馮軍

（隴南市氣象局，武都 746000）

1 引言

冰雹、暴雨天氣是一種局地突發(fā)性強(qiáng)、劇烈的強(qiáng)對(duì)流雷雹暴災(zāi)害性天氣，社會(huì)影響較大。每年的4～6月份，在甘肅南部，其發(fā)生區(qū)域小，成災(zāi)重，預(yù)報(bào)難度大，2000年“5.31”宕昌阿塢一帶26個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)出現(xiàn)暴雨泥石流造成隴南34人死亡，成災(zāi)1.7億元的損失，與其相鄰的岷縣也有2千萬(wàn)元的財(cái)產(chǎn)損失；2008年7月21日、2009年7月14～17日兩次特大暴雨相繼發(fā)生，特大暴雨導(dǎo)致了滑坡、泥石流災(zāi)害的發(fā)生，損失超過(guò)歷史上隴南暴雨之和，暴洪災(zāi)害共造成全市7縣區(qū)、101個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)、1 295個(gè)村受災(zāi)，11.88萬(wàn)戶(hù)、53.29萬(wàn)人受災(zāi)。這次暴洪災(zāi)害造成直接經(jīng)濟(jì)損失29.2億元。2010年8月7日晚11時(shí)左右，甘肅南部舟曲、宕昌縣局部地區(qū)普降暴雨，40多分鐘持續(xù)暴雨雨量達(dá)97 mm，晚上12時(shí)左右，舟曲縣三眼峪溝、羅家峪溝發(fā)生特大山洪泥石流地質(zhì)災(zāi)害，三眼峪、羅家峪溝流域面積達(dá)25 k m2，舟曲縣特大山洪地質(zhì)災(zāi)害共造成1 450余人遇難。2010年8月11日～13日，隴南市八縣一區(qū)大部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)連續(xù)發(fā)生強(qiáng)降雨，引發(fā)暴洪、泥石流、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害，此次洪澇災(zāi)害造成隴南市9個(gè)縣區(qū)155個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)、1 612個(gè)村、200 781戶(hù)936 562人受災(zāi)，37人遇難，11人失蹤，受傷405人，農(nóng)作物受災(zāi)面積52 193.24 h m2，造成直接經(jīng)濟(jì)損失73.2億元。面對(duì)如次沉重的災(zāi)難，政府采取了多重措施，我們就天氣成因和泥石流災(zāi)害形成做一些分析，以提前預(yù)報(bào)，減免損失。對(duì)甘肅南部暴雨、冰雹、泥石流天氣，馮軍［1]等對(duì)2007年4月28日高原氣旋結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究，康鳳琴、張強(qiáng)、渠永興等［2]對(duì)微物理過(guò)程作了研究；王錫穩(wěn)［3]等人對(duì)隴南地質(zhì)災(zāi)害等級(jí)進(jìn)行了研究；馮軍［4]等對(duì)典型流域區(qū)域臨界雨量作了研究。長(zhǎng)江上游滑坡、泥石流預(yù)警隴南一級(jí)站對(duì)部分滑、泥點(diǎn)資料進(jìn)行了匯編［5]。對(duì)甘肅的冰雹產(chǎn)生條件，白肇曄、徐國(guó)昌等［6]對(duì)降雹的天氣系統(tǒng)作了研究，指出高、低空低渦，高、低空切變線，高空槽，高、中、低空急流，鋒面，溫帶氣旋等大尺度天氣系統(tǒng)，都可產(chǎn)生冰雹并分析了一些抬升觸發(fā)機(jī)制條件；王錫穩(wěn)、陶建紅、劉治國(guó)［7]等對(duì)2003年5月26日局地冰雹天氣利用物理量診斷、衛(wèi)星云圖、雷達(dá)資料結(jié)合天氣實(shí)況作了綜合分析；端木禮寅、李照榮、張強(qiáng)等［8]分析了甘肅中部冰雹的多普勒雷達(dá)和閃電特征；付雙喜，安林、康鳳琴［9]等利用多普勒雷達(dá)VIL產(chǎn)品資料，提出了VIL識(shí)別冰雹云的判別指標(biāo)；劉德祥、白虎志、董安祥［10]對(duì)中國(guó)西北地區(qū)冰雹的氣候特征及異常作了研究；隴南未建新一代天氣探測(cè)雷達(dá)，缺乏中小尺度的資料分析冰雹特征。對(duì)以上幾次重大成災(zāi)的天氣粗略研究發(fā)現(xiàn)，每次天氣都是在青藏高原上有氣旋過(guò)境，本文從高空天氣形勢(shì)分析了產(chǎn)生暴雨、泥石流的天氣影響系統(tǒng)——高原氣旋的特性、層結(jié)、云圖、和SWAN系統(tǒng)所提供的該系統(tǒng)雷達(dá)強(qiáng)回波入手，指出了本次暴雨過(guò)程的強(qiáng)度物理機(jī)制，提出了應(yīng)對(duì)此類(lèi)天氣的防御措施。

