甘肅省強(qiáng)對流天氣特征分析

譚 丹，黃玉霞，沙宏娥

（蘭州中心氣象臺，甘肅 蘭州 730020）

引言

強(qiáng)對流天氣一般是指伴隨雷暴發(fā)生的對流性大風(fēng)、冰雹、短時強(qiáng)降水等天氣，在世界范圍內(nèi)都有廣泛的分布，我國是世界上強(qiáng)對流天氣頻發(fā)地區(qū)之一，強(qiáng)對流天氣變化劇烈，生命史短，局地性強(qiáng)，給人們?nèi)粘Ｉ?、農(nóng)業(yè)、航空業(yè)等帶來巨大影響［1-3］。

甘肅省地處西北干旱、半干旱地區(qū)，受東亞夏季風(fēng)影響，隴南山地和黃土高原丘陵溝壑區(qū)多發(fā)短時強(qiáng)降水、冰雹、雷暴大風(fēng)等強(qiáng)對流天氣，加之復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境條件，極易發(fā)生山洪、泥石流等次生災(zāi)害［4-6］。甘肅省水災(zāi)發(fā)生的頻率、范圍、災(zāi)害損失雖不如我國東部和南部，但由于地面植被差，地形陡峭，由短時強(qiáng)降水引發(fā)的洪水、泥石流，發(fā)生頻率高、強(qiáng)度大、時間集中、災(zāi)害嚴(yán)重、防御難。此外，甘肅特殊的地理特征易導(dǎo)致局部地區(qū)容易形成強(qiáng)烈的上升氣流，為冰雹天氣的形成發(fā)展提供有利的條件，是我國多雹地區(qū)之一，每年因冰雹給農(nóng)業(yè)、林業(yè)、交通行業(yè)及人民生命財產(chǎn)等造成嚴(yán)重?fù)p失［7］。如2010年8月8日甘肅省甘南藏族自治州舟曲縣城東北部山區(qū)突降暴雨，東山站降水量達(dá)96.3 mm，1 h 最大降水量達(dá)77.3 mm，強(qiáng)降水引發(fā)特大山洪泥石流災(zāi)害，導(dǎo)致了巨大的人員傷亡和財產(chǎn)損失，死亡和失蹤人數(shù)達(dá)1 765人［8］。2012年5月10日甘肅省定西市岷縣出現(xiàn)強(qiáng)降水和冰雹，降水中心麻子川降水量達(dá)69.2 mm，1 h降水量42 mm，強(qiáng)度達(dá)到50～100年一遇，此次特大冰雹山洪泥石流造成死亡和失蹤人數(shù)達(dá)59人［9］。

