合作市近50年暴雨時空分布特征及影響系統(tǒng)研究

黃瑩霞 蒲致娟 康學紅 劉桂平 李琳

摘要 利用甘肅省合作市氣象局1971—2020年的逐日降水資料及區(qū)域站降水資料，共篩選出了13次暴雨過程，出現23站次。統(tǒng)計分析合作市暴雨時空分布特征和發(fā)生發(fā)展規(guī)律，結果表明：合作市暴雨發(fā)生的概率比較小，一般出現在6月中旬—9月上旬，具有明顯的午后—前半夜型。近10年暴雨出現的次數明顯增多，造成的經濟損失也增加顯著。分析總結了合作市暴雨出現的主要環(huán)流類型大致分為4種類型：副高邊緣型、低槽型、低渦型和副高內部型。以副高邊緣型為主。

關鍵詞 暴雨；分布特征；災情；影響系統(tǒng)

中圖分類號：P458 文獻標識碼：B 文章編號：2095–3305（2023）04–0119-03

全球氣候變化導致極端天氣、氣候事件和氣象災害增強，生態(tài)系統(tǒng)脆弱性增強，未來氣候風險將進一步加劇，如干旱、冰雹、暴雨等氣象災害以及山洪、泥石流等次生災害頻發(fā)，嚴重制約社會經濟的發(fā)展。當下，氣候變化已引起社會各界的普遍關注，成為當今世界的一大熱點問題。暴雨是氣象災害中最嚴重的災害性天氣之一，容易引起山洪、中小河流洪水、山體滑坡，摧毀道路、橋梁、房屋、農田等，導致人員傷亡，造成重大的經濟損失。

甘肅省位于黃土高原、內蒙古高原、青藏高原三大高原的交匯帶，地形、地貌復雜，暴雨天氣分散頻發(fā)，而且與地形關系密切，強度大，極易造成重大人員傷亡和財產損失。

近30年來，暴雨呈現增多趨勢，暴雨頻次的地理分布受地形影響明顯，高原短波槽的生成和來自南海與孟加拉灣的水汽輸送是造成甘肅東南部降水的重要原因[1-2]。楊顯玉等[3]對單次河東地區(qū)局部暴雨過程的分析發(fā)現，在暴雨發(fā)生前，大氣能量有一個累積階段，暴雨發(fā)生時，能量開始釋放，暴雨結束時能量釋放完。水汽和能量均受到天氣形勢的影響，低空輻合和高空輻散為大暴雨的發(fā)展和維持提供了動力條件[4-5]。王成福等[6]通過分析甘南地區(qū)53次局地大到暴雨天氣過程，將影響甘南地區(qū)的主要天氣系統(tǒng)共劃分為5種類型：西風槽型、副熱帶高壓邊緣型、低渦切變型、兩高之間切變型、高壓內部切變型，且以西風槽型為主。

1 合作市地理概況

合作市地處青藏高原東北部邊緣，位于甘、青、川三省交界，在甘南藏族自治州的北部，地處102°47′51″E～103°22′00″E，34°35′27″N～35°18′50″N之間。東連卓尼縣，南靠碌曲縣，西接夏河縣，北臨臨夏回族自治州和政、臨夏兩縣。屬于高寒濕潤氣候，冷季長，暖季短，市區(qū)平均海拔為2 936 m。東北部為夷平面區(qū)，南部為低山峽谷區(qū)。合作市總面積為2 670 km2，農作物以青稞、馬鈴薯、油菜籽為主。自然災害頻繁，主要是霜凍、寒潮，強降溫、大雪、冰雹和秋季洪澇等。

由于暴雨的發(fā)生具有突發(fā)性、雨強大、來勢猛、持續(xù)時間短、破壞性大的特點，是預報的難點和氣象科技研究的重點。通過分析合作市暴雨日、月分布特征和年際變化特征，分析暴雨形成的主要天氣系統(tǒng)，根據天氣變化情況，及時向決策部門提供服務，加強對暴雨災害性天氣的影響分析，提高暴雨的監(jiān)測預警服務能力及暴雨預警信號發(fā)布提前量和準確率，為當地政府部門在生態(tài)保護和短強預報預測預警方面的決策提供更加科學的依據。

