一次副高边缘型对流暴雨的诊断分析 ＊

付文睿，敖泽建，吉哲君，汪治桂

（甘肃省甘南州气象局，甘肃 合作 747000）

1 概述

甘南高原地处青藏高原东北边缘 （100°46′～104°44′E，33°06′～36°10′N），属青藏高原和黄土高原过渡地带，地势西北部高，东南部低，境内海拔1100～4900m，大部分地区在3000m以上。由于地形复杂，天气多变，短时强降水发生频次高，暴雨灾害频繁。

针对暴雨天气过程，许多气象工作者从不同角度进行了广泛的研究和分析，取得了许多有价值的成果[1-10]。曾勇等[1]利用WRF模式对大暴雨过程进行了高分辨率数值模拟,利用模拟资料对大暴雨的形成进行了分析；胡钰玲等[2]用天气学分析和物理量场诊断分析方法,探究了发生在新疆库尔勒至甘肃玉门一带干旱地区60年一遇的大暴雨天气过程的水汽来源以及触发机制；刘洋等[3]从天气形势、中尺度特征和环境场特征等方面分析了重庆的一次特大暴雨过程；付培健等[4]利用NCEP再分析资料和中尺度WRF模式对陇南一次暴雨过程进行了模拟,并使用模式输出产品作了多种物理量诊断分析；章丽娜等[5]采用配料法分析了暴雨发生前北京中尺度环境的时空演变特征及影响因子。大量研究为暴雨预报提供了有力的参考依据，但对于甘南高原暴雨的研究较少。利用综合观测及区域自动站降水资料，对2019年7月28日发生在甘肃省甘南高原的一次暴雨天气过程进行诊断分析，意图提高对暴雨的预报预警水平。

2 降水实况及灾情

2019年7月28日下午至夜间，甘南州共计162个测站（91个乡镇）出现降水天气，其中暴雨2站，大雨22站，最大降水量及最大小时雨强出现在夏河八角城，降水量为70.9mm，最大雨强为38.3mm/h。此次降水过程，具有降水强度大、降水量多、致灾性强等特点。降水及次生灾害造成的人员死亡数量，属2010年以来之最。造成迭部县达拉乡次哇村发生暴雨泥石流灾害，致使2人死亡，2人失踪，12037人受灾，直接经济损失2.34亿元。暴雨过程还造成夏河县1人死亡，7300人受灾，直接经济损失2298.26万元；合作市直接经济损失1046.58万元。

3 形势分析

3.1 高空形势

如图1，7月28日08h 500hPa上，中纬度亚欧大陆为两槽一脊形势，贝加尔湖附近有一低涡。新疆北部有一冷中心，冷中心温度为16℃。高空锋区位于天山-甘肃北部一带。西太平洋副热带高压脊西伸至90°E到100°E之间，脊线位置在 25°N到30°N之间，甘南处于西太平洋副热带高压西北侧的潮湿不稳定环境中，其西北侧不断有冷空气下滑，青海中部和甘肃中部有切变线向东移动，冷暖空气在甘肃南部交绥。

对应500hPa、700hPa上贝加尔湖地区也有低涡，深厚的低涡稳定维持，低涡后部西北气流将携带冷空气东移。高空锋区位置与500hPa位置较为一致。从四川盆地到甘肃中部，为一致的西南气流，700hPa低层的西南暖湿气流为暴雨的形成带来了充足的水汽。

图1 7月28日08：00 500hPa高空形势

3.2 地面形势

14时地面上内蒙古西部至甘肃中部为一高压中心，甘南附近为一低压中心，甘南地区以东南风为主，在高低压中心之间、甘肃宁夏黄河流域附近，有一条冷锋，冷锋前低压中增温减压作用明显，除玛曲外，甘南各地气温均升至23℃以上。锋面云系位于冷锋后部，在青海东部，也有对流云团生成并发展。

至17时，冷锋进一步南移，西段已移动至甘南北部地区，伴随冷锋的南移，锋面云系也南移。在青海东部，西段锋面前部地区，对流云团获得进一步发展，云顶亮温降低，冷云盖面积扩大，说明对流云团顶部高度增加。此时在甘南地区已经开始出现降水，随着对流的发展，18时至20时前后，甘南北部地区出现了最强降水时段（如图2所示）。

