蘆笑玉

甘南夏河機(jī)場(chǎng)分公司，甘肅蘭州 730000

暴雨是我國(guó)大部分地區(qū)出現(xiàn)頻率較高的一類天氣現(xiàn)象。暴雨會(huì)造成房屋和水庫坍塌、農(nóng)田淹沒、山洪暴發(fā)、電訊和交通中斷，在危害人們生命安全的同時(shí)，影響工農(nóng)業(yè)的正常生產(chǎn)，并造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失[1]。

近年來，我國(guó)很多氣象學(xué)者均將暴雨天氣現(xiàn)象作為重要的研究課題，并且獲得了大量研究成果。壽紹文[2]結(jié)合中國(guó)暴雨的特點(diǎn)、環(huán)流形勢(shì)、天氣系統(tǒng)、形成機(jī)制與診斷、預(yù)報(bào)方法等方面的研究進(jìn)展進(jìn)行了系統(tǒng)的梳理與探究，指出中國(guó)暴雨具備顯著的地域性、季節(jié)性、階段性的特點(diǎn)。大范圍降水的環(huán)流形勢(shì)類型包括穩(wěn)定經(jīng)向型、穩(wěn)定緯向型和中低緯相互作用型等類型。張丙辰等[3-4]指出暴雨天氣形成機(jī)制較為復(fù)雜，涉及梅雨鋒、西南渦、切變線、低空急流、東北低渦、暖區(qū)暴雨等影響系統(tǒng)，其演變機(jī)理和形成機(jī)制有待深入探究。

甘南州隸屬甘肅省，地處甘肅省西南部，青藏高原東北邊緣，地理坐標(biāo)處于100°46′～104°44′E，33°06′～36°10′N之間，該地區(qū)屬于青藏高原、黃土高原與隴南山地的過渡區(qū)。境內(nèi)地形地貌復(fù)雜，包括山原、山地、丘陵、峽谷，整體地勢(shì)呈現(xiàn)西北高、東南低的特點(diǎn)。

甘南州屬大陸性氣候區(qū)，氣溫低、光照時(shí)間長(zhǎng)、無霜期短、氣候復(fù)雜多變，降水大多數(shù)集中在5—9月，該時(shí)間段經(jīng)常出現(xiàn)暴雨天氣。一旦出現(xiàn)暴雨天氣，極易引發(fā)洪澇災(zāi)害，給甘南州經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和老百姓生命財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成極大威脅。因此，以2019年7月底一次對(duì)流性暴雨天氣為例，重點(diǎn)對(duì)甘南州此次暴雨天氣成因進(jìn)行分析，為深入掌握甘南州暴雨天氣發(fā)生規(guī)律和形成機(jī)制、提升甘南州暴雨天氣預(yù)報(bào)水平、更高效地開展暴雨天氣預(yù)報(bào)預(yù)警服務(wù)提供指導(dǎo)。

1 天氣概況

2019年7月28日下午至晚上，甘南州大范圍發(fā)生了一次強(qiáng)降水天氣過程。據(jù)統(tǒng)計(jì)，此次發(fā)生降水天氣的測(cè)站有162個(gè)，其中22個(gè)測(cè)站達(dá)到大雨量級(jí)，2個(gè)測(cè)站達(dá)到暴雨量級(jí)，小時(shí)雨強(qiáng)最大值和降水量最多值均發(fā)生于甘南州夏河八角城，分別為38.3 mm/h、70.9 mm。

此次降水天氣具備降水量多、雨強(qiáng)大、危害嚴(yán)重等特征。受強(qiáng)降雨影響，多地遭受山洪、城市內(nèi)澇等次生災(zāi)害，給人民生產(chǎn)生活造成巨大經(jīng)濟(jì)損失。

