井 宇，陳 闖，胡啟元

(1.陜西省氣象臺，西安 710014；2.陜西省氣象科學研究所，西安 710016)

洪澇災害是我國發(fā)生頻度高、造成損失巨大的一種自然災害[1]。山洪泥石流大多由暴雨誘發(fā)，而暴雨則是在中小尺度系統(tǒng)直接作用下產(chǎn)生，它具有歷時短、強度高、局部性強等特點。尤其是突發(fā)性暴雨，具有明顯的中小尺度特征，由于前期征兆不明顯，常常在非常短的時間內(nèi)造成嚴重的洪澇災害[2]。有關(guān)陜西自然災害：張雅斌等[3]的研究表明，降雨是各類誘發(fā)因素中引發(fā)地質(zhì)災害的最主要因素；張弘等[4]給出陜西暴雨若干特征；杜繼穩(wěn)等[5]對突發(fā)性暴雨做了一些初步研究；苑海燕等[6]研究表明，陜北暴雨以局地性為主，且歷時短；雷向杰等[7]在分析陜西極端天氣氣候事件與氣象災害指出，2012年佳縣出現(xiàn)百年不遇的極端降水，災情嚴重?？v觀上述研究，對陜北區(qū)域性大暴雨造成大洪災方面的研究比較少。

榆林市地處黃土高原(毛烏素沙地東南部)，西南部有青藏高原、北有陰山山脈、西有賀蘭山脈、東有太行山脈，由于特殊的地理位置，中尺度暴雨時有發(fā)生[8]，而且這類暴雨雨強大，洪澇災害嚴重。本文選取榆林市2017年7月25—26日陜西北部發(fā)生的一次區(qū)域性大暴雨(局地特大暴雨)造成的罕見洪災為研究對象，研究洪災成因及暴雨落區(qū)成因，為陜西北部致洪大暴雨的預報服務提供有益依據(jù)。

1 暴雨概況及受災情況

2017年7月25日08時—26日08時，陜西北部普降暴雨和大暴雨(圖1)。其中，子洲、米脂、綏德、橫山、吳堡為大暴雨，靖邊、佳縣降暴雨，綏德趙家砭降特大暴雨，降水量達到252.3 mm。由于暴雨范圍廣、強度大、持續(xù)時間長，無定河流域出現(xiàn)歷史罕見大洪水。26日04時，無定河支流大理河青陽岔站洪峰流量達1 840 m3/s，為歷史實測最大洪水，洪水導致大理河子洲段洪水漫堤，子洲縣城被淹；26日05時05分，綏德站洪峰流量達3 160 m3/s，超過保證流量(1 350 m3/s)，列1960年有實測資料以來第1位(歷史次大流量2 450 m3/s，1977年8月)，洪水導致無定河綏德段洪水漫堤，綏德縣城被淹。

圖1 2017-07-25T08—26T08降水量(單位為mm)

暴雨引發(fā)的洪災造成榆林市9縣區(qū)39.67萬人受災；因災死亡12人(綏德縣6人、子洲縣6人)，失蹤1人(子洲縣)；緊急轉(zhuǎn)移安置8.41萬人，需緊急生活救助人口5.11萬人；農(nóng)作物受災面積51 620 hm2，其中絕收面積8 890 hm2，毀壞耕地126 hm2，因災死亡大牲畜561頭，死亡羊只3 329只；倒塌房屋507戶1 083間，嚴重損壞房屋2 242戶6 863間，一般損壞房屋4 472戶12 218間；直接經(jīng)濟損失46.22億元(其中農(nóng)業(yè)損失3.83億元，工礦企業(yè)損失6.89億元，基礎設施損失19.96億元，公益設施損失3.56億元，家庭財產(chǎn)損失11.98億元)。

2 洪災成因

無定河流域綏德段特大洪水定義：流量達到5 000 m3/s以上；無定河流域綏德段大洪水定義：2 000 m3/s≤流量<5 000 m3/s。 綏德處在無定河流域的丘陵溝壑區(qū)，特殊的地理地貌導致歷史上發(fā)生數(shù)次洪災。1919年8月6日發(fā)生特大洪水，流量達到9 210 m3/s ，超過保證流量(1 350 m3/s)接近7倍；1977年8月5日發(fā)生大洪水，流量達到2 350 m3/s ，超過保證流量接近2倍；2017年7月26日再次發(fā)生大洪水，流量達到3 160 m3/s，超過保證流量2.3倍。

2017年7月25日08:00—26日08:00，橫山(1954年建站，無定河流域)、米脂(1970年建站，無定河流域)、子洲(1971年建站，大理河流域)24小時降水量突破歷史極值。