2 天氣概括

2012年5月10日下午到夜間，甘肅岷縣發(fā)生特大冰雹山洪泥石流災(zāi)害，造成岷縣42人死亡、18人失蹤，漳縣4人死亡、8人失蹤和橋梁道路、房屋、農(nóng)田毀壞十分嚴(yán)重的自然災(zāi)害。降水主要集中時(shí)段10日17時(shí)至11日8時(shí)，定西市普降中－大雨，局部地方暴雨，最大降水出現(xiàn)在岷縣麻子川，降水量69.2 mm。而與次相鄰的隴南市宕昌縣、武都區(qū)、文縣、康縣、禮縣、成縣出現(xiàn)了區(qū)域性暴雨，宕昌縣阿塢鄉(xiāng)（49.0 mm），武都區(qū)裕河（108.0 mm），康縣康南林場(chǎng)（65.7 mm）、白楊鄉(xiāng)（56.8 mm）、文縣中廟鄉(xiāng)（52.0 mm）等11個(gè)站點(diǎn)出現(xiàn)暴雨，武都裕河鄉(xiāng)出現(xiàn)1 h雨量達(dá)72.6 mm，12 h雨量達(dá)108 mm的強(qiáng)降水，降雨持續(xù)至11日凌晨2時(shí)，宕昌縣、武都區(qū)發(fā)生洪澇災(zāi)害，宕昌縣、武都區(qū)已造成直接經(jīng)濟(jì)損失5 250萬(wàn)元，無(wú)人員傷亡的報(bào)告。據(jù)監(jiān)測(cè)到，裕河最強(qiáng)10 min為20 mm，30 min為44.4 mm，1 h為72.6 mm。現(xiàn)分析其降水前的征兆，找出強(qiáng)天氣發(fā)生特征，供在預(yù)報(bào)中參考。

3 高原氣旋對(duì)形成強(qiáng)對(duì)流天氣產(chǎn)生冰雹、暴雨過(guò)程的機(jī)理成因分析

3.1 高空天氣系統(tǒng)——高原氣旋結(jié)構(gòu)特征分析

2012年5月10日08時(shí)，500 h Pa高空?qǐng)D上（圖1），主要影響天氣系統(tǒng)為新疆北部到蒙古國(guó)的低渦冷中心槽，此系統(tǒng)為閉合低渦且配合有冷中心，長(zhǎng)度橫跨5個(gè)經(jīng)距，寬度為20個(gè)緯距，冷中心內(nèi)溫度為小于－32℃，槽區(qū)從新疆北部經(jīng)河西走廊南伸到青海中部，08時(shí)氣旋的頭部云區(qū)集中在河西走廊，為亮溫低的中高云，槽區(qū)云系為中低云，甘肅中部到隴南為淺的暖脊，青海東南部有一條西南暖濕急流帶，向北延伸到河套地區(qū)，此區(qū)域暫為暖區(qū)；700 h Pa也有同樣的系統(tǒng)，且移動(dòng)超前于500 h Pa，但在隴南境內(nèi)為是冷暖空氣的交界處，隴南境內(nèi)為偏南風(fēng)，武都本站溫度為9℃，高空是大而且厚的深厚系統(tǒng)，決定了影響時(shí)間長(zhǎng)，范圍廣。

圖1 2012年5月10日08時(shí)500 h Pa高空?qǐng)D、云圖Fig.1 500 h Pa synoptic situation and cloud picture at 8 p m of May 10，2012