2 環(huán)流形勢(shì)分析

2.1 高空形勢(shì)分析

通過對(duì)500 hPa形勢(shì)場(chǎng)進(jìn)行分析可知（圖1），2019年7月28日08:00，中緯度歐亞大陸大氣環(huán)流形勢(shì)為兩槽一脊型，有一個(gè)低渦分布在貝加爾湖一帶。冷中心處于新疆北部地區(qū)，冷中心溫度為16.0 ℃。高空鋒區(qū)處在新疆天山至甘肅北邊區(qū)域。副高的高壓脊朝西延伸至90°～100°E區(qū)域內(nèi)，脊線處于25°～30°N范圍。甘南州處于副高西北側(cè)潮濕不穩(wěn)定環(huán)境，且西北邊持續(xù)存在冷空氣下滑、青中和隴中一帶存在切變線，其不斷朝著東部區(qū)域發(fā)展，冷暖氣流在甘南州一帶交綏，適宜于強(qiáng)降水天氣的發(fā)生。

圖1 2019年7月28日08:00 500 hPa高空形勢(shì)

在700 hPa形勢(shì)場(chǎng)上，貝加爾湖一帶分布著低渦，深厚的低渦始終存在，低渦后部西北氣流夾雜著冷空氣不斷向東部移動(dòng)。高空鋒區(qū)所處區(qū)域幾乎與500 hPa所處區(qū)域相吻合。西南氣流對(duì)川中東部至隴中一帶造成影響。700 hPa低空西南暖濕氣流為本次甘南州對(duì)流性暴雨天氣的發(fā)生提供了有利的水汽條件。

2.2 地面形勢(shì)分析

在地面形勢(shì)場(chǎng)上，2019年7月28日14:00有一高壓中心處于蒙西地區(qū)至隴中一帶，有一低壓中心處于甘南一帶，甘南地區(qū)受東南風(fēng)影響，有一冷鋒處于高低壓中心之間、黃河上游一帶，冷鋒前低壓中增溫減壓效應(yīng)顯著，甘南州氣溫上升幅度較大。鋒面云系處在冷鋒后部，有對(duì)流云團(tuán)在青海東部區(qū)域生成且不斷發(fā)展。至7月28日17:00，冷鋒持續(xù)朝南邊移動(dòng)，西段逐漸發(fā)展至甘南州北邊區(qū)域。隨著冷鋒的不斷南移，鋒面云系朝南邊發(fā)展。

在青海東部，西段鋒面前部區(qū)域，對(duì)流云團(tuán)發(fā)展步伐加快，云頂亮溫下降，冷云覆蓋范圍越來越大，這意味著對(duì)流云團(tuán)頂部高度增加較為顯著。此時(shí)，甘南州開始強(qiáng)降雨天氣。隨后在對(duì)流系統(tǒng)持續(xù)發(fā)展的形勢(shì)下，7月28日18:00～20:00，甘南州北部區(qū)域降水達(dá)到最強(qiáng)狀態(tài)（圖2）。

圖2 2019年7月28日地面形勢(shì)和紅外云圖

3 物理量場(chǎng)分析

3.1 水汽條件分析

3.1.1 相對(duì)濕度 暴雨天氣的發(fā)生需要良好的水汽條件[9]。從此次降水天氣期間相對(duì)濕度條件可知，2019年7月28日08:00，700 hPa甘南州相對(duì)濕度均達(dá)到80%以上。這意味著低空大氣的飽和程度較高，甘南州具備良好的濕度條件，有利于強(qiáng)降雨天氣的形成。

3.1.2 水汽通量散度 通過對(duì)此次甘南州暴雨中心水汽通量散度條件進(jìn)行分析可知，2019年7月28日08:00甘南州暴雨中心700 hPa以上高度層均屬于一致的負(fù)散度，其中心值為-20×10-7g/(cm2·hPa·s)。不難看出，甘南州暴雨中心700 hPa及以上高空水汽輻合顯著，水汽輸送條件好，為此次對(duì)流性暴雨天氣發(fā)生發(fā)展提供了豐富的水汽條件。

