甘肅省定西市暴雨天氣特征分析

効碧鴻 張海耀 尚軍林

摘要：本文利用1960-2017年，定西市一區(qū)六縣7個(gè)地面觀測(cè)站的暴雨資料及相關(guān)歷史天氣圖等資料，對(duì)定西市的53次暴雨進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析及建立定西暴雨概念模型。結(jié)果表明：定西市多為局地性暴雨，單站暴雨居多（45次），區(qū)域性暴雨較少（3次）。一年中最早暴雨5月5日，最晚暴雨9月22日。暴雨出現(xiàn)的天氣形勢(shì)有：副高西北側(cè)西南氣流型，低渦切變型，西高東低型和副高控制性，其中以副高西北側(cè)西南氣流型居多（占45.3%），西高東低型次之。并利用常規(guī)氣象觀測(cè)資料、Micaps數(shù)據(jù)、EC細(xì)網(wǎng)格模式再分析數(shù)據(jù)、甘南和天水多普勒雷達(dá)等資料，對(duì)2018年5月16日和2017年7月26日發(fā)生在甘肅定西的兩次春夏暴雨過程降水特征及成因進(jìn)行對(duì)比分析。

關(guān)鍵詞：暴雨;概念模型;強(qiáng)降水特征

定西市在甘肅省中部，在青藏高原和黃土高原過渡的地帶，地勢(shì)西南高，東北低。定西轄區(qū)內(nèi)地勢(shì)有著較大的起伏，山脈處于縱橫的狀態(tài)，有著不同的形態(tài)，南溫帶半濕潤(rùn)-中溫帶半干旱區(qū)作為常見的氣候類型，大陸性季風(fēng)氣候明顯[1]。以渭河為界，分為北部（安定區(qū)、通渭縣、隴西縣、臨洮縣和渭源縣北部，占60%）和南部（漳縣、岷縣和渭源縣南部，占40%）。北部屬黃土高原溝壑區(qū)，干旱少雨，是中溫帶半干旱區(qū);南部海拔高氣溫低，濕潤(rùn)多雨，是暖溫帶半濕潤(rùn)氣候[2]。

年平均降水量在350～600 mm，自西南向東北逐漸減少。渭源縣和岷縣在500 mm以上，安定區(qū)、通渭縣不及400 mm。降水稀少且變率大，氣象災(zāi)害頻繁，且多以局地性暴雨的形式出現(xiàn)[3]。

本文將定西市的暴雨天氣背景進(jìn)行概括總結(jié)，建立定西的暴雨預(yù)報(bào)概念模型，并對(duì)定西春夏的兩次暴雨過程進(jìn)行對(duì)比分析。

1 ? ?定西暴雨天氣背景

選取1960-2017年定西市一區(qū)六縣7個(gè)地面觀測(cè)站逐日觀測(cè)資料以及所有實(shí)況資料，將20-20時(shí)降雨量R≥50 mm定義為暴雨，并將符合該條件的每一個(gè)天氣過程定義為一個(gè)樣本，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析（共有暴雨53次）。

定西市暴雨時(shí)間分布不均，出現(xiàn)在每年的5～9月，8月暴雨出現(xiàn)頻次最多（24次），影響范圍也最大，7月次之（18次）;從6月份開始，暴雨日數(shù)增多較為明顯，從9月份開始逐漸減少，見圖1。

定西市暴雨危險(xiǎn)性的分布與年均降水量分布基本相似，自西南向東北逐漸減少，歷年來(lái)岷縣出災(zāi)最嚴(yán)重且頻次高[4]。

地形的復(fù)雜性及氣候的多變性也使得該地區(qū)在夏季強(qiáng)降雨天氣中承災(zāi)能力較差，局地短時(shí)強(qiáng)降水天氣極易引發(fā)山洪泥石流災(zāi)害，并造成重大人員傷亡和經(jīng)濟(jì)財(cái)產(chǎn)損失[5]。

