暴雨是我国主要的灾害性天气之一(陶诗言,1980;丁一汇和张建云,2009),其导致的洪涝灾害常危及人民生命财产,给国民经济带来巨大损失(苟阿宁等,2019;刘扬和王维国,2020;许凤雯等,2020)。我国暴雨频发于长江中下游、华南、华西和华北等地区(鲍名和黄荣辉,2006;陈栋等,2015),暴雨日数南方多北方少、东部多西部少,沿海多内陆少。近年来,气象学者对我国季风区暴雨的时空分布特征、形成机理和预报方法等进行了大量研究(吴丽姬等,2007;王东海等,2007;王春学等,2017;汪玲瑶等,2018;高守亭等,2018),为暴雨预报、洪涝灾害风险评估和防灾减灾提供了科学依据(黄荣辉等,2012;廖代强等,2019;苏冉等,2019)。
新疆位于中国西北部,地域辽阔,地形复杂,北部的阿尔泰山、中部的天山、南部的昆仑山和北疆的准噶尔盆地、南疆的塔里木盆地构成特殊的“三山夹两盆”地形。新疆远离海洋,是典型的干旱半干旱地区,主要受西风带天气系统影响,降水特征与我国东部季风区存在显著差别(张家宝等,1986;张家宝和邓子风,1987;马淑红和席元伟,1997)。新疆的暴雨雨量与我国东部地区相比明显偏少,但其相对强度很大,一次暴雨过程的降水量甚至能接近或超过当地的年平均降水量(杨莲梅,2003)。由于新疆地表植被少,贮水能力差,暴雨极易诱发山洪、泥石流、山体滑坡等次生灾害,给人民生命和财产带来巨大损失。1996年7月新疆出现持续性大范围暴雨过程,引发特大洪水造成境内3条铁路干线和主要的国道、省道几乎全部中断,直接经济损失高达40.9亿元,超过了新疆1995年地方财政总收入(马禹等,1998)。2018年7月31日,新疆哈密市伊州区沁城乡小堡发生极端暴雨,过程降雨量为110 mm,超过该地历史最大年降雨量(52.4 mm),暴雨引发射月沟水库溃坝,造成多人遇难,当地公路、铁路、电力和通信设施严重受损。
研究表明,20世纪80年代后期以来,青藏高原北侧的西北干旱区由暖干向暖湿转型,新疆是显著转型区,在整个西北区域转型特征最为突出(施雅风等,2002;2003)。进入21世纪后,新疆暴雨增多(杨莲梅等,2011),特别是近10年新疆暴雨造成的灾害约占当地气象灾害的40%。由于受到观测技术水平的限制,20世纪90年代前,新疆仅有105个国家基本气象站,因此早期开展的新疆暴雨特征研究不论是空间尺度还是时间尺度都相对较粗(张家宝和邓子风,1987),难以全面系统地揭示新疆暴雨的精细化特征。目前,新疆的暴雨研究主要从天气学角度,通过大量的天气个例分析,对造成新疆暴雨的大尺度环流背景(张云惠等,2015;孙颖姝等,2019)、中尺度天气系统(杨霞等,2014;曾勇等,2019;刘晶等,2019)和暴雨过程的水汽输送及快速集中机制(张俊兰等,2016)等都有了一定的认识。近年来,随着自动气象站网的不断完善,目前新疆已建成1 800余个自动气象站,高时空分辨率的降水资料为深入系统地开展新疆暴雨精细化特征研究提供了条件。