2 資料選取及規(guī)定

2.1 資料選取

降水資料來自合作市氣象局月報表的降水資料（包含區(qū)域站）和A文件，1971—1983年沒有自記降水記錄，暴雨資料從每天的定時值中統(tǒng)計所得；1984—2003年，使用虹吸式雨量計，降水資料從雨量自記紙上整理所得；2004年開始使用翻斗式雨量傳感器，降水資料直接從自動站A文件自動降水記錄統(tǒng)計所得。

2.2 暴雨定義和類別

暴雨：一般是指降水強度很大的降水事件，在業(yè)務工作中通常以20：00～20：00為日界，日降水量達到或超過50 mm的降水，即以24 h降水量為標準來定義。對長江流域而言，24 h降水量達50 mm成為暴雨，并可進一步分為4個等級，即24 h降水量為50～99.9 mm稱為暴雨，24 h降水量為100～199.9 mm之間為大暴雨，24 h降水量為200.0～399.9 mm的為特大暴雨，24 h降水量＞400.0 mm的為危害性暴雨。

暴雨常常按其出現的范圍大小、歷時長短、移動速度快慢、形成原因、影響系統(tǒng)以及發(fā)生的地區(qū)和季節(jié)而有局地暴雨和大范圍暴雨、短歷時暴雨和連（持）續(xù)暴雨、移動性暴雨和停滯性暴雨、地形性暴雨和系統(tǒng)性暴雨、臺風暴雨、鋒面暴雨、氣旋暴雨、西南渦暴雨、高空冷渦暴雨、江淮梅雨暴雨、東風波暴雨、臺風倒槽暴雨、東北暴雨、華北暴雨、華南暴雨、江淮暴雨、西北暴雨等名稱。

3 暴雨分布特征

3.1 暴雨時空分布特征

合作市近50年來的年平均降水量為549.5 mm，夏季（6—8月）平均降水量為290.8 mm，占全年總降水的53%，統(tǒng)計合作市1971—2020年降水量0.1 mm的降水日數為6 845 d，平均每年有137 d出現降水。

自有觀測記錄以來，合作市共出現了13次暴雨過程，其中，10次過程為單站暴雨過程，3次為2站以上的暴雨過程，2013年6月20日暴雨過程出現暴雨站點最多，共7個站出現暴雨。

在23站次暴雨過程中，共出現21站次暴雨，出現大暴雨2站次，分別出現在2013年7月3日勒秀站，降水量為101.8 mm；2018年7月19日早子站，降水量為112.2 mm。合作本站日最大降水量為83.7 mm，出現在1996年7月6日。

由圖1可知，合作市暴雨的降水量一般在50～60 mm，該降水量范圍的暴雨站次達14站次，占所有暴雨站次數的1/2以上，降水量在60～70 mm的暴雨出現過5站次，降水量70～80 mm和80～90 mm的暴雨各出現過各1站次，降水量在100 mm以上的大暴雨出現過2站次。

3.2 暴雨日分布特征

在23站次暴雨過程中，12次過程中出現了小時雨強＞10 mm的降水，10次過程伴有短時強降水。即23站次中，僅有1站次的最大小時降水量＜10 mm。

小時最大雨強為55.0 mm，2018年7月19日出現在早子站，次大小時雨強為50.2 mm，出現在1996年7月6日合作站。

合作市暴雨在日時間尺度上，具有明顯的午后—前半夜型的特征，主要水時段出現在16：00至翌日04：00之間。這與每日的逐時熱力、層結變化特征一致。一般午后隨著氣溫升高，層結逐漸趨于不穩(wěn)定狀態(tài)，產生中小尺度對流云團，當對流云團發(fā)展到最強盛時容易產生強降水。河谷地區(qū)白天儲存了不穩(wěn)定能量，傍晚至夜間河谷周邊山坡輻射降溫出現山風環(huán)流，低層暖濕空氣抬升觸發(fā)了不穩(wěn)定能量的釋放，導致夜間容易產生對流性降水（圖2、圖3）。

