引 言

暴雨的发生发展需要特殊的环流形势，水汽更是产生暴雨的必要条件。地基GPS遥感大气水汽技术是20世纪90年代发展起来的一种全新的大气观测手段。应用GPS技术遥感大气水汽总量，可为天气和气候模式提供重要的水汽信息(丁金才等，2006；2007；李成才和毛节泰，1998；Businger and Chiswell, 1996；Duan et al，1996；王继竹等，2014)，从而更好诊断分析暴雨期间水汽精细变化。

近些年，国内外许多气象工作者(李延兴等，2001；曹云昌等，2005；楚艳丽等，2007；万蓉等，2015；姚建群等，2005；杨晓霞等，2012；张端禹等，2010；张晶等，2014；朱丰等，2014)均利用连续、高时空分辨率的大气可降水量进行局地降水预报分析，研究表明，大气可降水量(GPS-PWV)与降水过程关系密切，且降水量与大气水汽总量激增有较好关系，当GPS-PWV超过一定阈值后，对应地面会有降水发生，也有分析(陈娇娜等，2009)认为降水总是发生在GPS水汽高值与温度露点差低值阶段，两者有较好的关系。这些研究均表明大气水汽总量与天气系统和降水过程中水汽的演变存在密切的关系，并且水汽前期演变对降水的产生具有一定的指示意义。

新疆处于欧亚大陆腹地的中纬度干旱、半干旱区，水汽相对匮乏，每年夏季均会出现不同程度的暴雨过程，降水变率大，局部地区还常会有暴雨发生。已有大量研究(薛燕等，2003；杨莲梅，2003；史玉光和孙照渤，2008；辛渝等，2008；戴新刚等，2006；施雅风等，2003；黄玉霞等，2004；姜逢清等，2002；张云惠等，2015；张俊兰，2011；陈春艳等，2012)表明水汽是影响干旱区暴雨形成的关键因素之一，为了对新疆上空水汽精细化特征有进一步认识，新疆气象学者(杨莲梅等，2012；李曼等，2014)也应用GPS大气可降水量资料，针对本地暴雨过程进行分析，认为：GPS能够较准确地从时间和空间上反映大气中水汽的特征，在低槽(短波)系统影响下，乌鲁木齐地区暴雨过程中GPS-PWV呈现出明显的1～3 d增湿过程和1～2次跃变过程，跃变过程与降水发生和结束有较好的关系，GPS-PWV可以反映出暴雨天气过程中大气水汽总量的细致变化。相比低槽系统，中亚低涡生命史长达3~7 d左右，其稳定少动期间常以分裂短波的形式对新疆地区不断造成降水天气，后期减弱成槽东移仍能产生较大的雨强，造成局地的洪涝灾害。本文将重点就2015年6月26—28日一次中亚低涡造成的天山北坡暴雨过程中GPS-PWV的演变特征进行分析，探究中期时间尺度天气系统水汽输送、辐合及演变特征。

1 资料与方法

地基GPS遥感大气水汽技术是20世纪90年代发展起来的一种全新的大气观测手段，中国气象局乌鲁木齐沙漠气象研究所自2003年开始和美国大气研究大学协会(University Corporation for Atmospheric Research，UCAR)开展GPS大气可降水量探测的国家合作项目，目前，新疆共有14个气象观测站可收集、整理和传输本站的GPS资料，具体解算方法参考文献(赵玲等，2006)。已有研究(赵玲等，2010)将探空观测资料计算的大气可降水量和利用GAMIT软件处理反演得到1 h间隔的GPS-PWV进行对比分析，发现两者间的误差在±2 mm内，说明GPS-PWV具有较高的准确性，可作为描述水汽变化细节的有效手段，补充常规探空资料在时间和空间密度上的不足。

本文剔除由于仪器检修和缺测的GPS水汽数据，筛选利用乌鲁木齐、伊宁等9个测站(图 1)的逐时地基GPS-PWV水汽、地面自动站逐时降水、探空和6 h一次的1°×1°NCEP再分析资料，对2015年6月26—28日天山北坡暴雨过程中GPS-PWV的演变特征进行分析，探究在低涡背景下天山北坡暴雨过程水汽的演变特征。

