2016—2020年青海省区域性大到暴雨分布特征及预报指标检验

沈洁 王镜 李忠亮 胡馨月 祁小娟

摘要 利用2016—2020年青海省自动气象站08：00至次日08：00逐日降水量（≥25 mm）数据，分析青海省单站和区域性大到暴雨分布特征，并根据《青海天气气候》关于青海省区域性大到暴雨预报指标内容，统计2016—2020年5—9月青海省区域性大到暴雨预报指标站常规气象要素资料。结果表明：（1）2016—2020年青海省大到暴雨降水分布呈东北西南向，平均降水量中心位于青海湖151站，达46.8 mm。（2）2016—2020年青海省区域性大到暴雨的降水中心落区绝大部分都在青海东北部，海南州出现区域性大到暴雨中心次数最多。（3）2016—2020年青海省22次区域性大到暴雨过程，均未能同时满足预报指标中的5个条件。

关键词 区域性大到暴雨；分布特征；预报指标检验

中图分类号： P426.62 文献标识码：B 文章编号：2095–3305（2023）12–0-04

Distribution Characteristics and Forecast Index Test of Regional Heavy to Rainstorm in Qinghai Province from 2016 to 2020

Shen Jie et al（Xining Meteorological Observatory， Xining， Qinghai 810016）

Abstract Using 2016～2020 automatic Qinghai meteorological station 08：00 to 08：00 daily precipitation （25 mm） data， analysis of single station and regional big to rainstorm distribution characteristics in Qinghai province， and according to the Qinghai weather climate about regional big to rainstorm forecast index in Qinghai province， statistics from May to September in 2016～2020 regional big to rainstorm forecast index station conventional meteorological elements data.The results show that： （1） from 2016 to 2020， the distribution of heavy to rainstorm precipitation in Qinghai province is northeast to southwest， and the average precipitation center is located at 151 station of Qinghai Lake， reaching 46.8 mm. （2） From 2016 to 2020， most of the precipitation center falling areas of regional heavy to rainstorm in Qinghai Province are in the northeast of Qinghai Province， and Hainan Prefecture has the largest number of regional heavy to rainstorm centers. （3） The 22 regional heavy to rainstorm processes in Qinghai Province from 2016 to 2020 all failed to meet the 5 conditions in the forecast index simultaneously.

Key words Regional heavy rain to rainstorm; Distribution characteristics; Forecast indicator testing

暴雨的特點是来势猛、强度大、时间短，且常伴随一些破坏性的人类活动，会引起一系列次生灾害，对人类生存和经济发展造成严重危害。区域性暴雨的产生是在稳定的环流形势和适量冷暖空气交汇的背景下，由于不同尺度环流系统的相互激发而产生，但由于影响系统不同、水汽来源不同、本地水汽条件不同、地形条件不同、下垫面状况不同，各地暴雨的特点也有所不同[1]。在近10年中，西北暴雨预报方法最重要的进展是高时空分辨率的数值预报在业务中得到广泛应用，其次是集合预报在暴雨预报中的应用[2]，实际业务中通常以多资料融合的方式开展暴雨的监测预警业务[3]。

我国西北和高原地区由于暴雨日数偏少，暴雨量级的标准偏低，因此将24 h日降水量≥25 mm的降水统称为大到暴雨，若同日有≥3个站点出现大到暴雨时则称为1次区域性大到暴雨。青海省位于青藏高原北部，北部边缘为祁连山脉，中部为昆仑山脉，南部与西藏接壤为唐古拉山脉，全省地势总体呈西高东低，南高北低。进入21世纪后，高原地区暖湿季节的降水日数更多、强度更强、极值更大且时间更集中，青海高原暴雨（≥50 mm）事件明显增加[4]。

目前，对于高原暴雨的研究，相对来说较为薄弱，较多的研究工作只是对高原地区一些大到暴雨个例进行分析，多数侧重通过分析环流形势、物理量等特征，归纳总结大到暴雨天气的典型特征等。例如，姜雯[5]通过个例分析和物理量诊断，研究了温州地区移动低槽型大暴雨预报指标；周昆[6]重点分析了安庆地区3次特大暴雨过程的异同点，找出了安徽特大暴雨的6个客观预报指标等。