2 ? ?定西暴雨概念模型

暴雨出現(xiàn)的天氣形勢(shì)有：副高西北側(cè)西南氣流型，低渦切變型，西高東低型和副高控制性，其中以副高西北側(cè)西南氣流型居多（占45.3%），西高東低型次之，見表1。

2.1 西低東高型

每年的5-6月份期間常會(huì)出現(xiàn)暴雨，在9月份之后逐漸減少，暴雨落區(qū)比較分散。

2.2 副高西北側(cè)西南氣流型

一般出現(xiàn)在每年的7-8月份，暴雨前有2～3天的晴好天氣。 以帶狀分布呈現(xiàn)降水落區(qū)。

2.3 低渦切變型

700 hPa對(duì)應(yīng)有低渦和切變線，地面有冷鋒、輻合線或地面倒槽存在。700 hPa比濕≥8 g/k，中心渦度值比其他三種天氣類型高。暴雨落區(qū)一般位于700 hPa低渦底部或東南象限。降水類型以對(duì)流性降水為主，降水強(qiáng)度大，持續(xù)時(shí)間多變[6]。

2.4 副高控制型

一般出現(xiàn)在每年的8月份。500 hPa定西受副高控制，沿副高588線有短波槽東移。700 hPa有切變線或低渦。地面有冷鋒或輻合線。700 hPa比濕度≥8 g/kg。K指數(shù)≥35 ℃。降水類型多為局地對(duì)流性降水，降水強(qiáng)度大，持續(xù)時(shí)間短[7]。

3 ? ?定西春夏兩次暴雨過程對(duì)比分析

2018年5月16日受暴雹影響，定西岷縣出現(xiàn)冰雹和暴雨，次生災(zāi)害（山洪泥石流）嚴(yán)重，岷縣6個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)受災(zāi)嚴(yán)重，因?yàn)?zāi)死亡7人，累計(jì)經(jīng)濟(jì)損失2.7億元以上。以下簡(jiǎn)稱5.16。

2017年7月26日，定西隴西和渭源出現(xiàn)大暴雨天氣過程，城市內(nèi)澇嚴(yán)重，隴西和渭源20個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)受災(zāi)，1人死亡，直接經(jīng)濟(jì)損失1.5億以上。影響面積和降水強(qiáng)度均是定西市自區(qū)域氣象站建站以來(lái)最強(qiáng)的一次?，F(xiàn)將以上兩次過程進(jìn)行對(duì)比分析。以探求定西強(qiáng)降水天氣的形成機(jī)制、中尺度降水云團(tuán)的形成與維持機(jī)制以及中尺度特征，可作為今后業(yè)務(wù)預(yù)報(bào)的參考依據(jù)。以下簡(jiǎn)稱7.26。

3.1 實(shí)況對(duì)比 5.16

受對(duì)流性天氣影響，5月16日16時(shí)起，在岷縣出現(xiàn)雷電、大風(fēng)、冰雹、短時(shí)強(qiáng)降水、暴雨等災(zāi)害性天氣。17時(shí)13分岷縣本站降雹，最大冰雹直徑4毫米，17時(shí)30分左右，岷縣秦許、寺溝、十里等地降雹。有5站出現(xiàn)暴雨，最大降水量出現(xiàn)在秦許鄉(xiāng)為73.5 mm。出現(xiàn)暴雨的站點(diǎn)有岷縣52.6 mm、秦許鄉(xiāng)73.5 mm、秦許鄉(xiāng)下阿央村71.4 mm、西寨鎮(zhèn)65.2 mm、清水鄉(xiāng)臘梅村56.4 mm。強(qiáng)降水時(shí)段主要集中在16日17：00-18：00，19：00-20：00，兩個(gè)時(shí)間段內(nèi)有7個(gè)站出現(xiàn)短時(shí)強(qiáng)降水，最大小時(shí)雨強(qiáng)出現(xiàn)在岷縣秦許35 mm。見表2。

