甘南高原一次局地暴雨觸發(fā)機(jī)制分析

付文睿 王成福 劉 倩

（1甘南州氣象局，甘肅合作 747000；2中國(guó)民用航空新疆空中交通管理局，新疆烏魯木齊 830016）

對(duì)暴雨天氣觸發(fā)機(jī)制的研究一直備受關(guān)注，也取得了很多有價(jià)值的成果[1-2]。李祚泳等[3]將遺傳算法應(yīng)用于北京市郊區(qū)不同重現(xiàn)期暴雨強(qiáng)度與降雨歷時(shí)關(guān)系式中參數(shù)的優(yōu)化，并與傳統(tǒng)回歸法和優(yōu)選回歸法的優(yōu)化效果進(jìn)行了分析比較；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；蒙偉光等[5]利用MM5模式對(duì)發(fā)生在1998年5月23—24日華南暴雨和中尺度對(duì)流系統(tǒng)（MCS）模擬的模式輸出資料，根據(jù)濕位渦守恒原理和傾斜渦度發(fā)展理論分析了暴雨和MCS形成和發(fā)展的原因。甘南高原地處青藏高原東北邊緣，屬青藏高原與黃土高原過渡地帶，區(qū)域內(nèi)暴雨頻發(fā)、地形復(fù)雜、地質(zhì)災(zāi)害嚴(yán)重。因此，對(duì)甘南暴雨的準(zhǔn)確預(yù)報(bào)一直以來都是當(dāng)?shù)貧庀箢A(yù)報(bào)者的工作重點(diǎn)，許多氣象工作者針對(duì)甘南暴雨天氣過程從不同角度進(jìn)行了廣泛研究[6-8]。孫玉蓮等[6]對(duì)造成2004年5月28—29日甘肅省中東部初夏區(qū)域性暴雨過程的高、低空急流及鋒區(qū)等天氣系統(tǒng)進(jìn)行了分析；狄瀟泓等[7]利用自動(dòng)站、衛(wèi)星云圖、探空?qǐng)D等資料，對(duì)2010年8月8日凌晨造成舟曲特大泥石流的短時(shí)強(qiáng)降水天氣過程的天氣背景、形成機(jī)理、物理成因、衛(wèi)星云圖特征進(jìn)行了較為深入細(xì)致的研究。本文結(jié)合環(huán)流形勢(shì)、探空診斷以及云圖分析，對(duì)2020年8月10日出現(xiàn)在甘南迭部、舟曲的暴雨觸發(fā)機(jī)制進(jìn)行了綜合分析，為預(yù)報(bào)預(yù)警打好基礎(chǔ)。

1 降水實(shí)況

2020年 8月 10日 14：00至 11日 8：00，甘南州共計(jì)174個(gè)觀測(cè)站（98個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)）出現(xiàn)降水天氣，其中暴雨11個(gè)站、大雨61個(gè)站、中雨80個(gè)站、小雨22個(gè)站，較大降水量出現(xiàn)在舟曲縣的頭溝壩（62.5 mm）、憨班（60.9 mm）、木耳壩（59.8 mm）、拉尕山（58.0 mm）和迭部縣的亞日（55.7 mm）。

10日20：00 —21：00迭部3個(gè)站出現(xiàn)短時(shí)強(qiáng)降水，卡壩、尼傲、達(dá)拉小時(shí)降水量分別為28.0、21.7、20.6 mm；21：00—22：00 迭部 2 個(gè)站出現(xiàn)短時(shí)強(qiáng)降水，亞日和旺藏小時(shí)降水量分別為34.2、25.4 mm；22：00—23：00迭部、舟曲4個(gè)站出現(xiàn)短時(shí)強(qiáng)降水，頭溝壩、曲瓦、黑雜、洛大小時(shí)降水量分別為36.4、23.4、23.4、20.8 mm；11 日 0：00—1：00 舟曲 1 個(gè)站出現(xiàn)短時(shí)強(qiáng)降水，憨班小時(shí)降水量為28.1 mm。預(yù)報(bào)11日夜間迭部、舟曲將出現(xiàn)局地暴雨，實(shí)況提前至10日夜間，迭部、舟曲已出現(xiàn)局地暴雨。

2 形勢(shì)分析

2.1 高空形勢(shì)

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。10日20：00，500 hPa 584 dagpm高壓與伊朗東伸的大陸性高壓連通相接，巴湖北部與東北低壓底部的冷空氣共同南下，在青海東部至甘南上空形成明顯的低壓，東北—西南向切變線位于甘肅中部至青海東南部；700 hPa暖式切變線位于甘南州東南部，其東側(cè)有一支明顯的南風(fēng)大風(fēng)速帶，為暴雨的形成帶來了充足的水汽，有風(fēng)向和風(fēng)速上的輻合，即迭部、舟曲低空為輻合區(qū)；200 hPa，南亞高壓主體位于西藏西部，甘南本地處于大風(fēng)速帶底部，高空輻散；低空輻合、高空輻散有利于對(duì)流的發(fā)展。至10日23：00，700 hPa南風(fēng)大風(fēng)速帶發(fā)展成為南風(fēng)急流，且暖式切變穩(wěn)定少動(dòng)，與降水實(shí)況對(duì)比，20：00—23：00，迭部和舟曲局地出現(xiàn)短時(shí)強(qiáng)降水，降水落區(qū)位于500～700 hPa切變線之間，與20：00地面輻合線位置吻合；23：00之后，不穩(wěn)定能量釋放，南風(fēng)急流減弱，從而降水得以減弱，次日清晨降水結(jié)束。

