祁連山區大雨特征及其與副高的關系

鄧永龍++謝啟玉

摘要 利用2010—2015年5—9月祁連山區6個國家氣象站、23個區域自動站逐日降水資料以及每日2次探空資料和常規氣象觀測資料，統計并分析了祁連山區大雨過程（以下簡稱大雨）的特征及其與副高的關系。結果表明：祁連山區大雨發生在每年5—9月，6年共出現42次（90站次），連續2 d大雨有6次；2個大雨中心分別位于門源盆地和剛察地區，祁連山西部為少雨區。且大雨的年、月和旬際變化均呈現雙峰型。大雨與副高西脊點、北界關系密切，大雨前3 d副高偏西，前1～2 d副高東移或分為東、西2個部分，當日副高分布在70°～105°E范圍內。8月除外，其他月份大雨前3 d副高偏南，前1～2 d副高北抬，5—8月當日，副高北界在35°～45°N之間，而9月在30°～40°N之間；大雨日在關鍵區的副高脊線平均維持3～6 d，最長5～15 d，最短為1～3 d。大雨還與副高面積有關，大雨前2 d較之前3 d副高面積擴大，即副高西伸北抬，引導低緯的西南氣流沿副高西側向北推進，為大雨區提供充沛的水汽；前0～1 d副高東移南壓，面積明顯減小，致使北方南下的冷空氣和沿副高西側北上的暖濕氣流得以交匯并產生強降水。

關鍵詞 大雨；特征；副高；關系；祁連山區

中圖分類號 P426.62 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2017）02-0186-03

Characteristics of Heavy Rainfall Over Qilian Mountain and Its Relationship with Subtropical High

DENG Yong-long XIE Qi-yu

（Haibei State Observatory in Qinghai Province，Haiyan Qinghai 810200）

Abstract Characteristics of heavy rainfall over Qilian Mountain（QM） and its relations with Subtropical High（SH）were analyzed by daily rainfall data，twice daily radiosonde data and the convention meteorological data of 6 national stations and 23 regional stations between May and September during 2010-2015. The results were as follows：Heavy rainfall over QM appeared between May and September every year and about 42 times（90 stations）in years，continuous two-days heavy rainfall were 6 times. The centers of heavy rainfall were in Men-yuan Basin and Gangcha region，and the western region of QM was less rain. Its yearly，monthly and ten-days change all appeared two peaks. The heavy rainfall was closely related to the western ridge point and the northern border of SH，the SH was westerly 3 days before the heavy rainfall，eastward or distributed into two parts 1～2 days before the heavy rainfall，and SH appeared longitude of 70°～105°E. Except in August，the northern border of SH was southerly 3 days before the heavy rainfall，continuously northward 1～2 days before the heavy rainfall，it was mainly between 30°N and 40°N in September，and between 35°N and 45°N in other months. The ridge of the SH meanly maintained 3～6 days，the longest were 5～15 days and the shortest were 1～3 days. The heavy rainfall was also related to SH proportion. The SH proportion enlarged 3 days than 2 days before the heavy rainfall，that simultaneously northward and leading to northward of southwest airflow of lower latitude，which provided abundant water vapor for the heavy rainfall. The SH was eastward and southward and the proportion decreases 1 day before the heavy rainfall which made the cold air from the northern region southward and the warm and moist air along the border of SH northward，their merge led to heavy rainfall.

Key words heavy rainfall；characteristics；Subtropical High；relationship；Qilian Mountain

祁連山區處于青海高原的北部，呈西北—東南的狹長地帶，由于境內地形復雜，北靠祁連山脈，南接中國內陸最大的咸水湖——青海湖，因而受不同尺度天氣系統影響較多，是大雨等災害性天氣過程多發地之一[1]，為當地農牧民生產和生活帶來較大損失，例如2011年8月連續2 d的大雨還造成了人員死傷。祁連山區地形及高度位置也是影響我國中、東部地區天氣、環境變化的重要因素[2-4]。大雨是決定某地旱澇的重要影響因素[5]，近年來，對于某一地區大降水特征的研究已經有很多[6-11]，對區域大降水與副熱帶高壓的關系也有大量的研究[12-17]，認為不同地區的大降水受副高脊線的位置、變化及副高強度等影響較大；就高原地區降水特征分析略有一些概述[18-19]，發現在高原上干旱地區的夏半年強降水主要集中在7月上旬至8 月下旬，以7 月下旬強降水日數最多；對祁連山區降水特征有較少的研究[20-21]，指出祁連山西部的降水集中于5—9月，東部降水出現于4—10月，東部降水比西部穩定。而針對祁連山地區大雨的時空分布規律和演變特征的具體研究不多，副高對祁連山地區大雨影響的分析目前也不多。因此，本文利用祁連山地區國家站、區域自動站資料降水資料，通過對大雨過程的分析以及其與副高脊線位置、持續日數、副高面積指數等關系的研究，旨在弄清祁連山區大雨時空特征以及其與副高之間的關系，以揭示副高在祁連山地區大雨中所起的作用。

