摘 要：利用常規(guī)氣象資料、NCEP全球分析資料等相關(guān)氣象資料，對2019年8月初甘肅地區(qū)暴雨天氣過程成因進(jìn)行分析。結(jié)果表明：此次暴雨天氣過程具備充沛的水汽條件，主要是由臺風(fēng)“韋帕”外圍偏東氣流在川西地形作用下轉(zhuǎn)為偏南風(fēng)輸送的豐富水汽。動力機(jī)制方面，山地地形促使暖濕氣流抬升，造成低層水汽輻合，然后受到強(qiáng)上升運動的影響，低層水汽持續(xù)向甘肅地區(qū)高空供應(yīng)促進(jìn)積云對流發(fā)展，進(jìn)而發(fā)生暴雨天氣。暴雨發(fā)生區(qū)和強(qiáng)上升運動中心區(qū)域基本一致。在降水持續(xù)過程中，甘肅省一帶500 hPa以下為假相當(dāng)位溫線的密集區(qū)，且該地區(qū)具有顯著的上干下濕特征，位勢不穩(wěn)定特征顯著，不穩(wěn)定能量的積聚是暴雨天氣形成的有利條件。

關(guān)鍵詞：暴雨天氣；環(huán)流背景；物理量場；甘肅地區(qū)

中圖分類號：P458.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號：2095–3305（2024）07–0-03

暴雨洪澇災(zāi)害的頻發(fā)會對人民的生命安全和社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展造成嚴(yán)重影響，我國暴雨洪澇災(zāi)害的分布具有明顯的地域差異性，西北地區(qū)暴雨洪澇災(zāi)害受災(zāi)率、經(jīng)濟(jì)損失和傷亡人數(shù)等方面遠(yuǎn)高于東南沿海地區(qū)[1]。近年來，隨著社會經(jīng)濟(jì)的高質(zhì)量發(fā)展，人們越來越重視暴雨天氣的預(yù)報研究，也取得了長足進(jìn)步。陳添宇等[4]通過對我國西北地區(qū)東部一次暴雨天氣成因進(jìn)行分析得出，此次暴雨天氣屬于中α、中β尺度對流云團(tuán)造成的強(qiáng)對流性降水，暴雨天氣出現(xiàn)于冷鋒云帶和對流云團(tuán)結(jié)合位置。張艷艷[5]通過對2015年7月初出現(xiàn)于河西走廊中部一次暴雨天氣過程進(jìn)行分析指出，此次暴雨天氣過程是由巴湖西北急流、華中區(qū)域的東南氣流、地面冷鋒以及山區(qū)地形抬升等系統(tǒng)的共同影響造成的。

甘肅省地處青藏高原、內(nèi)蒙古高原的交匯處，位于我國西北部，東西向跨度大，呈西北東南走向，地形+mU0mLB3svAl0e2u/0Ej3Q==呈兩端寬大中間細(xì)窄的啞鈴形，總面積為42.58萬km2，境內(nèi)地形呈狹長狀，地貌復(fù)雜多樣，屬于山地型高原地貌，氣候類型多樣。特殊復(fù)雜的地理環(huán)境和氣候條件導(dǎo)致甘肅地區(qū)各種自然災(zāi)害頻發(fā)，其中暴雨洪澇災(zāi)害是主要的災(zāi)害之一，暴雨引發(fā)的山洪災(zāi)害經(jīng)常會給甘肅地區(qū)農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)、交通運輸、通信電力設(shè)施等領(lǐng)域帶來嚴(yán)重危害，導(dǎo)致人民群眾生命財產(chǎn)受到巨大威脅，群死群傷事件時有發(fā)生。有關(guān)資料顯示，截至2015年，甘肅省全省洪澇災(zāi)害造成直接經(jīng)濟(jì)損失約329.4億元，農(nóng)作物受災(zāi)面積501萬hm2、成災(zāi)面積343萬hm2，受災(zāi)人口3 749萬，因災(zāi)死亡7 732人，倒塌房屋71.47萬間，被列為全國8個重點山洪災(zāi)害防治省區(qū)之一。由此可見，研究甘肅的暴雨洪澇特性，探討其發(fā)生的基本規(guī)律，認(rèn)識災(zāi)害的本質(zhì)，對制訂更加科學(xué)有效的防治對策，保障人民群眾的生命財產(chǎn)安全，實現(xiàn)人水和諧、生態(tài)文明的目標(biāo)具有重要意義[6]。通過對2019年8月初甘肅地區(qū)一次暴雨天氣過程進(jìn)行分析，以深入掌握甘肅暴雨天氣發(fā)生發(fā)展規(guī)律，為提升甘肅地區(qū)暴雨天氣預(yù)報預(yù)警水平提供技術(shù)支撐。

