甘肅玉門2012年“6.5”暴雨成因分析

雷淑琴 陶生才 金生仁等

摘 要：利用常規(guī)氣象資料、FY-2C衛(wèi)星云圖、自動站降水等資料，對2012年6月5日發(fā)生在甘肅省玉門地區(qū)的1次暴雨天氣過程進(jìn)行分析。通過對高空天氣形勢、物理量場以及衛(wèi)星云圖等數(shù)據(jù)，從不同角度對此次暴雨過程進(jìn)行分析。結(jié)果表明：（1）500hPa“東高西低”型環(huán)流形勢為此次暴雨的發(fā)生提供了較好的環(huán)流背景；（2）河套西部的閉合性反氣旋致使西方冷空氣不能快速東移出玉門市，在玉門地區(qū)上空長時間滯留，為暴雨天氣的產(chǎn)生提供了較長時間的氣流輻合上升運動；（3）高原槽的移動使高原到玉門市南部一線維持一支西南氣流，以及“河套小高壓”南側(cè)維持的東南風(fēng)，這2支水汽通道為暴雨區(qū)輸入了充沛的水汽條件，形成了較大的水汽通量，導(dǎo)致整層的空氣接近飽和，從而為此次大暴雨天氣提供了充足的水汽條件。

關(guān)鍵詞：玉門；暴雨；東高西低；水汽條件

中圖分類號 P426 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-7731（2015）19-123-04

暴雨是指短時間內(nèi)出現(xiàn)的大量降水現(xiàn)象，它是中國夏季多見的一種災(zāi)害性天氣。國家氣象局把日降水量≥50mm的降水定義為暴雨，但西北地區(qū)是我國年降水量較少的地區(qū)，向來以干旱著稱。河西走廊北有騰格里和巴丹吉林2個大沙漠，降水稀少，年均降水量僅50～200mm，是我國最干燥的區(qū)域之一[1]。地表多以沙漠戈壁為主，建筑物、排洪設(shè)施防雨能力差，該地區(qū)只要稍微出現(xiàn)大的降水就會成災(zāi)。因此，蘭州中心氣象臺將日降水量≥30mm的降水定義為河西地區(qū)的暴雨標(biāo)準(zhǔn)[2]。西北地區(qū)西部的強降水發(fā)生概率較少，但1次強降水過程就可能出現(xiàn)災(zāi)害。2012年6月5日玉門地區(qū)出現(xiàn)1次罕見的暴雨天氣過程，局地24h降水量達(dá)96.4mm，較該地區(qū)年降水總量多45%。本文對此次暴雨過程的天氣形勢、物理量場以及衛(wèi)星云圖等特征進(jìn)行分析，以期找出引起強降水的主要原因，為該地區(qū)的降水預(yù)報提供依據(jù)。

1 降水實況、災(zāi)情及分析方法

1.1 降水實況 2012年6月5日，甘肅省玉門市出現(xiàn)了1次60a不遇的強降水過程。這次降水過程強度大，持續(xù)時間長，影響范圍大。全市的17個區(qū)域站中有9個站超過30mm達(dá)到暴雨標(biāo)準(zhǔn)，6個站的降水量超過50mm（表1）；降水量最大出現(xiàn)在玉門市農(nóng)機中心農(nóng)場，達(dá)96.4mm。雨強最大出現(xiàn)在玉門市梁子溝，5日08時一小時降水量達(dá)38.2mm。強降水主要分布在玉門市境內(nèi)的農(nóng)機中心農(nóng)場、玉門鎮(zhèn)、清泉、赤金峽、梁子溝，玉門觀測站日降水量79.5mm，突破建站以來的1d最大降水量歷史極值，較歷史極值32.1mm多47.4mm。