近年來我國西北地區(qū)氣候呈現(xiàn)“暖濕化”趨勢［10-11］，極端天氣氣候事件頻發(fā)［12-15］，強(qiáng)對流天氣預(yù)報預(yù)警難度加大，因此明確短時強(qiáng)降水、冰雹、雷暴大風(fēng)等強(qiáng)對流天氣的時空分布特征，是提升強(qiáng)對流天氣預(yù)報水平、減輕災(zāi)害損失和影響的重要手段。殷水清等［16］對海河流域夏季逐時降水變化趨勢分析表明，海河流域夏季總降水量和短歷時降水量均呈減少趨勢，但短歷時降水量占總降水量的比重及過程平均雨強(qiáng)和峰值雨強(qiáng)呈增加趨勢；姚蓉等［17］探討了湖南不同區(qū)域短時強(qiáng)降水氣候規(guī)律及相關(guān)環(huán)境參數(shù)特征；李強(qiáng)等［18］研究發(fā)現(xiàn)四川盆地短時強(qiáng)降水頻次和降水量較大值發(fā)生在夜間21：00 至次日08：00，分別占總量73.8%和81.4%；秦賀等［19］對新疆暖季短時強(qiáng)降水特征分析表明，短時強(qiáng)降水頻次山脈坡面多于谷地和沙漠，高頻區(qū)位置季節(jié)性南北推移與太陽輻射和副熱帶鋒區(qū)南北推移密切相關(guān)；吳迎旭等［20］指出黑龍江省短時強(qiáng)降水日數(shù)和站次均與當(dāng)年6～8月全省平均降水量呈線性關(guān)系，太陽輻射導(dǎo)致的非絕熱加熱為強(qiáng)降水特別是局地強(qiáng)降水帶來巨大貢獻(xiàn)；付超等［21］研究發(fā)現(xiàn)，江西暖季短時強(qiáng)降水高頻區(qū)位于山地及河谷附近，對暴雨的貢獻(xiàn)率在40%以上；黃玉霞等［7］研究發(fā)現(xiàn)甘肅省冰雹日數(shù)呈明顯下降趨勢，年際和年代際變化具有顯著差異性，冰雹高原和高山多，海拔高度對冰雹形成有重要影響；趙文慧等［22］研究指出中國地區(qū)降雹累積持續(xù)時間與海拔高度呈現(xiàn)較高的正相關(guān)關(guān)系，最大值出現(xiàn)在青藏高原地區(qū)；許霖等［23］通過統(tǒng)計湖南多年雷暴大風(fēng)事件，發(fā)現(xiàn)雷暴大風(fēng)日數(shù)存在顯著減少趨勢，日變化呈現(xiàn)單峰結(jié)構(gòu)，峰值主要出現(xiàn)在午后到傍晚；費(fèi)海燕等［24］研究發(fā)現(xiàn)中國強(qiáng)雷暴大風(fēng)主要發(fā)生在中國中東部地區(qū)，不同地區(qū)發(fā)生峰值時間不同。

多年來由于甘肅省觀測站網(wǎng)稀疏，對強(qiáng)對流天氣特別是短時強(qiáng)降水發(fā)生發(fā)展機(jī)理認(rèn)識不足。2010年以來隨著區(qū)域自動氣象站的全面建設(shè)和業(yè)務(wù)化，彌補(bǔ)了強(qiáng)對流天氣研究觀測資料不足的缺陷。本文利用最新國家氣象站和區(qū)域自動氣象站逐時降水、逐日冰雹和雷暴大風(fēng)資料，研究甘肅強(qiáng)對流天氣時空分布及年、月、日變化特征；充足的數(shù)據(jù)支撐，可以更深刻的理解強(qiáng)對流天氣的空間特征和發(fā)展趨勢，為強(qiáng)對流天氣預(yù)報預(yù)警提供參考，提高我省防災(zāi)減災(zāi)能力。

1 資料和方法

本文主要用到的資料包括：（1）短時強(qiáng)降水資料。采用甘肅省氣象局提供的80個國家氣象站和2 200多個區(qū)域氣象站2013-2019 年7 年逐小時雨量數(shù)據(jù)，資料經(jīng)過嚴(yán)格質(zhì)量控制，結(jié)合本地氣候特征，剔除異常值較多氣象站點(diǎn)，最終選取1 716個站點(diǎn)進(jìn)行分析。本研究根據(jù)短時強(qiáng)降水業(yè)務(wù)規(guī)定，小時雨量≥20 mm定義為短時強(qiáng)降水，每個站點(diǎn)出現(xiàn)≥20 mm·h-1的雨量記為一個站次［1］；站點(diǎn)年平均短時強(qiáng)降水頻次為2013-2019年所有短時強(qiáng)降水次數(shù)之和除以總年數(shù)。（2）冰雹資料。采用80 個國家氣象站1990-2019 年近30 年地面觀測資料，冰雹直徑記錄時間為2005-2019 年。根據(jù)我國冰雹等級標(biāo)準(zhǔn)［25］，按冰雹直徑分為四類，即弱冰雹（d＜5 mm），中等強(qiáng)度冰雹（5 mm≤d＜20 mm），強(qiáng)冰雹（20 mm≤d＜50 mm）和特強(qiáng)冰雹（d≥50 mm）。冰雹持續(xù)時間根據(jù)80 個國家氣象站1990-2019 年每次降雹起訖時間（當(dāng)?shù)貢r間）的記錄，統(tǒng)計單次降雹持續(xù)時間；站點(diǎn)冰雹平均持續(xù)時間為1990-2019年所有降雹持續(xù)時間之和除以降雹總次數(shù)。（3）雷暴大風(fēng)資料。選取國家氣象信息中心提供的80 個國家氣象站1990-2013 年地面觀測資料，在一個觀測日（當(dāng)日20：00 至次日20：00）內(nèi)對雷暴大風(fēng)日進(jìn)行篩選和計算，規(guī)定既觀測到雷暴又觀測到大風(fēng)（瞬時風(fēng)力＞17 m·s-1）記為一次雷暴大風(fēng)事件。按雷暴大風(fēng)強(qiáng)度分級標(biāo)準(zhǔn)，分為一般（瞬時風(fēng)速或者陣風(fēng)為17～24 m·s-1）和強(qiáng)雷暴大風(fēng)（≥25 m·s-1）［24，26］。

