青海省短時(shí)強(qiáng)降水特征及其與定常要素的關(guān)系淺析

中圖分類號：P426.6 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號：2095-3305（2025）05-0193-0

青海省夏季短時(shí)強(qiáng)降水多發(fā)，且由于生態(tài)地質(zhì)環(huán)境脆弱，易引發(fā)山洪、泥石流等自然災(zāi)害。氣象工作者對高原地區(qū)的短時(shí)強(qiáng)降水開展了大量研究工作，蘇永玲等[1]對青海樂都兩次短時(shí)強(qiáng)降水環(huán)境條件進(jìn)行對比分析，張變變等[2對青海東部地區(qū)短時(shí)強(qiáng)降水特征及環(huán)境參數(shù)閾值進(jìn)行分析，朱平等[3針對青海省包括短時(shí)強(qiáng)降水在內(nèi)的多種致災(zāi)性對流天氣的時(shí)空分布特征開展大量研究，楊振鑫等4確定了青藏高原東北側(cè)短時(shí)強(qiáng)降水閾值并對其進(jìn)行特征分析。大多數(shù)研究或針對1＼～2次天氣過程開展機(jī)理研究，或利用國家站資料開展分布分析，這些研究的空間分辨率較低。對此，系統(tǒng)研究精細(xì)化短時(shí)強(qiáng)降水分布規(guī)律分析及其出現(xiàn)頻次與定常要素的關(guān)系，對提升短時(shí)強(qiáng)降水的預(yù)報(bào)能力具有重要意義。

1資料與方法

1.1資料

在青海省選取2016年5月1日建設(shè)的自動(dòng)氣象站、國家氣象站、天氣站、區(qū)域氣象站小時(shí)氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行研究，考慮到數(shù)據(jù)的連續(xù)性，對站點(diǎn)進(jìn)行了初步的質(zhì)量控制。小時(shí)降水記錄數(shù)不少于該站該年5一9月總時(shí)數(shù)的 98% ，否則即使其他年份的數(shù)據(jù)是完整的，依然視該站點(diǎn)的數(shù)據(jù)不可用。經(jīng)過篩選，最終將52個(gè)國家站、152個(gè)天氣站和333個(gè)區(qū)域站共計(jì)537個(gè)觀測站的2016—2021年5月1日—9月30日的小時(shí)降水?dāng)?shù)據(jù)確定為研究對象。

要素平均場及多年氣候值源于國家氣候中心大氣環(huán)流交互分析平臺。

1.2 方法

根據(jù)中國氣象局《短時(shí)臨近天氣預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)規(guī)定》，將1h降水量 ?20mm 的降水過程定義為短時(shí)強(qiáng)降水。利用ArcGIS將青海省（北緯 31^°36^′～39^°19^′ ，東經(jīng)89^°35^′～103^°04^′ ）范圍內(nèi)所選站點(diǎn)數(shù)據(jù)以 0.05×0.05 經(jīng)緯度分辨率插值生成柵格圖像，分析全站點(diǎn)短時(shí)強(qiáng)降水出現(xiàn)頻次空間分布特征，得到青海省短時(shí)強(qiáng)降水易發(fā)高發(fā)區(qū)分布圖。采用天氣分析、對比分析方法，開展短時(shí)強(qiáng)降水頻次與定常要素場的關(guān)系分析。

2短時(shí)強(qiáng)降水的空間分布特征

2.1短時(shí)強(qiáng)降水次數(shù)的空間分布特征

計(jì)算2016—2021年各站出現(xiàn)短時(shí)強(qiáng)降水的總次數(shù)可知，537個(gè)站6年出現(xiàn)短時(shí)強(qiáng)降水的總次數(shù)為506次，海西中西部出現(xiàn)次數(shù)基本為0，玉樹大部、海西東部偶爾出現(xiàn)，但出現(xiàn)次數(shù)很少超過2次，超過2次的區(qū)域包括了東經(jīng) 98^° 以東的青海省大部分地區(qū)，超過5次的站點(diǎn)主要分布在以下地區(qū)：黃南州的尖扎縣、河南縣，澤庫縣，海東市的民和縣，西寧市的大通縣、湟中區(qū)及海南州同德縣。其中，黃南州尖扎縣坎布拉鎮(zhèn)直崗拉卡村示范園出現(xiàn)次數(shù)最多，達(dá)到11次，海東市民和縣馬營鎮(zhèn)王家村次之，達(dá)到8次。

