甘肃玉门2012年“6.5”暴雨成因分析

雷淑琴 陶生才 金生仁等

摘 要：利用常规气象资料、FY-2C卫星云图、自动站降水等资料，对2012年6月5日发生在甘肃省玉门地区的1次暴雨天气过程进行分析。通过对高空天气形势、物理量场以及卫星云图等数据，从不同角度对此次暴雨过程进行分析。结果表明：（1）500hPa“东高西低”型环流形势为此次暴雨的发生提供了较好的环流背景；（2）河套西部的闭合性反气旋致使西方冷空气不能快速东移出玉门市，在玉门地区上空长时间滞留，为暴雨天气的产生提供了较长时间的气流辐合上升运动；（3）高原槽的移动使高原到玉门市南部一线维持一支西南气流，以及“河套小高压”南侧维持的东南风，这2支水汽通道为暴雨区输入了充沛的水汽条件，形成了较大的水汽通量，导致整层的空气接近饱和，从而为此次大暴雨天气提供了充足的水汽条件。

关键词：玉门；暴雨；东高西低；水汽条件

中图分类号 P426 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2015）19-123-04

暴雨是指短时间内出现的大量降水现象，它是中国夏季多见的一种灾害性天气。国家气象局把日降水量≥50mm的降水定义为暴雨，但西北地区是我国年降水量较少的地区，向来以干旱著称。河西走廊北有腾格里和巴丹吉林2个大沙漠，降水稀少，年均降水量仅50～200mm，是我国最干燥的区域之一[1]。地表多以沙漠戈壁为主，建筑物、排洪设施防雨能力差，该地区只要稍微出现大的降水就会成灾。因此，兰州中心气象台将日降水量≥30mm的降水定义为河西地区的暴雨标准[2]。西北地区西部的强降水发生概率较少，但1次强降水过程就可能出现灾害。2012年6月5日玉门地区出现1次罕见的暴雨天气过程，局地24h降水量达96.4mm，较该地区年降水总量多45%。本文对此次暴雨过程的天气形势、物理量场以及卫星云图等特征进行分析，以期找出引起强降水的主要原因，为该地区的降水预报提供依据。

1 降水实况、灾情及分析方法

1.1 降水实况 2012年6月5日，甘肃省玉门市出现了1次60a不遇的强降水过程。这次降水过程强度大，持续时间长，影响范围大。全市的17个区域站中有9个站超过30mm达到暴雨标准，6个站的降水量超过50mm（表1）；降水量最大出现在玉门市农机中心农场，达96.4mm。雨强最大出现在玉门市梁子沟，5日08时一小时降水量达38.2mm。强降水主要分布在玉门市境内的农机中心农场、玉门镇、清泉、赤金峡、梁子沟，玉门观测站日降水量79.5mm，突破建站以来的1d最大降水量历史极值，较历史极值32.1mm多47.4mm。

表1 6月4日至5日玉门各区域站累计降水量（mm）

[观测站点＼&降水量＼&天气现象＼&玉门镇＼&79.5＼&大暴雨＼&饮马＼&26.4＼&大雨＼&清泉＼&61.1＼&暴雨＼&青西＼&41.4＼&暴雨＼&农机中心农场＼&96.4＼&大暴雨＼&麻黄滩＼&27.3＼&大雨＼&柳湖＼&13.2＼&中雨＼&柳河＼&37.1＼&暴雨＼&老市区＼&19.9＼&中雨-大雨＼&黄花＼&24.9＼&中雨-大雨＼&花海＼&10.8＼&中雨＼&独山子＼&14.5＼&中雨＼&赤金峡＼&50.1＼&暴雨＼&昌马＼&32.4＼&暴雨＼&六墩＼&18.6＼&大雨＼&清泉白土梁＼&52.4＼&暴雨＼&梁子沟＼&71.0＼&大暴雨＼&]

1.2 灾情 暴雨天气造成全市共有12个乡镇受灾，

1 474.8hm2农田不同程度进水受灾，152座日光温室和蔬菜拱棚倒塌，67.5km农渠被冲毁，46.7km道路被冲毁，1 619户农村住房不同程度漏雨、进水，其中78间房屋严重受灾，18间房屋倒塌；中节能昌马风电场20个风机基础进水，华电黑崖子风电场、洁源风电场、大唐玉门风电场、中海油昌马第二风电场及汇能9MW光伏发电项目部分道路被冲毁。这次暴雨共造成全市直接经济损失11 688万元，受灾人口11 504人，紧急转移安置人口3 516人。

1.3 资料和方法 所用资料为甘肃省玉门市玉门镇国家基本气象站、区域站的实时地面观测资料，FY-2C卫星数据。此次暴雨天气过程主要因中尺度系统所引起，而且水汽条件在本次暴雨过程中起到了重要作用。所以，本文将重点从环流背景及影响系统、中尺度分析、物理量场、大气稳定度及卫星云图的演变、区域站资料实时监控应用，分析产生本次强降水天气的成因。