無定河流域米脂和綏德2017年7月25日08:00—26日08:00 24小時降水量：綏德趙家砭、四十鋪降水量達到252.3 mm和245.8 mm，另外有10個鄉(xiāng)鎮(zhèn)降大暴雨，13個鄉(xiāng)鎮(zhèn)降暴雨；分析大理河流域(無定河支流)子洲2017年7月25日08:00—26日08:00 24小時降水量：子洲縣站和周儉鎮(zhèn)降水量達到218.7 mm和214.5 mm，另外有3個鄉(xiāng)鎮(zhèn)降大暴雨，4個鄉(xiāng)鎮(zhèn)降暴雨；大范圍的暴雨為大洪水的形成創(chuàng)造了有利條件。

無定河流域(米脂、綏德、橫山)和大理河流域(子洲、靖邊)2017年7月25日08:00—26日08:00降水期間的雨強(圖2a)：25日21:00，開始出現(xiàn)≥30 mm和≥50 mm的雨強；26日01:00，≥30 mm雨強的鄉(xiāng)鎮(zhèn)上升至13個，26日00:00同時出現(xiàn)兩個鄉(xiāng)鎮(zhèn)雨強≥50 mm；02:00，≥30 mm雨強的鄉(xiāng)鎮(zhèn)達到19個，≥50 mm雨強鄉(xiāng)鎮(zhèn)達到5個；03:00，≥30 mm雨強的鄉(xiāng)鎮(zhèn)達23個，≥50 mm雨強鄉(xiāng)鎮(zhèn)達6個；04:00，≥30 mm雨強的鄉(xiāng)鎮(zhèn)減至14個，≥50 mm雨強鄉(xiāng)鎮(zhèn)減至2個；從26日05:00開始，≥30 mm雨強的鄉(xiāng)鎮(zhèn)數(shù)量進一步減少。長達8小時以上大范圍、大雨強的降水，是綏德、子洲洪災形成的一個重要原因。

圖2 2017-07-25T21—26T08大理河和無定河流域≥30 mm/h和≥50 mm/h雨強鄉(xiāng)鎮(zhèn)數(shù)量隨時間分布(a)；2017-07-25T21—26T08綏德、橫山和子洲降水量隨時間變化(b)

綏德處在無定河和大理河(無定河支流)的交匯處，從綏德、橫山和子洲小時降水量(圖2b)可見，子洲、橫山(綏德上游)25日23:00至26日00：00時出現(xiàn)≥30 mm降雨量，而綏德26日02:00至03:00出現(xiàn)≥30 mm降雨量，兩條河流洪峰的疊加也是綏德形成大洪水的另一重要因素。

3 衛(wèi)星云圖特征

從衛(wèi)星云圖(圖3)和綏德、橫山和子洲小時降水量(圖2a)可以看出，25日18:00，河套內(nèi)分布著零散的對流云團，TBB最低值達-52 ℃；21:00，云團在緩慢東移過程中合并發(fā)展，形成2個面積較大的對流云團，云頂紅外亮溫TBB最低達-67 ℃以下，河套南部云團的發(fā)展造成子洲第一次強降水；22:00，兩云團進一步合并；23:00，在云團的西南方新生一β中尺度對流云團，且新生云團TBB最低達-67 ℃以下；26日00:00，原對流云團和新生β中尺度對流云團繼續(xù)合并發(fā)展，云團強中心TBB降低至-72 ℃以下，橫山、子洲強降水開始，25日23:00—26日00:00橫山降水量達到46.3 mm，子洲降水量達到32.8 mm；26日01:00，云團合并的區(qū)域顯著發(fā)展，TBB小于-67 ℃面積迅速增長，子洲、橫山強降水持續(xù)；26日03:00，對流云團在東移過程中小于-52 ℃面積繼續(xù)增長，但云團中心強度減弱，子洲降水強度大大減弱，而綏德強降水開始，26日02:00—04:00綏德降水量達到69.2 mm；26日05:00，云團強中心進一步減弱，綏德降水持續(xù)，但雨強很快減弱；26日06:00之后，云團逐漸東移出陜西境內(nèi)，降水減弱。