2 天气过程概况及环流形势 2.1 降水实况

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，因而新疆气象学者(张家宝等，1986；张家宝和邓子风，1987；肖开提·多莱特，2005)提出更适合新疆气候特点的降水量级标准：降水量0.1～6.0 mm为小雨，6.1～12.0 mm为中雨，12.1～24.0 mm为大雨，>24.0 mm为暴雨，>48.0 mm 为大暴雨。

2015年6月26—28日，北疆大部地区出现明显强降水过程(图 2a)，其中伊犁河谷、乌鲁木齐以东的北疆沿天山一带、阿勒泰东部出现暴雨，伊犁河谷国家站4站出现大暴雨。低涡稳定期间(26日20时至27日18时)，降水主要集中在伊犁河谷及西天山两侧地区，河谷普遍出现暴雨，巩留县在26日08时至27日15时降雨量达104 mm，突破有气象观测资料以来的历史极值。27日20时低涡减弱成槽东移后，降水区东移，暴雨中心主要位于乌鲁木齐、天山山区及阿勒泰东部地区。从巩留和乌鲁木齐站逐时降水量演变图(图 2b)上可以看出，巩留站降水主要集中在27日02—14时，最大小时降水量达到18.5 mm，乌鲁木齐站降水出现在27日20时至28日03时，28日00时雨强达到最强为10.1 mm·h^-1，本文将结合GPS-PWV资料分析6月26日20时至28日08时天山北坡强降水过程中的水汽输送、辐合和演变特征。

2.2 环流形势

27日08:00(图 3)，200 hPa位势高度场上，南亚高压两个中心分别位于红海和青藏高原东侧，高原东侧高压脊脊顶北伸至50°N附近，两高压脊之间的中亚地区形成长波槽，这种两脊一槽的形势为大暴雨提供了稳定的环流背景。随着上游高压脊发展，中亚长波槽向南加深形成气旋式闭合环流，槽底伸至30°N，槽前副热带西风急流强盛，最大风速达45 m·s^-1，天山北坡正位于高空急流入口区左侧，高空强烈的辐散抽吸为大暴雨提供了有利的动力条件。

降水前，24日14:00(图 4a)，500 hPa位势高度场上，高纬度上乌拉尔山为高压脊，西伯利亚地区为宽广低槽区；中低纬度伊朗高压、里海和咸海高压与乌拉尔山高压脊同位相叠加，形成南北经向度达50个纬距的长波脊，脊前中亚地区出现切断低涡即中亚低涡，同时西太平洋副热带高压(以下简称副高)向西伸展至青藏高原东部，588 dagpm线控制南疆盆地，在中低纬度地区形成两脊一槽形势，阿拉伯海到新疆西部的偏南气流将低纬度暖湿水汽输送至中亚低涡内部。26日20:00，700 hPa风场上西太平洋副高西伸明显(图 4c)，有一支自孟加拉湾—青藏高原东侧—河西走廊—伊犁河谷的偏东气流建立(张云惠等，2015)，与低涡顶部偏东气流在伊犁河谷汇合，河谷低层增湿明显，伊宁站700 hPa比湿迅速增至7 g·kg^-1，850 hPa偏西气流和700 hPa偏东气流交汇于河谷上空，配合河谷向西“喇叭口”地形，低层辐合，高层辐散，垂直上升运动增强；高空200 hPa 西南急流、中空500 hPa东南气流、低空700 hPa偏东气流，高低空三支气流的配合造成伊犁河谷26日20时至27日18时暴雨过程。

在27日08:00的500 hPa位势高度场上(图 4b)，长波脊近一步向东北伸展，脊顶达70°N附近，导致中纬度地区东西方向位势高度梯度加大，在地转偏向力的作用下，中亚低涡前偏南气流明显增强，并越过天山控制中天山一带，最大风速达12 m·s^-1。700 hPa(图 4d)风场上中亚低涡前部偏南气流贯穿天山南坡—阿勒泰东部地区，乌鲁木齐上空东南风速由2 m·s^-1迅速增至14 m·s^-1，同时副高东撤北抬，贝加尔湖高压反气旋式环流携带贝加尔湖水汽与副高外围偏南气流在河西走廊附近交汇，偏东气流明显增强并与低涡前部偏南气流在中天山一带地区汇合，乌鲁木齐站低层增湿明显，700 hPa比湿迅速增至8 g·kg^-1。200 hPa西南急流、500 hPa 西南气流、700 hPa偏南和偏东气流，高、低空四支气流相互耦合造成中天山地区暴雨的产生。