此外，目前关于区域性大到暴雨预报指标方面的研究逐渐增多。例如，范亮[7]对影响温州的热带低压进行分类，并了解其对暴雨生成的触发机制，总结预报指标和概念模型；王琳[8]选取黑河2005—2014年22次暴雨天气过程，运用统计分析、物理量场分析，将稳定度、水汽条件、动力条件分别进行了对比，总结出了暴雨的4种预报指标；石秀云等[9]探讨都兰县大到暴雨过程形成的可能原因；保广裕等[10]研究了青海省东北部短时暴雨预报预警指标等；陈丹凤等[11]对凯里地区大到暴雨天气从不同方面对比分析，发现能量的高度不稳定区域，对大到暴雨落区有很好的指示作用。

《青海天气气候》对青海省的大到暴雨的空间分布、环流分型、产生的物理条件等方面已做过前期研究，在此基础上建立了青海省区域性大到暴雨的预报指标，但缺乏相关的检验分析[12]。通过统计2016—2020年青海省出现的区域性大到暴雨天气过程，对预报指标进行检验。

1 资料与方法

1.1 资料

青海省气象预报业务规定，24 h日降水量≥25 mm的降水记为大到暴雨，24 h一般为08：00至次日08：00或20：00至次日20：00。本项目采用08：00至次日08：00统计，统计时段为2016—2020年，当有≥1个站同日降水量达到该标准时计为1个大到暴雨日，同日有≥3个站出现大到暴雨时称为1次区域性大到暴雨降水过程。

研究资料包括：（1）经质量控制后，2016—2020年青海省自动气象站08：00至次日08：00逐日降水量（≥25 mm）资料，用于分析青海省单站和区域性大到暴雨的分布特征。（2）根据《青海天气气候》中关于青海省区域性大到暴雨预报指标站所需高空、地面气象要素，通过经质量控制后，获取2016—2020年5—9月青海省区域性大到暴雨预报指标站的常规气象要素资料，剔除无效样本后，降水过程共计22次。

1.2 方法

统计2016—2020年青海省单站大到暴雨和区域性大到暴雨数据，计算2016—2020年出现大到暴雨测站的日数和平均降水量：

P=Pi/N（1）

式（1）中，P为单站大到暴雨降水量，N为出现大到暴雨的总次数，i=1，2，3，…，N。采用统计分析方法计算青海省区域性大到暴雨过程降水中心点出现次数、平均雨量，各站点发生区域性大到暴雨频次，以及出现不同站次区域性大到暴雨總次数。

根据《青海天气气候》中关于青海省区域性大到暴雨预报指标内容，总结出5个条件（图1）。条件1、2、3为预报当日08：00的500 hPa高空温度、水汽输送、高度场的气象要素值；条件4、5为区域性大雨出现前一日14：00表征冷锋、地面辐合的气象要素值。满足以上5个条件，青海省未来24 h内有3个以上台站出现大雨的可能；否则，青海省未来24 h内无3个以上台站出现大雨的可能。获取22次区域性大到暴雨降水样本中5个条件所需的气象要素值，根据具体条件内容，判断是否满足以上5个条件，检验此预报指标的适用性。

2 2016—2020年青海省区域性大到暴雨分布特征

2.1 单站大到暴雨分布特征

统计2016—2020年青海省出现大到暴雨的单站平均雨量结果发现，2016—2020年青海省大到暴雨的降水分布呈东北西南向，平均降水量中心位于青海湖151站，达46.8 mm。平均降水量30 mm以上的降水区域多位于青海东部，其中有3站次大于40 mm，分别为西宁市的大通、湟源站，海南州的青海湖151站。

根据2016—2020年青海省大到暴雨日数分布（图2），暴雨呈现东多西少的特点，大到暴雨日数最大值出现在贵南站，达到16 d。青海东部的大到暴雨日数均在4 d以上，其中海南和黄南交界区域大到暴雨日数在10～13 d，西宁、海东、海北东部大到暴雨日数多为7～10 d，玉树囊谦为6 d，其余均≤4 d，海西西部2016—2020年未出现大到暴雨。

