【气象观测】雅鲁藏布大峡谷水汽通道的降水过程（一）：输送水汽与极端降水的关系

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由于夏季青藏高原的加热，高原上空发生强烈的低层气流辐合，有利于水蒸气从海洋输送到高原。当温湿的海洋空气到达高原时，一些水汽沿高原南坡上升，导致频繁对流事件。雅鲁藏布大峡谷是水汽从南亚输送到高原腹地的主要通道，该地较高原其他区域，以极端降雨的形式表现出最频繁的对流活动，滑坡泥石流等灾害频发。

在近五年内，第二次青藏科考队于雅鲁藏布大峡谷开展了山地水汽输送和强降水的观测研究，建立了一个水汽、云和降雨活动以及地气相互作用综合观测网络，并在国际气象学顶刊BAMS发表文章。该文重点关注藏东南降雨事件的发展，将有助于监测川藏铁路重点区域的地质灾害以及未来的山地气象学研究。

图1 研究区及测站分布图

（1）沿雅鲁藏布大峡谷输送的水汽与藏东南极端降水的关系

①一次极端降雨事件前4天比湿度异常的时间变化（图2）：

异常湿空气从喜马拉雅山脚（约27°N和850hPa）移动到藏东南（约30°N和500hPa）。大峡谷上空的正比湿分布可能为藏东南上的极端降水提供必要条件。

图2 极端降水时段比湿（填色等值线）异常的经向分布与比湿（绿等值线）、风速（黑色箭头）的气候对比。垂直截面从20°N, 90°E到40°N, 100°E ，沿山谷自南向北。第0天表示出现极端降水的那一天。Day-1、......、Day-4表示极端降水事件发生前的1、......、4 天。第 1 天、......、第4天的异常值是比湿和风速与第0天气候资料的差值。MERRA2数据用于诊断1980-2014年的结果。（f）中的蓝点表示雨量站。

②用WRF模型模拟的一次极端降雨事件期间的水汽通量（图3）：

图3 水汽输送通量（a和b）和降水的WRF优化模拟（c）（北京时间2019年9月23日11:00-17:00）。降雨量观测取背崩、米日、东仁、卡布和80K站雨量筒均值。

③使用微波辐射计数据分析该区水汽和降雨过程间的关系（图4）：

2021年6月30日和7月3日强降雨，四个雨量计。在强降雨之前，微波辐射计在墨脱和卡布站观测到的水汽柱从6月24 ~30日稳定增加，揭示了水汽积累对暴雨中断的重要性。

雅鲁藏布大峡谷湿气来自南部入口，因此位于大峡谷南入口的墨脱（Motog）比位于峡谷中部的卡布（Kabu）具有更高的柱水汽量（TCWV）。卡布具有很强的柱水汽量日变化（白天较高，夜间较低），可能是因为卡布受白天上坡风和夜间下坡风的影响更大，白天的上坡风来自峡谷南入口，比来自北部山区的下坡风更潮湿。

图4

（2）控制降水强度的潜在物理过程

对流有效位能（CAPE）和柱水汽量（TCWV）代表仪器观测到的大气条件，比较峡谷三个地点在降水事件期间对流能、柱水汽量和云底高度的统计值（图5）：

①偏高原内部的雅鲁藏布河谷上游（SETS）站点TCWV最低，可能是因为从南方输送的水汽在沿山谷上升时被释放。②墨脱（Motog）的CAPE不随雨强的增大而增大、在无雨期远高于其他两站，但TCWV随雨强的增大而增大，这表明TCWV该站强降水中的作用比CAPE大。③随着降雨强度的增加，卡布（Kabu）和雅鲁藏布河谷上游站点无雨期CAPE增加而云底高度降低，且降水期间TCWV高于非降水期间，可能表明两站的垂直对流（由CAPE和云底高度变化反映）和柱水汽量增加对极端降雨事件的发生非常重要。

图5

（待续）

参考文献：

Chen, X., Xu, X., Ma, Y., Wang, G., Chen, D., Cao, D., Xu, X., Zhang, Q., Li, L., Liu, Y., Liu, L., Li, M., Luo, S., Wang, X., & Hu, X. (2024). Investigation of Precipitation Process in the Water Vapor Channel of the Yarlung Zsangbo Grand Canyon. Bulletin of the American Meteorological Society, 105(2), E370-E386. https://doi.org/10.1175/BAMS-D-23-0120.1