一般认为新疆远离海洋，周围又有高山阻挡，不可能从海面上直接获得大量水汽，而“96·7”大降水研究重新分析讨论了高原水汽源的问题(徐羹慧，1997)，提出了新疆境内产生降水的水汽，在合适的环流条件下，在新疆境外集中，并通过接力输送机制输送至暴雨区的概念(肖开提·多莱特等，1997)。这次降水前，低纬度暖湿气流向中亚低涡输送和补充，低涡增湿明显，降水期间，中亚低涡先影响伊犁河谷，后减弱成槽对中天山地区造成强降水，下游西太副高西伸北抬，偏东水汽接力输送通道(徐羹慧等，1997；肖开提·多莱特等，1997；杨莲梅，2003)将孟加拉湾暖湿水汽经河西走廊输送至暴雨区上空，与低涡自身携带的水汽汇合，降水前暴雨区中低层增湿明显。

3 中亚低涡影响期间GPS-PWV的演变特征 3.1 GPS-PWV空间分布特征

已有研究(史玉光，2014)利用1976—2009年探空探测资料计算得出新疆部分台站月平均水汽含量，伊宁站、乌鲁木齐站及天池站6月大气水汽气候平均值分别为21、18和16 mm。

图 5为伊犁河谷和天山山区GPS-PWV气候距平值图，由于500 hPa中亚低涡位置偏西，伊宁和新源站(图 5a)在25日14:00前GPS与气候平均值相差较小，气候距平值在-5.7～6.2 mm；25日17：00至26日16：00，受中亚低涡顶部偏东气流影响，伊宁站和新源站GPS-PWV气候距平值由6.1 mm 增至16.1 mm，期间河谷出现少量降水(5 mm)，随后两站GPS-PWV出现小幅的下降；26日20：00至27日02：00由于700 hPa偏东水汽接力输送通道建立，并与低涡自身水汽汇合，伊宁站和新源站GPS-PWV出现了一次快速增长，最大气候距平分别值达18.7和15.7 mm，对应河谷雨强最强时段(27日02：00—08：00)。

26日11：00—16：00，中天山一带地区受低涡顶部偏东气流影响，降水前存在水汽聚集和累积的过程，乌鲁木齐和天池站(图 5b)GPS-PWV气候距平值由0.91～5.9 mm持续增长至8.9～9.7 mm，4 h增幅4～8 mm；27日02：00—17：00 500 hPa低涡移至河谷东部，副高东撤北抬，低层700 hPa偏东气流增强并与偏南气流在中天山汇合，沿天山一带测站GPS-PWV气候距平值由5.0～9.2 mm缓慢增长至9.5～15.5 mm，2 h后乌鲁木齐和天池站均出现降水，其中天池站27日18：00—21：00 3 h累计降水量达10 mm；27日22：00至28日00：00，受低涡减弱成槽东移影响，天山山区测站GPS-PWV气候距平值由6.3～15.5 mm持续增长至9.5～20.3 mm，GPS出现了明显的跃增，天山山区雨强也达到最强。

综合分析GPS-PWV可以较好地反映大气中水汽的变化，降水前，各测站GPS-PWV均维持在多年平均值附近，强降水发生前，各测站GPS-PWV出现1～2次增长阶段，与700 hPa两支水汽汇合处的位置有较好对应关系，降水最强时段，测站GPS-PWV气候距平值快速增长并达到15 mm以上(天池山区站除外)，但GPS-PWV气候距平值大值区并不完全对应降水大值区(如图 5b乌兰乌苏)，因而不能简单地用GPS-PWV气候距平值的大小直接判断降水的强弱，还应参考降水区的动力、热力等条件，这与西南涡(郝丽萍等，2013)的研究结果较一致。