2 环流背景演变、影响系统及中尺度分析

2.1 环流背景 从500hPa高空环流形势来看，2012年6月上旬初，在北半球的中高纬度为“一槽一脊”型环流形式，主槽位于乌拉尔山以东地区；西北区上空主要受偏西北气流的影响，天气以晴朗少风为主，气温逐日升高。2012年6月4日08时500hPa高空（图1），位于乌拉尔山以东地区的低槽东移进入南疆盆地，同时冷空气也已进入南疆盆地，并在东径80-85°附近有明显的风场切变，同时从青海北部到酒泉地区上空盛行西南气流，从6月4日20时700hPa高空图上（图2）可以看出，肃北—瓜州有明显的切变线。在6月4日20时500hPa高空图上（图3），高原槽发展东移，高原上西南气流强盛，同时在敦煌到青海的西北部地区发展形成了一个低涡系统，敦煌、肃北、瓜州3地处在风场切变区的北侧，同时在新疆东部有高空槽存在，此种环流型与“北槽南涡”型环流有相似之处。到5日08时500hPa低涡气旋中心部位已经东移至玉门市上空（图4），这与玉门市的强降水时段有着很好的对应。

<＼＼Pc10＼工作盘 （E）＼姜秀红＼杂志＼安徽农学通报杂志＼2015-19农学通报内文＼8597-4.tif><＼＼Pc10＼工作盘 （E）＼姜秀红＼杂志＼安徽农学通报杂志＼2015-19农学通报内文＼8597-1.tif><＼＼Pc10＼工作盘 （E）＼姜秀红＼杂志＼安徽农学通报杂志＼2015-19农学通报内文＼8597-2.tif><＼＼Pc10＼工作盘 （E）＼姜秀红＼杂志＼安徽农学通报杂志＼2015-19农学通报内文＼8597-3.tif>[图1 2012年6月4日8时500hPa高空形势][图2 6月4日20时700hPa高空形势][图3 2012年6月4日20时500hPa高空形势][图4 2012年6月5日8时500hPa高空形势]

2.2 影响系统 由于2015年6月4日20时500hPa高空上，河套西部地区上空形成了一个闭合小高压，使得在酒泉市西部及青海省的西北部上空形成的气旋稳定少动，该气旋与南疆上空的冷空气在肃北、敦煌及瓜州南部附近相遇，维持了较长时间的辐合上升运动；同时由于高原槽的东移，使得从高原上到酒泉市南部地区维持一支强劲的西南风带，而在“河套小高压”南侧从700-500hPa层面也维持着1支较强的东南风带，这2支偏南风带为玉门市上空提供了充沛的水汽条件，为形成玉门市“6.5”暴雨天气创造了很好的物质基础。

2.3 中尺度天气分析 从2012年6月4日20时500hPa高空图可以看出，新疆到河西西部有切变线，青海西北部有低涡，肃北及青海北部有降水。水汽条件方面：河西西部地面露点温度较高，低层湿度较好，新疆东部到河西西部有湿舌。层结不稳定条件方面：河西中东部500hPa与700hPa的温度差大于20℃，敦煌K指数大于30。6月5日08时：青海东北部至瓜州、玉门南部有低涡，新疆到河西西部有切变线。祁连山区-玉门-金塔西部一线200hPa高空有急流通过。水汽条件方面：河西地面湿度较大，露点温度差小于5℃。偏南风从高原上及四川盆地延伸到河西西部，700hPa温度槽位于河西西部-青海湖以东-甘南一线，500hPa温度槽位于南疆盆地-青海西北部一线，我市为湿舌所包围。

3 物理量诊断分析

若产生暴雨，大气中需含有大量的水汽。同时需要源源不断的水汽输送补充。从能量角度看，暴雨是能量不断释放的过程，要产生强降水，大气中必须具备一定的能量条件，这种不稳定能量的释放又触发了较强的上升运动，通过对水汽条件、垂直速度、散度、涡度等物理量场的诊断分析，了解本次暴雨水汽、热力与动力等时空分布特征。

3.1 水汽条件 充沛的水汽是暴雨天气形成的必要条件[4]，形成暴雨必须要有源源不断的水汽输送和积累，而水汽的垂直分布与温度的垂直分布一样，都是影响气层稳定度的重要因素。由于低层的湿度对降水的贡献最为重要，所以在预报工作中，一般分析850hPa或700hPa面上的等比湿线和风场来判断比湿平流的符合和大小。湿平流引起局地比湿的增加，干平流引起局地比湿的减少[3]。通过对2012年6月4日08时到5日08时的上下层水汽通量散度的分析，发现700hPa水汽呈增加的趋势，而且在700hPa以上在90～950E的区域内有一相对湿度大于70的湿舌，我市处在高湿区中。

