付文睿，敖澤建，吉哲君，汪治桂

（甘肅省甘南州氣象局，甘肅 合作 747000）

1 概述

甘南高原地處青藏高原東北邊緣 （100°46′～104°44′E，33°06′～36°10′N），屬青藏高原和黃土高原過渡地帶，地勢西北部高，東南部低，境內海拔1100～4900m，大部分地區(qū)在3000m以上。由于地形復雜，天氣多變，短時強降水發(fā)生頻次高，暴雨災害頻繁。

針對暴雨天氣過程，許多氣象工作者從不同角度進行了廣泛的研究和分析，取得了許多有價值的成果[1-10]。曾勇等[1]利用WRF模式對大暴雨過程進行了高分辨率數(shù)值模擬,利用模擬資料對大暴雨的形成進行了分析；胡鈺玲等[2]用天氣學分析和物理量場診斷分析方法,探究了發(fā)生在新疆庫爾勒至甘肅玉門一帶干旱地區(qū)60年一遇的大暴雨天氣過程的水汽來源以及觸發(fā)機制；劉洋等[3]從天氣形勢、中尺度特征和環(huán)境場特征等方面分析了重慶的一次特大暴雨過程；付培健等[4]利用NCEP再分析資料和中尺度WRF模式對隴南一次暴雨過程進行了模擬,并使用模式輸出產品作了多種物理量診斷分析；章麗娜等[5]采用配料法分析了暴雨發(fā)生前北京中尺度環(huán)境的時空演變特征及影響因子。大量研究為暴雨預報提供了有力的參考依據(jù)，但對于甘南高原暴雨的研究較少。利用綜合觀測及區(qū)域自動站降水資料，對2019年7月28日發(fā)生在甘肅省甘南高原的一次暴雨天氣過程進行診斷分析，意圖提高對暴雨的預報預警水平。

2 降水實況及災情

2019年7月28日下午至夜間，甘南州共計162個測站（91個鄉(xiāng)鎮(zhèn)）出現(xiàn)降水天氣，其中暴雨2站，大雨22站，最大降水量及最大小時雨強出現(xiàn)在夏河八角城，降水量為70.9mm，最大雨強為38.3mm/h。此次降水過程，具有降水強度大、降水量多、致災性強等特點。降水及次生災害造成的人員死亡數(shù)量，屬2010年以來之最。造成迭部縣達拉鄉(xiāng)次哇村發(fā)生暴雨泥石流災害，致使2人死亡，2人失蹤，12037人受災，直接經濟損失2.34億元。暴雨過程還造成夏河縣1人死亡，7300人受災，直接經濟損失2298.26萬元；合作市直接經濟損失1046.58萬元。

3 形勢分析

3.1 高空形勢

如圖1，7月28日08h 500hPa上，中緯度亞歐大陸為兩槽一脊形勢，貝加爾湖附近有一低渦。新疆北部有一冷中心，冷中心溫度為16℃。高空鋒區(qū)位于天山-甘肅北部一帶。西太平洋副熱帶高壓脊西伸至90°E到100°E之間，脊線位置在 25°N到30°N之間，甘南處于西太平洋副熱帶高壓西北側的潮濕不穩(wěn)定環(huán)境中，其西北側不斷有冷空氣下滑，青海中部和甘肅中部有切變線向東移動，冷暖空氣在甘肅南部交綏。

對應500hPa、700hPa上貝加爾湖地區(qū)也有低渦，深厚的低渦穩(wěn)定維持，低渦后部西北氣流將攜帶冷空氣東移。高空鋒區(qū)位置與500hPa位置較為一致。從四川盆地到甘肅中部，為一致的西南氣流，700hPa低層的西南暖濕氣流為暴雨的形成帶來了充足的水汽。

圖1 7月28日08：00 500hPa高空形勢

3.2 地面形勢

14時地面上內蒙古西部至甘肅中部為一高壓中心，甘南附近為一低壓中心，甘南地區(qū)以東南風為主，在高低壓中心之間、甘肅寧夏黃河流域附近，有一條冷鋒，冷鋒前低壓中增溫減壓作用明顯，除瑪曲外，甘南各地氣溫均升至23℃以上。鋒面云系位于冷鋒后部，在青海東部，也有對流云團生成并發(fā)展。

至17時，冷鋒進一步南移，西段已移動至甘南北部地區(qū)，伴隨冷鋒的南移，鋒面云系也南移。在青海東部，西段鋒面前部地區(qū)，對流云團獲得進一步發(fā)展，云頂亮溫降低，冷云蓋面積擴大，說明對流云團頂部高度增加。此時在甘南地區(qū)已經開始出現(xiàn)降水，隨著對流的發(fā)展，18時至20時前后，甘南北部地區(qū)出現(xiàn)了最強降水時段（如圖2所示）。