3.2 GPS-PWV时间演变

图 6分别选取伊宁、乌鲁木齐、天池3站2015年6月24—28日大气水汽总量变化与地面降水的对应关系进行分析。伊宁站(图 6a)强降水时段主要集中在27日04：00—14：00，最大小时降水出现在09：00—10：00为13.1 mm。降水前(24日20：00至26日04：00)，受低涡顶部东南气流影响，伊宁站GPS-PWV持续增湿时间达32 h；26日04：00—08：00，低涡顶部东南气流明显增强，伊宁站GPS-PWV由32 mm增至36 mm，出现了第一次剧烈增湿过程，4 h增幅达到4 mm，这是水汽快速累积和聚集过程，随后GPS-PWV维持较高值(36.1～38.1 mm)；26日20:00，500 hPa低涡北移至河谷南部，700 hPa两支水汽汇合，偏东气流明显增强，对应19：00—22：00伊宁站GPS-PWV由35 mm迅速增至38 mm，出现第二次急剧增加过程，2 h后伊宁站出现0.3 mm降水，随后GPS-PWV仍持续增加，至27日02：00达到最大值(40.37 mm)，同时地面伊宁站开始出现强降水，27日09：00—10：00小时雨强达13.1 mm。伊宁站强降水开始时间与GPS出现峰值时刻有较好的对应关系，在强降水发生前GPS-PWV出现两次急剧增加过程，为局地强降水提供了充沛的水汽。

乌鲁木齐(图 6b)暴雨时段主要集中在27日21：00至28日04：00。降水前低涡位置偏南，乌鲁木齐GPS-PWV稳定维持在多年气候平均值(18 mm)附近。随着低涡向北移动，乌鲁木齐逐渐受低涡外围偏南气流控制，26日11：00至27日04：00乌鲁木齐出现一次持续缓慢增湿过程，GPS-PWV由23 mm增至30 mm，4 h后地面产生0.2 mm降水。27日07：00—17：00，偏东水汽在河西走廊增强并与低涡前部偏南气流汇合在天山北坡，乌鲁木齐GPS-PWV出现一次持续增湿过程，水汽增量7.2 mm·(10 h)^-1，2 h后地面再次出现0.1 mm降水。27日20：00受500 hPa槽前西南气流影响，19：00—21：00乌鲁木齐GPS-PWV出现一次迅速剧烈的增加过程，GPS-PWV由30.7 mm快速增至36.4 mm，2 h水汽增量为5.7 mm，对应21：00乌鲁木齐出现强降水。27日22：00至28日00：00，GPS-PWV再次出现迅速剧烈的一次增湿过程，GPS-PWV达到峰值(38.3 mm)，是多年气候平均值(18.2 mm)的两倍多，GPS-PWV增幅2 h达4.7 mm，对应28日00：00地面1 h降水10.1 mm，GPS-PWV峰值与最强降水发生时间有较好的关系。降水前4 h，GPS-PWV两次迅速剧烈增加，水汽在乌鲁木齐上空快速聚集，为强降水提供了充沛的水汽；降水一直持续至28日04：00，在此期间GPS-PWV一直维持在较高值33~38 mm，测站7 h累积降水量达28 mm。28日07：00的GPS-PWV下降至30 mm以下，乌鲁木齐降水结束，这与已有的研究结果(杨莲梅等，2012)较一致。

从图 6b、6c可以看出，天池降水早于乌鲁木齐，且强降水分为两时段：27日18：00—21：00和28日01：00—08：00。降水发生前天池GPS-PWV稳定维持在多年气候平均值附近(16 mm)，GPS-PWV变幅不大(13.8～20.4 mm)。26日11：00—16：00受低涡外围偏南气流影响，天池站出现了一次迅速的增湿过程，2 h后出现0.6 mm降水，GPS-PWV维持在一较高值(20.1～22.6 mm)。27日10：00—14：00，由于700 hPa两支水汽汇合于中天山地区，天池站再次出现迅速增湿过程，GPS-PWV由20 mm增至25 mm，水汽增量达5 mm·(4 h)^-1，对应14：00天池站出现1.4 mm降水。16：00天池站GPS-PWV达到峰值25.9 mm，是多年气候平均值的1.6倍左右，2 h后天池站开始第一阶段强降水，降水持续至21：00，3 h累积降水量10 mm。可见第一阶段暴雨主要是由于500 hPa低涡外围偏南气流和700 hPa两支水汽输送汇合共同影响造成的，天池站GPS出现两次迅速增湿过程，空气饱和程度高，配合局地地形抬升作用，造成局地强降水。27日20：00的700 hPa偏东水汽与低涡前偏南水汽汇合在东沿天山一带地区，天池站GPS-PWV出现迅速剧烈增湿过程，27日22：00至28日02：00 GPS-PWV由22 mm增至最大值26 mm，4 h水汽增值4 mm，对应天池开始第二阶段强降水，01：00—04：00 3 h降水量17.2 mm，降水持续至08：00，累积降水量19.4 mm。与第一段暴雨相比，虽然GPS-PWV峰值相当，但产生的累积降水量和小时雨强相差较大，主要是由于低涡减弱成槽东移，天山北坡相应的水汽辐合和垂直运动配合较佳，因而造成第二阶段降水更加明显。

