河西走廊西段暴雨过程分析及研究

王海燕 鲁岳

摘要 选取2019年7月16日—17日发生在河西走廊西段酒泉地区的一次暴雨天气过程为研究对象，利用高空资料、地面资料、数值预报产品对此次暴雨过程的环流背景、影响系统、物理条件进行诊断分析，在此基础上结合当地湿度条件、大气运动状态、以及肃北蒙古族自治县和酒泉市k指数变化，得到如下结论：“东高西低”的大气环流形式，“歪脖子”高壓对冷空气的阻挡、充足的水汽供应、气流强烈的上升运动以及增大的k指数是造成此次暴雨天气的环流影响因素。

关键词 河西走廊西段;暴雨;分析

中图分类号：P45;P42 文献标识码：A 文章编号：2095–3305（2020）07–0–02

DOI：10.19383/j.cnki.nyzhyj.2020.07.023

Analysis and Study on Rainstorm Process in Western Hexi Corridor

WANG Hai-yan et al （Jiuquan Meteorological Bureau， Jiuquan， Gansu 735000）

Abstract A heavy rain weather process that occurred in the Jiuquan area of the western section of the Hexi Corridor from July 16 to 17， 2019 was selected as the research object. The high-altitude data， ground data， and numerical forecast products were used to influence the circulation background， influence system， and physics of the heavy rain process. The conditions are diagnosed and analyzed， and on this basis， combined with local humidity conditions， atmospheric movement status， and changes in the k-index in Subei Mongolian Autonomous County and Jiuquan City， the following conclusions are drawn： the "high in the east and low in the west" form of atmospheric circulation is "crooked neck" The blocking of cold air by high pressure， sufficient water vapor supply， strong upward movement of airflow， and increased k-index are the influencing factors for the circulation of this heavy rain.

Key words West section of Hexi Corridor; Rainstorm; Analysis

中国常见的自然灾害种类繁多，有暴雨洪涝、干旱、霜冻低温、风雹、连阴雨、浓雾和沙尘暴等气象灾害;火山、地震、山体崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害;风暴潮、海啸等海洋灾害;森林草原火灾和重大生物灾害等。气象灾害具有范围广、持续时间长、群发性突出、连锁反应显著、灾情重等特点。

随着全球变暖，水分循环加速，降水的时空分布及强度改变，极端降水的可能性增加，强降水事件也呈现出向极端化发展的趋势。近年来全球暴雨灾害逐年增多[1-3]。2012年7月27日陕西省榆林市暴雨造成12县区41.3万人受灾，18人死亡，12人失踪，农作物54 372公顷受灾，房屋倒塌1507间，直接经济损失6.33亿元。2016年7月22日河北省邢台市暴雨，34人死亡，13人失踪。2020年4月18日安哥拉首都罗安达，受暴雨影响，数百所房屋被洪水淹没，11人死亡，13人失踪。2020年5月21日—22日，广东省广州市遭遇特大暴雨，小时雨强度超80 mm的有42个站次，破历史纪录。北半球中高纬度地区，降水的频率和强度也显著增加。

河西地区是中原地区通往西域的咽喉要道，河西地区处于西北干旱区，暴雨会带来很多气象灾害，给当地造成很大损失[4]。近几年河西地区极端强降水天气增多，如玉门市2012年6月5日突降暴雨，破60年以来日降水极值;张掖市肃南县2015年7月4日小时降水量达30 mm，引发山洪、泥石流、城市内涝，设施损失严重;玉门市2016年6月1日日降水量48.7 mm;敦煌市和瓜州县2016年8月17日日降水量分别是31.1 mm、31.6 mm;酒泉市2019年6月20日日降水量为79.6 mm，突破建站以来日降水量极值（1983年8月4日44.2 mm）。如何有效识别的强降水天气是从事气象工作业务人员研究重点，尤其是对暴雨的预报，是气象工作者一直以来面临的难题。