图2 7月28日17h地面形势+红外云图

4 诊断分析

4.1 探空诊断

从合作站7月28日08时探空资料分析 （如图3所示），在700-600hPa之间有较为深厚的湿层，相对湿度很大，20时发生了降水之后，整层大气相对湿度都增大。

由于甘南地区海拔高，空气稀薄，夜间辐射冷却迅速，辐射降温特别明显，因此清晨探空很难出现明显CAPE，而此次降水过程之前，清晨出现了明显的CAPE，为283.9J/kg，说明大气中已经储存了对流发生的能量，而午后，随着气温升高，能量进一步增强，之后发生了对流。

低层至300hPa是较为一致的南风，垂直风切变较小，小的垂直风切变，虽然对雷暴大风等天气的出现不利，但是对于暴雨的出现是有利的，它可以使风暴在某一地区较长时间的维持，造成某一地区的明显降水。0℃高度层已经到了6km附近，这样高的0℃高度层，使得降水以暖云降水为主，而暖云的降水效率较冷云更高，降水量更大。

图3 7月28日08：00合作站探空图

4.2 物理量诊断

4.2.1 水汽通量散度

水汽通量散度可以揭示水汽输送是否在某个区域集中以及集中的程度。本次过程降水中心在八角城，沿八角城所在经度（102.3°E）作7月28日 08：00水汽通量散度的剖面（图略），在700hPa以上为一致的负散度，中心值-20×10-7g·cm-2·hPa-1·s-1，即在700hPa及以上水汽辐合明显，输送来的水汽集中程度非常高，这为暴雨的发生提供了充足的水汽条件。

4.2.2 相对湿度

相对湿度的大小可以直接反映空气距离饱和的程度。7月28日08时700hPa相对湿度在甘肃南部都超过了80%，说明低层大气的饱和程度高，低层大范围的区域湿度条件良好，对暴雨的发生有重要指示意义。

4.2.3 涡度

大气基本上是作涡旋运动的，涡度表示了流体质块的旋转程度和方向，涡度在一定程度上表示了气压的变化。7月28日08时青海南部为一正涡度中心，甘南地区为一负涡度中心（如图4所示）。结合08时 500hPa风场（图1）可以看出，从青海南部到甘南地区，有明显的正涡度平流输送（20时由于正涡度平流的输送，甘南地区已经为正涡度中心）。正涡度平流将导致500hPa层次涡度增加，流场和气压场产生不适应，在地转偏向力的作用下，产生水平辐散。辐散的结果，使得低层减压，低层的气压场和流场也产生不适应，在气压梯度力的作用下，产生补偿的水平辐合，地面系统发展。低层辐合、高层辐散，促使上升运动发展，为暴雨的发生提供了动力条件。

图4 7月28日08时500hPa涡度

4.2.4 K指数

K指数用作对流性天气的一个热力指标。在本次暴雨天气过程中，甘肃南部地区K指数超过了36℃，在甘南达到了40℃，表明大气中的能量条件非常好，在具备水汽条件和动力条件的基础上，充足的能量条件促使了暴雨的发生。

5 结论

通过从环流形势、探空及物理量诊断，对2019年7月28日出现在甘南的一次局地暴雨过程进行了综合分析，得出以下结论：

这是一次发生在西太副高西北侧西南气流型的对流性暴雨天气过程，冷暖空气的交绥促使了暴雨的发生。500hPa切变线、西太平洋副热带高压、700hPa切变线、地面冷锋是本次甘南暴雨过程的影响触发系统。

清晨明显的CAPE对暴雨的发生有重要指示意义，低层明显的湿层对暴雨的发生提供了湿度条件，较小的垂直风切变使得暴雨维持时间相对较久，高的0℃高度层表明以暖云降水为主，降水效率更高。

低层大气饱和度高、水汽集中程度高，为暴雨的发生提高了水汽条件；明显的正涡度平流为暴雨的发生提供了动力条件；大的K指数表明环境能量充足，为暴雨的发生提供了热力条件。