4 暴雨落區(qū)探討

4.1 中尺度綜合分析

暴雨即將開始時(25日20:00)，500 hPa天氣圖上副高強盛，北界位于35°N附近，陜北受副高外圍西南氣流影響，副高北側(cè)有短波槽東移至寧夏附近，700 hPa上廣西至陜西北部形成較一致的偏南氣流，偏南氣流前方為溫度露點差小于5 ℃的濕區(qū)，且存在明顯的氣流輻合區(qū)，850 hPa上切變位于河套西部，陜西北部仍然受偏南氣流影響，暴雨發(fā)生在500 hPa低槽和850 hPa切變東側(cè)及700 hPa偏南氣流前方的風速輻合區(qū)(圖4)。大暴雨中心剖面圖顯示低層長時間受強偏南氣流影響，25日20:00暴雨區(qū)上空水汽通量中心值高達18 g/(cm·hPa·s)(圖5a)，26日02:00增長至21 g/(cm·hPa·s)以上(圖5b)，為暴雨的發(fā)生發(fā)展提供了有利的水汽條件。

4.2 地面中尺度分析

25日14:00，在河套西部存在一弱冷鋒(圖6a)；20:00，河套弱冷鋒北段東移(移至河套中部)，在弱冷鋒前方生成一橫切變線，在橫切變線上觸發(fā)了強對流云團的發(fā)展，子洲第1次出現(xiàn)雨強≥30 mm/h的強降水(圖6b)；23:00，河套弱冷鋒出現(xiàn)不連續(xù)后退(圖6c)，25日22:00—23:00，橫山、子洲雨強出現(xiàn)大幅度減??；26日02:00(圖6d)，河套弱冷鋒北段再次東移(移至河套中部)，弱冷鋒前方再次生成一橫切變線，橫切變線上再次觸發(fā)了強對流云團的發(fā)展，子洲出現(xiàn)第2次雨強≥30 mm/h的強降水，橫山、綏德也出現(xiàn)雨強≥30 mm/h的強降水。

4.3 地面濕焓場與暴雨落區(qū)

從地面濕焓(圖7)和(圖2a)可以看出，25日20:00(圖略)，暴雨區(qū)南側(cè)形成濕焓≥68 ℃的高能中心；21:00(圖7a)，伴隨高能區(qū)西部≤60 ℃低能舌的入侵，觸發(fā)子洲強對流云團的發(fā)展，子洲產(chǎn)生第1次雨強≥30 mm/h的強降水；22:00(圖略)，低能舌減弱，22:00—23:00子洲雨強減弱；23:00(圖7b)，西部濕焓低能區(qū)范圍增大(濕焓中心值≤50 ℃)和鋒生，在高能舌內(nèi)再次觸發(fā)強對流云團的發(fā)展，橫山和子洲25日23:00—26日00:00出現(xiàn)雨強≥30 mm/h的強降水；之后濕焓中心值≤50 ℃的低能區(qū)維持、低能區(qū)和高能舌之間濕焓等值線密集區(qū)維持(圖略)，暴雨維持，只是26日00:00—26日01:00雨強略有減??；7月26日02:00—03:00(圖7c、圖7d)，隨著濕焓≤50 ℃區(qū)域前方鋒區(qū)擾動的生成和發(fā)展，觸發(fā)強對流單體在綏德發(fā)展，綏德26日02:00—04:00出現(xiàn)雨強≥30 mm/h強降水；7月26日04：00—07:00(圖略)，隨著鋒區(qū)擾動繼續(xù)向東推進(高能舌的縮小)，綏德、子洲雨強減小，直至26日08:00，降水減弱。

圖4 2017-07-25T20高空綜合分析圖

圖5 2017年7月水汽通量(單位為g/(cm·hPa·s))和風場沿大暴雨中心剖面(a 25日20:00，b 26日02:00)

圖6 地面中尺度系統(tǒng)的活動(綠色區(qū)為暴雨區(qū)；a 2017-07-25T14:00，b 2017-07-25T20:00，c 2017-07-25T23:00，d 2017-07-26T02:00)

圖7 地面濕焓(★為大暴雨站點；a 2017-07-25T21:00，b 2017-07-25T23:00，c 2017-07-26T02:00，d 2017-07-26T03:00)

5 結(jié)論

(1)米脂、子洲24小時降水量突破歷史極值，無定河流域出現(xiàn)范圍廣、強度大(雨強≥30 mm/h)、持續(xù)時間長的暴雨，上下游洪峰的疊加是洪災形成的重要因素。

(2)衛(wèi)星云圖觀測表明無定河流域大范圍的暴雨是中尺度強對流云團相互作用形成的，強降水與對流云團合并發(fā)展密切相關(guān)。

(3)暴雨發(fā)生在500 hPa低槽和850 hPa切變東側(cè)，700 hPa偏南氣流前方的風速輻合區(qū)；地面冷鋒的東移、鋒前橫切變線的生成是暴雨的觸發(fā)機制之一。濕焓的高值舌和梯度大值區(qū)與暴雨區(qū)有較好的對應關(guān)系。