3.3 暴雨月分布特征

由圖4分析得出，暴雨過程從6月中旬開始，9月上旬結束。23站次暴雨過程，6月中旬出現7站次、7月上旬3站次、7月中旬4站次、7月下旬2站次、8月上旬3站次、8月中旬出現2站次，以及8月下旬、9月下旬各出現1站次。

在23站次暴雨中，6月出現7站次，7月出現9站次，8月出現6站次，9月出現1站次。說明合作市暴雨主要出現在每年的6中旬—9月上旬。

3.4 暴雨年際分布特征

由圖5可知，合作市近10年來，暴雨出現的次數總體增多，且年際變化大。經統(tǒng)計，50年間，暴雨平均每4年出現1次，年均出現次數為0.26次。2013年暴雨出現次數3次，為最多，2011、2013、2017和2019年每年均出現2次，1996年和2015年各出現1次。1996年7月6日日降水量達86.2 mm，2011年8月15日降水量達67.0 mm，是自1971年以來最早出現的2場暴雨。

4 暴雨出現的主要天氣系統(tǒng)

根據500 hPa環(huán)流形勢，將13次暴雨過程大致分為4種環(huán)流形勢：副高邊緣型、低槽型、低渦型、副高內部型。其中，副高邊緣型最多，有6次，低槽型4次，低渦型2次、副高內部型1次。

副高邊緣型、低槽型造成的暴雨一般在7月、8月上旬、9月中下旬出現，其中高原邊緣型是暴雨產生的主要系統(tǒng)，為暴雨提供了充沛的水汽和熱力條件。在提供暴雨水汽的過程中，低空槽起到很大的作用，有利于暴雨低空濕度的形成和發(fā)展。低空槽一般位于高原低渦后部，槽前正渦度平流的輸入促使高原低值系統(tǒng)得到增強和發(fā)展，有利于不穩(wěn)定能量的積累，有利于短時強降水的發(fā)生。2018年7月19日暴雨過程符合副高邊緣型和低槽型的特征，此次暴雨過程降水強度大、持續(xù)時間短、降水量集中，有4站次達到暴雨，早子站降水量為112.2 mm，達到大暴雨程度。

5 結論

（1）合作市暴雨的主要降水時段出現在16：00至翌日04：00之間，呈明顯的午后—前半夜型。

（2）合作市達到暴雨標準的降水過程50年間只出現了13次數，是小概率事件，出現的短時強降水是造成洪澇災害的主要原因。

（3）合作市每年出現的暴雨次數總體呈增多趨勢，且年際變化大，近50年來暴雨出現概率為4年1次，年均為0.26場，但近10年來暴雨呈增多的趨勢，平均每1年出現1場暴雨。

（4）統(tǒng)計得出，近10年來暴雨造成的洪澇災害次數增加，經濟損失也明顯增加。

（5）合作市暴雨發(fā)生的主要環(huán)流類型大致分為4種：副高邊緣型、低槽型、低渦型、副高內部型，其中副高邊緣型最多。

參考文獻

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責任編輯：黃艷飛

AbstractBased on the daily precipitation data of the station and the regional precipitation data from 1971 to 2020 of the Meteorological Bureau of Hezuo City， Gansu Province， a total of 13 rainstorm processes were screened， with 23 stations. The statistical analysis of the spatiotemporal distribution characteristics and occurrence and development rules of heavy rain in Hezuo City shows that the probability of heavy rain in Hezuo City was relatively small， generally occurring in the middle of June to the first ten days of September， with an obvious afternoon-early midnight pattern. In the past 10 years， the number of rainstorms has increased significantly， and the economic losses have also increased significantly. The main circulation types of heavy rain in Hezuo City are roughly divided into four types： subtropical high edge type， low trough type， low vortex type and subtropical high internal type. It is dominated by the marginal type of subtropical high.

Key words Rainstorm; Distribution characteristics; Disaster situation; Impact system

作者簡介 黃瑩霞（1979—），女，甘肅臨夏人，工程師，主要從事綜合氣象觀測工作。*通信作者：蒲致娟（1971—），女，甘肅臨夏人，副高級工程師，主要從事大氣探測與氣候變化研究，E-mail：yiziz5265861@qq.com。