黃南一次區域性大雨的水汽條件診斷分析

任強 徐開宇 嚴繼云

摘要：2017年 8月 19日黃南發生了一次區域性大雨天氣，利用EC2.0°×2.0°再分析資料、GPS/MET反演大氣可降水量資料及青海地區常規觀測資料。通過對大氣可降水量、比濕、水汽通量散度等結合黃南地形分析，定量的總結出此次暴雨過程期間的大尺度環流背景下水汽輸送、輻合及局地水汽變化特征。

關鍵詞：大雨;水汽條件;GPS/MET;黃南

1引言

黃南位于青海省的東南部，降水不僅受西風帶槽脊的影響，也直接受高原地形的影響。雖然年平均降水量約453mm，但是多為對流性降水。雖屬典型的高原大陸性氣候，但是隨著全球氣候變暖，黃南地區的氣候也向暖濕轉變，從年際變化方面來看，近年來，暴雨天氣呈現增多趨勢。黃南地區地形復雜，地勢南高北低，南部澤庫、河南兩縣屬于青南牧區，海拔在3500m以上，氣候高寒，北部為尖扎、同仁兩縣，海拔在1900―4118m之間。是青海省強降水的頻發區之一，也是洪水和泥石流高發區。通常從天氣學成因來看，產生大雨以上的降水主要原因是充沛的水汽供應、強烈而持久的上升運動和降水持續較長的時間。以及各種尺度的天氣系統和下墊面特別是地形的有利組合可產生較大的降水。于是，精細周密地分析黃南地區大雨過程中水汽條件的特征，對于了解黃南地區大雨過程的產生機制和異常性是十分重要的。

2降水實況

2017年 8月 19日黃南地區出現了區域性大雨天氣，降水性質以混合性降水為主。此次過程降水主要時段集中在傍晚至夜間。本次過程共計73個測站出現降水（圖1），其中暴雨6 個，大雨34個。降水中心位于尖扎縣能科鄉：60.7mm，主要測站降水量同仁：36.9mm、尖扎：35.1mm、河南28.2mm、澤庫：11.3mm。此次降水導致部分鄉鎮農戶住房、交通、水利等不同程度受災，造成黃南州經濟損失共400余萬元。

3大雨的環流背景

區域性大雨天氣過程通常發生在一定的大尺度環流背景下，從此次大雨過程的環流演變看，本次天氣是一次兩槽一脊的環流形勢，高低空環流間的相互作用為此次強降水提供了有利的大尺度環流背景。青海西部受中東高壓影響，東部西太平洋副熱帶高壓較為穩定，在這兩個高壓之間存在南北向的切變。青海西部有冷空氣向南侵襲，與西太平洋副熱帶高壓西北側的西南暖濕氣流長時間交綏于黃南地區，形成了黃南地區大雨發生的初始背景場。從此降水過程來看，兩高之間切變線的移動，對雨帶的影響有至關重要的作用。并且西南氣流強盛且維持時間長，提供了長時間的水汽通道。

4暴雨過程水汽特征分析

4.1? 水汽通量散度

8月 19日 08時，500hPa水汽通量散度場上，青海西部為強輻散區，中心強度為-6.0×10g（/cm·hPa·s），該區域水汽在低渦切變后部的影響下青海西部輻散非常強，與此配合水汽在黃南地區有水平方向上的輻合，水汽上升中膨脹冷卻凝結成云雨，輻合中心強度為2.0×10g（/cm·hPa·s）。到了19日 20時，黃南地區輻合強烈，中心強度達到了4.0×10g（/cm·hPa·s），降水主要時段也出現在20時后，由此說明，水汽輻合越強，越有利于產生降水，降水量級也就越大。20日 02時，隨著切變線的東移，輻散中心東移到黃南地區，黃南的降水趨于結束。也就是說黃南地區大雨的發生與西南暖濕氣流的輻合有著重要的作用。孟灣水汽的輻合區與主要降水區的的分布存在良好的對應關系。降水落區大致上與500hPa水汽通量散度的輻合中心對應，雨帶外圍為水汽的輻散區。這些輻散區為水汽向雨區提供了有利的環境場。

4.2? 比濕和垂直速度

由于低層的濕度對降水的貢獻最為重要，所以根據我州海拔的實際情況，分析500hPa比濕。分析大雨天氣過程中上比濕的分布，也就相當于分析了水汽的分布。由19日 08時、19日 14時、19日 20時、20日 02時500hpa比濕分布可以看出，500hpa比濕始終在3～5g/kg，大值區基本覆蓋黃南地區。比濕最大值接近青海出現大到暴雨的比濕閾值。對比分析雨區比濕大小變化與主要降水時段。結果表明，此次過程中500hPa高空4g/kg等比濕線對降水主要時段具有很好的對應關系。分析8 月19日的垂直速度，黃南地區存在上升運動的大值區，中心值達到-0.25×10-4Pa/s。垂直速度大值區向東移動與高原槽和低渦切變有密切關系，這種深厚的上升運動為此次大雨提供了動力條件，強烈的上升運動將低層的水汽輸送到高層，有利于大雨天氣的出現。

4.3? 黃南地區GPS大氣可降水量時間演變

為了對強降水期間水汽的局地演變特征有更清晰的認識，利用黃南地區兩個國家氣象基本站的GPS/MET反演大氣可降水量隨時間的演變發現，測站GPS值在降水的主要時段均存在明顯的躍變，對環流形勢水汽輸送帶的演變有很好的指示意義。將GPS/MET探空觀測資料用GAMIT分析軟件處理反演得到1h間隔的GPS-PW和逐小時降水實況行對比分析，發現兩者間趨勢匹配度高。說明GPS-PW在反映實際降水具有很高的精準度，可作為描述水汽變化的佐證資料，補充現有基礎資料在時空密度上的不足。同仁站和河南站在降水發生前GPS-PW始終維持在大氣水汽含量：25mm附近。受500hPa西南暖濕氣流水汽輸送帶影響，同仁站和河南站在

20日 00時―04時，GPS-PW發生迅速的變大的趨勢，PW峰值，相較于河南站，同仁站GPS-PW值略偏大，可能與其海拔比河南站低，受700hPa西南氣流影響有關。20日 04時測站GPS-PW急劇減小，降水強度趨于減弱。由此可以看出測站降水主要時段GPS-PW躍升與500hPa槽前西南氣流有關，雨帶上空西南暖濕氣流明顯增強，因而黃南地區在降水期間PW穩定在高值附近。

5結論

①大雨過程中水汽通量散度特征，大雨的雨區是水汽通量輻合中心，水汽輸送及輻合的強弱、位置與各階段大雨的落區、強度有較好的對應關系。

②此次大雨過程中比濕條件特征，500hPa高空4g/kg等比濕線對降水的增強和減弱具有很好的指示意義;強烈的上升運動將低層的水汽輸送到高層，有利于大雨天氣的出現。

③大雨區的整層大氣可降水量和水汽凈流入對大雨發生起關鍵作用。此次過程西南水汽輸送是造成大雨產生和維持的根本原因。黃南地區測站降水主要時段GPS-PW躍升與500hPa槽前西南氣流有關，兩個測站的GPS大氣可降水量處在峰值，水汽快速上升凝結造成大雨天氣。

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