依據(jù)《甘肅氣候》［27］，黃河以西地域稱為河西、以東地域稱為河?xùn)|。另外，甘肅省所轄區(qū)域按地理位置，劃分成五個自然地理區(qū)：河西（包括酒泉市、嘉峪關(guān)市、張掖市、金昌市、武威市）、隴中（蘭州市、白銀市、定西市、臨夏回族自治州）、隴東（慶陽市、平?jīng)鍪校?、隴南（天水市、隴南市）、甘南（甘南藏族自治州）。

2 結(jié)果分析

2.1 短時強(qiáng)降水

2.1.1 短時強(qiáng)降水空間分布特征

由2013-2019 年甘肅省年平均短時強(qiáng)降水頻次分布特征可以看出（圖1（a）），甘肅省短時強(qiáng)降水頻次大致呈現(xiàn)東南多、西北少的特征，這與甘肅省年降水量空間分布一致［27］。短時強(qiáng)降水高發(fā)區(qū)位于隴南市東南部、隴南市東北部、天水市東南部和慶陽市東部，年均頻次達(dá)1.5次以上，其中隴南市東南部是全省范圍最大的高頻集中區(qū)，短時強(qiáng)降水年均頻次在2 次以上，最大中心位于武都裕河，達(dá)4.1 次/a；其次是徽成盆地～天水市南部一帶，年均頻次介于1.0～2.0 次/a 之間，范圍內(nèi)的大值中心點(diǎn)較分散，最大中心位于成縣黃渚，達(dá)2.4次/a；第三大高發(fā)區(qū)位于慶陽市東部，年均頻次介于1.0～2.0次/a之間，最大中心位于慶城南莊，達(dá)2.0次/a。河西地區(qū)、蘭州市、白銀市短時強(qiáng)降水出現(xiàn)次數(shù)極少，年均頻次在0.5次以下。

圖1 2013-2019年甘肅省強(qiáng)降水空間分布Fig.1 Distribution of heavy precipitation in Gansu during 2013-2019

圖1（b）為2013-2019 年甘肅省暴雨日數(shù)空間分布圖，通過與短時強(qiáng)降水頻次分布對比發(fā)現(xiàn)，暴雨與短時強(qiáng)降水高發(fā)區(qū)域分布基本一致，3個暴雨中心分別對應(yīng)了3個短時強(qiáng)降水中心，說明短時強(qiáng)降水對甘肅省暴雨貢獻(xiàn)度很大。