1 祁連山區大雨特征

1.1 大雨的時空分布特征

本文定義祁連山區有一站日降水量≥25 mm，即定為一次大雨。據此，對祁連山區2010—2015年共6年的大雨進行了統計，這6年祁連山區大雨集中出現在每年5—9月，累計出現了42次（90站次），其中持續2 d的大雨有6次。

從祁連山區大雨的空間分布（圖1）來看，大雨主要有2個中心，一個是位于東部的門源盆地，達到9次，其中出現次數最多的測站是青石嘴；另一個是剛察地區，中心值也達到9次，出現次數最多的是剛察縣測站。祁連山西部地區為大雨的少值中心，6年間只出現了2次大雨。從地形來看，祁連山區東部的門源盆地處于北部的祁連山脈和南部的大阪山之間，水汽從東南方向進入后受山脈阻擋易在該地滯留，而剛察地區處于青海湖北岸，地形錮囚鋒易在青海湖上空形成[1]，有利于水汽在剛察地區的輻合。可見地形對祁連山區大雨的形成具有重要作用。

1.2 大雨的變化特征

由圖2可知，祁連山區大雨年際變化2010—2015年呈現雙峰的特征，2011年較2010年增多到9次（17站次），為第1個峰值；2013年大雨又明顯增多，出現第2個峰值，也是6年間最多的年份，達到11次（33站次）。月際特征呈現出雙峰的變化趨勢，6月與5月持平，為第1個峰值，達到8次（22站次）；7月減少，出現第1個谷值；8月顯著增加至第2個峰值，為16次（40站次），8月也是全年出現大雨最多的月份。大雨的旬際特征也呈現出明顯的雙峰變化趨勢，6月上旬比5月各旬明顯增多，出現第1個峰值，達到5次（16站次）；7月各旬均較少；8月上、中、下3旬均顯著增加，至8月上旬出現第2個峰值為7次（13站次），這也是全年大雨最多的一旬。可以看到，祁連山區出現大雨最多的一旬在8月上旬，而6月上旬出現了次多值，這是在日常預報工作中值得注意的，其原因也是需要探討的。同時，8月各旬出現大雨的站次數接近，即祁連山區大雨主要出現在8月。

2 大雨與副高的關系

2010—2015年5—9月大雨日500 hPa平均位勢高度場上，祁連山區均處于副高不同邊緣線的影響之下，即祁連山區大雨與副高均存在一定的關聯，副高邊緣的西南氣流為大雨的出現提供了大量的熱量和水汽。因此，為了分析大雨與副高的關系，確定副高邊緣代表線為各月副高指標線，其中，5月為578 dagpm線（簡稱578線，下同），6月為580線，7—8月為584線，9月為582線。現具體分析大雨前0～3 d副高的西脊點、北界、平均位置在關鍵區的次數與持續日數及大雨中面積的變化。

2.1 大雨與副高西脊點位置

表1是5—9月大雨前0～3 d副高指標線最西點表示的副高西脊點所在位置的次數。可見，5月大雨前3 d副高脊線西脊點在70°～85°E之間；前2 d與前1 d副高脊線則持續東移；大雨當日主要出現在90°～105°E之間。6月大雨前3 d副高脊線西脊點主要在80°～90°E之間，前2 d副高脊線則東移至在85°～95°E之間，前1 d副高脊線繼續東移至90°～100°E之間，大雨當日副高脊線在85°～105°E之間的經度上均有出現。7月，大雨前3 d副高脊線西脊點分布在東西兩地，西部在70°～75°E之間，東部在85°～100°E之間；前2 d同前3 d一樣也是分布在東、西兩地，但總體略東移；前1 d副高脊線的東部分則向中間移動；而大雨當日副高脊線主要出現在70°～95°E之間，且各經度帶上出現的次數分布較均勻。8月大雨前3 d副高脊線西脊點集中段有東、西2個，一個在65°～75°E之間，另一個在80°～90°E之間；前2 d同前3 d一樣，也是集中于東、西部2個經度帶；前1 d副高脊線東移不明顯；當日則集中在70°～95°E之間。9月大雨前3 d副高脊線西脊點主要出現在75°～80°E之間，次數為4次，占所有次數的80.0%；前2 d副高脊線略東移，主要出現在75°～85°E之間；前1 d在東、西2個經度帶上；當日副高脊線明顯東移，主要出現在90°～95°E之間。綜上，5—9月大雨時副高脊線西脊點變化是：大雨前3 d副高偏西，主要出現65°～90°E之間的經度帶上；前2 d副高東移或分為東、西2個部分，東部出現在80°～95°E之間，西部主要集中在65°～75°E經度帶上；前1 d副高東移明顯，主要集中至75°～100°E之間；當日，副高反而在70°～105°E的各個經度帶上均存在。

