2019年7月底甘南州一次对流性暴雨天气过程分析

芦笑玉

甘南夏河机场分公司，甘肃兰州 730000

暴雨是我国大部分地区出现频率较高的一类天气现象。暴雨会造成房屋和水库坍塌、农田淹没、山洪暴发、电讯和交通中断，在危害人们生命安全的同时，影响工农业的正常生产，并造成严重的经济损失[1]。

近年来，我国很多气象学者均将暴雨天气现象作为重要的研究课题，并且获得了大量研究成果。寿绍文[2]结合中国暴雨的特点、环流形势、天气系统、形成机制与诊断、预报方法等方面的研究进展进行了系统的梳理与探究，指出中国暴雨具备显著的地域性、季节性、阶段性的特点。大范围降水的环流形势类型包括稳定经向型、稳定纬向型和中低纬相互作用型等类型。张丙辰等[3-4]指出暴雨天气形成机制较为复杂，涉及梅雨锋、西南涡、切变线、低空急流、东北低涡、暖区暴雨等影响系统，其演变机理和形成机制有待深入探究。

甘南州隶属甘肃省，地处甘肃省西南部，青藏高原东北边缘，地理坐标处于100°46′～104°44′E，33°06′～36°10′N之间，该地区属于青藏高原、黄土高原与陇南山地的过渡区。境内地形地貌复杂，包括山原、山地、丘陵、峡谷，整体地势呈现西北高、东南低的特点。

甘南州属大陆性气候区，气温低、光照时间长、无霜期短、气候复杂多变，降水大多数集中在5—9月，该时间段经常出现暴雨天气。一旦出现暴雨天气，极易引发洪涝灾害，给甘南州经济的发展和老百姓生命财产安全构成极大威胁。因此，以2019年7月底一次对流性暴雨天气为例，重点对甘南州此次暴雨天气成因进行分析，为深入掌握甘南州暴雨天气发生规律和形成机制、提升甘南州暴雨天气预报水平、更高效地开展暴雨天气预报预警服务提供指导。

1 天气概况

2019年7月28日下午至晚上，甘南州大范围发生了一次强降水天气过程。据统计，此次发生降水天气的测站有162个，其中22个测站达到大雨量级，2个测站达到暴雨量级，小时雨强最大值和降水量最多值均发生于甘南州夏河八角城，分别为38.3 mm/h、70.9 mm。

此次降水天气具备降水量多、雨强大、危害严重等特征。受强降雨影响，多地遭受山洪、城市内涝等次生灾害，给人民生产生活造成巨大经济损失。

2 环流形势分析

2.1 高空形势分析

通过对500 hPa形势场进行分析可知（图1），2019年7月28日08:00，中纬度欧亚大陆大气环流形势为两槽一脊型，有一个低涡分布在贝加尔湖一带。冷中心处于新疆北部地区，冷中心温度为16.0 ℃。高空锋区处在新疆天山至甘肃北边区域。副高的高压脊朝西延伸至90°～100°E区域内，脊线处于25°～30°N范围。甘南州处于副高西北侧潮湿不稳定环境，且西北边持续存在冷空气下滑、青中和陇中一带存在切变线，其不断朝着东部区域发展，冷暖气流在甘南州一带交绥，适宜于强降水天气的发生。

图1 2019年7月28日08:00 500 hPa高空形势

在700 hPa形势场上，贝加尔湖一带分布着低涡，深厚的低涡始终存在，低涡后部西北气流夹杂着冷空气不断向东部移动。高空锋区所处区域几乎与500 hPa所处区域相吻合。西南气流对川中东部至陇中一带造成影响。700 hPa低空西南暖湿气流为本次甘南州对流性暴雨天气的发生提供了有利的水汽条件。

2.2 地面形势分析

在地面形势场上，2019年7月28日14:00有一高压中心处于蒙西地区至陇中一带，有一低压中心处于甘南一带，甘南地区受东南风影响，有一冷锋处于高低压中心之间、黄河上游一带，冷锋前低压中增温减压效应显著，甘南州气温上升幅度较大。锋面云系处在冷锋后部，有对流云团在青海东部区域生成且不断发展。至7月28日17:00，冷锋持续朝南边移动，西段逐渐发展至甘南州北边区域。随着冷锋的不断南移，锋面云系朝南边发展。