從各月空間分布上來看（圖2），4至5月強(qiáng)降水出現(xiàn)的頻次低，主要集中在河?xùn)|偏南地區(qū)，此時副高脊線位于低緯，西北區(qū)的水汽條件較差且分布不均，我省河?xùn)|地區(qū)強(qiáng)降水范圍小且比較分散。6至8月副高脊線北跳，降雨帶推移至黃淮流域，西北地區(qū)東部雨量開始增加，尤其是7月和8月，副高西脊點(diǎn)到達(dá)110°E，脊線位于30°N附近，西北地區(qū)東部處于副高西北側(cè)的西南暖濕氣流中，給甘肅省武威以東地區(qū)帶來充沛的水汽，降水范圍擴(kuò)大，強(qiáng)降水發(fā)生的頻次也顯著增多，河?xùn)|大部分地方強(qiáng)降水年平均次數(shù)均在0.2 次以上，其中隴東南一帶部分地方年平均次數(shù)達(dá)0.4次以上，局部地方超過0.8次/a。另外，一向干旱少雨的河西地區(qū)也在這一時段出現(xiàn)短時強(qiáng)降水，雖然頻次較低，但同時說明了在夏季水汽條件滿足的情況下，河西走廊干旱荒漠區(qū)也會出現(xiàn)短時強(qiáng)降水。9 月以后，副高南撤，我省強(qiáng)降水范圍和頻次迅速減小，大部分地方都在0.1 次/a 以下，河?xùn)|個別地方達(dá)到0.2次/a。由此可見，除地形因素外，甘肅省短時強(qiáng)降水的發(fā)生，水汽條件至關(guān)重要，受西太副高的影響，高溫高濕的偏南氣流為河?xùn)|地區(qū)帶來充沛的水汽，從而短時強(qiáng)降水頻發(fā)。

圖2 2013-2019年4～9月甘肅省短時強(qiáng)降水空間分布Fig.2 Distribution of short-time heavy precipitation in Gansu from April to September during 2013-2019

2.1.2 短時強(qiáng)降水時間變化特征

甘肅省短時強(qiáng)降水站次數(shù)年際變化具有明顯差異（圖3（a）），2013 年站次數(shù)最多，2014 年最少，2014-2017年為低谷期，2018年后站次數(shù)增加。短時強(qiáng)降水主要集中在20～30 mm/h之間，占總站次數(shù)的79.0%，≥30 mm/h占18.3%，≥50 mm/h的短時強(qiáng)降水很少出現(xiàn)，僅占2.7%。

從短時強(qiáng)降水的逐月分布可以看出（圖3（b）），甘肅省短時強(qiáng)降水最早始于4月，最晚止于10月，呈“單峰型”分布特征。短時強(qiáng)降水主要發(fā)生在4至9月，這與甘肅省雨季吻合［27］。甘肅省短時強(qiáng)降水全年呈現(xiàn)快速增強(qiáng)、迅速減弱的特點(diǎn)，峰值出現(xiàn)在8 月，7 月次之，發(fā)生頻次占比分別為39.1%、32.6%；6 至8 月發(fā)生頻次占全年的88.2%。

短時強(qiáng)降水往往是在有利的大尺度環(huán)流形勢下的中小尺度系統(tǒng)中產(chǎn)生，因此，甘肅省短時強(qiáng)降水在一天內(nèi)的各個時段均有發(fā)生（圖3（c））。高發(fā)時段主要發(fā)生在下午17時至凌晨02時，尤其是19時～00時6個時次短時強(qiáng)降水發(fā)生頻次均在6%以上，占總頻次的46.22%，說明全省近一半的短時強(qiáng)降水出現(xiàn)在這段時期內(nèi)，其中21時頻次最高，達(dá)9.25%；凌晨03時至下午15時這段時間內(nèi)短時強(qiáng)降水處于低發(fā)狀態(tài)，尤其在早上08、09時，發(fā)生頻次占比不足1.5%。出現(xiàn)這種日變化的可能原因是，午后到傍晚由于局地?zé)崃Σ环€(wěn)定產(chǎn)生中小尺度對流云團(tuán)，當(dāng)對流云團(tuán)發(fā)展到最強(qiáng)盛時容易產(chǎn)生強(qiáng)降水；另外，甘肅河?xùn)|地區(qū)山大溝深，江河穿流其中，河谷地區(qū)白天儲存了不穩(wěn)定能量，傍晚到夜間河谷周邊山坡輻射降溫出現(xiàn)山風(fēng)環(huán)流，低層暖濕空氣抬升觸發(fā)了不穩(wěn)定能量的釋放，導(dǎo)致夜間容易產(chǎn)生對流性降水［28］。

