甘南高原一次局地暴雨觸發機制分析

付文睿 王成福 劉 倩

（1甘南州氣象局，甘肅合作 747000；2中國民用航空新疆空中交通管理局，新疆烏魯木齊 830016）

對暴雨天氣觸發機制的研究一直備受關注，也取得了很多有價值的成果[1-2]。李祚泳等[3]將遺傳算法應用于北京市郊區不同重現期暴雨強度與降雨歷時關系式中參數的優化，并與傳統回歸法和優選回歸法的優化效果進行了分析比較；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；蒙偉光等[5]利用MM5模式對發生在1998年5月23—24日華南暴雨和中尺度對流系統（MCS）模擬的模式輸出資料，根據濕位渦守恒原理和傾斜渦度發展理論分析了暴雨和MCS形成和發展的原因。甘南高原地處青藏高原東北邊緣，屬青藏高原與黃土高原過渡地帶，區域內暴雨頻發、地形復雜、地質災害嚴重。因此，對甘南暴雨的準確預報一直以來都是當地氣象預報者的工作重點，許多氣象工作者針對甘南暴雨天氣過程從不同角度進行了廣泛研究[6-8]。孫玉蓮等[6]對造成2004年5月28—29日甘肅省中東部初夏區域性暴雨過程的高、低空急流及鋒區等天氣系統進行了分析；狄瀟泓等[7]利用自動站、衛星云圖、探空圖等資料，對2010年8月8日凌晨造成舟曲特大泥石流的短時強降水天氣過程的天氣背景、形成機理、物理成因、衛星云圖特征進行了較為深入細致的研究。本文結合環流形勢、探空診斷以及云圖分析，對2020年8月10日出現在甘南迭部、舟曲的暴雨觸發機制進行了綜合分析，為預報預警打好基礎。

1 降水實況

2020年 8月 10日 14：00至 11日 8：00，甘南州共計174個觀測站（98個鄉鎮）出現降水天氣，其中暴雨11個站、大雨61個站、中雨80個站、小雨22個站，較大降水量出現在舟曲縣的頭溝壩（62.5 mm）、憨班（60.9 mm）、木耳壩（59.8 mm）、拉尕山（58.0 mm）和迭部縣的亞日（55.7 mm）。

10日20：00 —21：00迭部3個站出現短時強降水，卡壩、尼傲、達拉小時降水量分別為28.0、21.7、20.6 mm；21：00—22：00 迭部 2 個站出現短時強降水，亞日和旺藏小時降水量分別為34.2、25.4 mm；22：00—23：00迭部、舟曲4個站出現短時強降水，頭溝壩、曲瓦、黑雜、洛大小時降水量分別為36.4、23.4、23.4、20.8 mm；11 日 0：00—1：00 舟曲 1 個站出現短時強降水，憨班小時降水量為28.1 mm。預報11日夜間迭部、舟曲將出現局地暴雨，實況提前至10日夜間，迭部、舟曲已出現局地暴雨。

2 形勢分析

2.1 高空形勢

甘南處于西太平洋副熱帶高壓西北側的潮濕不穩定環境中，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。10日20：00，500 hPa 584 dagpm高壓與伊朗東伸的大陸性高壓連通相接，巴湖北部與東北低壓底部的冷空氣共同南下，在青海東部至甘南上空形成明顯的低壓，東北—西南向切變線位于甘肅中部至青海東南部；700 hPa暖式切變線位于甘南州東南部，其東側有一支明顯的南風大風速帶，為暴雨的形成帶來了充足的水汽，有風向和風速上的輻合，即迭部、舟曲低空為輻合區；200 hPa，南亞高壓主體位于西藏西部，甘南本地處于大風速帶底部，高空輻散；低空輻合、高空輻散有利于對流的發展。至10日23：00，700 hPa南風大風速帶發展成為南風急流，且暖式切變穩定少動，與降水實況對比，20：00—23：00，迭部和舟曲局地出現短時強降水，降水落區位于500～700 hPa切變線之間，與20：00地面輻合線位置吻合；23：00之后，不穩定能量釋放，南風急流減弱，從而降水得以減弱，次日清晨降水結束。

2.2 地面形勢

降水前期迭部、舟曲氣溫偏高，20：00甘南處于負變溫區，地面上甘南大部分地區受到小高壓控制（圖1），甘南州開始降小雨；降水云團主要影響甘南州北部，合作、夏河已降中雨；冷空氣已到達甘南州東南部，迭部、舟曲上游負變溫最大可達6℃，冷暖空氣在迭部、舟曲形成強對峙，并有地面風向輻合線產生，為此次天氣過程提供了較好的抬升條件和觸發機制。

2.3 地形分析

甘南州地處青藏高原東北邊緣，地勢西北部高、東南部低。迭部、舟曲低層為東南風，爬山過程導致暖濕氣流抬升冷卻；同時迭部、舟曲存在不穩定能量，大氣處于不穩定狀態，與暖濕氣流過山結合，造成較大的對流性降水。

3 診斷分析

3.1 探空診斷

8月10日20 ：00，從迭部、舟曲附近武都站探空圖（圖2）可以看出，存在不穩定能量，CAPE值為374.5 J/kg，700 hPa 濕度大，600 hPa 以上濕度小，上干下濕，有利于對流發展；同時600 hPa存在逆溫層，有利于不穩定能量的積蓄；大氣低層至500 hPa是較為一致的南風，垂直風切變較小，雖然對雷暴大風等天氣的出現不利，但是有利于暴雨的出現，它可以使風暴在某一地區維持較長時間，形成明顯降水；從低層到高層，風隨高度順轉，有暖平流；0℃高度層已經到達6 km附近，降水以暖云降水為主，其降水效率較冷云更高、降水量更大。

3.2 云圖分析

在連續強降水過程中，針對8月10日云圖的連續性演變進行分析，發現造成本次降水的云系主要為高原東部的對流云團，云團隨副高東移南下進入甘南，且該云團發展且強度加強。從10日20：00開始，高原上對流云團開始發展，甘南州西南部開始有中低云系生成，對流云團迅速增強；21：00，迭部、舟曲上空云團發展最為旺盛；23：00開始，對流云團逐漸減弱；11日3：00之后，對流云團迅速減弱移出本地，降水隨之結束。

4 結語

結合環流形勢、探空診斷以及云圖資料，對2020年8月10日出現在甘南州迭部、舟曲的暴雨觸發機制進行了綜合分析，得出以下結論：這是一次發生在西太平洋副熱帶高壓西北側的對流性暴雨天氣過程，低層大氣飽和度高、水汽集中程度高，為暴雨的發生提供了水汽條件；500 hPa低壓、西太平洋副熱帶高壓、700 hPa切變線、地面輻合線以及地形共同作用造成此次暴雨過程。

此次暴雨過程中，甘南州處于西太平洋副熱帶高壓西北側的潮濕不穩定環境中，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，使迭部、舟曲出現暴雨天氣。副高位置、強度的變化和下滑冷空氣強度都難以把握，因而降水的時間和強度難以預測。EC作為全球大尺度天氣模式，對于對流性降水過程的預測能力有限，對預報員預報的指導作用不強。700 hPa高原上資料較少，故此次過程對降水量級的把握不夠。另外，預報11日夜間迭部、舟曲將出現局地暴雨，實況提前至10日夜間，此次暴雨過程作為汛期暴雨的特殊典型，甘南州西北部高、東南部低的地形因素影響應當引起注意。