2.2小時(shí)雨強(qiáng)極值的空間分布特征

分析2016—2021年各站小時(shí)雨強(qiáng)極值空間分布可知，海西西部、南部雨強(qiáng)在 8mm 以下，雨強(qiáng)超過16，20mm 的區(qū)域?yàn)橛駱鋿|部和東經(jīng) 98^° 以東的地區(qū)，雨強(qiáng)超過 30mm 的站點(diǎn)集中分布在河南縣、同德縣、貴南縣，同時(shí)也分散分布在海西東部、海北州、西寧市、海東市、黃南州。最大小時(shí)雨強(qiáng)為 63.9mm ，出現(xiàn)在河南縣托葉瑪鄉(xiāng)吾特村；其次為 51.9mm ，出現(xiàn)在澤庫縣和日鄉(xiāng)巴灘牧場。

3短時(shí)強(qiáng)降水頻次與定常要素的關(guān)系

根據(jù)各年出現(xiàn)短時(shí)強(qiáng)降水的總次數(shù)，將年短時(shí)強(qiáng) 降水出現(xiàn)次數(shù) lt;50 次的認(rèn)定為少發(fā)年，50次 ? 年短時(shí) 強(qiáng)降水出現(xiàn)次數(shù) lt;100 次的為正常年，100次 ? 年短 時(shí)強(qiáng)降水出現(xiàn)次數(shù) lt;150 次的為偏多年， ?150 次的 為多發(fā)年。青海省強(qiáng)降水年份劃分具體見表1。并且以 此為依據(jù)分析強(qiáng)降水發(fā)生頻次與夏半年定常要素的 關(guān)系。

3.1短時(shí)強(qiáng)降水分布與 500hPa 高度場的關(guān)系

由圖1可知， 500hPa 平均高度場均呈現(xiàn)東高西低的形勢，東亞地區(qū)環(huán)流較為平直，太平洋上則是北低槽、南高壓的形勢。2016年南部高壓勢力較常年整體偏強(qiáng)，588線西伸至臺灣島以東洋面，2018年太平洋高壓勢力較2016年明顯偏弱，但仍略強(qiáng)于多年平均。距平場上，太平洋大部分地區(qū)位勢高度較歷年偏高，且北部偏高更為明顯。

500hPa 平均高度場均呈現(xiàn)東高西低的形勢（圖2），東亞地區(qū)環(huán)流較為平直，太平洋上則是北低槽、南高壓的形勢，除2019年北部低槽位于太平洋東北部阿拉斯加灣，其余年份均位于太平洋北部。2017、2019、2020、2021年太平洋高壓勢力均較常年偏強(qiáng)，其中2017、2020、2021年588線西伸至臺灣島以西洋面，2019年較其他3年略弱，但也強(qiáng)于多年平均場。距平場上，太平洋地區(qū)南部位勢高度較歷年偏高，但北部偏低明顯。

綜合可知， 500hPa 位勢高度距平場對短時(shí)強(qiáng)降水發(fā)生次數(shù)有一定的指示意義：短時(shí)強(qiáng)降水少發(fā)年、正常年，太平洋地區(qū)位勢高度南部較常年偏高，北部則明顯偏低；短時(shí)強(qiáng)降水多發(fā)年、偏多年，太平洋地區(qū)位勢高度較歷年偏高，且北部偏高更為明顯。

3.2短時(shí)強(qiáng)降水分布與海平面氣壓的關(guān)系

夏半年海平面氣壓圖中陰影區(qū)為距平場，等值線為平均場。分析2016、2018年夏半年海平面氣壓及距平（圖3）可知，2016、2018年夏半年平均海平面氣壓均呈東高西低的形勢分布，高壓中心位于東太平洋北部，北太平洋大部分地區(qū)海平面氣壓高于常年，高壓中心以北地區(qū)較常年偏高最為明顯，分別偏高 5hPa 和 2016年西伯利亞高壓監(jiān)測區(qū)（方框內(nèi)區(qū)域，北緯 40^°～60^° 、東經(jīng) 80^°～120^° ）海平面氣壓較常年偏高 2018年接近常年同期。2016年青藏高原地區(qū)較常年偏高 1～2hPa ，2018年接近常年同期。

分析短時(shí)強(qiáng)降水正常年和少發(fā)年夏半年海平面氣壓及距平圖（圖4可知，2017、2019、2020、2021年平均氣壓場均呈東高西低的形勢分布，高壓中心位于東太平洋。距平場上，除2019年的其他年份（2017、2020、2021年）均為太平洋北部地區(qū)海平面氣壓低于常年，中部、南部的絕大部分地區(qū)高于常年。2017、2020、2021年西伯利亞高壓監(jiān)測區(qū)的海平面氣壓距平都表現(xiàn)為東部略偏高、西部略偏低，而2019年則是大部分地區(qū)偏高 1hPa_? 。青藏高原地區(qū)2017、2019年較常年偏高 1～2hPa ，2020、2021年較常年偏高 5hPa 。

