甘南高原短时强降水防御规划

杨春芽 ， 王 涛 ， 杨国明

（1.玛曲县气象局，甘肃 甘南州 747300；2.舟曲县气象局，甘肃 甘南州 746300；3.甘肃省甘南州气象局，甘肃 甘南州 747000）

甘南高原地形复杂， 夏季短时强降水频发且落区分散，一直是当地预报员工作重点，其与大尺度降水配合，易引发短时暴雨， 常造成较严重积涝， 冲毁山地或农田等，短时暴雨引发的山洪、滑坡、泥石流等暴洪灾害是甘肃省主要气象灾害之一，尤其是迭部、舟曲“重大地质灾害隐患点”分布较密集，短时强降水研究对控制地方自然灾害及农业生产、社会发展的影响具有重要意义。

由于地形阻挡和加热， 青藏高原东坡和南坡是大气不稳定能量聚集地，对流性天气空间分布极不均，主要受天气形势、水汽含量、地形及大气层结稳定度影响，其对流天气主要影响系统有高原短波槽、 西太平洋副热带高压、蒙古冷涡等[1]，西高东低地势使得水汽含量较高的东部地区更易产生对流天气[2]，甘南位于青藏高原东部，地处高原边坡地带，迭部、舟曲（白龙江）属于谷地，气流受地形抬升明显[3]，夏季常处在动力或热力不稳定状态下，河谷对流活动主要在午后加强、低云量增多，但地形因素造成夜雨概率更大[4]，受灾程度也较明显，尤其是人口较聚集的甘南州东南部地区。

1 资料和方法

选取甘南地区181 个区域站及自动站2012—2018 年雨量监测资料， 将24h 内≥1 站次出现小时降水量≥20.0mm 天气过程定义为一次局地短时强降水过程（短时强降水标准：r1h≥20.0mm）， 共收集到391 次局地短时强降水过程。使用2012—2018 年大气环流资料，分析每次短时强降水天气过程中主要影响天气系统， 将影响系统相似的天气过程分为一类，共划分为高原低槽切变形、槽后西北气流型、高压内部型3 种类型。

2 甘南地区的短时强降水时空分布特征

2012—2018 年甘南州短时强降水共391 次， 最多年份是2018 年达105 次，2017 年为80 次，2014 年仅32 次。甘南州短时强降水最早在4 月，共3 次；最晚9 月结束，共22 次。8 月次数最多，为151 次；7 月次之，共132 次。甘南州短时强降水以18—19 时最多（见图1），达50 次，其次为17—18 时和19—20 时，均出现40 次。甘南州短时强降水分布分散，中心位于玛曲（56 074）达9 次（见图2）。

图1 2012—2018 年甘南州短时强降水日变化

图2 2012—2018 年甘南州短时强降水频次分布

3 甘南短时强降水天气分型及对流云团路径分析

分析甘南州短时强降水天气过程天气形势及其卫星云图、雷达图特征，并对卫星、雷达资料进行质量控制，将当日08 时至次日08 时出现的短时强降水合并为一次局地短时降水天气过程， 共得到110 次短时强降水天气过程，将其中天气形势相似的归为一类，共分为三类：高原低槽切变型、槽后西北气流型、高压内部型。 分析每种形势下引发短时强降水的对流云团的卫星、雷达移动特征。

3.1 高原低槽切变型（61%）

高原低槽切变型短时强降水天气，主要影响的天气系统在500 hPa 表现为甘南上游地区东移发展的西风槽、副热带高压、伊朗高压、底涡切变。 当主要影响系统为副热带高压时，500 hPa 副热带高压西申脊点稳定维持在30°N附近，与甘南北侧东移南下西风带小槽配合，南北气流在甘南上空交汇；当伊朗副热带高压西伸，与西太平洋副热带高压对峙， 甘南上空受500 hPa 辐合区与700 hPa 切变线共同影响，在副热带高压为主的天气形势下，巴尔喀什湖与贝加尔湖附近两股冷空气同时南下，与副高西北侧暖湿气流在高原边坡地带交汇，造成甘南上空中尺度对流系统爆发。 在有利环流形势背景下，高原低涡东移发展是造成强降水主要系统， 而这些低涡往往产生在切变线上，并沿切变线东移或沿东北方移动，当主要影响甘南天气系统为底涡切变时，巴湖槽东移至90°E 附近时，槽后冷空气进入低涡与低涡相结合形成北槽南涡形势，使河西中部到高原中部出现大到暴雨天气；当为柴达木冷涡时，甘南州西南及北部出现短时强降水机会较大， 而当为黑河冷涡时，甘南州东南部出现短时强降水可能性较大。