在青海东部，西段锋面前部区域，对流云团发展步伐加快，云顶亮温下降，冷云覆盖范围越来越大，这意味着对流云团顶部高度增加较为显著。此时，甘南州开始强降雨天气。随后在对流系统持续发展的形势下，7月28日18:00～20:00，甘南州北部区域降水达到最强状态（图2）。

图2 2019年7月28日地面形势和红外云图

3 物理量场分析

3.1 水汽条件分析

3.1.1 相对湿度 暴雨天气的发生需要良好的水汽条件[9]。从此次降水天气期间相对湿度条件可知，2019年7月28日08:00，700 hPa甘南州相对湿度均达到80%以上。这意味着低空大气的饱和程度较高，甘南州具备良好的湿度条件，有利于强降雨天气的形成。

3.1.2 水汽通量散度 通过对此次甘南州暴雨中心水汽通量散度条件进行分析可知，2019年7月28日08:00甘南州暴雨中心700 hPa以上高度层均属于一致的负散度，其中心值为-20×10-7g/(cm2·hPa·s)。不难看出，甘南州暴雨中心700 hPa及以上高空水汽辐合显著，水汽输送条件好，为此次对流性暴雨天气发生发展提供了丰富的水汽条件。

3.2 动力条件分析

2019年7月28日08:00，有1个负涡度中心分布在甘南州，有1个正涡度中心分布在青南一带（图3）。结合500 hPa形势场可知，自青南至甘南州存在显著的正涡度平流输送。7月28日20:00，因为正涡度平流的输送，甘南州变成正涡度中心。正涡度平流使500 hPa高度层涡度越来越多，流场和气压场并不适应，在地转偏向力的作用下，产生水平辐散；低层气压场和流场同样不适应，受气压梯度力的影响，形成水平辐合，地面系统持续发展。高层辐散、低层辐合的配置，使得上升运动得到进一步发展[10]，为此次降水天气的形成提供了有利的动力条件。

图3 2019年7月28日08:00 500 hPa涡度场

3.3 不稳定能量条件分析

通过分析甘南州合作探空站资料可知，2019年7月28日08:00有较为深厚的湿层处于700～600 hPa范围内，相对湿度较大（图4）。7月28日20:00降水天气出现后，整层大气相对湿度均较大。因为甘南州海拔高，空气较为稀薄，晚上辐射冷却较快，辐射温度下降十分显著，因此，清晨甘南州探空资料难以出现显著的对流有效位能（CAPE），但此次对流性暴雨天气前，甘南州存在显著的对流有效位（CAPE），数值为283.9 J/kg，这意味着大气中已积聚了大量不稳定能量；午后，甘南州温度大幅增加，能量越来越强，由此产生了强降水天气。低空至300 hPa受南风影响，垂直风切变小，虽说其不适宜于雷暴大风天气的发生，然而有益于暴雨天气的产生[11]。

图4 2019年7月28日08:00甘南州合作站探空资料

0 ℃高度层至6 000 m一带，0 ℃高度层较高，使得降水天气主要为暖云降水，但暖云的降水效率高于冷云，降水量偏大。此外，在此次降水期间，甘南州K指数均达到35 ℃以上，局部地区达40 ℃以上，这意味着甘南州局部良好的大气不稳定能量条件[12]，非常有利于强降水天气的发生发展。

4 结论

（1）此次暴雨天气发生之前，中纬度欧亚大陆大气环流形势为两槽一脊型。甘南州处于副高西北侧潮湿不稳定环境，且西北边持续存在冷空气下滑，青中和陇中一带存在切变线，不断朝着东边区域发展，冷暖气流在甘南州一带交绥，促进了暴雨天气的发生。此次暴雨天气的主要影响系统包括500 hPa高空槽、副高、低空急流和地面冷锋。

（2）降水期间，700 hPa甘南州相对湿度均达到80%以上，低空大气的饱和程度较高，700 hPa及以上高空水汽辐合显著，水汽输送条件好，这些为此次对流性暴雨天气的发生发展带来了丰沛的水汽条件。高层辐散、低层辐合的配置，使得上升运动得到进一步发展，为此次甘南州降水天气的形成带来了较好的动力条件。

（3）此次对流性暴雨天气前，甘南州高空大气中已积聚了大量不稳定能量；午后，甘南州温度大幅升高，能量越来越强，由此产生了强降水天气。K指数达到35 ℃以上，局部超过40 ℃，这意味着此次暴雨天气具备有利的不稳定能量条件。