通过对伊宁、乌鲁木齐和天池3站暴雨过程中GPS-PWV演变特征的分析认为，相比于低槽系统(杨莲梅等，2012)，低涡系统生命史更长，移速较慢，造成的强降水过程中水汽累积和聚集的时间与低涡的位置及滞留时间有关。降水前期，GPS-PWV由气候平均值缓慢增长，增湿时间较长(1～3 d)；GPS-PWV增湿期间，水汽有3～4个变化阶段，出现2～3次水汽急剧增加过程。降水发生前4 h，测站GPS-PWV均有1～2次跃变过程，不同测站水汽增量有所不同，伊宁站和天池站4 h水汽增量达到5 mm 以上，而乌鲁木齐降水前4 h GPS-PWV出现两次跃变，2 h水汽增量均达到5 mm，各站在强降水前均存在水汽的快速聚集过程。当GPS-PWV达到最大时，地面强降水开始，GPS-PWV峰值几乎为气候平均的2倍左右。与西南涡(郝丽萍等，2013)造成的暴雨过程中GPS-PWV特征变化不同的是，西南涡形成前GPS-PWV急剧上升，完全形成时急升结束，东移后GPS-PWV下降至最低，而中亚低涡时间尺度和空间尺度均比西南涡大一个量级，在暴雨发生前，中亚低涡已形成且增湿明显，500 hPa低涡移动路径、700 hPa两支水汽汇合区的移动方向和测站GPS-PWV演变特征较一致。另外此次暴雨过程中，由于水汽异常充沛，各测站GPS-PWV变化较大，对应地面降水强度相差也较大；降水结束后，各站GPS-PWV仍维持一较高值，空气中水汽含量高，这说明对于干旱区暴雨的形成，动力条件相较于水汽条件更加重要，因而不能仅用大气水汽状态条件判断强降水能否出现。

由表 1可见，在中亚低涡影响期间，伊宁站和天池站GPS-PWV急升持续时间均为4 h，伊宁站增幅和极值最大，其小时雨强也最强。降水前4 h，伊宁和天池站大气可降水量存在1～2次跃变过程，水汽最大增幅均超过5.0 mm·(4 h)^-1；当GPS-PWV达到极值后，测站开始出现强降水，小时最大雨强分别为13.1和9.9 mm·h^-1。乌鲁木齐降水前4 h GPS-PWV也存在快速急升，但分为两个阶段：27日19：00—21：00和27日22：00至28日00：00，水汽增幅分别为5.7和4.7 mm·(2 h)^-1，对应GPS-PWV极值为36.4和38.3 mm。与伊宁和天池站不同的是，在暴雨发生期间，乌鲁木齐GPS-PWV又出现了一次急剧增长过程，最强小时降水出现在GPS-PWV达到峰值前后(28日00：00)，最大雨强10.1 mm·h^-1。可见在暴雨发生前，测站上空均有水汽的急剧聚集，空气中的水汽迅速达到饱和，配合动力和热力条件，产生暴雨。

上述分析说明降水前GPS-PWV快速增加与局地暴雨有密切的关系，当GPS-PWV达到峰值时，地面测站出现降水，但极值大小与雨强关系并不明显。所以对于短期降水预报要密切注意GPS-PWV的持续增长时间以及幅度，而不仅仅是它本身的量值。