3.2 動(dòng)力條件分析

2019年7月28日08:00，有1個(gè)負(fù)渦度中心分布在甘南州，有1個(gè)正渦度中心分布在青南一帶（圖3）。結(jié)合500 hPa形勢(shì)場(chǎng)可知，自青南至甘南州存在顯著的正渦度平流輸送。7月28日20:00，因?yàn)檎郎u度平流的輸送，甘南州變成正渦度中心。正渦度平流使500 hPa高度層渦度越來越多，流場(chǎng)和氣壓場(chǎng)并不適應(yīng)，在地轉(zhuǎn)偏向力的作用下，產(chǎn)生水平輻散；低層氣壓場(chǎng)和流場(chǎng)同樣不適應(yīng)，受氣壓梯度力的影響，形成水平輻合，地面系統(tǒng)持續(xù)發(fā)展。高層輻散、低層輻合的配置，使得上升運(yùn)動(dòng)得到進(jìn)一步發(fā)展[10]，為此次降水天氣的形成提供了有利的動(dòng)力條件。

圖3 2019年7月28日08:00 500 hPa渦度場(chǎng)

3.3 不穩(wěn)定能量條件分析

通過分析甘南州合作探空站資料可知，2019年7月28日08:00有較為深厚的濕層處于700～600 hPa范圍內(nèi)，相對(duì)濕度較大（圖4）。7月28日20:00降水天氣出現(xiàn)后，整層大氣相對(duì)濕度均較大。因?yàn)楦誓现莺０胃?，空氣較為稀薄，晚上輻射冷卻較快，輻射溫度下降十分顯著，因此，清晨甘南州探空資料難以出現(xiàn)顯著的對(duì)流有效位能（CAPE），但此次對(duì)流性暴雨天氣前，甘南州存在顯著的對(duì)流有效位（CAPE），數(shù)值為283.9 J/kg，這意味著大氣中已積聚了大量不穩(wěn)定能量；午后，甘南州溫度大幅增加，能量越來越強(qiáng)，由此產(chǎn)生了強(qiáng)降水天氣。低空至300 hPa受南風(fēng)影響，垂直風(fēng)切變小，雖說其不適宜于雷暴大風(fēng)天氣的發(fā)生，然而有益于暴雨天氣的產(chǎn)生[11]。

圖4 2019年7月28日08:00甘南州合作站探空資料

0 ℃高度層至6 000 m一帶，0 ℃高度層較高，使得降水天氣主要為暖云降水，但暖云的降水效率高于冷云，降水量偏大。此外，在此次降水期間，甘南州K指數(shù)均達(dá)到35 ℃以上，局部地區(qū)達(dá)40 ℃以上，這意味著甘南州局部良好的大氣不穩(wěn)定能量條件[12]，非常有利于強(qiáng)降水天氣的發(fā)生發(fā)展。

4 結(jié)論

（1）此次暴雨天氣發(fā)生之前，中緯度歐亞大陸大氣環(huán)流形勢(shì)為兩槽一脊型。甘南州處于副高西北側(cè)潮濕不穩(wěn)定環(huán)境，且西北邊持續(xù)存在冷空氣下滑，青中和隴中一帶存在切變線，不斷朝著東邊區(qū)域發(fā)展，冷暖氣流在甘南州一帶交綏，促進(jìn)了暴雨天氣的發(fā)生。此次暴雨天氣的主要影響系統(tǒng)包括500 hPa高空槽、副高、低空急流和地面冷鋒。

（2）降水期間，700 hPa甘南州相對(duì)濕度均達(dá)到80%以上，低空大氣的飽和程度較高，700 hPa及以上高空水汽輻合顯著，水汽輸送條件好，這些為此次對(duì)流性暴雨天氣的發(fā)生發(fā)展帶來了豐沛的水汽條件。高層輻散、低層輻合的配置，使得上升運(yùn)動(dòng)得到進(jìn)一步發(fā)展，為此次甘南州降水天氣的形成帶來了較好的動(dòng)力條件。

（3）此次對(duì)流性暴雨天氣前，甘南州高空大氣中已積聚了大量不穩(wěn)定能量；午后，甘南州溫度大幅升高，能量越來越強(qiáng)，由此產(chǎn)生了強(qiáng)降水天氣。K指數(shù)達(dá)到35 ℃以上，局部超過40 ℃，這意味著此次暴雨天氣具備有利的不穩(wěn)定能量條件。