都对应降水天气发生。第一个波峰巴仑台只出现微量降水，但周边区域站却出现了大雨，第二个波峰巴仑台出现大雨，表明短波系统影响的降水落区范围小、局地性强的对流性降水，GPS-PWV处于波峰时仍具有很好的指示意义。 图3. 巴仑台2次夏季强降水过程GPS-PWV和降水量时间序列；(a) 2013年7月20日18:00~24日18:00；(b) 2012年7月31日0:00~8月4日0:00 通过对巴仑台2次强降水天气过程GPS-PWV的演变特征分析得出，强降水开始前2天左右GPS-PWV有明显起伏，水汽聚集迅速，有1~2次小时增量超过2 mm，GPS-PWV最大值为27 mm，出现在降水开始后1 h内；降水出现在GPS-PWV高于平均值时，开始于GPS-PWV上升阶段，降水后期GPS-PWV下降仍维持较弱降水，降水持续时间与GPS-PWV高值区维持时间成正相关。 2次过程降水结束时间和小时雨强出现时间有所不同，图3a过程GPS-PWV降至平均值以下降水立即结束，最大小时雨强在GPS-PWV最大值出现之后，图3b过程降水结束后8hGPS-PWV才降至平均值以下，最大小时雨强先于GPS-PWV最大值出现。 3.3. 天池 天池位于中天山北坡昌吉州境内，是中天山暴雨频发区域，年降雨量高达571.8 mm。选择天池作为中天山北坡指标站，通过对天池暴雨过程GPS-PWV的变化分析，研究中天山北坡夏季强降水过程的水汽演变特征。 2016年8月7~8日天池出现一次37.5 mm的暴雨天气过程。此次强降水过程是欧洲脊发展、西西伯利亚低涡逆转分裂的短波与西太平洋副热带高压外围西南气流结合后东移北收，而造成的一次全疆大范围明显的强降水天气过程。由图4a可看出，降水出现前有长达3天的增湿过程，自4日0时开始GPS-PWV虽然稍有波动但整体处于持续抬升状态，6日22时达到最大值29.3 mm，抬升过程中有多次GPS-PWV的小时增量超过2 mm；7日4时开始出现了小量降水，之后缓慢上升，21时GPS-PWV达到30.13 mm降水开始，小时增量达2.5 mm，22时GPS-PWV达到最高值30.65 mm，之后降水一直持续至8日22时结束，日降水量达37.5 mm，最大小时雨强出现在8日9时为4.7 mm。在降水过程前期GPS-PWV维持较高，后期下降。 2015年6月8~9日天池出现最大日降水量达40.2 mm的强降水过程。此次过程中欧洲脊向东发展，环流经向度不断加大，乌拉尔山低槽与中纬度副热带锋区上短波槽在新疆结合共同作用，造成南北疆大范围的对流和系统性强降水天气过程。由图4b可看出，6月7日8时GPS-PWV为7.82 mm，之后剧烈上升，连续出现3次GPS-PWV小时增量超过2 mm，最大达到3.3 mm，8日0时达到19.13 mm降水开始；GPS-PWV阶段最大值19.55 mm出现在1时，并伴随着最大小时雨强6.5 mm，21时此阶段降水结束，日降水量达15.6 mm；降水结束后GPS-PWV有所下降，9日9:00为最低点13.05 mm，15时开始GPS-PWV再次急剧上升，最大小时增量达到3.58 mm，9日18:00降水开始；GPS-PWV最大值出现在19时为21.88 mm，随后2 h内出现了最大和次最大小时雨强，分别为16.2、10.4 mm，这样的小时雨强在新疆地区实属罕见。10日8时降水结束，日降水量达到40.2 m；降水前期GPS-PWV维持较高，后期下降，降至平均值以下降水结束。 图4. 天池2次夏季强降水过程GPS-PWV和降水量时间序列；(a) 2016年8月4日0:00~9日8:00；(b) 2015年6月7日8:00~11日8:00 通过对天池2次强降水天气过程GPS-PWV的演变特征分析得出，降水开始前有1~3天的水汽聚集过程，1~3次GPS-PWV小时增量超过2 mm，GPS-PWV最大值为20~30 mm，均出现在降水开始前后3 h内；降水均出现在GPS-PWV高于平均值时，开始于GPS-PWV上升阶段，降水后期GPS-PWV下降仍维持较弱降水；图5a过程降水结束后3 h GP-SPWV才降至平均值以下，图5b过程GPS-PWV降至平均值以下降水立即结束。降水持续时间与GPS-PWV高值区维持时间较为一致，最大小时雨强在GPS-PWV最大值之后出现。 3.4. 巴里坤 巴里坤位于天山山脉东段，是哈密地区暴雨多发区域，年降雨量为228 mm。选择巴里坤作为东天山指标站，通过对巴里坤强降水过程GPS-PWV的变化分析，研究东天山夏季强降水过程的水汽演变特征。 2015年6月18日巴里坤出现一次12.6 mm的大雨过程。此次降水过程是由乌拉尔山低槽东移南下进入新疆发展为低涡，下游存在阻断脊、低涡停滞逆转，而造成南疆中东部的系统性和对流性降水。由图5a可看出，6月15日16时开始GPS-PWV缓慢上升，直至16日16时达到23.52 mm，出现了小量降水，上升过程中出现2次小时增量超过2 mm，分别为3.43、2.12 mm；17日断续出现小量降水，GPS-PWV一直维持在>18 mm的范围；18日3时~17时，出现连续降水，日降水量为12.6 mm，达到大雨量级，GPS-PWV降至平均值以下降水结束。此次过程GPS-PWV上升较为缓慢，降水持续时间较长，小时雨强不大。 图5. 巴里坤2次夏季强降水过程GPS-PWV和降水量时间序列；(a) 2015年6月14日20:00~19日7:00；(b) 2014年7月14日0:00~17日23:00 2014年7月17日巴里坤出现一次降水量达到19.9 mm的大雨过程。此次降水是在西伯利亚低涡系统东移减弱后，与中纬度短波在东疆结合形成的短波槽造成的局地强降水过程。由图5b可看出，14日0时~16日0时GPS-PWV一直处于明显起伏的阶段，但并没有产生降水；16日0时GPS-PWV为12.84 mm，之后剧烈持续抬升，出现3次GPS-PWV小时增量超过2 mm，其中一次小时增量高达3.52 mm，说明水汽迅速聚集；16日23时达到最高值26.82 mm，降水开始。降水持续阶段GPS-PWV维持较高水平，直至17日6时出现最大小时雨强5.7 mm，随后下降，降至平均值以下降水结束。 通过对巴里坤2次强降水天气过程GPS-PWV的演变特征分析得出，GPS-PWV在强降水出现前1~2天出现明显抬升，有2~3次小时增量超过2 mm的急剧上升，GPS-PWV最大值为22~26 mm，出现在降水开始附近2 h内；降水基本都出现在GPS-PWV高于平均值时，GPS-PWV上升阶段开始，降水后期GPS-PWV下降仍维持较弱降水，GPS-PWV降至平均值以下则降水结束，降水时段与GPS-PWV高值区时段基本保持一致；最大小时雨强出现在GPS-PWV最大值之后。