綜上可知，東高西低的海平面氣壓形勢場、青藏高原和西伯利亞高壓監(jiān)測區(qū)的海平面氣壓距平場均與強(qiáng)降水出現(xiàn)次數(shù)未存在直接的關(guān)聯(lián)。而太平洋地區(qū)海平面氣壓距平場則根據(jù)多發(fā)年、偏多年、正常年、偏少年有明顯不同，在多發(fā)年、偏多年，北太平洋大部分地區(qū)海平面氣壓高于常年，高壓中心以北地區(qū)較常年偏高最為明顯。而正常年、偏少年（除2019年），太平洋北部地區(qū)海平面氣壓低于常年，中部、南部的絕大部分地區(qū)高于常年。

3.3短時(shí)強(qiáng)降水分布與水汽輸送的關(guān)系

分析短時(shí)強(qiáng)降水多發(fā)年和偏多年夏半年水汽通量散度距平場（圖略）可知，2016年青海除西南部的大部分地區(qū)，水汽通量散度距平表現(xiàn)為正值，表明以上區(qū)域水汽通量散度大于常年，即該區(qū)域的水汽獲得量少于常年。2018年，青海省西部地區(qū)水汽通量散度表現(xiàn)為正值，東部為負(fù)值，表明西部水汽獲得量少于常年、東部水汽獲得量多于常年。

分析短時(shí)強(qiáng)降水正常年和少發(fā)年（圖略）可知，2017、2019年水汽通量散度分布與2018年相似，西部水汽通量散度距平表現(xiàn)為正值，東部為負(fù)值。2020、2021年則與2016年相似，青海除西南部的大部分地區(qū)，水汽通量散度距平表現(xiàn)為正值。

綜合而言，水汽輸送的輻合輻散距平場并未因短時(shí)強(qiáng)降水的出現(xiàn)次數(shù)多少表現(xiàn)出特定的特征，表明水汽輸送的輻合輻散場對大尺度的降水有所反應(yīng)，對由中小尺度系統(tǒng)造成的短時(shí)強(qiáng)降水缺少指示意義。

4結(jié)論

（1）青海省海西中西部幾乎未出現(xiàn)短時(shí)強(qiáng)降水，玉樹大部、海西東部偶有出現(xiàn)，東經(jīng) 98^°"以東的青海大部分地區(qū)是短時(shí)強(qiáng)降水出現(xiàn)區(qū)域，其中黃南州的尖扎縣、河南縣、澤庫縣，海東市的民和縣，西寧市的大通縣、湟中區(qū)以及海南州同德縣為短時(shí)強(qiáng)降水多發(fā)區(qū)。

（2）海西西部、南部最大小時(shí)雨強(qiáng)在 8mm 以下，小時(shí)雨強(qiáng)超過 16，20mm 的站點(diǎn)在玉樹東部及東經(jīng) 98^°"以東地區(qū)均有出現(xiàn)，小時(shí)雨強(qiáng)超過 30mm 的站點(diǎn)在黃南州河南縣、海南州同德縣、貴南縣較為常見。此外，最大小時(shí)雨強(qiáng)為 63.9mm ，出現(xiàn)在河南縣托葉瑪鄉(xiāng)吾特村。

（3） 500hPa 高度場、海平面氣壓對短時(shí)強(qiáng)降水預(yù)測具有一定的指示意義，如夏半年 500hPa 距平場上，太平洋地區(qū)位勢高度較歷年偏高，且北部偏高更明顯，或北太平洋大部分地區(qū)海平面氣壓高于常年，高壓中心以北地區(qū)較常年偏高較為明顯，出現(xiàn)短時(shí)強(qiáng)降水的頻次偏多。

（4）此次研究僅選擇了2016—2021年共計(jì)6年的數(shù)據(jù)，時(shí)間序列短，不能完整反映短時(shí)強(qiáng)降水的空間分布特征。在今后工作中應(yīng)繼續(xù)增加研究數(shù)據(jù)的時(shí)間序列長度，并增加檢驗(yàn)次數(shù)，不斷完善研究成果。此外，嘗試用夏半年定常要素場特征反映短時(shí)強(qiáng)降水出現(xiàn)頻次，僅能判斷大致的短時(shí)強(qiáng)降水次數(shù)。在此基礎(chǔ)上，應(yīng)繼續(xù)開展中小尺度氣象要素場與短時(shí)強(qiáng)降水的關(guān)系研究，探索短時(shí)強(qiáng)降水短臨預(yù)報(bào)指標(biāo)，以期提高此類天氣預(yù)報(bào)預(yù)警水平。

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