3.2 垂直速度场 对2012年6月4日14：00至5日8：00沿400N的垂直速度剖面图分析表明，85～1000E的区域内存在强烈的上升运动，整层为一致的上升气流，2012年6月4日20：00时和5日02时上升气流在850～600hPa最强，中心值均达到了-35×10-5hPa/s。这对强降水的产生非常关键，而且对低层水汽的垂直输送起了非常重要的作用，有利于不稳定能量的释放和强对流天气的产生。

3.3 散度、涡度场 在2012年6月4日20：00时到5日08：00的散度垂直分布场上850～400hPa从高原到我市西部是一深厚的辐合层，在700hPa青海湖有一辐合中心，而在300hPa以上为辐散层，这种上层辐散、中下层辐合的垂直结构有利于地面系统的发展。从涡度场上，2012年6月4日20：00到5日8：00高空图上，500hPa以上均为正涡度区，而700hPa以下为负涡度区。这种高层强烈辐散抽吸作用使低层辐合加强，触发了较强的上升运动，产生了强降水。

3.4 T-lonP特征—各指数场特征演变趋势 状态-层结曲线：状态曲线和层结曲线所围成的正面积代表着大气中存在着不稳定能量。2012年6月4日20：00敦煌、马鬃山2个测站的探空曲线中，在700～400hPa的高度层中，状态曲线总是大于层结曲线，表明700hPa以上的大气处在不稳定的状态之下（图5、6），大气中存在着大量的不稳定能量，为强降水的发生所需的上升运动提供了所需的能量。

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图5 2012年6月4日20：00敦煌的探空曲线

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图6 2012年6月4日20：00马鬃山的探空曲线

4 数值预报

2012年6月3日20：00EC数值预报2012年6月4日20时500hPa形势场（图7），高原槽以及位于我市西部到青海省西北部的气旋性涡旋及新疆东部的低槽等影响系统位置及强度亦相同，2012年6月5日8：00和20：00时500hPa形势场预报和亦和当时场相符，说明EC 500hPa数值预报有较高的可信度，为预报这次强降水提供了可靠依据。

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图7 2012年6月3日20：00EC预报4日20：00500hPa综合场

5 卫星云图

2012年6月4日20：00至5日12：00的红外云图演变显示：4日20：00，在青海北侧靠近祁连山地区有一较强的成熟的中尺度气旋性涡旋云系，肃北县周围正处在此涡旋云系的影响之下，有降水产生。此云系向西西北方向缓慢移动，在移动过程中，中尺度云团前部的对流单体不断消散，其后部有新单体生成。06：30～07：00（图8、图9）低涡中心已到95E附近，涡旋云系本体趋于减弱，但后部新生出对流单体，造成了该时段玉门范围内的强降水天气。6月5日9：30的云图上可以看出（图10），对流云团已移到我市东北部。12：00（图11）降水云系已明显减弱东移，大的对流单体已完全消散，降水转为稳定性降水，随后渐渐趋于结束。

<＼＼Pc10＼工作盘 （E）＼姜秀红＼杂志＼安徽农学通报杂志＼2015-19农学通报内文＼8597-8.tif><＼＼Pc10＼工作盘 （E）＼姜秀红＼杂志＼安徽农学通报杂志＼2015-19农学通报内文＼8597-9.tif><＼＼Pc10＼工作盘 （E）＼姜秀红＼杂志＼安徽农学通报杂志＼2015-19农学通报内文＼8597-11.tif><＼＼Pc10＼工作盘 （E）＼姜秀红＼杂志＼安徽农学通报杂志＼2015-19农学通报内文＼8597-10.tif>[图8 2012年6月5日06：30云图][图9 2012年6月5日07：00云图][图10 2012年6月5日09：30云图][图11 2012年6月5日12：00云图]

6 结论

（1）500hPa“东高西低”型环流形势为此次暴雨的发生提供了较好的环流背景。

（2）河套西部的闭合性反气旋致使西方冷空气不能快速东移出玉门市，在玉门地区上空长时间滞留，为本次暴雨天气的产生提供了较长时间的气流辐合上升运动。

（3）高原槽的移动使高原到我市南部一线维持1支西南气流，以及“河套小高压”南侧维持的东南风，这2支水汽通道为暴雨区输入了充沛的水汽条件，形成了较大的水汽通量，导致整层的空气接近饱和，从而为此次大暴雨天气提供了充足的水汽条件。

参考文献

[1]康尔泗，李新，张济世，等.甘肃河西内陆河流域荒漠化的水资源问题[J].冰川冻土，2004，26（6）：657-667.

[2]刘新伟，段海霞，赵庆云.2010 年 7 月甘肃一次区域性暴雨分析[J].干旱气象，2011，29（4）：472-477.

[3]李建刚，马玉英，姜彩莲.天山山区中部一次慢局地暴雨成因分析[J].干旱气象，2014，32（6）：972-979.

[4]朱乾根，林锦瑞，寿绍文，等.天气学原理和方法[M].北京：气象出版社，2000.331. （责编：吴祚云）