2.2 大雨與副高北界位置

表2是5—9月祁連山區大雨前0～3 d副高指標線表示的最北邊緣即北界出現位置的次數。可以看到，5月大雨前3 d副高北界主要出現在35°～40°N之間；前2 d與前1 d副高北界則略北抬至30°～40°N之間；大雨當日副高北界持續。6月大雨前3 d副高北界主要出現在30°～45°N之間，并且各緯度帶上分布均勻；前2 d與副前1 d高北界持續北上，向35°～45°N緯度帶集中；大雨當日副高北界略南壓。7月大雨前3 d副高北界主要出現在30°～40°N之間；前2 d與前1 d副高北界則北抬移至在35°～45°N之間；大雨當日副高北界持續在35°～45°N之間。8月大雨前1～3 d副高北界持續以35°～45°N為最主要的集中段；大雨當日副高北界略南壓。9月大雨前3 d副高北界主要出現在30°～35°N、40°～45°N 2個緯度帶上；前2 d與前1 d副高北界持續略北上；大雨當日副高北界南壓明顯。綜上，5—9月大雨期間副高北界變化是（8月前1～3 d持續外）大雨前3 d副高偏南，前1～2 d副高逐漸北上，大雨當日，副高北界南壓明顯，9月集中于30°～40°N，而其他月份集中于35°～45°N之間。

2.3 大雨與副高持續日數

由前面的分析可知，祁連山區大雨出現前副高持續以高壓脊的形式存在，副高持續時段的長短決定了熱量、水汽等有利于降水出現因素的前期積累量。因此，統計2010—2015年5—9月大雨之前副高指標線平均位置以高壓脊方式維持至大雨當日的持續日數見表3。

可見，祁連山區出現大雨時副高平均持續日數為3～6 d，其中8月持續時間最長，6月持續時間最短；各月最長持續日數為5～15 d，其中也是8月持續時間最長，5—6月最短；各月最短持續日數為1～3 d，其中7月最長。此外，從平均、最長、最短持續日數的對比分布來看，5—6月持續日數較均勻，而7—9月最長與最短日數之間相差較大，尤其是8月，兩者相差13 d，9月也相差10 d，這說明這3個月祁連山區出現大雨時副高脊持續時間長短相差較大，為大雨的準確預報增加了難度。此外，7—9月副高的最長持續日數達到10 d以上，這是由于2010年7月29日、2010年8月3日、2010年8月4日和2011年9月2日大雨期間副高588線控制高原大部分地區，各月指標線也持續存在，大雨均出現在副高邊緣的西南氣流之中。

2.4 大雨與副高面積

為進一步分析祁連山區大雨與副高面積之間的關系，選擇關鍵區（70°～105°E，30°～45°N）內≥指標線所占的格點數（將探空數據插值成1°×1°的格點場）的平均值作為副高面積指數，計算2010—2015年5—9月大雨前0～3 d副高面積指數見表4。

可以看出，大雨前2 d較前3 d副高面積擴大，其中6月和9月擴大最為顯著，即副高西伸北抬，引導低緯的西南氣流沿副高西側向北推進，為大雨區提供充沛的水汽；前1 d較前2 d除6月外以縮小為主，即副高東撤和南壓；大雨當日副高面積總體上明顯縮小，其中7月和9月縮小最為顯著，即副高持續東撤和南壓，從而致使北方南下的冷空氣和沿副高西側北上的暖濕氣流得以交匯并產生強降水。

3 結論與討論

（1）祁連山區大雨發生在每年5—9月，6年共出現42次（90站次），連續2 d大雨有6次；2個大雨中心分別位于門源盆地和剛察地區，祁連山西部為少雨中心區。且大雨的年、月和旬際變化均呈現雙峰型，并以8月各旬為最多。

（2）大雨與副高西脊點、北界關系密切。大雨前3 d副高偏西，前1～2 d副高東移或分為東、西2個部分，當日副高分（下轉第190頁）

（上接第188頁）

布在70°～105°E范圍內；除8月外，其他月份大雨前3 d副高偏南，前1～2 d副高北抬，當日副高北界南壓明顯，5—8月副高北界在35°～45°N之間，而9月在30°～40°N之間；大雨日在關鍵區的副高脊線平均維持3～6 d，最長5～15 d，最短為1～3 d，其中8月持續時間最長，6月持續時間最短。

（3）大雨還與副高面積有關，大雨前2 d較之前3 d副高面積擴大，即副高西伸北抬，引導低緯的西南氣流沿副高西側向北推進，為大雨區提供充沛的水汽；前0～1 d副高東移南壓，面積明顯減小，致使北方南下的冷空氣和沿副高西側北上的暖濕氣流得以交匯并產生強降水。

由于祁連山區區域自動站建站時間較短，只收集了自動站建站以來6年的資料，對于大雨序列的特征分析具有一定的局限性，但大雨與副高的關系仍然存在較好的參考性。

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