2016—2020年青海省區域性大到暴雨分布特征及預報指標檢驗

沈潔 王鏡 李忠亮 胡馨月 祁小娟

摘要 利用2016—2020年青海省自動氣象站08：00至次日08：00逐日降水量（≥25 mm）數據，分析青海省單站和區域性大到暴雨分布特征，并根據《青海天氣氣候》關于青海省區域性大到暴雨預報指標內容，統計2016—2020年5—9月青海省區域性大到暴雨預報指標站常規氣象要素資料。結果表明：（1）2016—2020年青海省大到暴雨降水分布呈東北西南向，平均降水量中心位于青海湖151站，達46.8 mm。（2）2016—2020年青海省區域性大到暴雨的降水中心落區絕大部分都在青海東北部，海南州出現區域性大到暴雨中心次數最多。（3）2016—2020年青海省22次區域性大到暴雨過程，均未能同時滿足預報指標中的5個條件。

關鍵詞 區域性大到暴雨；分布特征；預報指標檢驗

中圖分類號： P426.62 文獻標識碼：B 文章編號：2095–3305（2023）12–0-04

Distribution Characteristics and Forecast Index Test of Regional Heavy to Rainstorm in Qinghai Province from 2016 to 2020

Shen Jie et al（Xining Meteorological Observatory， Xining， Qinghai 810016）

Abstract Using 2016～2020 automatic Qinghai meteorological station 08：00 to 08：00 daily precipitation （25 mm） data， analysis of single station and regional big to rainstorm distribution characteristics in Qinghai province， and according to the Qinghai weather climate about regional big to rainstorm forecast index in Qinghai province， statistics from May to September in 2016～2020 regional big to rainstorm forecast index station conventional meteorological elements data.The results show that： （1） from 2016 to 2020， the distribution of heavy to rainstorm precipitation in Qinghai province is northeast to southwest， and the average precipitation center is located at 151 station of Qinghai Lake， reaching 46.8 mm. （2） From 2016 to 2020， most of the precipitation center falling areas of regional heavy to rainstorm in Qinghai Province are in the northeast of Qinghai Province， and Hainan Prefecture has the largest number of regional heavy to rainstorm centers. （3） The 22 regional heavy to rainstorm processes in Qinghai Province from 2016 to 2020 all failed to meet the 5 conditions in the forecast index simultaneously.

Key words Regional heavy rain to rainstorm; Distribution characteristics; Forecast indicator testing

暴雨的特點是來勢猛、強度大、時間短，且常伴隨一些破壞性的人類活動，會引起一系列次生災害，對人類生存和經濟發展造成嚴重危害。區域性暴雨的產生是在穩定的環流形勢和適量冷暖空氣交匯的背景下，由于不同尺度環流系統的相互激發而產生，但由于影響系統不同、水汽來源不同、本地水汽條件不同、地形條件不同、下墊面狀況不同，各地暴雨的特點也有所不同[1]。在近10年中，西北暴雨預報方法最重要的進展是高時空分辨率的數值預報在業務中得到廣泛應用，其次是集合預報在暴雨預報中的應用[2]，實際業務中通常以多資料融合的方式開展暴雨的監測預警業務[3]。

我國西北和高原地區由于暴雨日數偏少，暴雨量級的標準偏低，因此將24 h日降水量≥25 mm的降水統稱為大到暴雨，若同日有≥3個站點出現大到暴雨時則稱為1次區域性大到暴雨。青海省位于青藏高原北部，北部邊緣為祁連山脈，中部為昆侖山脈，南部與西藏接壤為唐古拉山脈，全省地勢總體呈西高東低，南高北低。進入21世紀后，高原地區暖濕季節的降水日數更多、強度更強、極值更大且時間更集中，青海高原暴雨（≥50 mm）事件明顯增加[4]。

目前，對于高原暴雨的研究，相對來說較為薄弱，較多的研究工作只是對高原地區一些大到暴雨個例進行分析，多數側重通過分析環流形勢、物理量等特征，歸納總結大到暴雨天氣的典型特征等。例如，姜雯[5]通過個例分析和物理量診斷，研究了溫州地區移動低槽型大暴雨預報指標；周昆[6]重點分析了安慶地區3次特大暴雨過程的異同點，找出了安徽特大暴雨的6個客觀預報指標等。