圖3 2013-2019年甘肅省短時強(qiáng)降水變化Fig.3 Changes of short-time heavy precipitation during 2013-2019

2.2 冰雹

2.2.1 冰雹日數(shù)時空分布特征

（1）冰雹日數(shù)空間分布

甘肅省冰雹的空間分布與海拔高度、地形和下墊面性質(zhì)等密切相關(guān)，具有明顯的局地性和分散性［7］，主要發(fā)生于青藏高原邊坡和高海拔地區(qū)（圖4）。甘南高原、甘岷山區(qū)、祁連山東段為3個冰雹高發(fā)區(qū)，永登、東鄉(xiāng)和華家?guī)X為3個冰雹高發(fā)點(diǎn)，年平均冰雹日數(shù)為2～6 d；臨夏、定西為相對多雹區(qū)，為1～2 d；蘭州、白銀、平?jīng)龊蛻c陽地區(qū)為冰雹少發(fā)區(qū)，在1 d以下；河西、天水東部和隴南東南部很少有冰雹出現(xiàn)。

圖4 1990-2019年甘肅省平均冰雹日數(shù)空間分布Fig.4 Distribution of the average of hail days in Gansu during 1990-2019

從各月空間分布上來看（圖5），4 月全省冰雹的范圍較小，主要出現(xiàn)在甘南高原、甘岷山區(qū)和華家?guī)X，年平均冰雹日數(shù)不足0.3 d。5～7月全省出現(xiàn)冰雹的范圍較大，冰雹日數(shù)多，降雹主要集中在祁連山區(qū)、甘南高原及定西、臨夏、平?jīng)龊蛻c陽地區(qū)，冰雹日數(shù)一般為0.3～0.8 d，甘南高原在0.8 d以上，其中6 月冰雹最多發(fā)，范圍最大，7 月河西及定西冰雹日數(shù)有所減少，祁連山東段增加。這主要是因為這段時期青藏高原邊坡地區(qū)、高海拔山地迎風(fēng)坡以及六盤山等喇叭口盆地和谷地空氣中水汽含量多，太陽輻射強(qiáng)，近地層大氣變得很不穩(wěn)定，加之冷暖空氣交匯頻繁，在中尺度切變線等的觸發(fā)下產(chǎn)生冰雹，此外由地形強(qiáng)迫產(chǎn)生的重力波觸發(fā)不穩(wěn)定能量釋放也可能造成降雹天氣［7，29］；8月甘南高原冰雹日數(shù)0.8 d以上的范圍明顯減少，平?jīng)龊蛻c陽也大幅減弱。9 月伴隨西太平洋副熱帶高壓東退和太陽輻射減弱，暖濕條件明顯下降，大氣層結(jié)趨于穩(wěn)定，甘南高原東部的冰雹范圍和日數(shù)進(jìn)一步縮減。

圖5 1990-2019年4～9月甘肅省冰雹年平均日數(shù)空間分布Fig.5 Distribution of hail days in Gansu from April to September during 1990-2019

從甘肅省冰雹的平均直徑等級分布圖來看（圖6（a）），我省大部分站點(diǎn)為5～20 mm 的中等強(qiáng)度冰雹，酒泉西部和隴南南部以弱冰雹為主，白銀市靖遠(yuǎn)、定西市隴西、慶陽市西峰、合水為強(qiáng)冰雹。圖6（b）為全省各站點(diǎn)冰雹的最大直徑等級分布圖，河西地區(qū)冰雹最大直徑大多在5～20 mm，在中等強(qiáng)度冰雹以內(nèi)，張掖市民樂、山丹和武威市古浪三站出現(xiàn)強(qiáng)冰雹；河?xùn)|地區(qū)基本都在中等強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)以上，甘南、定西、天水、平?jīng)觥c陽等地部分站點(diǎn)冰雹最大直徑達(dá)到特強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)，慶陽市出現(xiàn)特強(qiáng)冰雹的站點(diǎn)最多。