3.2 前期的高溫天氣為強(qiáng)對(duì)流發(fā)生提供了條件

前期地面天氣實(shí)況：3月28日出現(xiàn)全市性第一場(chǎng)透雨，較常年偏早。4月9日，又出現(xiàn)全市性的透雨，4月11日，宕昌出現(xiàn)大范圍的雷雨天氣，韓院鄉(xiāng)、南陽(yáng)部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)出現(xiàn)暴雨，韓院雨量達(dá)74.5 mm，為今年來(lái)第一場(chǎng)暴雨，特別是18～19時(shí)1 h雨量達(dá)46.6 mm，降水強(qiáng)度大，汛期降水形勢(shì)提前到來(lái)，16日、19日，出現(xiàn)了全市性的小到中雨，23日，又出現(xiàn)全市性的小到中雨，文縣的鐵樓鄉(xiāng)雨量為82.4 mm，小時(shí)雨量為35.9 mm。此種降雨形勢(shì)都和往年有很大的不同，局地強(qiáng)降雨提早、提前到來(lái)。4月上旬最高氣溫武都為27.8℃，28日下午到5月5日出現(xiàn)連續(xù)性陰雨天氣，6～7日，轉(zhuǎn)為雷陣雨，8日轉(zhuǎn)晴；5月7日武都最高氣溫29.5℃，文縣為30.7℃，為入夏以來(lái)的最高值。8、9、10日，連續(xù)3天高溫，9日武都本站氣溫最高為32.1℃，10日持續(xù)高溫，也超過(guò)30℃。和高空相比，是暖空氣面對(duì)著強(qiáng)冷空氣的南下。根據(jù)往年的天氣發(fā)生的經(jīng)驗(yàn)，肯定有強(qiáng)對(duì)流天氣發(fā)生。前面提到高空有冷中心，溫度小于32℃，如果此形勢(shì)發(fā)生在3～4月，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)該發(fā)生一次寒潮天氣。但地面溫度增高到和盛夏接近，那么，降到地面的就是冰雹或者大風(fēng)或者雷暴雨，或者三者同時(shí)具足。

3.3 物理量特征

10日20時(shí)K指數(shù)在隴南境內(nèi)和四川是36℃～40℃的區(qū)域，強(qiáng)度為強(qiáng)，T－log P圖（圖2）500～250 h Pa為正不穩(wěn)定能量，近地面層到600 h Pa濕度較大，最大上升速度為38.2 m／s，CAPE值為730.9 J·kg－1，和2011年5月18日下午發(fā)生強(qiáng)雷陣雨天氣時(shí)的值相當(dāng)，不穩(wěn)定指數(shù)均指向強(qiáng)度為強(qiáng)，和盛夏相當(dāng)。

水汽輸送：700 HPA水汽均顯示從四川盆地有向北輸送的充足水汽，到裕河鄉(xiāng)發(fā)生大暴雨為止，四川盆地的大區(qū)域水汽中心已經(jīng)全部北移到隴南境內(nèi)。在對(duì)流云團(tuán)內(nèi)產(chǎn)生暴雨降落。

圖2 10日20時(shí)K指數(shù)和T－log P圖Fig.2 K index and T－log P at 20 a m on May 10，2012

3.4 天氣系統(tǒng)的圖像特征

FY－2云圖特征為（圖3）：影響天氣系統(tǒng)為氣旋的槽區(qū)，和頭部不相連結(jié)，系統(tǒng)為一強(qiáng)對(duì)流云團(tuán)，氣旋尾部，在岷縣和宕昌交界處有V風(fēng)場(chǎng)的切變，初發(fā)的云團(tuán)呈斜壓葉片狀，能造成強(qiáng)烈的天氣現(xiàn)象（見(jiàn)《氣象科技》2001年第3期2000年5月31日宕昌特大暴雨天氣過(guò)程），發(fā)生了雷雨、冰雹大風(fēng)等強(qiáng)對(duì)流天氣兩地受災(zāi)重。

圖3 5月10日18時(shí)、23時(shí)FY2－D星云圖Fig.3 FY2－D nebular at 18 and 23 am of May 10，2012

3.5 暴雨強(qiáng)天氣的落區(qū)

根據(jù)云圖分析，強(qiáng)暴雨落在了氣旋旋轉(zhuǎn)的亮溫低的云區(qū)內(nèi)，和四川北上輸送具足暖濕氣流的岷縣、宕昌、武都、康縣，岷縣、宕昌因地質(zhì)地貌的原因發(fā)生了泥石流。

3.6 強(qiáng)天氣發(fā)生的契入點(diǎn)