1 天氣實況

2019年8月2日08：00—3日08：00，甘肅天水、隴南、慶陽等地區(qū)出現(xiàn)了暴雨天氣。24 h累計雨量最高值為75 mm，出現(xiàn)在天水市麥積區(qū)（圖1）。降水量從8月2日16：00起在短時間內(nèi)迅速變多，8月2日18：00降水處于最強(qiáng)狀態(tài)，隨著時間的推移降水強(qiáng)度越來越弱。此次暴雨天氣過程具有降水集中、強(qiáng)度大、突發(fā)性強(qiáng)的特點。此次暴雨天氣過程導(dǎo)致局部地區(qū)出現(xiàn)城市內(nèi)澇，交通、農(nóng)業(yè)受到不同程度的影響，共造成全省127 858人受災(zāi)，轉(zhuǎn)移安置122人，直接經(jīng)濟(jì)損失21 206.85萬元，農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)損失718.61萬元。

2 環(huán)流背景

在2019年8月2日08：00，500 hPa形勢場上，為“2槽1脊”的環(huán)流形勢。副熱帶高壓（588線）處于115?E以東的區(qū)域，中緯有槽脊分布在青海省，甘肅、青海、四川3個省份交界區(qū)處在脊前低槽，風(fēng)場存在顯著輻合，推動脊前冷空氣南下積聚于槽內(nèi)。8月2日20：00，中緯槽脊不斷東升，在副熱帶高壓的作用下，脊前槽加深且逐漸逆轉(zhuǎn)，槽內(nèi)輻合氣流增強(qiáng)逐漸朝著東移動到甘肅天水、隴南、慶陽一帶。700 hPa形勢場上，環(huán)流形勢呈東高西低的特點，甘肅省處于東側(cè)高壓系統(tǒng)前端，主要受偏南氣流影響，暖濕空氣在臺風(fēng)“韋帕”的外圍作用下，持續(xù)通過四川盆地向甘肅省一帶輸送，暴雨落區(qū)處于切變線東側(cè)。由此可知，此次降水過程是在高、低層系統(tǒng)的共同作用下發(fā)生的，500 hPa上中緯度橫槽穩(wěn)定維持，南下冷空氣在槽內(nèi)輻合堆積，加之低層暖濕氣流的輸送形成高層干冷、低層暖濕的配置，使得降水區(qū)域累積了大量不穩(wěn)定能量，在低層切變線的觸發(fā)作用下發(fā)生暴雨天氣。

3 中尺度分析

在2019年8月2日08：00 700 hPa低空形勢場上，四川、甘肅、寧夏3個地區(qū)分布著濕舌，濕舌最北延伸到甘肅省白銀市北邊，隴南、天水一帶相對濕度超過90%，500 hPa上該區(qū)域?qū)儆谙鄬Φ母蓞^(qū)，具有下濕上干的不穩(wěn)定特點（圖2）。濕舌和大于36 ℃ K指數(shù)等值線基本上重疊，SI＜0，具備大量的不穩(wěn)定能量。

500 hPa上，在甘肅、青海、四川相交區(qū)域分布著流場輻合，700 hPa上，在甘肅、青海、四川相交區(qū)域有東南風(fēng)和西北風(fēng)的切變線，中低層流場的輻合和低層切變線為此次暴雨的形成提供了動力。從總溫度場上來看，慶陽、臨夏、定西市一帶處于總溫度的密集區(qū)，天水、隴南、定西均處在能量鋒位置，這非常有利于暴雨天氣的形成。

4 物理量場診斷分析

4.1 水汽條件

水汽是暴雨天氣形成中不可或缺的氣象條件。從水汽通量來看，在此次暴雨天氣過程發(fā)生之前，臺風(fēng)“韋帕”先后登陸于廣東、廣西等地，熱帶洋面上的水汽在臺風(fēng)“韋帕”外圍偏東氣流的作用下逐漸朝內(nèi)陸補(bǔ)充，氣流在川西高原的影響下，在四川盆地轉(zhuǎn)為偏南氣流，之后穿過秦嶺持續(xù)向甘肅省慶陽、臨夏、定西一帶輸送，為甘肅地區(qū)此次暴雨天氣的發(fā)生帶來了充沛的水汽條件。2019年8月2日16：00，水汽通量達(dá)最大16.0 g·cm-1·hPa-1·s-1，之后越來越小，水汽通量大值中心逐漸朝南發(fā)展，強(qiáng)降水中心正好對應(yīng)著水汽通量大值區(qū)。從風(fēng)場來看，甘肅省暴雨水落區(qū)始終受偏南氣流的影響，風(fēng)速為10 m/s，8月2日13：00，在甘肅河?xùn)|一帶分布著顯著的輻合中心，且隨著時間的推移持續(xù)發(fā)展，18：00輻合處于最強(qiáng)狀態(tài)，輻合中心強(qiáng)度與降水的強(qiáng)度相吻合。

