付文睿，敖澤建，吉哲君，汪治桂

（甘肅省甘南州氣象局，甘肅 合作 747000）

1 概述

甘南高原地處青藏高原東北邊緣 （100°46′～104°44′E，33°06′～36°10′N），屬青藏高原和黃土高原過渡地帶，地勢(shì)西北部高，東南部低，境內(nèi)海拔1100～4900m，大部分地區(qū)在3000m以上。由于地形復(fù)雜，天氣多變，短時(shí)強(qiáng)降水發(fā)生頻次高，暴雨災(zāi)害頻繁。

針對(duì)暴雨天氣過程，許多氣象工作者從不同角度進(jìn)行了廣泛的研究和分析，取得了許多有價(jià)值的成果[1-10]。曾勇等[1]利用WRF模式對(duì)大暴雨過程進(jìn)行了高分辨率數(shù)值模擬,利用模擬資料對(duì)大暴雨的形成進(jìn)行了分析；胡鈺玲等[2]用天氣學(xué)分析和物理量場(chǎng)診斷分析方法,探究了發(fā)生在新疆庫(kù)爾勒至甘肅玉門一帶干旱地區(qū)60年一遇的大暴雨天氣過程的水汽來(lái)源以及觸發(fā)機(jī)制；劉洋等[3]從天氣形勢(shì)、中尺度特征和環(huán)境場(chǎng)特征等方面分析了重慶的一次特大暴雨過程；付培健等[4]利用NCEP再分析資料和中尺度WRF模式對(duì)隴南一次暴雨過程進(jìn)行了模擬,并使用模式輸出產(chǎn)品作了多種物理量診斷分析；章麗娜等[5]采用配料法分析了暴雨發(fā)生前北京中尺度環(huán)境的時(shí)空演變特征及影響因子。大量研究為暴雨預(yù)報(bào)提供了有力的參考依據(jù)，但對(duì)于甘南高原暴雨的研究較少。利用綜合觀測(cè)及區(qū)域自動(dòng)站降水資料，對(duì)2019年7月28日發(fā)生在甘肅省甘南高原的一次暴雨天氣過程進(jìn)行診斷分析，意圖提高對(duì)暴雨的預(yù)報(bào)預(yù)警水平。

2 降水實(shí)況及災(zāi)情

2019年7月28日下午至夜間，甘南州共計(jì)162個(gè)測(cè)站（91個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)）出現(xiàn)降水天氣，其中暴雨2站，大雨22站，最大降水量及最大小時(shí)雨強(qiáng)出現(xiàn)在夏河八角城，降水量為70.9mm，最大雨強(qiáng)為38.3mm/h。此次降水過程，具有降水強(qiáng)度大、降水量多、致災(zāi)性強(qiáng)等特點(diǎn)。降水及次生災(zāi)害造成的人員死亡數(shù)量，屬2010年以來(lái)之最。造成迭部縣達(dá)拉鄉(xiāng)次哇村發(fā)生暴雨泥石流災(zāi)害，致使2人死亡，2人失蹤，12037人受災(zāi)，直接經(jīng)濟(jì)損失2.34億元。暴雨過程還造成夏河縣1人死亡，7300人受災(zāi)，直接經(jīng)濟(jì)損失2298.26萬(wàn)元；合作市直接經(jīng)濟(jì)損失1046.58萬(wàn)元。

3 形勢(shì)分析

3.1 高空形勢(shì)

如圖1，7月28日08h 500hPa上，中緯度亞歐大陸為兩槽一脊形勢(shì)，貝加爾湖附近有一低渦。新疆北部有一冷中心，冷中心溫度為16℃。高空鋒區(qū)位于天山-甘肅北部一帶。西太平洋副熱帶高壓脊西伸至90°E到100°E之間，脊線位置在 25°N到30°N之間，甘南處于西太平洋副熱帶高壓西北側(cè)的潮濕不穩(wěn)定環(huán)境中，其西北側(cè)不斷有冷空氣下滑，青海中部和甘肅中部有切變線向東移動(dòng)，冷暖空氣在甘肅南部交綏。

對(duì)應(yīng)500hPa、700hPa上貝加爾湖地區(qū)也有低渦，深厚的低渦穩(wěn)定維持，低渦后部西北氣流將攜帶冷空氣東移。高空鋒區(qū)位置與500hPa位置較為一致。從四川盆地到甘肅中部，為一致的西南氣流，700hPa低層的西南暖濕氣流為暴雨的形成帶來(lái)了充足的水汽。

圖1 7月28日08：00 500hPa高空形勢(shì)

3.2 地面形勢(shì)

14時(shí)地面上內(nèi)蒙古西部至甘肅中部為一高壓中心，甘南附近為一低壓中心，甘南地區(qū)以東南風(fēng)為主，在高低壓中心之間、甘肅寧夏黃河流域附近，有一條冷鋒，冷鋒前低壓中增溫減壓作用明顯，除瑪曲外，甘南各地氣溫均升至23℃以上。鋒面云系位于冷鋒后部，在青海東部，也有對(duì)流云團(tuán)生成并發(fā)展。

至17時(shí)，冷鋒進(jìn)一步南移，西段已移動(dòng)至甘南北部地區(qū)，伴隨冷鋒的南移，鋒面云系也南移。在青海東部，西段鋒面前部地區(qū)，對(duì)流云團(tuán)獲得進(jìn)一步發(fā)展，云頂亮溫降低，冷云蓋面積擴(kuò)大，說(shuō)明對(duì)流云團(tuán)頂部高度增加。此時(shí)在甘南地區(qū)已經(jīng)開始出現(xiàn)降水，隨著對(duì)流的發(fā)展，18時(shí)至20時(shí)前后，甘南北部地區(qū)出現(xiàn)了最強(qiáng)降水時(shí)段（如圖2所示）。