3.3 中亚低涡和中纬度短波槽造成的乌鲁木齐强降水过程GPS-PWV输送、聚集异同分析

同样受中亚低涡影响，2015年4月16日，乌鲁木齐出现强降水天气，16日17：00—22：00的5 h累积降水量29.8 mm(图 7a)，与6月28日乌鲁木齐降水相似的是，受低涡前偏南气流影响，乌鲁木齐降水前1～2 d GPS-PWV稳定维持在一较高值(15~18 mm)，是多年气候平均值(9.4 mm)的2倍左右，16日11时开始，乌鲁木齐GPS-PWV出现一次缓慢持续的增加过程，至16日17：00达到峰值(20 mm)，是多年气候平均值的2.13倍，GPS-PWV 5 h增幅4 mm，同时强降水开始，最大小时降水量7.3 mm，小时降水量超过5 mm时间持续了4 h。随着强降水的持续，GPS-PWV逐渐减小，当GPS-PWV减小至气候平均值附近时，乌鲁木齐降水结束。而2015年6月9日1 h降水量14.7 mm是由于中纬度短波槽后西北急流触发造成(图 7b)，与低涡过程不同的是，6月9日乌鲁木齐短时强降水前GPS-PWV在2～3 h内快速聚集，PWV达到峰值时开始出现降水；当GPS-PWV减小至气候平均值附近时，降水结束。

对比分析发现，中亚低涡造成的乌鲁木齐强降水发生前GPS-PWV均存在1～2 d的增湿过程，期间GPS-PWV有1～2次持续快速的增加，强降水发生前4～5 h GPS-PWV增幅达到4 mm以上；而短波槽移速快，造成的强降水往往水汽聚集时间较短，GPS-PWV跃变更加明显，与中亚低涡强降水过程相似的是，当GPS-PWV达到峰值时，对应强降水开始，且峰值往往达到气候平均值2倍左右。

4 GPS-PWV与水汽输送及大尺度辐合辐散的关系

有了充足的水汽是降水发生的重要条件，但要产生降水还需要水汽的集中、辐合。因而本文选取低涡停滞时刻(24日14：00)、低涡北移时刻(26日20：00)、低涡东移时刻(27日08：00)从地面到500 hPa 整层水汽通量及其散度进行分析。

降水前期24日14：00(图 8a)，500 hPa低纬度大量暖湿水汽沿偏南气流经青藏高原向中亚低涡输送，低涡增湿时间达42 h。26日14：00(图 8b)，低涡旋转向北移动，受其外围偏南水汽影响，河谷处于水汽通量矢量大值区域，并存在-1×10^-7～-2.5×10^-7 g·cm^-2·hPa^-1·s^-1的强水汽辐合中心，对应伊宁和新源GPS-PWV维持较高值(36.1～38.1 mm)。26日20：00 700 hPa(图 8c)偏东和偏南水汽汇合在河谷上空，河谷水汽通量矢量明显增强，水汽辐合中心由-0.5×10^-7 g·cm^-2·hPa^-1·s^-1迅速增至-3.5×10^-7 g·cm^-2·hPa^-1·s^-1，伊宁站GPS-PWV出现第二次急剧增加，水汽的快速聚集使地面出现少量降水；27日02：00(图略)河谷上空水汽通量辐合进一步增强，辐合中心达-5×10^-7 g·cm^-2·hPa^-1·s^-1，GPS-PWV继续缓升并达到峰值(40.4 mm)，对应河谷开始出现强降水。27日08：00(图 8d) 700 hPa下游副高北抬，贝加尔湖高压南压，偏东气流在河西走廊附近增强，与低涡前部偏南气流汇合在天山北坡，伊宁站GPS-PWV仍处于较高值(37～38 mm)，地面雨强达最强，而水汽通量和水汽通量散度却均有所减弱；同时水汽通量矢量大值区东移至乌鲁木齐，且配合水汽通量辐合中心由-1×10^-7 g·cm^-2·hPa^-1·s^-1增至-3×10^-7 g·cm^-2·hPa^-1·s^-1，乌鲁木齐GPS-PWV处于一次快速增长阶段。以上分析说明700 hPa中亚低涡北上并减弱成槽东移，下游副高先西伸后东撤北抬，偏东和偏南水汽在暴雨区汇合，天山北坡低层自西向东先后剧烈增湿，水汽通量矢量大值区、水汽通量辐合区移动方向和测站GPS-PWV急增趋势较一致。