5月10日20時(shí)19分，SWAN系統(tǒng)顯示在宕昌縣西北部有雷暴報(bào)警，同時(shí)顯示有TTIAN風(fēng)暴對(duì)流中心在宕昌縣形成，22時(shí)30分，3 k m強(qiáng)度CAPPI雷達(dá)回波顯示隴南南部的康縣、武都、成縣有強(qiáng)回波生成，強(qiáng)對(duì)流天氣開(kāi)始發(fā)生，本地實(shí)況也顯示武都有強(qiáng)雷暴發(fā)生，但雨強(qiáng)不大（圖4）。

從上面兩張?jiān)茍D可以看出，10日23時(shí)，隴南強(qiáng)對(duì)流天氣已經(jīng)發(fā)生，但雨強(qiáng)不強(qiáng)，對(duì)流云團(tuán)主體在天水，11日1時(shí)，從四川北部有對(duì)流云團(tuán)北上到隴南的武都和康縣的交界處，亦即裕河、陽(yáng)壩附近，根據(jù)早晨08時(shí)到20時(shí)的水汽通量散度分析，四川盆地的水汽條件很好，在5～10的區(qū)域范圍。此水汽團(tuán)北上后，隴南的降雨強(qiáng)度聚增，量級(jí)在1 h內(nèi)達(dá)暴雨，過(guò)程總量武都裕河出現(xiàn)大暴雨。

圖4 SWAN監(jiān)測(cè)到宕昌北部TTIAN風(fēng)暴和3 k m強(qiáng)度CAPPI雷達(dá)回波圖Fig.4 TTIAN storm in north Dangchang and CAPPI radar echo of 3 km intensity by SWAN

4 泥石流成災(zāi)原因分析

宕昌阿塢一帶的地質(zhì)環(huán)境：岷縣麻子川到宕昌縣北部的阿塢、哈達(dá)鋪鎮(zhèn)－理川鎮(zhèn)－八力鄉(xiāng)及東部的南陽(yáng)鎮(zhèn)等地區(qū)，海拔1 900～2 500 m，南北兩列山系之間抗風(fēng)化能力弱的第三系紅層分布區(qū)，地形起伏小，山梁寬緩，相對(duì)高差300～500 m，山坡坡度18°～25°之間，T M1∶25萬(wàn)多波段合成遙感圖像上呈紫灰色，樹(shù)枝狀水系發(fā)育。由于植被稀少，水土流失嚴(yán)重，為泥石流滑坡的主要分布區(qū)。降雨強(qiáng)度大，植被條件差。地層巖性：阿塢、龐家等地區(qū)，其巖性為紫紅色粉砂巖及礫巖等。與下伏泥盆系呈角度不整合接觸，2000年“5.31”在此地26個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)出現(xiàn)暴雨泥石流造成隴南34人死亡，成災(zāi)1.7億元的損失，與其相鄰的岷縣也有2千萬(wàn)元的財(cái)產(chǎn)損失，10 a過(guò)后，因遭重創(chuàng)的隴南進(jìn)行了重點(diǎn)治理，植被增加，和岷縣麻子川，降水量69.2 mm相鄰的宕昌阿塢也有49 mm的強(qiáng)降水，因預(yù)防措施得力未有人員傷亡。事后，宕昌縣調(diào)查發(fā)現(xiàn)，和阿塢僅隔一道山梁的岷縣麻子川的植被遠(yuǎn)不如宕昌，因強(qiáng)降雨夾雜冰雹，在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生泥石流。

5 預(yù)防措施

5.1 人員的及時(shí)撤離

5.1.1 做好天氣系統(tǒng)特征的分析

分析高空影響系統(tǒng)深厚是最主要的因素，氣旋配合有冷中心，據(jù)經(jīng)驗(yàn)如果在4月份可能爆發(fā)寒潮，5月，因地面溫度已經(jīng)達(dá)到盛夏的溫度，高低層溫差很大，強(qiáng)對(duì)流降雨發(fā)生的條件已經(jīng)具備，故落地就是冰雹，實(shí)況表明，岷縣降特大雹災(zāi)。

5.1.2 做好短時(shí)強(qiáng)降雨的監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)

隴南已經(jīng)建立了強(qiáng)降雨自然災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)系統(tǒng)：按照隴南市政府統(tǒng)一部署，整合氣象、水務(wù)、國(guó)土、泥石流預(yù)警站、水文等部門(mén)資源，由市氣象局牽頭建設(shè)完成了隴南市自然災(zāi)害監(jiān)測(cè)指揮系統(tǒng)并投入使用，功能包括1 156個(gè)雨量監(jiān)測(cè)點(diǎn)10 min雨量數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)查詢(xún)、水情監(jiān)測(cè)、泥石流監(jiān)測(cè)、尾礦庫(kù)監(jiān)測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、天氣預(yù)報(bào)、信息共享、預(yù)警信息、應(yīng)急響應(yīng)、基本信息、站點(diǎn)信息、信息發(fā)布通道、系統(tǒng)管理等十四大功能（圖5、圖6）。