表1 6月4日至5日玉門各區(qū)域站累計降水量（mm）

[觀測站點＼&降水量＼&天氣現(xiàn)象＼&玉門鎮(zhèn)＼&79.5＼&大暴雨＼&飲馬＼&26.4＼&大雨＼&清泉＼&61.1＼&暴雨＼&青西＼&41.4＼&暴雨＼&農(nóng)機中心農(nóng)場＼&96.4＼&大暴雨＼&麻黃灘＼&27.3＼&大雨＼&柳湖＼&13.2＼&中雨＼&柳河＼&37.1＼&暴雨＼&老市區(qū)＼&19.9＼&中雨-大雨＼&黃花＼&24.9＼&中雨-大雨＼&花海＼&10.8＼&中雨＼&獨山子＼&14.5＼&中雨＼&赤金峽＼&50.1＼&暴雨＼&昌馬＼&32.4＼&暴雨＼&六墩＼&18.6＼&大雨＼&清泉白土梁＼&52.4＼&暴雨＼&梁子溝＼&71.0＼&大暴雨＼&]

1.2 災(zāi)情 暴雨天氣造成全市共有12個鄉(xiāng)鎮(zhèn)受災(zāi)，

1 474.8hm2農(nóng)田不同程度進(jìn)水受災(zāi)，152座日光溫室和蔬菜拱棚倒塌，67.5km農(nóng)渠被沖毀，46.7km道路被沖毀，1 619戶農(nóng)村住房不同程度漏雨、進(jìn)水，其中78間房屋嚴(yán)重受災(zāi)，18間房屋倒塌；中節(jié)能昌馬風(fēng)電場20個風(fēng)機基礎(chǔ)進(jìn)水，華電黑崖子風(fēng)電場、潔源風(fēng)電場、大唐玉門風(fēng)電場、中海油昌馬第二風(fēng)電場及匯能9MW光伏發(fā)電項目部分道路被沖毀。這次暴雨共造成全市直接經(jīng)濟損失11 688萬元，受災(zāi)人口11 504人，緊急轉(zhuǎn)移安置人口3 516人。

1.3 資料和方法 所用資料為甘肅省玉門市玉門鎮(zhèn)國家基本氣象站、區(qū)域站的實時地面觀測資料，F(xiàn)Y-2C衛(wèi)星數(shù)據(jù)。此次暴雨天氣過程主要因中尺度系統(tǒng)所引起，而且水汽條件在本次暴雨過程中起到了重要作用。所以，本文將重點從環(huán)流背景及影響系統(tǒng)、中尺度分析、物理量場、大氣穩(wěn)定度及衛(wèi)星云圖的演變、區(qū)域站資料實時監(jiān)控應(yīng)用，分析產(chǎn)生本次強降水天氣的成因。

2 環(huán)流背景演變、影響系統(tǒng)及中尺度分析

2.1 環(huán)流背景 從500hPa高空環(huán)流形勢來看，2012年6月上旬初，在北半球的中高緯度為“一槽一脊”型環(huán)流形式，主槽位于烏拉爾山以東地區(qū)；西北區(qū)上空主要受偏西北氣流的影響，天氣以晴朗少風(fēng)為主，氣溫逐日升高。2012年6月4日08時500hPa高空（圖1），位于烏拉爾山以東地區(qū)的低槽東移進(jìn)入南疆盆地，同時冷空氣也已進(jìn)入南疆盆地，并在東徑80-85°附近有明顯的風(fēng)場切變，同時從青海北部到酒泉地區(qū)上空盛行西南氣流，從6月4日20時700hPa高空圖上（圖2）可以看出，肅北—瓜州有明顯的切變線。在6月4日20時500hPa高空圖上（圖3），高原槽發(fā)展東移，高原上西南氣流強盛，同時在敦煌到青海的西北部地區(qū)發(fā)展形成了一個低渦系統(tǒng)，敦煌、肅北、瓜州3地處在風(fēng)場切變區(qū)的北側(cè)，同時在新疆東部有高空槽存在，此種環(huán)流型與“北槽南渦”型環(huán)流有相似之處。到5日08時500hPa低渦氣旋中心部位已經(jīng)東移至玉門市上空（圖4），這與玉門市的強降水時段有著很好的對應(yīng)。