圖6 1990-2019年甘肅省冰雹直徑等級空間分布Fig.6 Distribution of hail diameter in Gansu during 1990-2019

（2）冰雹日數(shù)時間變化特征

從1990-2019 年甘肅省冰雹站次年際變化可以看出（圖7（a）），近30 年冰雹站次呈明顯減少趨勢，平均每10 年減少47 站次。20 世紀(jì)90 年代前期冰雹站次多，年冰雹站次在100 站次以上，之后明顯減少，在50～70站次之間，其中1990最多，為204站次，2018年最少，僅為29站次。

圖7 1990-2019年甘肅省冰雹時間變化Fig.7 Changes of hail in Gansu during 1990-2019

甘肅省冰雹具有季節(jié)性強(qiáng)、雹日高度集中的特征（圖7（b）），降雹最早始于3 月，最晚結(jié)束于11 月，5～7月是全年冰雹發(fā)生的主要時段，占全年的62.6%。8～11月冰雹日數(shù)明顯減少，12月至次年2月為無雹時段。

甘肅省冰雹的發(fā)生具有明顯的“單峰型”日變化特征（圖7（c）），一般最早從上午11時左右開始，晚上21時左右結(jié)束。午后13～19時為我省冰雹高發(fā)時段，發(fā)生頻次占全天的88.5%，傍晚17時冰雹發(fā)生頻次最高，達(dá)15.2%，這主要是因為冰雹的產(chǎn)生需要較高的對流有效位能［30］，從午后到傍晚太陽輻射強(qiáng)，地面升溫快，而春末至初秋我省大部分地方最高氣溫出現(xiàn)在17時左右，此時氣團(tuán)對流有效位能大，垂直運(yùn)動較強(qiáng)，當(dāng)水汽條件滿足（700 hPa比濕≥4 g/kg）和0℃層高度合適時（4 000～5 000 m之間）就容易出現(xiàn)冰雹。晚上20時以后冰雹發(fā)生頻次迅速減弱，21時至次日10時，我省很少有冰雹發(fā)生，頻次不足1%。

2.2.2 冰雹持續(xù)時間分布特征

冰雹持續(xù)時間與冰雹日數(shù)在空間分布上基本一致，同時具有差異性（圖8）。降雹平均持續(xù)時間超過6 min的區(qū)域主要包括祁連山中東部、隴中高海拔地區(qū)、隴東六盤山和黃土高原地區(qū)以及青藏高原邊緣的臨夏和甘南等地，這些地區(qū)海拔大多在1 500 m 以上且地形復(fù)雜；隴南、天水低海拔地區(qū)以及河西中西部等地勢較平坦地區(qū)，降雹平均持續(xù)時間在6 min 以下。由此可見，海拔、地形對冰雹的產(chǎn)生及降雹持續(xù)時間具有重要影響。

圖8 1990-2019年甘肅省冰雹平均持續(xù)時間空間分布Fig.8 Distribution of the average of hail duration in Gansu during 1990-2019

甘肅省冰雹過程持續(xù)時間主要集中在8 min以內(nèi)（圖9），不同持續(xù)時間的冰雹過程發(fā)生次數(shù)呈現(xiàn)先增加后減少的特征，持續(xù)時間在2 min以內(nèi)的累積出現(xiàn)411次，2～4min出現(xiàn)次數(shù)最多，達(dá)582次，4～6 min、6～8 min的分別有426次和265次，之后隨著持續(xù)時間的增加，冰雹過程出現(xiàn)次數(shù)迅速減少，持續(xù)時間32 min的僅有6次，超過32 min的冰雹過程在甘肅省很少出現(xiàn)。

圖9 1990-2019年不同持續(xù)時間的冰雹過程的累積出現(xiàn)次數(shù)Fig.9 Accumulated number of hail weather processes with different duration from 1990-2019