此外，目前關于區域性大到暴雨預報指標方面的研究逐漸增多。例如，范亮[7]對影響溫州的熱帶低壓進行分類，并了解其對暴雨生成的觸發機制，總結預報指標和概念模型；王琳[8]選取黑河2005—2014年22次暴雨天氣過程，運用統計分析、物理量場分析，將穩定度、水汽條件、動力條件分別進行了對比，總結出了暴雨的4種預報指標；石秀云等[9]探討都蘭縣大到暴雨過程形成的可能原因；保廣裕等[10]研究了青海省東北部短時暴雨預報預警指標等；陳丹鳳等[11]對凱里地區大到暴雨天氣從不同方面對比分析，發現能量的高度不穩定區域，對大到暴雨落區有很好的指示作用。

《青海天氣氣候》對青海省的大到暴雨的空間分布、環流分型、產生的物理條件等方面已做過前期研究，在此基礎上建立了青海省區域性大到暴雨的預報指標，但缺乏相關的檢驗分析[12]。通過統計2016—2020年青海省出現的區域性大到暴雨天氣過程，對預報指標進行檢驗。

1 資料與方法

1.1 資料

青海省氣象預報業務規定，24 h日降水量≥25 mm的降水記為大到暴雨，24 h一般為08：00至次日08：00或20：00至次日20：00。本項目采用08：00至次日08：00統計，統計時段為2016—2020年，當有≥1個站同日降水量達到該標準時計為1個大到暴雨日，同日有≥3個站出現大到暴雨時稱為1次區域性大到暴雨降水過程。

研究資料包括：（1）經質量控制后，2016—2020年青海省自動氣象站08：00至次日08：00逐日降水量（≥25 mm）資料，用于分析青海省單站和區域性大到暴雨的分布特征。（2）根據《青海天氣氣候》中關于青海省區域性大到暴雨預報指標站所需高空、地面氣象要素，通過經質量控制后，獲取2016—2020年5—9月青海省區域性大到暴雨預報指標站的常規氣象要素資料，剔除無效樣本后，降水過程共計22次。

1.2 方法

統計2016—2020年青海省單站大到暴雨和區域性大到暴雨數據，計算2016—2020年出現大到暴雨測站的日數和平均降水量：

P=Pi/N（1）

式（1）中，P為單站大到暴雨降水量，N為出現大到暴雨的總次數，i=1，2，3，…，N。采用統計分析方法計算青海省區域性大到暴雨過程降水中心點出現次數、平均雨量，各站點發生區域性大到暴雨頻次，以及出現不同站次區域性大到暴雨總次數。

根據《青海天氣氣候》中關于青海省區域性大到暴雨預報指標內容，總結出5個條件（圖1）。條件1、2、3為預報當日08：00的500 hPa高空溫度、水汽輸送、高度場的氣象要素值；條件4、5為區域性大雨出現前一日14：00表征冷鋒、地面輻合的氣象要素值。滿足以上5個條件，青海省未來24 h內有3個以上臺站出現大雨的可能；否則，青海省未來24 h內無3個以上臺站出現大雨的可能。獲取22次區域性大到暴雨降水樣本中5個條件所需的氣象要素值，根據具體條件內容，判斷是否滿足以上5個條件，檢驗此預報指標的適用性。

2 2016—2020年青海省區域性大到暴雨分布特征

2.1 單站大到暴雨分布特征

統計2016—2020年青海省出現大到暴雨的單站平均雨量結果發現，2016—2020年青海省大到暴雨的降水分布呈東北西南向，平均降水量中心位于青海湖151站，達46.8 mm。平均降水量30 mm以上的降水區域多位于青海東部，其中有3站次大于40 mm，分別為西寧市的大通、湟源站，海南州的青海湖151站。

根據2016—2020年青海省大到暴雨日數分布（圖2），暴雨呈現東多西少的特點，大到暴雨日數最大值出現在貴南站，達到16 d。青海東部的大到暴雨日數均在4 d以上，其中海南和黃南交界區域大到暴雨日數在10～13 d，西寧、海東、海北東部大到暴雨日數多為7～10 d，玉樹囊謙為6 d，其余均≤4 d，海西西部2016—2020年未出現大到暴雨。