3.2 實(shí)況對(duì)比 7.26

26日8時(shí)至27日8時(shí)，受副高西北側(cè)對(duì)流中尺度云團(tuán)持續(xù)影響，定西市部分地方出現(xiàn)暴雨到大暴雨的強(qiáng)降水天氣過程。自動(dòng)氣象站和區(qū)域站中有5個(gè)站降水大于100 mm（有隴西-文峰158.9 mm、隴西-三臺(tái)村152.4 mm、隴西-曲家山村145.6 mm、隴西-和平111.7 mm、渭源109.2 mm、岷縣-清水108 mm），41個(gè)站大于50 mm。大暴雨主要集中在隴西縣東南部及渭源縣城區(qū)附近。最大降水出現(xiàn)在隴西-文峰158.9 mm。其中隴西縣95.6 mm、渭源103.9 mm的降水量突破建站以來(lái)日降水量歷史極值。最大小時(shí)雨強(qiáng)61 mm（渭源站26日18時(shí)）。見圖2。其中區(qū)域氣象站中共有20個(gè)站次日24h雨量突破建站以來(lái)歷史極值。

3.3 天氣形勢(shì)對(duì)比

16日08時(shí)500 hPa形勢(shì)場(chǎng)在內(nèi)蒙古西部-河西-青海南部有一西風(fēng)槽，河?xùn)|處在槽前暖區(qū)，受一高壓脊控制，有利于前期增溫和不穩(wěn)定能量的堆積[8-9]。16日20時(shí)西風(fēng)槽東移南壓，甘岷山區(qū)處在槽底部正渦度平流區(qū)，與700 hPa上低渦疊加后在暴雨區(qū)形成了一個(gè)強(qiáng)烈的上升運(yùn)動(dòng)通道。伴隨槽后冷空氣的侵入，在強(qiáng)對(duì)流落區(qū)與前期建立的暖濕條件相疊加形成了上冷下暖的不穩(wěn)定層結(jié)[10]。

暖濕氣流的持續(xù)影響加強(qiáng)了層結(jié)的不穩(wěn)定性，隨著低渦后部攜帶的冷空氣侵入，在低渦前部的暖區(qū)觸發(fā)起了中尺度降水云團(tuán)。是一種副高外圍西南氣流型[11]。

3.4 雷達(dá)圖對(duì)比

3.4.1 ?5.16（弱回波區(qū)，高懸質(zhì)心）

從圖3（a，b）降雹時(shí)段反射因子的垂直剖面可以看到有高懸的強(qiáng)回波質(zhì)心，45 dBz強(qiáng)度的回波高度在9 km以上。有界弱回波區(qū)和前懸回波。

3.4.2 7.26（強(qiáng)降水回波）

第一階段降水與第二階段降水相比降水云團(tuán)范圍相對(duì)較小，對(duì)流發(fā)展更旺盛，風(fēng)暴移動(dòng)快[12]。第二階段風(fēng)暴組織性更強(qiáng)，以層積混合狀降水回波為主，且有較長(zhǎng)的影響時(shí)間。從圖4（a，b）兩個(gè)降水階段強(qiáng)降水的反射率因子垂直剖面可以看到兩個(gè)階段均屬低質(zhì)心降水風(fēng)暴，有較高的降水效率，這也是此次短時(shí)強(qiáng)降水的一個(gè)重要成因。

4 ? ?結(jié)語(yǔ)

定西市暴雨概念模型有西低東高型、副高西北側(cè)西南氣流型、低渦切變型、副高控制型。定西春夏個(gè)例對(duì)比分析可知，春季暴雨過程屬于西低東高型暴雨，有典型的局地強(qiáng)對(duì)流天氣特征，降水過程中伴有冰雹、雷電等災(zāi)害性天氣。夏季暴雨過程為副高西北側(cè)西南氣流型，常見的暴雨天氣特征是降水持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、影響范圍大、多造成我市區(qū)域性暴雨。

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