<＼＼Pc10＼工作盤 （E）＼姜秀紅＼雜志＼安徽農(nóng)學(xué)通報雜志＼2015-19農(nóng)學(xué)通報內(nèi)文＼8597-4.tif><＼＼Pc10＼工作盤 （E）＼姜秀紅＼雜志＼安徽農(nóng)學(xué)通報雜志＼2015-19農(nóng)學(xué)通報內(nèi)文＼8597-1.tif><＼＼Pc10＼工作盤 （E）＼姜秀紅＼雜志＼安徽農(nóng)學(xué)通報雜志＼2015-19農(nóng)學(xué)通報內(nèi)文＼8597-2.tif><＼＼Pc10＼工作盤 （E）＼姜秀紅＼雜志＼安徽農(nóng)學(xué)通報雜志＼2015-19農(nóng)學(xué)通報內(nèi)文＼8597-3.tif>[圖1 2012年6月4日8時500hPa高空形勢][圖2 6月4日20時700hPa高空形勢][圖3 2012年6月4日20時500hPa高空形勢][圖4 2012年6月5日8時500hPa高空形勢]

2.2 影響系統(tǒng) 由于2015年6月4日20時500hPa高空上，河套西部地區(qū)上空形成了一個閉合小高壓，使得在酒泉市西部及青海省的西北部上空形成的氣旋穩(wěn)定少動，該氣旋與南疆上空的冷空氣在肅北、敦煌及瓜州南部附近相遇，維持了較長時間的輻合上升運動；同時由于高原槽的東移，使得從高原上到酒泉市南部地區(qū)維持一支強勁的西南風(fēng)帶，而在“河套小高壓”南側(cè)從700-500hPa層面也維持著1支較強的東南風(fēng)帶，這2支偏南風(fēng)帶為玉門市上空提供了充沛的水汽條件，為形成玉門市“6.5”暴雨天氣創(chuàng)造了很好的物質(zhì)基礎(chǔ)。

2.3 中尺度天氣分析 從2012年6月4日20時500hPa高空圖可以看出，新疆到河西西部有切變線，青海西北部有低渦，肅北及青海北部有降水。水汽條件方面：河西西部地面露點溫度較高，低層濕度較好，新疆東部到河西西部有濕舌。層結(jié)不穩(wěn)定條件方面：河西中東部500hPa與700hPa的溫度差大于20℃，敦煌K指數(shù)大于30。6月5日08時：青海東北部至瓜州、玉門南部有低渦，新疆到河西西部有切變線。祁連山區(qū)-玉門-金塔西部一線200hPa高空有急流通過。水汽條件方面：河西地面濕度較大，露點溫度差小于5℃。偏南風(fēng)從高原上及四川盆地延伸到河西西部，700hPa溫度槽位于河西西部-青海湖以東-甘南一線，500hPa溫度槽位于南疆盆地-青海西北部一線，我市為濕舌所包圍。

3 物理量診斷分析

若產(chǎn)生暴雨，大氣中需含有大量的水汽。同時需要源源不斷的水汽輸送補充。從能量角度看，暴雨是能量不斷釋放的過程，要產(chǎn)生強降水，大氣中必須具備一定的能量條件，這種不穩(wěn)定能量的釋放又觸發(fā)了較強的上升運動，通過對水汽條件、垂直速度、散度、渦度等物理量場的診斷分析，了解本次暴雨水汽、熱力與動力等時空分布特征。

3.1 水汽條件 充沛的水汽是暴雨天氣形成的必要條件[4]，形成暴雨必須要有源源不斷的水汽輸送和積累，而水汽的垂直分布與溫度的垂直分布一樣，都是影響氣層穩(wěn)定度的重要因素。由于低層的濕度對降水的貢獻(xiàn)最為重要，所以在預(yù)報工作中，一般分析850hPa或700hPa面上的等比濕線和風(fēng)場來判斷比濕平流的符合和大小。濕平流引起局地比濕的增加，干平流引起局地比濕的減少[3]。通過對2012年6月4日08時到5日08時的上下層水汽通量散度的分析，發(fā)現(xiàn)700hPa水汽呈增加的趨勢，而且在700hPa以上在90～950E的區(qū)域內(nèi)有一相對濕度大于70的濕舌，我市處在高濕區(qū)中。

3.2 垂直速度場 對2012年6月4日14：00至5日8：00沿400N的垂直速度剖面圖分析表明，85～1000E的區(qū)域內(nèi)存在強烈的上升運動，整層為一致的上升氣流，2012年6月4日20：00時和5日02時上升氣流在850～600hPa最強，中心值均達(dá)到了-35×10-5hPa/s。這對強降水的產(chǎn)生非常關(guān)鍵，而且對低層水汽的垂直輸送起了非常重要的作用，有利于不穩(wěn)定能量的釋放和強對流天氣的產(chǎn)生。

