甘南高原短時強降水防御規(guī)劃

楊春芽 ， 王 濤 ， 楊國明

（1.瑪曲縣氣象局，甘肅 甘南州 747300；2.舟曲縣氣象局，甘肅 甘南州 746300；3.甘肅省甘南州氣象局，甘肅 甘南州 747000）

甘南高原地形復(fù)雜， 夏季短時強降水頻發(fā)且落區(qū)分散，一直是當(dāng)?shù)仡A(yù)報員工作重點，其與大尺度降水配合，易引發(fā)短時暴雨， 常造成較嚴重積澇， 沖毀山地或農(nóng)田等，短時暴雨引發(fā)的山洪、滑坡、泥石流等暴洪災(zāi)害是甘肅省主要氣象災(zāi)害之一，尤其是迭部、舟曲“重大地質(zhì)災(zāi)害隱患點”分布較密集，短時強降水研究對控制地方自然災(zāi)害及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、社會發(fā)展的影響具有重要意義。

由于地形阻擋和加熱， 青藏高原東坡和南坡是大氣不穩(wěn)定能量聚集地，對流性天氣空間分布極不均，主要受天氣形勢、水汽含量、地形及大氣層結(jié)穩(wěn)定度影響，其對流天氣主要影響系統(tǒng)有高原短波槽、 西太平洋副熱帶高壓、蒙古冷渦等[1]，西高東低地勢使得水汽含量較高的東部地區(qū)更易產(chǎn)生對流天氣[2]，甘南位于青藏高原東部，地處高原邊坡地帶，迭部、舟曲（白龍江）屬于谷地，氣流受地形抬升明顯[3]，夏季常處在動力或熱力不穩(wěn)定狀態(tài)下，河谷對流活動主要在午后加強、低云量增多，但地形因素造成夜雨概率更大[4]，受災(zāi)程度也較明顯，尤其是人口較聚集的甘南州東南部地區(qū)。

1 資料和方法

選取甘南地區(qū)181 個區(qū)域站及自動站2012—2018 年雨量監(jiān)測資料， 將24h 內(nèi)≥1 站次出現(xiàn)小時降水量≥20.0mm 天氣過程定義為一次局地短時強降水過程（短時強降水標準：r1h≥20.0mm）， 共收集到391 次局地短時強降水過程。使用2012—2018 年大氣環(huán)流資料，分析每次短時強降水天氣過程中主要影響天氣系統(tǒng)， 將影響系統(tǒng)相似的天氣過程分為一類，共劃分為高原低槽切變形、槽后西北氣流型、高壓內(nèi)部型3 種類型。

2 甘南地區(qū)的短時強降水時空分布特征

2012—2018 年甘南州短時強降水共391 次， 最多年份是2018 年達105 次，2017 年為80 次，2014 年僅32 次。甘南州短時強降水最早在4 月，共3 次；最晚9 月結(jié)束，共22 次。8 月次數(shù)最多，為151 次；7 月次之，共132 次。甘南州短時強降水以18—19 時最多（見圖1），達50 次，其次為17—18 時和19—20 時，均出現(xiàn)40 次。甘南州短時強降水分布分散，中心位于瑪曲（56 074）達9 次（見圖2）。

圖1 2012—2018 年甘南州短時強降水日變化

圖2 2012—2018 年甘南州短時強降水頻次分布

3 甘南短時強降水天氣分型及對流云團路徑分析

分析甘南州短時強降水天氣過程天氣形勢及其衛(wèi)星云圖、雷達圖特征，并對衛(wèi)星、雷達資料進行質(zhì)量控制，將當(dāng)日08 時至次日08 時出現(xiàn)的短時強降水合并為一次局地短時降水天氣過程， 共得到110 次短時強降水天氣過程，將其中天氣形勢相似的歸為一類，共分為三類：高原低槽切變型、槽后西北氣流型、高壓內(nèi)部型。 分析每種形勢下引發(fā)短時強降水的對流云團的衛(wèi)星、雷達移動特征。

3.1 高原低槽切變型（61%）

高原低槽切變型短時強降水天氣，主要影響的天氣系統(tǒng)在500 hPa 表現(xiàn)為甘南上游地區(qū)東移發(fā)展的西風(fēng)槽、副熱帶高壓、伊朗高壓、底渦切變。 當(dāng)主要影響系統(tǒng)為副熱帶高壓時，500 hPa 副熱帶高壓西申脊點穩(wěn)定維持在30°N附近，與甘南北側(cè)東移南下西風(fēng)帶小槽配合，南北氣流在甘南上空交匯；當(dāng)伊朗副熱帶高壓西伸，與西太平洋副熱帶高壓對峙， 甘南上空受500 hPa 輻合區(qū)與700 hPa 切變線共同影響，在副熱帶高壓為主的天氣形勢下，巴爾喀什湖與貝加爾湖附近兩股冷空氣同時南下，與副高西北側(cè)暖濕氣流在高原邊坡地帶交匯，造成甘南上空中尺度對流系統(tǒng)爆發(fā)。 在有利環(huán)流形勢背景下，高原低渦東移發(fā)展是造成強降水主要系統(tǒng)， 而這些低渦往往產(chǎn)生在切變線上，并沿切變線東移或沿東北方移動，當(dāng)主要影響甘南天氣系統(tǒng)為底渦切變時，巴湖槽東移至90°E 附近時，槽后冷空氣進入低渦與低渦相結(jié)合形成北槽南渦形勢，使河西中部到高原中部出現(xiàn)大到暴雨天氣；當(dāng)為柴達木冷渦時，甘南州西南及北部出現(xiàn)短時強降水機會較大， 而當(dāng)為黑河冷渦時，甘南州東南部出現(xiàn)短時強降水可能性較大。