2.2 区域性大到暴雨分布特征

分析青海省区域性大到暴雨降水中心平均降水量分布（图略），海西德令哈、玉树治多各出现过1次降水中心，平均降水量在40 mm以下，其余区域性大到暴雨的降水中心落区都在青海东北部，平均降水量40 mm以上的占38.4%，其中湟源的71.1 mm位列第一。青海湖151 mm，尖扎、平安均在50 mm以上，化隆、沙珠玉、泽库、民和均在40 mm以上。

根据区域性大到暴雨频次=区域性大到暴雨次数/记录年数[12-13]，计算2016—2020年出现区域性大到暴雨的38个测站平均频次（表略），得出青海省2016—2020年5—9月区域性大到暴雨变化趋势如下：出现区域性大到暴雨平均频次≥1次的地区中，按业务规定划分河湟流域范围内的测站占62.5%，这些区域5年内有5次以上大到暴雨（图3）。海南中南部的同德出现区域性大到暴雨的平均频次最大为1.6，贵南为1.4，黄南南部的泽库和河南均为1.2。除了偏南地区，海北的门源和刚察出现区域性大到暴雨的平均频次也达到了1.2，其余测站出现区域性大到暴雨的平均频次均在1以下。

根据业务规定，同日有≥3个站出现大到暴雨时称为1次区域性大到暴雨降水过程。统计2016—2020年5—9月出现区域性大到暴雨过程总次数，结合逐月不同站次次数由多到少可看出：9月有3个站达到1次区域性大到暴雨；8月有4～7个站的次数最多，达到6次，有3个站达到4次，有8～11个站、12～13个站各达到1次；7月有4～7个站达到4次，有8～11个站达到3次，有3个站、12～13个站各达到1次；6月有3个站达到2次；5月有3个站、4～7个站各达到1次。总体来看，7、8月共有21次区域性大到暴雨过程，其中以出现4～7个站的过程居多（图4）。

3 2016—2020年青海省区域性大到暴雨预报指标检验

根据统计数据（表1），出现区域性大到暴雨时均未能同时满足预报指标中5个条件，其中表征高度场的条件3在22个降水样本中符合预报指标的有17次，占比最高，达到77.3%，表征水汽输送的条件2满足率次之达到36.4%，表征高空温度的条件1满足率达到31.8%。针对大到暴雨前1日14：00地面指标结果看，表征冷锋的条件4满足率为22.7%，表征地面辐合的条件5均未满足指标内容。

根据以上结果可知，青海省区域性大到暴雨预报指标中的部分条件有一定指示性，但很难全部达到指标要求，尤其对于地面辐合特征，降水个例的地面要素很难达到此指标要求。

4 结论

（1）2016—2020年青海省大到暴雨的降水分布呈东北西南向，平均降水量中心位于青海湖151站，达46.8 mm。

30 mm以上的降水区域多位于青海东部。大到暴雨日数东部多于西部，最大值出现在贵南站，达到16 d。

（2）2016—2020年青海省区域性大到暴雨的降水中心落区绝大部分都在青海东北部，海南州出现区域性大到暴雨中心次数最多，其中贵南、青海湖151站各出现3次。降水中心的平均降水量40 mm以上的占38.4%，湟源的71.1 mm位列第一，河南的68.5 mm位列第二，大通的59.5 mm位列第三。出现区域性大到暴雨平均频次≥1次的地区中，有62.5%的测站在河湟流域范围内，这些区域5年内有5次以上会出现大到暴雨，同德平均频次最大为1.6。青海省81%的区域性大到暴雨出现在7—8月，又以出现4～7个站的区域性大到暴雨过程居多。

（3）2016—2020年青海省出现区域性大到暴雨时均未能同时满足预报指标中5个条件，其中表征高度場的条件3满足预报指标占比最高，达到77.3%，

表征水汽输送的条件2满足率次之达到36.4%，表征高空温度的条件1满足率达到31.8%，表征地面冷锋的条件4满足率为22.7%，表征地面辐合的条件5均未满足指标内容。由此可见，青海省区域性大到暴雨预报指标中的部分条件有一定指示性，但很难全部达到指标要求。

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