2.2 區域性大到暴雨分布特征

分析青海省區域性大到暴雨降水中心平均降水量分布（圖略），海西德令哈、玉樹治多各出現過1次降水中心，平均降水量在40 mm以下，其余區域性大到暴雨的降水中心落區都在青海東北部，平均降水量40 mm以上的占38.4%，其中湟源的71.1 mm位列第一。青海湖151 mm，尖扎、平安均在50 mm以上，化隆、沙珠玉、澤庫、民和均在40 mm以上。

根據區域性大到暴雨頻次=區域性大到暴雨次數/記錄年數[12-13]，計算2016—2020年出現區域性大到暴雨的38個測站平均頻次（表略），得出青海省2016—2020年5—9月區域性大到暴雨變化趨勢如下：出現區域性大到暴雨平均頻次≥1次的地區中，按業務規定劃分河湟流域范圍內的測站占62.5%，這些區域5年內有5次以上大到暴雨（圖3）。海南中南部的同德出現區域性大到暴雨的平均頻次最大為1.6，貴南為1.4，黃南南部的澤庫和河南均為1.2。除了偏南地區，海北的門源和剛察出現區域性大到暴雨的平均頻次也達到了1.2，其余測站出現區域性大到暴雨的平均頻次均在1以下。

根據業務規定，同日有≥3個站出現大到暴雨時稱為1次區域性大到暴雨降水過程。統計2016—2020年5—9月出現區域性大到暴雨過程總次數，結合逐月不同站次次數由多到少可看出：9月有3個站達到1次區域性大到暴雨；8月有4～7個站的次數最多，達到6次，有3個站達到4次，有8～11個站、12～13個站各達到1次；7月有4～7個站達到4次，有8～11個站達到3次，有3個站、12～13個站各達到1次；6月有3個站達到2次；5月有3個站、4～7個站各達到1次。總體來看，7、8月共有21次區域性大到暴雨過程，其中以出現4～7個站的過程居多（圖4）。

3 2016—2020年青海省區域性大到暴雨預報指標檢驗

根據統計數據（表1），出現區域性大到暴雨時均未能同時滿足預報指標中5個條件，其中表征高度場的條件3在22個降水樣本中符合預報指標的有17次，占比最高，達到77.3%，表征水汽輸送的條件2滿足率次之達到36.4%，表征高空溫度的條件1滿足率達到31.8%。針對大到暴雨前1日14：00地面指標結果看，表征冷鋒的條件4滿足率為22.7%，表征地面輻合的條件5均未滿足指標內容。

根據以上結果可知，青海省區域性大到暴雨預報指標中的部分條件有一定指示性，但很難全部達到指標要求，尤其對于地面輻合特征，降水個例的地面要素很難達到此指標要求。

4 結論

（1）2016—2020年青海省大到暴雨的降水分布呈東北西南向，平均降水量中心位于青海湖151站，達46.8 mm。

30 mm以上的降水區域多位于青海東部。大到暴雨日數東部多于西部，最大值出現在貴南站，達到16 d。

（2）2016—2020年青海省區域性大到暴雨的降水中心落區絕大部分都在青海東北部，海南州出現區域性大到暴雨中心次數最多，其中貴南、青海湖151站各出現3次。降水中心的平均降水量40 mm以上的占38.4%，湟源的71.1 mm位列第一，河南的68.5 mm位列第二，大通的59.5 mm位列第三。出現區域性大到暴雨平均頻次≥1次的地區中，有62.5%的測站在河湟流域范圍內，這些區域5年內有5次以上會出現大到暴雨，同德平均頻次最大為1.6。青海省81%的區域性大到暴雨出現在7—8月，又以出現4～7個站的區域性大到暴雨過程居多。

（3）2016—2020年青海省出現區域性大到暴雨時均未能同時滿足預報指標中5個條件，其中表征高度場的條件3滿足預報指標占比最高，達到77.3%，

表征水汽輸送的條件2滿足率次之達到36.4%，表征高空溫度的條件1滿足率達到31.8%，表征地面冷鋒的條件4滿足率為22.7%，表征地面輻合的條件5均未滿足指標內容。由此可見，青海省區域性大到暴雨預報指標中的部分條件有一定指示性，但很難全部達到指標要求。

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