酒泉市地处甘肃省西北部河西走廊西端的阿尔金山、祁连山与马鬃山之间，总体来说干燥降水少，蒸发强烈温差大，冬冷夏热日照长，秋凉春旱风沙多，暴雨天气出现较少，因此预报难度相对较大[5]。在全球变暖背景下，中国西部干旱半干旱地区极端降水事件频发，给国家和人民造成重大的经济损失，对农业的生产和产量更是产生了直接危害，造成了巨大的损失[6]。

1 天气实况

2019年16日20∶00～17日20∶00，共计58个测站（5个乡镇）出现降水，其中暴雨2站、大雨22站、中雨34站（河西标准）。较大降水量出现在：肃北蒙古族自治县县政府广场42.6 mm、肃北蒙古族自治县40.4 mm、敦煌市莫高窟站23.1 mm、敦煌市22.6 mm、瓜州县柳园三岔口站21.2 mm。

2 环流背景演变

2.1 高空环流背景

7月16日，500 hpa欧亚中高纬度地区为“两槽一脊”型，冷槽位于乌拉尔山到俄罗斯的远东地区，新疆受冷涡底部偏西气流控制，酒泉市到河套西部形成一个“歪脖子”高压;随着冷气团不断东移，新疆乌鲁木齐—哈密以及青海冷湖—沱沱河有分裂冷槽出现，伴随着偏东气流带来的水汽，形成了酒泉市“东高西低”降水经典模型。700 hPa冷空气前锋抵达河西西部，且新疆冷空气源源不断加入，在河西中部高压脊的阻挡作用下，进入河西西部的冷空气不能快速东移，且与低空东南急流在此维持，对低层水汽的垂直输送起到了非常重要的作用，配合玉门的对头风，对暴雨的形成非常有利。

3 物理量诊断分析

3.1 水汽条件

3.1.1 相对湿度 降水需要较好的水汽条件，水汽由源地水平输送到降水地区，降水持续时间的长短影响降水量的大小。要形成降水，基本条件水汽要够充足，而相对湿度要达到饱和，相对湿度是能否出现降水的关键指标[7]。定量分析了对流层中低层水汽变化特征，以期提高对暴雨过程中水汽来源的认识以及对单站暴雨天气的预报能力[8]。

常规天气图上，相对湿度<30%为干区，相对湿度>70%为湿区。17日08∶00，酒泉市相对湿度西高东低，玉门以西为湿区，玉门镇为最高，湿度达88%，对应17日降水实况，肃北县政府广场40 mm以上。08∶00～20∶00相对湿度玉门以东逐渐上升，20∶00全市都为湿区，降水也自西向东的移动，说明较高的相对湿度有利于降水。

3.1.2 水汽通量散度 形成暴雨的必要条件之一是要有足够多的水分，单靠当地已有的水分是不可能形成暴雨的。因此，必须要有水汽源源不断地输入，才有利暴雨形成，表示这种输送来的水汽集中程度的物理量就是水汽通量散度。7月16日—17日，分别提取16日20∶00 700 hPa水汽通量散度图，分析水汽垂直输送情况。16日20∶00敦煌—玉门市有较大的差值，相差27×10-9g×cm-2×hPa-1×s-1，玉门市700 hpa附近有负的大值区，中心值达-17×10-9g×cm-2×hPa-1×s-1，说明水汽向东扩散。17日08∶00全市通量散度均为负值，新疆哈密东部水汽通量散度为最小值，-22×10-9g×cm-2×hPa-1×s-1，说明较好的水汽通量散度，有利于降水的发生。