中尺度系統(tǒng)移動路徑（見圖3）：高原低槽切變型天氣形勢下， 甘南地區(qū)中尺度對流系統(tǒng)移動路徑與影響甘南的主要天氣系統(tǒng)有關(guān)， 當(dāng)天氣系統(tǒng)以河西或青海東部東移南下西風(fēng)槽為主時， 中尺度對流系統(tǒng)多為西路路徑或西北路徑。 西路路徑時，對流云團主要在青海東部、東南部發(fā)展，并且向西移動、發(fā)展，較多影響瑪曲、臨潭、卓尼；西北路徑時，中尺度對流系統(tǒng)在青海東部發(fā)展，沿西北路移動，主要影響夏河、合作、臨潭、卓尼；當(dāng)天氣系統(tǒng)以副熱帶高壓為主時， 中尺度對流系統(tǒng)主要以西南路徑為主，移動路徑與700hPa 氣流方向明顯一致， 對流云團在舟曲發(fā)展較為明顯，沿西南路徑影響至迭部、卓尼，實況資料表明，這種天氣形勢下，短時強降水在舟曲境內(nèi)出現(xiàn)較多，其次中尺度對流系統(tǒng)也在瑪曲發(fā)展較多，沿西南路徑影響至碌曲，當(dāng)副熱帶高壓東退較顯著時，也可出現(xiàn)西路路徑，對流性回波在青海東南部發(fā)展，沿西路影響碌曲、瑪曲，進而移動至迭部、舟曲；當(dāng)主要天氣系統(tǒng)為低渦時，對流回波主要在該州南部（瑪曲、迭部、舟曲）發(fā)展，沿西南路徑向東北方向移動，影響至甘南中部（碌曲、迭部、臨潭、卓尼）。

3.2 槽后西北氣流型（34%）

槽后西北氣流型短時強降水天氣過程，500hPa 甘南受槽后西北氣流控制， 但700hPa 甘南主要受偏南氣流影響，切變線活動頻繁，槽后偏北氣流型主要考慮觸發(fā)條件有干冷空氣、底層切變線。

槽后西北氣流型， 短強落區(qū)多為甘南州北部、 西北部，中尺度系統(tǒng)發(fā)展較分散，單次天氣過程出現(xiàn)短時強降水站次較少，多為本地發(fā)展起來的回波，少部分呈西北、西路路徑（見圖4）。

3.3 高壓內(nèi)部型（4%）

高壓內(nèi)部型短時強降水天氣過程，200 hPa 南亞高壓主體位于100°E 以西，為西部型；500hPa 副熱帶高壓西伸脊點位于30°N～40°N，95°E～100°E， 甘南上空均受西南氣流影響；700 hPa 甘南西北部至甘南東南部切變線活動頻繁；地面場上，甘南多處于高壓、低壓過渡區(qū)域。 高壓內(nèi)部型短時強降水天氣過程中，甘南受淺薄高壓控制，整體處于上高下低形勢，700 hPa 孟加拉灣與副熱帶高壓西北側(cè)兩支西南氣流在甘南南部匯合，降水多考慮飚線系統(tǒng)。

高壓內(nèi)部型（見圖5），中尺度系統(tǒng)發(fā)展較分散，單次出現(xiàn)站次較少，多為本地發(fā)展起來的回波，少部分為青海部、東南部發(fā)展的回波，沿西北、西路路徑影響甘南。

圖3 高原低槽切變型中尺度對流系統(tǒng)移動路徑

圖4 槽后西北氣流型中尺度對流系統(tǒng)移動路徑

圖5 高壓內(nèi)部型中尺度對流系統(tǒng)移動路徑

4 結(jié)論

1） 近5 年甘南境內(nèi)短時強降水逐年增加，中心位于瑪曲縣城。 甘南地區(qū)主汛期短時強降水頻數(shù)較多，每年8 月頻次最多，多發(fā)生于18—19 時。全州短時強降水落區(qū)沿合作、臨潭、卓尼，存在一帶狀中心，與甘南地形及洮河分布有一定對應(yīng)關(guān)系。

2） 甘南州短時強降水過程天氣形勢分為高原低槽切變型、槽后西北氣流型、高壓內(nèi)部型。 高原低槽切變型天氣較易出現(xiàn)系統(tǒng)性中尺度對流系統(tǒng)，常見三種路徑：西路、西北路、西南路，且西路路徑最常見；槽后西北氣流型、高壓內(nèi)部型天氣過程中，對流云團多在本地發(fā)展，落區(qū)較分散，且出現(xiàn)短時強降水站次較少，少部分沿為西路、西北路徑影響本地。