3.3 散度、渦度場 在2012年6月4日20：00時到5日08：00的散度垂直分布場上850～400hPa從高原到我市西部是一深厚的輻合層，在700hPa青海湖有一輻合中心，而在300hPa以上為輻散層，這種上層輻散、中下層輻合的垂直結(jié)構(gòu)有利于地面系統(tǒng)的發(fā)展。從渦度場上，2012年6月4日20：00到5日8：00高空圖上，500hPa以上均為正渦度區(qū)，而700hPa以下為負(fù)渦度區(qū)。這種高層強烈輻散抽吸作用使低層輻合加強，觸發(fā)了較強的上升運動，產(chǎn)生了強降水。

3.4 T-lonP特征—各指數(shù)場特征演變趨勢 狀態(tài)-層結(jié)曲線：狀態(tài)曲線和層結(jié)曲線所圍成的正面積代表著大氣中存在著不穩(wěn)定能量。2012年6月4日20：00敦煌、馬鬃山2個測站的探空曲線中，在700～400hPa的高度層中，狀態(tài)曲線總是大于層結(jié)曲線，表明700hPa以上的大氣處在不穩(wěn)定的狀態(tài)之下（圖5、6），大氣中存在著大量的不穩(wěn)定能量，為強降水的發(fā)生所需的上升運動提供了所需的能量。

<＼＼Pc10＼工作盤 （E）＼姜秀紅＼雜志＼安徽農(nóng)學(xué)通報雜志＼2015-19農(nóng)學(xué)通報內(nèi)文＼8597-5.tif>

圖5 2012年6月4日20：00敦煌的探空曲線

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圖6 2012年6月4日20：00馬鬃山的探空曲線

4 數(shù)值預(yù)報

2012年6月3日20：00EC數(shù)值預(yù)報2012年6月4日20時500hPa形勢場（圖7），高原槽以及位于我市西部到青海省西北部的氣旋性渦旋及新疆東部的低槽等影響系統(tǒng)位置及強度亦相同，2012年6月5日8：00和20：00時500hPa形勢場預(yù)報和亦和當(dāng)時場相符，說明EC 500hPa數(shù)值預(yù)報有較高的可信度，為預(yù)報這次強降水提供了可靠依據(jù)。

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圖7 2012年6月3日20：00EC預(yù)報4日20：00500hPa綜合場

5 衛(wèi)星云圖

2012年6月4日20：00至5日12：00的紅外云圖演變顯示：4日20：00，在青海北側(cè)靠近祁連山地區(qū)有一較強的成熟的中尺度氣旋性渦旋云系，肅北縣周圍正處在此渦旋云系的影響之下，有降水產(chǎn)生。此云系向西西北方向緩慢移動，在移動過程中，中尺度云團前部的對流單體不斷消散，其后部有新單體生成。06：30～07：00（圖8、圖9）低渦中心已到95E附近，渦旋云系本體趨于減弱，但后部新生出對流單體，造成了該時段玉門范圍內(nèi)的強降水天氣。6月5日9：30的云圖上可以看出（圖10），對流云團已移到我市東北部。12：00（圖11）降水云系已明顯減弱東移，大的對流單體已完全消散，降水轉(zhuǎn)為穩(wěn)定性降水，隨后漸漸趨于結(jié)束。

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6 結(jié)論

（1）500hPa“東高西低”型環(huán)流形勢為此次暴雨的發(fā)生提供了較好的環(huán)流背景。

（2）河套西部的閉合性反氣旋致使西方冷空氣不能快速東移出玉門市，在玉門地區(qū)上空長時間滯留，為本次暴雨天氣的產(chǎn)生提供了較長時間的氣流輻合上升運動。

（3）高原槽的移動使高原到我市南部一線維持1支西南氣流，以及“河套小高壓”南側(cè)維持的東南風(fēng)，這2支水汽通道為暴雨區(qū)輸入了充沛的水汽條件，形成了較大的水汽通量，導(dǎo)致整層的空氣接近飽和，從而為此次大暴雨天氣提供了充足的水汽條件。

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