圖2 7月28日17h地面形勢+紅外云圖

4 診斷分析

4.1 探空診斷

從合作站7月28日08時探空資料分析 （如圖3所示），在700-600hPa之間有較為深厚的濕層，相對濕度很大，20時發(fā)生了降水之后，整層大氣相對濕度都增大。

由于甘南地區(qū)海拔高，空氣稀薄，夜間輻射冷卻迅速，輻射降溫特別明顯，因此清晨探空很難出現(xiàn)明顯CAPE，而此次降水過程之前，清晨出現(xiàn)了明顯的CAPE，為283.9J/kg，說明大氣中已經儲存了對流發(fā)生的能量，而午后，隨著氣溫升高，能量進一步增強，之后發(fā)生了對流。

低層至300hPa是較為一致的南風，垂直風切變較小，小的垂直風切變，雖然對雷暴大風等天氣的出現(xiàn)不利，但是對于暴雨的出現(xiàn)是有利的，它可以使風暴在某一地區(qū)較長時間的維持，造成某一地區(qū)的明顯降水。0℃高度層已經到了6km附近，這樣高的0℃高度層，使得降水以暖云降水為主，而暖云的降水效率較冷云更高，降水量更大。

圖3 7月28日08：00合作站探空圖

4.2 物理量診斷

4.2.1 水汽通量散度

水汽通量散度可以揭示水汽輸送是否在某個區(qū)域集中以及集中的程度。本次過程降水中心在八角城，沿八角城所在經度（102.3°E）作7月28日 08：00水汽通量散度的剖面（圖略），在700hPa以上為一致的負散度，中心值-20×10-7g·cm-2·hPa-1·s-1，即在700hPa及以上水汽輻合明顯，輸送來的水汽集中程度非常高，這為暴雨的發(fā)生提供了充足的水汽條件。

4.2.2 相對濕度

相對濕度的大小可以直接反映空氣距離飽和的程度。7月28日08時700hPa相對濕度在甘肅南部都超過了80%，說明低層大氣的飽和程度高，低層大范圍的區(qū)域濕度條件良好，對暴雨的發(fā)生有重要指示意義。

4.2.3 渦度

大氣基本上是作渦旋運動的，渦度表示了流體質塊的旋轉程度和方向，渦度在一定程度上表示了氣壓的變化。7月28日08時青海南部為一正渦度中心，甘南地區(qū)為一負渦度中心（如圖4所示）。結合08時 500hPa風場（圖1）可以看出，從青海南部到甘南地區(qū)，有明顯的正渦度平流輸送（20時由于正渦度平流的輸送，甘南地區(qū)已經為正渦度中心）。正渦度平流將導致500hPa層次渦度增加，流場和氣壓場產生不適應，在地轉偏向力的作用下，產生水平輻散。輻散的結果，使得低層減壓，低層的氣壓場和流場也產生不適應，在氣壓梯度力的作用下，產生補償?shù)乃捷椇?，地面系統(tǒng)發(fā)展。低層輻合、高層輻散，促使上升運動發(fā)展，為暴雨的發(fā)生提供了動力條件。

圖4 7月28日08時500hPa渦度

4.2.4 K指數(shù)

K指數(shù)用作對流性天氣的一個熱力指標。在本次暴雨天氣過程中，甘肅南部地區(qū)K指數(shù)超過了36℃，在甘南達到了40℃，表明大氣中的能量條件非常好，在具備水汽條件和動力條件的基礎上，充足的能量條件促使了暴雨的發(fā)生。

5 結論

通過從環(huán)流形勢、探空及物理量診斷，對2019年7月28日出現(xiàn)在甘南的一次局地暴雨過程進行了綜合分析，得出以下結論：

這是一次發(fā)生在西太副高西北側西南氣流型的對流性暴雨天氣過程，冷暖空氣的交綏促使了暴雨的發(fā)生。500hPa切變線、西太平洋副熱帶高壓、700hPa切變線、地面冷鋒是本次甘南暴雨過程的影響觸發(fā)系統(tǒng)。

清晨明顯的CAPE對暴雨的發(fā)生有重要指示意義，低層明顯的濕層對暴雨的發(fā)生提供了濕度條件，較小的垂直風切變使得暴雨維持時間相對較久，高的0℃高度層表明以暖云降水為主，降水效率更高。

低層大氣飽和度高、水汽集中程度高，為暴雨的發(fā)生提高了水汽條件；明顯的正渦度平流為暴雨的發(fā)生提供了動力條件；大的K指數(shù)表明環(huán)境能量充足，為暴雨的發(fā)生提供了熱力條件。