2.3 雷暴大風(fēng)

2.3.1 雷暴大風(fēng)時空分布特征

甘肅省雷暴大風(fēng)分布特點(diǎn)是山區(qū)、高原多，地勢低的地方少（圖10（a））。雷暴大風(fēng)高發(fā)區(qū)較分散，其中烏鞘嶺地區(qū)范圍最大、出現(xiàn)頻次最高，年均頻次達(dá)7.6次/a；武都、東鄉(xiāng)、華家?guī)X、瑪曲、臨潭為5個雷暴大風(fēng)高發(fā)點(diǎn)，年均頻次在3.5～4.4 次/a 之間，高頻次站點(diǎn)中，除武都外，其余四站海拔高度都在2 400 m 以上。河西中西部、天水東部、隴南東部、平?jīng)龊蛻c陽很少有雷暴大風(fēng)出現(xiàn)，年均頻次大多在1次以下。甘肅省雷暴大風(fēng)天氣以一般雷暴大風(fēng)為主，強(qiáng)雷暴大風(fēng)天氣發(fā)生次數(shù)很少（圖10（b）），僅占甘肅省雷暴大風(fēng)的5%，這與費(fèi)海燕等指出中國西北地區(qū)強(qiáng)雷暴大風(fēng)發(fā)生概率小的研究結(jié)果一致［23］。強(qiáng)雷暴大風(fēng)主要發(fā)生在甘肅省中東部地區(qū)，累計頻次為1～3次，最大頻數(shù)出現(xiàn)在高海拔的華家?guī)X站（5次）。

圖10 1990-2013年甘肅省雷暴大風(fēng)及強(qiáng)雷暴大風(fēng)空間分布Fig.10 Distribution of the frequency of thunderstorm in Gansu during 1990-2013

4 月全省出現(xiàn)雷暴大風(fēng)的范圍小且分散，頻次低，僅烏鞘嶺、武都、瑪曲、華家?guī)X、臨潭、岷縣年均次數(shù)在0.3次/a以上；從5月開始雷暴大風(fēng)的范圍有所擴(kuò)大，頻次增多，高發(fā)點(diǎn)與4月一致，年均頻次在0.8次/a以上；6 月全省雷暴大風(fēng)發(fā)展到最強(qiáng)時期，酒泉及甘肅中部地區(qū)雷暴大風(fēng)出現(xiàn)頻次高，年均頻次在0.8～1.8 次/a 之間；7 月雷暴大風(fēng)高發(fā)區(qū)與6月較接近，范圍有所減少，頻次減弱，僅馬鬃山、烏鞘嶺在0.8次/a以上；8 月雷暴大風(fēng)活動范圍進(jìn)一步減弱，其中河西大部、隴南和隴東地區(qū)減弱更加明顯。造成以上差異的主要原因是4～6 月西南暖濕氣流不斷向甘肅偏南地區(qū)輸送，地面溫度逐漸回暖，不穩(wěn)定能量增加，加之中高緯度上冷空氣活動，我省經(jīng)常位于冷渦底部的西北氣流中，有明顯干冷空氣南下，與西南暖濕氣流交匯，造成不穩(wěn)定能量迅速積累和釋放，有利于大范圍雷暴大風(fēng)天氣的發(fā)生；7～8 月陸地表面受日照影響，加熱更為明顯，地面氣溫、水汽含量、不穩(wěn)定能量等都達(dá)到一年中最強(qiáng)盛時期，容易在近地層形成不穩(wěn)定層結(jié)；加之夏季甘肅常受西風(fēng)帶系統(tǒng)影響，帶動冷空氣東移，與副高西伸北抬引導(dǎo)夏季風(fēng)挾帶的充沛水汽交匯，因而對流發(fā)展更加旺盛，易形成雷暴大風(fēng)天氣［23］。9月除烏鞘嶺地區(qū)外，其余地區(qū)很少有雷暴大風(fēng)出現(xiàn)。