充足的水汽是降水发生的重要条件，有了水汽的累积和聚集，还必须有水汽的集中、辐合。25日20:00至27日08：00伊宁站(图 9a)均存在强水汽通量辐合和垂直上升运动，但是结合前文GPS-PWV演变可以看出，25日20：00至26日03：00伊宁站处于缓慢增湿过程，GPS-PWV增幅小，因而地面无明显降水；26日04：00—18：00，地面GPS-PWV出现一次急升并维持较高值，但此时辐合区集中在850 hPa以下，中高层均为辐散场，辐合区较浅薄，因而地面仅出现少量降水；27日02：00伊宁站GPS-PWV达到最大值(40.4 mm)，随后27日02：00—08：00 GPS-PWV均处于一较高值(37～40 mm)，对应08：00前后伊宁站900～850 hPa存在-4×10^-7 g·cm^-2·hPa^-1·s^-1的水汽强辐合区和强烈上升运动区，因而低层充沛的水汽在强烈的辐合抬升下被迅速携带至中高层，造成伊宁暴雨。

天池站位于天山山脉北麓迎风坡，海拔1500 m左右，属于天山山区站。从图 9b可以看出天池站强辐合上升运动区域主要存在27日10：00至28日02：00。27日10：00—14：00天池站GPS-PWV处于一次急剧增长过程，水汽快速的在天池站上空聚集，且14：00前后天池站850 hPa存在-6×10^-7 g·cm^-2·hPa^-1·s^-1 的水汽强辐合区，但低层上升运动不明显，因而在14：00仅出现少量降水。16：00—18：00天池站GPS-PWV维持在较高值(24～25 mm)，测站上空水汽充沛，且处于水汽通量辐合区，造成天池站19：00—21：00第一阶段暴雨。27日22：00至28日02：00，天池站GPS-PWV再次急剧增加，在此阶段有较佳的水汽通量辐合和强烈的上升运动配合，对应天池站出现第二阶段暴雨。

以上分析说明，暴雨的产生，不仅需要充沛的水汽，暴雨区上空还需有深厚的水汽辐合。在同样水汽输送、辐合条件下，GPS-PWV急剧增幅越大，对应地面雨强越强，在一定程度上，水汽输送和水汽的辐合与GPS-PWV的剧增存在一定的对应关系。

5 结论与讨论

(1) 这次降水前，500 hPa低纬度暖湿气流向中亚低涡输送和补充，低涡增湿明显，降水期间，700 hPa 偏东水汽接力输送通道建立，并将孟加拉湾暖湿水汽经河西走廊输送至暴雨区上空，与低涡自身携带的水汽有所汇合，降水前暴雨区中低层增湿明显。

(2) 低涡系统降水过程水汽累积和聚集的时间与低涡位置及滞留时间有关。降水发生前1～3 d，测站GPS-PWV均出现1～2次持续增长过程，与700 hPa两支水汽汇合有较好对应关系，在水汽聚集期间测站GPS-PWV有3～4个变化阶段和2～3次水汽急增过程。降水前4 h，测站GPS-PWV有1～2次跃变过程，各站GPS-PWV增幅均达到5 mm·(4 h)^-1，GPS-PWV峰值均能达到气候平均值的2倍左右。

(3) 对于干旱区暴雨的形成，动力条件相较于水汽条件更加重要，GPS-PWV大值区及气候距平值大值区并不完全对应降水大值区。在同样水汽输送、辐合条件下，GPS-PWV急剧增幅越大，地面雨强越强，在一定程度上，水汽输送和水汽的辐合与GPS-PWV的剧增存在一定的对应关系。

(4) 中亚低涡造成的乌鲁木齐强降水发生前GPS-PWV均存在1～2 d的增湿过程，期间GPS-PWV出现1～2次持续快速的增加，强降水发生前4～5 h GPS-PWV增幅达到4 mm以上，GPS-PWV峰值往往达到气候平均值2倍左右。