中尺度系统移动路径（见图3）：高原低槽切变型天气形势下， 甘南地区中尺度对流系统移动路径与影响甘南的主要天气系统有关， 当天气系统以河西或青海东部东移南下西风槽为主时， 中尺度对流系统多为西路路径或西北路径。 西路路径时，对流云团主要在青海东部、东南部发展，并且向西移动、发展，较多影响玛曲、临潭、卓尼；西北路径时，中尺度对流系统在青海东部发展，沿西北路移动，主要影响夏河、合作、临潭、卓尼；当天气系统以副热带高压为主时， 中尺度对流系统主要以西南路径为主，移动路径与700hPa 气流方向明显一致， 对流云团在舟曲发展较为明显，沿西南路径影响至迭部、卓尼，实况资料表明，这种天气形势下，短时强降水在舟曲境内出现较多，其次中尺度对流系统也在玛曲发展较多，沿西南路径影响至碌曲，当副热带高压东退较显著时，也可出现西路路径，对流性回波在青海东南部发展，沿西路影响碌曲、玛曲，进而移动至迭部、舟曲；当主要天气系统为低涡时，对流回波主要在该州南部（玛曲、迭部、舟曲）发展，沿西南路径向东北方向移动，影响至甘南中部（碌曲、迭部、临潭、卓尼）。

3.2 槽后西北气流型（34%）

槽后西北气流型短时强降水天气过程，500hPa 甘南受槽后西北气流控制， 但700hPa 甘南主要受偏南气流影响，切变线活动频繁，槽后偏北气流型主要考虑触发条件有干冷空气、底层切变线。

槽后西北气流型， 短强落区多为甘南州北部、 西北部，中尺度系统发展较分散，单次天气过程出现短时强降水站次较少，多为本地发展起来的回波，少部分呈西北、西路路径（见图4）。

3.3 高压内部型（4%）

高压内部型短时强降水天气过程，200 hPa 南亚高压主体位于100°E 以西，为西部型；500hPa 副热带高压西伸脊点位于30°N～40°N，95°E～100°E， 甘南上空均受西南气流影响；700 hPa 甘南西北部至甘南东南部切变线活动频繁；地面场上，甘南多处于高压、低压过渡区域。 高压内部型短时强降水天气过程中，甘南受浅薄高压控制，整体处于上高下低形势，700 hPa 孟加拉湾与副热带高压西北侧两支西南气流在甘南南部汇合，降水多考虑飚线系统。

高压内部型（见图5），中尺度系统发展较分散，单次出现站次较少，多为本地发展起来的回波，少部分为青海部、东南部发展的回波，沿西北、西路路径影响甘南。

图3 高原低槽切变型中尺度对流系统移动路径

图4 槽后西北气流型中尺度对流系统移动路径

图5 高压内部型中尺度对流系统移动路径

4 结论

1） 近5 年甘南境内短时强降水逐年增加，中心位于玛曲县城。 甘南地区主汛期短时强降水频数较多，每年8 月频次最多，多发生于18—19 时。全州短时强降水落区沿合作、临潭、卓尼，存在一带状中心，与甘南地形及洮河分布有一定对应关系。

2） 甘南州短时强降水过程天气形势分为高原低槽切变型、槽后西北气流型、高压内部型。 高原低槽切变型天气较易出现系统性中尺度对流系统，常见三种路径：西路、西北路、西南路，且西路路径最常见；槽后西北气流型、高压内部型天气过程中，对流云团多在本地发展，落区较分散，且出现短时强降水站次较少，少部分沿为西路、西北路径影响本地。