“20130810”甘肅中部強降水過程分析

楊文月　任玉龍　楊文凱　韋伯龍　張淑芳

摘要利用MICAPS業務平臺的地面、高空、雷達、云圖及自動站實況觀測資料，對2013年8月10日17：40出現在甘肅中部臨夏地區的強對流天氣進行分析。結果表明，此次中尺度強對流天氣出現時，由一支低空急流軸侵入臨夏地區上空深厚的潛濕層，產生強烈的流場動力不穩定形勢加劇，觸發劇烈的強對流運動，在地形作用下造成突發性很強的強對流天氣系統及地質災害。

關鍵詞中尺度系統；強對流；觸發機制

中圖分類號S161.6文獻標識碼A文章編號0517-6611（2014）22-07508-03

甘肅省中部臨夏地區處于青藏高原東北側邊坡區和黃土高原溝壑過渡區，地形較復雜，生態環境脆弱。因受特殊地形及監測手段落后的影響，該地區災害性天氣發生頻繁，其中強降水（≥20 mm/h）的發生也是造成甘肅中部臨夏地區災害性天氣的主要災害之一，它具有突發快、局地性強、預報難度大等特征[1-3]。強對流引發的強降水也是形成暴雨的主要天氣系統，它主要集中在7～8月份，是中緯度天氣系統和低緯度天氣系統相互作用的結果[4-6]。但對強降水，由于其累計降水量往往達不到暴雨的標準，同時受監測資料的限制，導致對它發生的機制缺乏充分的研究[7-10]。2013年8月10日17：40發生在甘肅中部臨夏地區的強降水，從中尺度系統觸發機制分析這次突發性強對流過程，表明斜壓性較強的中尺度系統發展到臨夏上空時，伴隨低空低渦和急流場的擾動，為這次強對流天氣起到了流體動力與熱力不穩定形勢下的觸發作用。經各類資料綜合分析表明，這次強對流天氣出現在副高東退后的暖濕氣流中，有很強的低空東南風擾動及地形作用則是強對流的落區。筆者通過雷達、衛星云圖、實況資料對此次典型強降水事件發生的過程進行分析，為進一步探討甘肅中部臨夏地區少雨區強降水發生的機制提供依據。

1天氣實況

2013年8月10日17：00～23：00，甘肅中部臨夏地區出現區域性強雷暴和強對流天氣，并伴有短時強降水、大風及冰雹。過程持續時間較長，強雷陣雨從開始到結束歷時近6 h；影響范圍廣，此次強雷陣雨天氣影響甘肅中部所有區域。臨夏地區15個站點降水超過50 mm，其中東鄉本站累計降水達90.2 mm；臨夏市1 h最大降水量達42.8 mm，廣河縣買家巷1 h降水量達74.0 mm，為有歷史氣象記錄以來極值。臨夏市、積石山、臨夏縣出現直徑8 mm冰雹。受強降水過程影響，市區出現洪水內澇現象，并造成嚴重的經濟損失。特別是在強降水中心的廣河縣引發了嚴重的地質災害，洪水泥石流沖毀房屋嚴重，給人民生命和財產造成了重大損失。

2 影響天氣系統

2.1 環流形勢演變 從8月10日08：00 500 hPa高空圖（圖1a）分析，高空槽位于河西地區中部，臨夏地區受槽前西風氣流控制，高空濕度極干，在西寧至合作之間溫度露點差>11 ℃；低空700 hPa為西南暖濕氣流（圖1b），臨夏地區位于露點差<2 ℃ 的區域，水汽充沛，這樣形成上干下濕，有利于形成強對流發生發展的不穩定層結條件；高空槽伴隨冷空氣加深南壓，在合作-臨夏-蘭州形成一輻合區；底層700

圖12013年8月10日08：00 500 hPa（a）和700 hPa（b）環流形勢 hPa在青海南部高原上形成一個熱低壓閉合中心，同時在四川盆地有暖舌向蒙古中部伸展，甘肅中部等溫線值達12 ℃。在西寧8月10日08：00的探空資料中（圖2），700 hPa以下很潮濕，溫度露點差小，850 與500 hPa假相當位溫差為1.1 ℃，且垂直風切變大具有明顯的對流不穩定層結，這些特征對強對流天氣發生的環境條件很有利。

圖22013年8月10日08：00 西寧T-lnP在環流形勢的演變過程中，從500 hPa高原東南部到甘肅中部一直維持西南氣流（圖1a），700 hPa甘肅中部有一個強的輻合區（圖1b），由于高空槽前有西風急流發展，在強對流發生前，底層高溫高濕，高層濕度小，同時高空槽和冷鋒過境，強對流天氣發生的條件均具備，水汽、對流不穩定和抬升條件均滿足，在河西中部及高原上對流向強對流轉換的關鍵條件強垂直風切變也具備。