2.2 地面形勢(shì)

降水前期迭部、舟曲氣溫偏高，20：00甘南處于負(fù)變溫區(qū)，地面上甘南大部分地區(qū)受到小高壓控制（圖1），甘南州開始降小雨；降水云團(tuán)主要影響甘南州北部，合作、夏河已降中雨；冷空氣已到達(dá)甘南州東南部，迭部、舟曲上游負(fù)變溫最大可達(dá)6℃，冷暖空氣在迭部、舟曲形成強(qiáng)對(duì)峙，并有地面風(fēng)向輻合線產(chǎn)生，為此次天氣過程提供了較好的抬升條件和觸發(fā)機(jī)制。

2.3 地形分析

甘南州地處青藏高原東北邊緣，地勢(shì)西北部高、東南部低。迭部、舟曲低層為東南風(fēng)，爬山過程導(dǎo)致暖濕氣流抬升冷卻；同時(shí)迭部、舟曲存在不穩(wěn)定能量，大氣處于不穩(wěn)定狀態(tài)，與暖濕氣流過山結(jié)合，造成較大的對(duì)流性降水。

3 診斷分析

3.1 探空診斷

8月10日20 ：00，從迭部、舟曲附近武都站探空?qǐng)D（圖2）可以看出，存在不穩(wěn)定能量，CAPE值為374.5 J/kg，700 hPa 濕度大，600 hPa 以上濕度小，上干下濕，有利于對(duì)流發(fā)展；同時(shí)600 hPa存在逆溫層，有利于不穩(wěn)定能量的積蓄；大氣低層至500 hPa是較為一致的南風(fēng)，垂直風(fēng)切變較小，雖然對(duì)雷暴大風(fēng)等天氣的出現(xiàn)不利，但是有利于暴雨的出現(xiàn)，它可以使風(fēng)暴在某一地區(qū)維持較長(zhǎng)時(shí)間，形成明顯降水；從低層到高層，風(fēng)隨高度順轉(zhuǎn)，有暖平流；0℃高度層已經(jīng)到達(dá)6 km附近，降水以暖云降水為主，其降水效率較冷云更高、降水量更大。

3.2 云圖分析

在連續(xù)強(qiáng)降水過程中，針對(duì)8月10日云圖的連續(xù)性演變進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)造成本次降水的云系主要為高原東部的對(duì)流云團(tuán)，云團(tuán)隨副高東移南下進(jìn)入甘南，且該云團(tuán)發(fā)展且強(qiáng)度加強(qiáng)。從10日20：00開始，高原上對(duì)流云團(tuán)開始發(fā)展，甘南州西南部開始有中低云系生成，對(duì)流云團(tuán)迅速增強(qiáng)；21：00，迭部、舟曲上空云團(tuán)發(fā)展最為旺盛；23：00開始，對(duì)流云團(tuán)逐漸減弱；11日3：00之后，對(duì)流云團(tuán)迅速減弱移出本地，降水隨之結(jié)束。

4 結(jié)語

結(jié)合環(huán)流形勢(shì)、探空診斷以及云圖資料，對(duì)2020年8月10日出現(xiàn)在甘南州迭部、舟曲的暴雨觸發(fā)機(jī)制進(jìn)行了綜合分析，得出以下結(jié)論：這是一次發(fā)生在西太平洋副熱帶高壓西北側(cè)的對(duì)流性暴雨天氣過程，低層大氣飽和度高、水汽集中程度高，為暴雨的發(fā)生提供了水汽條件；500 hPa低壓、西太平洋副熱帶高壓、700 hPa切變線、地面輻合線以及地形共同作用造成此次暴雨過程。

此次暴雨過程中，甘南州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，使迭部、舟曲出現(xiàn)暴雨天氣。副高位置、強(qiáng)度的變化和下滑冷空氣強(qiáng)度都難以把握，因而降水的時(shí)間和強(qiáng)度難以預(yù)測(cè)。EC作為全球大尺度天氣模式，對(duì)于對(duì)流性降水過程的預(yù)測(cè)能力有限，對(duì)預(yù)報(bào)員預(yù)報(bào)的指導(dǎo)作用不強(qiáng)。700 hPa高原上資料較少，故此次過程對(duì)降水量級(jí)的把握不夠。另外，預(yù)報(bào)11日夜間迭部、舟曲將出現(xiàn)局地暴雨，實(shí)況提前至10日夜間，此次暴雨過程作為汛期暴雨的特殊典型，甘南州西北部高、東南部低的地形因素影響應(yīng)當(dāng)引起注意。