2.3.2 雷暴大風(fēng)時間變化特征

由圖11（a）可以看出，近24 年雷暴大風(fēng)出現(xiàn)站次呈明顯減少趨勢，平均每10 年減少43.6 站次。1990-2001年是雷暴大風(fēng)相對較多期，2001-2010年為相對較少期，2011-2013年再次增多。

甘肅省雷暴大風(fēng)始于3 月，于11 月結(jié)束，主要出現(xiàn)時段集中在5～9 月（圖11（b）），其中6 月出現(xiàn)頻次最高，占全年的29.2%，其次為7 月和8 月，分別占全年的22.0%、18.1%，9 月以后雷暴大風(fēng)出現(xiàn)頻次大幅減弱，11月至次年2月全省無雷暴大風(fēng)出現(xiàn)。

圖11 1990-2013年甘肅省雷暴大風(fēng)時間變化Fig.11 Changes of thunderstorm gale in Gansu during 1990-2013

對甘肅雷暴大風(fēng)出現(xiàn)的次數(shù)進(jìn)行時次統(tǒng)計（圖11（c）），可以看出甘肅省雷暴大風(fēng)高頻時段出現(xiàn)在午后至傍晚的15～21時，發(fā)生頻次占全天的83.7%，19時達(dá)到峰值，21時后大幅減少，上午和夜間很少發(fā)生，這與其地表午后加熱作用有關(guān)。

3 結(jié)論

（1）甘肅短時強(qiáng)降水與山脈地形密切相關(guān)，多出現(xiàn)在盆地、河谷地區(qū)，高發(fā)區(qū)位于隴南市東南部、隴南市東北部、天水市東南部和慶陽市東部；2013-2019 年短時強(qiáng)降水年際變化差異明顯，2013 年最多，2014-2017年為低谷期，隨后增多；20～30 mm/h強(qiáng)降水占79.0%。

（2）甘肅短時強(qiáng)降水月變化和日變化特征明顯，均呈“單峰型”變化；短時強(qiáng)降水主要出現(xiàn)在4～9月，6月迅速增多，8月達(dá)到峰值，7月次之，9月迅速減少；短時強(qiáng)降水一天內(nèi)各個時段均有發(fā)生，高發(fā)時段在17～02時，夜雨特征明顯。

（3）甘肅冰雹空間分布與地形密切相關(guān)，主要發(fā)生在青藏高原邊坡和高海拔地區(qū)，高發(fā)區(qū)位于甘南高原、甘岷山區(qū)、祁連山東段以及永登、東鄉(xiāng)和華家?guī)X3個高發(fā)點(diǎn)；大部地區(qū)以中等強(qiáng)度冰雹為主。雷暴大風(fēng)以一般雷暴大風(fēng)為主，強(qiáng)雷暴大風(fēng)僅占5%；高發(fā)點(diǎn)除武都外，均分布在河西西部、甘肅中部以及祁連山和甘南高原的高海拔地區(qū)。

（4）冰雹和雷暴大風(fēng)存在顯著的年變化和日變化。降雹季節(jié)性強(qiáng)，雹日高度集中，5～7 月為高發(fā)時段，占全年的62.6%；降雹持續(xù)時間主要集中在8 min以內(nèi)，不同持續(xù)時間冰雹發(fā)生次數(shù)呈先增后減特征，2～4 min出現(xiàn)次數(shù)最多。雷暴大風(fēng)主要集中出現(xiàn)在5～9 月，占全年的86.6%，6 月最多，7 月次之，9 月之后迅速減少；冰雹和雷暴大風(fēng)均表現(xiàn)為午后峰值，冰雹高發(fā)時段集中在13～19時，雷暴大風(fēng)集中在15～21時。

（5）近30 年，甘肅省冰雹和雷暴大風(fēng)均呈明顯的減少趨勢，其中冰雹的減少速率為47 站次·（10a）-1，雷暴大風(fēng)的減少速率為43.6站次·（10a）-1，2000年以來減少更為明顯。