2.2地面影響系統10日14：00（圖3a）地面圖上，在青海東部到甘肅中部有一冷鋒東移，峰前高壓中心值997.6 hPa， 最大風速達12 m/s，而當天臨夏最高氣溫達30.5 ℃，顯示整層大氣不穩定程度增高；17：00（圖3b），受日變化導致的熱力因素，使日出后地面熱力條件逐漸加強，由于地形的影響東南風入流也逐漸加強，對流系統低層有更多的水汽和熱量輸入。這樣當冷鋒移近臨夏地區時，由于峰面抬升運動而激發對流，促使強對流能量的釋放，產生了強對流天氣。

圖32013年8月10日14：00（a）和17：00（b）地面形勢2.3云圖特征分析8月10日14：00，對流云團在高原上開始發展，并形成分散的中尺度對流云團，17：00分散的對流云團開始合并發展東移，在蘭州、臨夏、合作形成一條強對流云帶，到20：00強對流云團合并形成MCS（圖4），并覆蓋整個甘肅中部，與700 hPa切變線（圖1b）及TITAN圖位置相吻合，在發生發展過程中造成了甘肅中部臨夏地區的強暴雨，之后繼續向東南方向移動，到23：00逐漸減弱。

圖4 2013年8月10日20：00衛星云圖2.4 風暴系統演變強對流云團從8月10日14：00開始發展東移，16：00分散的對流云團開始合并，形成55 dBz強回波后向東偏南方向快速移動；17： 47出現風暴超級單體（圖5a），18：14風暴超級單體演變成帶狀分布東移至臨夏地區（圖5b），并在東西向移動路徑上出現強風雹和強降水，影響范圍區域不斷擴大。從單體風暴發生、發展、合并后出現短時強降水及雷暴大風的過程中，中層環境氣流差異起了主導作用，500 hPa的風場和濕度場分布很明顯，上游地區交界處存在干濕邊界層，河西中層更干，風速更大。一方面，中層的干環境使得夾卷進風暴體的空氣更干，更大的蒸發降溫導致下沉氣流強度更大；另一方面，中層的急流使得垂直風切變更大，風暴發展的動力不穩定條件更好。

在有利于強對流天氣發生的大尺度背景下，10日17：00風暴在河西中部生成后快速向東南方向移動，同時西南部抬升不穩定的暖濕空氣觸發了中尺度強對流系統，生成后受高空西風引導氣流控制，同時受低層偏南風入流的天氣系統配置的影響，呈右移風暴的特點向東南移動，由于正值傍晚，熱力條件和偏南風均最強，新生單體入流在左前側鋒面附近抬升，并向東南方向移動逐漸加強，出現了帶狀回波，期間最大反射率因子超過了55 dBz（圖6a）；徑向速度顯示出中氣旋特征。到20：00強對流系統逐漸發展成了具有超級單體的強對流風暴（圖6b）。右移風暴的對流單體受高空氣流引導向東移動，而單體傳播方向是東南，最終風暴系統移動方向為東偏南，向中南部地區移動，由于單體傳播方向與移動方向接近，風暴整體移動速度較快。直到23：00后才進入減弱階段，系統移至甘肅中南部，其下游即東側為冷鋒東段后部的冷區，風暴逐漸失去了能量來源，最終減弱消失。

3 結論

（1）由于高空槽前有西風急流發展，在強對流發生前，底層高溫高濕，高層濕度小，同時高空槽和冷鋒過境，強對流天氣發生的條件均具備，水汽、對流不穩定和抬升條件均滿足，在河西中部及高原上對流向強對流轉換的關鍵條件強垂直風切變也具備。

圖52013年8月10日17：47（a）和18：14（b）雷達回波圖62013年8月10日17：00（a）和20：00（b）TITAN風暴移動路徑（2）甘肅中部在強對流天氣過程中出現了超級單體風暴的中尺度強對流系統，這是導致雷暴大風風力強、出現局地性強降水和災情嚴重的主要原因。

安徽農業科學2014年參考文獻

[1] 白肇燁，徐國昌.中國西北天氣[M].北京：氣象出版社，1988：71-116.

[2] 李棟梁，劉德祥.甘肅氣候[M].北京：氣象出版社，2000：243-282.

[3] 王式功，靳立亞.天氣診斷分析[M].蘭州：蘭州大學出版社，1991：23-61.

[4] 王建兵，王振國，李曉媛，等.甘南高原一次突發性強對流天氣的診斷分析[J].干旱氣象，2007，25（3）：54-60.

[5] 騰水昌，渠永興，王堅，等.河西走廊一次突發性暴雨天氣的診斷分析[J].干旱氣象，2007，25（3）：66-71.

[6] 樊明，周軍，馮軍，等.幾種物理量在隴南暴雨預報中的初步應用[J].干旱氣象，2006（4）：30-34.

[7] 王建兵，楊建才，汪治桂.舟曲“8.8”暴雨云團的中尺度特征[J].干旱氣象，2011，29（4）：466-467.

[8] 任余龍.青藏高原東部邊緣一次大暴雨發生機制研究[J].干旱氣象，2010，28（3）：315-321.

[9] 陶詩言.中國之暴雨[M].北京：科學出版社，1980：3-5，142-156.

[10] 何金海，劉蕓蕓，常越.西北地區夏季降水異常及其水汽輸送和環流特征分析[J].干旱氣象，2005，23（1）：10-16.