圖5 隴南武都區(qū)裕河鄉(xiāng)區(qū)域氣象站1 h雨量分布圖Fig.5 The distributing of hourly rainfall fro m weather station in Yu He countryside Wu Du borough Long Nan city

圖6 隴南市自然災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)系統(tǒng)和雨情監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)界面Fig.6 The interface of nature disaster and rain stakeout forecast system in Long Nan city

降雨的落區(qū)判斷：根據(jù)區(qū)域氣象站10 min雨強(qiáng)確定，當(dāng)宕昌阿塢出現(xiàn)半小時(shí)30.3 mm的降水后，后一個(gè)10 min在沒(méi)有了強(qiáng)降水，故觀望等待。當(dāng)裕河出現(xiàn)半小時(shí)44.4 mm的降水時(shí)，趕快第一時(shí)間通知區(qū)防汛辦搶險(xiǎn)，接著后一個(gè)10 min雨強(qiáng)為20 mm，搶時(shí)間發(fā)布暴雨紅色預(yù)警。周邊10 k m范圍都發(fā)布暴雨紅色預(yù)警。因定西未有10 min雨量數(shù)據(jù)，可能耽誤了報(bào)警，致使部分人員出現(xiàn)傷亡。

5.2 做好人員素質(zhì)和環(huán)境質(zhì)量建設(shè)的提高

整個(gè)天氣過(guò)程中，從定西和隴南兩邊的環(huán)境和預(yù)防措施來(lái)看，泥石流的發(fā)生雖系天災(zāi)，實(shí)系人禍，僅隔一道山梁的岷縣麻子川和宕昌阿塢植被相差懸殊，監(jiān)測(cè)強(qiáng)降雨的措施不一樣，強(qiáng)降雨出現(xiàn)后報(bào)警撤離的的意識(shí)和速度不一樣，隴南經(jīng)過(guò)了宕昌“5.31”、舟曲“8.8”、成縣“8.12”幾次暴雨后，政府有著刻心銘骨的疼痛，從人員素質(zhì)教育和環(huán)境建設(shè)上都下了大力氣，從防范于未然上下工夫，才有輕災(zāi)的成果，經(jīng)驗(yàn)做法值得推廣。

6 結(jié)論

（1）造成此次強(qiáng)降水的天氣系統(tǒng)是深厚的低渦槽區(qū)，其頭部在河西形成氣旋低渦，尾部槽區(qū)發(fā)生強(qiáng)對(duì)流天氣，造成甘肅岷縣、宕昌、武都、康縣出現(xiàn)雷雨、冰雹、大風(fēng)等強(qiáng)對(duì)流天氣，岷縣麻子川和宕昌阿塢等鄉(xiāng)鎮(zhèn)出現(xiàn)洪澇災(zāi)害，造成重大的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。

（2）發(fā)生強(qiáng)天氣的成因是前期異常高溫使部分物理量達(dá)到盛夏標(biāo)準(zhǔn)，暴雨洪澇災(zāi)害超季節(jié)提前出現(xiàn)，暴雨出現(xiàn)的時(shí)間短，暴雨發(fā)生的地點(diǎn)在斜壓葉片狀云區(qū)內(nèi)沿“V”缺口處，云區(qū)發(fā)生小范圍氣旋云團(tuán)內(nèi)。

（3）防御措施：根據(jù)短時(shí)強(qiáng)降水的特點(diǎn)，隴南市建立了自然災(zāi)害監(jiān)測(cè)資料指揮系統(tǒng)，對(duì)全市1 156個(gè)雨量監(jiān)測(cè)點(diǎn)10 min雨量數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)強(qiáng)降水的點(diǎn)后，密切跟蹤，在洪水形成之前，安全轉(zhuǎn)移人員，在水情和地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生前數(shù)十分鐘內(nèi)轉(zhuǎn)移人員和部分財(cái)產(chǎn)。達(dá)到預(yù)防地質(zhì)災(zāi)害的目的。

（4）做好防災(zāi)避險(xiǎn)知識(shí)的宣傳和山洪地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警信號(hào)的發(fā)布。

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