4.2 動力條件

暴雨的形成除了需要豐富的水汽資源，還要具備一定的動力條件。垂直運動可以把低空水汽向高空傳輸冷卻凝結(jié)產(chǎn)生云，進(jìn)而帶來降水。對甘肅此次暴雨落區(qū)垂直剖面場進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，2019年8月2日08：00（圖3a），有一顯著的低層輻合、高層輻散的散度場處于剖面西面上方，對應(yīng)高、低2個上升中心，且逐漸朝東發(fā)展。高層上升中心處在350 hPa，低空上升中心處在500 hPa。8月2日13：00（圖3b），上升運動逐漸向下發(fā)展，低層系統(tǒng)發(fā)展緩慢，高層較快，上升運動顯著東斜，甘肅省河?xùn)|一帶主要受500 hPa以上高空的垂直運動影響，局部地區(qū)開始出現(xiàn)降水。8月2日18：00（圖3c），甘肅省降水區(qū)上升運動強(qiáng)度超過0.8 Pa/s，強(qiáng)上升運動中心與暴雨發(fā)生區(qū)基本吻合。

對此次暴雨天氣的流場以及渦度場進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，在暴雨天氣出現(xiàn)之前，受地形抬升作用低空氣流形成上升運動，甘肅地區(qū)暴雨區(qū)高低空均具有正負(fù)渦度。暴雨天氣發(fā)展階段，低空受地形抬升至高空上升氣流，在強(qiáng)西風(fēng)作用下逐漸朝下方延伸，降水落區(qū)上空逐漸受正渦度影響，500 hPa以下高度層產(chǎn)生顯著的局地環(huán)流，局地環(huán)流極易對云微物理過程造成影響，云滴生長周期越來越長，為暴雨天氣提供有利條件。在暴雨天氣出現(xiàn)階段，降水落區(qū)上空整層基本被正渦度覆蓋，局地環(huán)流越來越弱，被上升運動取代，推動暴雨天氣快速發(fā)生。

此次暴雨b1009f969da27aca20ad804d4920c45f天氣期間，山地地形促使暖濕氣流抬升，造成低層水汽輻合，受到強(qiáng)上升運動的影響，低層水汽持續(xù)向甘肅地區(qū)上空輸送促進(jìn)積云對流發(fā)展，發(fā)生暴雨天氣。

4.3 不穩(wěn)定能量

對2019年8月2日沿北緯34.6°制作的相對濕度場和假相當(dāng)位溫（θse）剖面圖進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，8月2日08：00，甘肅省一帶500 hPa以下為假相當(dāng)位溫線密集區(qū)，并且該區(qū)域具有顯著的上干下濕的特征，意味著該區(qū)域具有顯著的位勢不穩(wěn)定特征，不穩(wěn)定能量的積聚是暴雨天氣形成的重要條件。8月2日13：00，高層干冷空氣逐漸下移，暴雨落區(qū)低空不穩(wěn)定能量越來越小，假相當(dāng)位溫（θse）大值區(qū)域范圍越來越小，演變到600 hPa以下區(qū)域，低空偏南氣流暖濕空氣的輸送推動低層水汽越來越強(qiáng)，暴雨落區(qū)整層相對濕度均超過70%。8月2日18：00，上空基本上被干冷空氣覆蓋，不穩(wěn)定能量的釋放導(dǎo)致其處于最強(qiáng)狀態(tài)，較強(qiáng)的上升運動將低空水汽協(xié)卷至高層凝結(jié)增強(qiáng)降水，推動此次甘肅省局部地區(qū)相對濕度越來越大，天水、隴南、慶陽等地區(qū)發(fā)生暴雨天氣[7-8]。

5 結(jié)論

（1）對大尺度環(huán)流背景進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，此次暴雨過程是在高、低層大尺度環(huán)流的共同作用下發(fā)生的，500 hPa上中緯度橫槽穩(wěn)定維持，南下冷空氣在槽內(nèi)輻合堆積，加之低層暖濕氣流的輸送形成高層干冷、低層暖濕的配置，使得暴雨區(qū)域累積了大量不穩(wěn)定能量，在低層切變線的觸發(fā)作用下發(fā)生暴雨天氣。

（2）由中尺度分析可知，此次暴雨落區(qū)存在較強(qiáng)的不穩(wěn)定性，濕舌和大于36 ℃ K指數(shù)的等值線基本上重疊在暴雨落區(qū)分布。慶陽、臨夏、定西市一帶處于總溫度的密集區(qū)，天水、隴南、定西等地均處于能量鋒位置，這非常有利于暴雨天氣的形成。

（3）此次暴雨天氣過程具備充沛的水汽條件，主要是由臺風(fēng)“韋帕”外圍偏東氣流在川西地形作用下轉(zhuǎn)為偏南風(fēng)帶來的豐富水汽。

（4）此次暴雨天氣山地地形促使暖濕氣流抬升，造成低層水汽輻合，受強(qiáng)上升運動的影響，低層水汽持續(xù)向暴雨區(qū)上空輸送促進(jìn)積云對流發(fā)展，發(fā)生暴雨天氣。強(qiáng)上升運動中心與暴雨發(fā)生區(qū)基本吻合。

（5）此次暴雨天氣甘肅省一帶500 hPa以下為假相當(dāng)位溫線密集區(qū)，該區(qū)域具有顯著的上干下濕的特征，這意味著該區(qū)域具有顯著的位勢不穩(wěn)定性特征，不穩(wěn)定能量的積聚是暴雨天氣形成的有利條件。

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