3.2 涡度场特征

在大尺度天气系统演变过程中，大气基本上是做涡旋运动的，知道了涡度的变化也就知道了天气环流形式的变化。16日20∶00 500 hPa涡度场分析，乌鲁木齐西部和内蒙古西部是两个负值中心，在新疆东部到酒泉市玉门市以北，均为正涡度，哈密西部为大值区，中心強度分别达33×10-6s-1;17日08∶00正涡度中心随着西北气流下滑，至瓜州县附近，中心值达44×10-6s-1，酒泉市全部转为正涡度，前一日20∶00负涡度中心东移，升值-48×10-6s-1，说明酒泉市低压环流加强，气旋型曲率加大，发展旺盛，有强烈上升运动，对应降水实况，此时段为酒泉市暴雨发生时段。16日20∶00～17日08∶00 500 hPa涡度场中正涡度的建立、发展、减弱，为酒泉市降水提供必要的动力条件。

4 k指数

15日20∶00～17日14∶00肃北k指呈增大趋势，大气层结不稳定，其中16日08∶00～16日20∶00k指数增长迅速，增长率最大，对应16日20∶00肃北开始出现降水，16日20∶00后速度减慢，但16日20∶00～17日08∶00为暴雨时段，随后到18日08∶00 k指数逐渐下降，降水结束。分析发现：k指数越大，越不稳定，容易对流，有利于降水。

15日20∶00～16日08∶00酒泉k指缓慢上升，对比肃北此时段上升速度，相差较大，16日14∶00第1次出现高峰，随后到20时下降，对比实况酒泉未出现降水天气，16日20∶00～17日14∶00第2次上升，且14∶00达到最大值，此时大气层结不稳定，对应实况酒泉此时段，出现降水，14∶00后到18日08∶00缓慢下降，降水结束，18日08∶00后下降速度明显。k指数变化越大，对流天气出现的概率也就越大，有利于降水;差值为负值时，大气层结不稳定[9]。分析发现：肃北以及酒泉k指数的变化与暴雨的发生、发展、结束有非常大的关系，对暴雨预报有很好的指示意义。

5 结论

（1）“东高西低”的环流配置，“歪脖子”高压的阻挡是造成暴雨天气的直接影响系统。

（2）降水需要较好的水汽条件，水汽由源地水平输送到降水地区，降水持续时间的长短影响降水量的大小，较高的相对湿度有利于降水。酒泉市相对湿度较高、水汽通量散度为负值以及低层幅合，高层辐散均表示有利降水。

（3）500 hpa涡度场中正涡度的建立、发展、减弱，为酒泉市降水提供必要的动力条件。

（4）k指数越大越不稳定，越有利于降水，对此次暴雨有指示作用。

参考文献

[1] 郭楠楠，周玉淑，邓国.中亚低涡背景下阿克苏地区一次强降水天气分析[J].气象学报，2019，77（4）：686–700.

[2] 于德财，高海燕，王怿萱.甘肃中南部一次强降水天气过程的诊断分析[J].科技风，2019（30）：120–121.

[3] 王莹，张晓月，张琪，等.暴雨灾害风险及其对农业影响的评估[J].气象科学，2019，39（1）：137–142.

[4] 王万筠，殷海涛，窦策伟，等.天津地区三次低涡暴雨过程的诊断分析[J].气象与环境科学，2019，42（3）：42–50.

[5] 王海燕，胡新华.酒泉市2016年8月16—18日暴雨天气分析[J].安徽农学通报，2019，25（17）：151–155.

[6] 王海燕，鲁岳.酒泉一次暴雨天气过程分析[J].安徽农学通报，2019，25（22）：154–157.

[7] 达娃，旦增伦珠，丹增措结.南支槽与孟加拉湾风暴结合对一次西藏高原暴雪过程的影响[J].西藏科技，2019（4）：62–66.

[8] 许彬，熊秋芬，张玉婷.一次热带风暴背景下南昌暴雨的水汽来源及输送特征[J].气象，2019，45（10）：1392–1401.

[9] 孟蕾，桑友伟，何娜.湖南汛期K指数时空变化特征[J].沙漠与绿洲气象，2019，13（4）：52–57.

责任编辑：黄艳飞