圖2 7月28日17h地面形勢(shì)+紅外云圖

4 診斷分析

4.1 探空診斷

從合作站7月28日08時(shí)探空資料分析 （如圖3所示），在700-600hPa之間有較為深厚的濕層，相對(duì)濕度很大，20時(shí)發(fā)生了降水之后，整層大氣相對(duì)濕度都增大。

由于甘南地區(qū)海拔高，空氣稀薄，夜間輻射冷卻迅速，輻射降溫特別明顯，因此清晨探空很難出現(xiàn)明顯CAPE，而此次降水過程之前，清晨出現(xiàn)了明顯的CAPE，為283.9J/kg，說(shuō)明大氣中已經(jīng)儲(chǔ)存了對(duì)流發(fā)生的能量，而午后，隨著氣溫升高，能量進(jìn)一步增強(qiáng)，之后發(fā)生了對(duì)流。

低層至300hPa是較為一致的南風(fēng)，垂直風(fēng)切變較小，小的垂直風(fēng)切變，雖然對(duì)雷暴大風(fēng)等天氣的出現(xiàn)不利，但是對(duì)于暴雨的出現(xiàn)是有利的，它可以使風(fēng)暴在某一地區(qū)較長(zhǎng)時(shí)間的維持，造成某一地區(qū)的明顯降水。0℃高度層已經(jīng)到了6km附近，這樣高的0℃高度層，使得降水以暖云降水為主，而暖云的降水效率較冷云更高，降水量更大。

圖3 7月28日08：00合作站探空?qǐng)D

4.2 物理量診斷

4.2.1 水汽通量散度

水汽通量散度可以揭示水汽輸送是否在某個(gè)區(qū)域集中以及集中的程度。本次過程降水中心在八角城，沿八角城所在經(jīng)度（102.3°E）作7月28日 08：00水汽通量散度的剖面（圖略），在700hPa以上為一致的負(fù)散度，中心值-20×10-7g·cm-2·hPa-1·s-1，即在700hPa及以上水汽輻合明顯，輸送來(lái)的水汽集中程度非常高，這為暴雨的發(fā)生提供了充足的水汽條件。

4.2.2 相對(duì)濕度

相對(duì)濕度的大小可以直接反映空氣距離飽和的程度。7月28日08時(shí)700hPa相對(duì)濕度在甘肅南部都超過了80%，說(shuō)明低層大氣的飽和程度高，低層大范圍的區(qū)域濕度條件良好，對(duì)暴雨的發(fā)生有重要指示意義。

4.2.3 渦度

大氣基本上是作渦旋運(yùn)動(dòng)的，渦度表示了流體質(zhì)塊的旋轉(zhuǎn)程度和方向，渦度在一定程度上表示了氣壓的變化。7月28日08時(shí)青海南部為一正渦度中心，甘南地區(qū)為一負(fù)渦度中心（如圖4所示）。結(jié)合08時(shí) 500hPa風(fēng)場(chǎng)（圖1）可以看出，從青海南部到甘南地區(qū)，有明顯的正渦度平流輸送（20時(shí)由于正渦度平流的輸送，甘南地區(qū)已經(jīng)為正渦度中心）。正渦度平流將導(dǎo)致500hPa層次渦度增加，流場(chǎng)和氣壓場(chǎng)產(chǎn)生不適應(yīng)，在地轉(zhuǎn)偏向力的作用下，產(chǎn)生水平輻散。輻散的結(jié)果，使得低層減壓，低層的氣壓場(chǎng)和流場(chǎng)也產(chǎn)生不適應(yīng)，在氣壓梯度力的作用下，產(chǎn)生補(bǔ)償?shù)乃捷椇?，地面系統(tǒng)發(fā)展。低層輻合、高層輻散，促使上升運(yùn)動(dòng)發(fā)展，為暴雨的發(fā)生提供了動(dòng)力條件。

圖4 7月28日08時(shí)500hPa渦度

4.2.4 K指數(shù)

K指數(shù)用作對(duì)流性天氣的一個(gè)熱力指標(biāo)。在本次暴雨天氣過程中，甘肅南部地區(qū)K指數(shù)超過了36℃，在甘南達(dá)到了40℃，表明大氣中的能量條件非常好，在具備水汽條件和動(dòng)力條件的基礎(chǔ)上，充足的能量條件促使了暴雨的發(fā)生。

5 結(jié)論

通過從環(huán)流形勢(shì)、探空及物理量診斷，對(duì)2019年7月28日出現(xiàn)在甘南的一次局地暴雨過程進(jìn)行了綜合分析，得出以下結(jié)論：

這是一次發(fā)生在西太副高西北側(cè)西南氣流型的對(duì)流性暴雨天氣過程，冷暖空氣的交綏促使了暴雨的發(fā)生。500hPa切變線、西太平洋副熱帶高壓、700hPa切變線、地面冷鋒是本次甘南暴雨過程的影響觸發(fā)系統(tǒng)。

清晨明顯的CAPE對(duì)暴雨的發(fā)生有重要指示意義，低層明顯的濕層對(duì)暴雨的發(fā)生提供了濕度條件，較小的垂直風(fēng)切變使得暴雨維持時(shí)間相對(duì)較久，高的0℃高度層表明以暖云降水為主，降水效率更高。

低層大氣飽和度高、水汽集中程度高，為暴雨的發(fā)生提高了水汽條件；明顯的正渦度平流為暴雨的發(fā)生提供了動(dòng)力條件；大的K指數(shù)表明環(huán)境能量充足，為暴雨的發(fā)生提供了熱力條件。