合作市近50年暴雨时空分布特征及影响系统研究

黄莹霞 蒲致娟 康学红 刘桂平 李琳

摘要 利用甘肃省合作市气象局1971—2020年的逐日降水资料及区域站降水资料，共筛选出了13次暴雨过程，出现23站次。统计分析合作市暴雨时空分布特征和发生发展规律，结果表明：合作市暴雨发生的概率比较小，一般出现在6月中旬—9月上旬，具有明显的午后—前半夜型。近10年暴雨出现的次数明显增多，造成的经济损失也增加显著。分析总结了合作市暴雨出现的主要环流类型大致分为4种类型：副高边缘型、低槽型、低涡型和副高内部型。以副高边缘型为主。

关键词 暴雨；分布特征；灾情；影响系统

中图分类号：P458 文献标识码：B 文章编号：2095–3305（2023）04–0119-03

全球气候变化导致极端天气、气候事件和气象灾害增强，生态系统脆弱性增强，未来气候风险将进一步加剧，如干旱、冰雹、暴雨等气象灾害以及山洪、泥石流等次生灾害频发，严重制约社会经济的发展。当下，气候变化已引起社会各界的普遍关注，成为当今世界的一大热点问题。暴雨是气象灾害中最严重的灾害性天气之一，容易引起山洪、中小河流洪水、山体滑坡，摧毁道路、桥梁、房屋、农田等，导致人员伤亡，造成重大的经济损失。

甘肃省位于黄土高原、内蒙古高原、青藏高原三大高原的交汇带，地形、地貌复杂，暴雨天气分散频发，而且与地形关系密切，强度大，极易造成重大人员伤亡和财产损失。

近30年来，暴雨呈现增多趋势，暴雨频次的地理分布受地形影响明显，高原短波槽的生成和来自南海与孟加拉湾的水汽输送是造成甘肃东南部降水的重要原因[1-2]。杨显玉等[3]对单次河东地区局部暴雨过程的分析发现，在暴雨发生前，大气能量有一个累积阶段，暴雨发生时，能量开始释放，暴雨结束时能量释放完。水汽和能量均受到天气形势的影响，低空辐合和高空辐散为大暴雨的发展和维持提供了动力条件[4-5]。王成福等[6]通过分析甘南地区53次局地大到暴雨天气过程，将影响甘南地区的主要天气系统共划分为5种类型：西风槽型、副热带高压边缘型、低涡切变型、两高之间切变型、高压内部切变型，且以西风槽型为主。

1 合作市地理概况

合作市地处青藏高原东北部边缘，位于甘、青、川三省交界，在甘南藏族自治州的北部，地处102°47′51″E～103°22′00″E，34°35′27″N～35°18′50″N之间。东连卓尼县，南靠碌曲县，西接夏河县，北临临夏回族自治州和政、临夏两县。属于高寒湿润气候，冷季长，暖季短，市区平均海拔为2 936 m。东北部为夷平面区，南部为低山峡谷区。合作市总面积为2 670 km2，农作物以青稞、马铃薯、油菜籽为主。自然灾害频繁，主要是霜冻、寒潮，强降温、大雪、冰雹和秋季洪涝等。

由于暴雨的发生具有突发性、雨强大、来势猛、持续时间短、破坏性大的特点，是预报的难点和气象科技研究的重点。通过分析合作市暴雨日、月分布特征和年际变化特征，分析暴雨形成的主要天气系统，根據天气变化情况，及时向决策部门提供服务，加强对暴雨灾害性天气的影响分析，提高暴雨的监测预警服务能力及暴雨预警信号发布提前量和准确率，为当地政府部门在生态保护和短强预报预测预警方面的决策提供更加科学的依据。

2 资料选取及规定

2.1 资料选取

降水资料来自合作市气象局月报表的降水资料（包含区域站）和A文件，1971—1983年没有自记降水记录，暴雨资料从每天的定时值中统计所得；1984—2003年，使用虹吸式雨量计，降水资料从雨量自记纸上整理所得；2004年开始使用翻斗式雨量传感器，降水资料直接从自动站A文件自动降水记录统计所得。

2.2 暴雨定义和类别

暴雨：一般是指降水强度很大的降水事件，在业务工作中通常以20：00～20：00为日界，日降水量达到或超过50 mm的降水，即以24 h降水量为标准来定义。对长江流域而言，24 h降水量达50 mm成为暴雨，并可进一步分为4个等级，即24 h降水量为50～99.9 mm称为暴雨，24 h降水量为100～199.9 mm之间为大暴雨，24 h降水量为200.0～399.9 mm的为特大暴雨，24 h降水量＞400.0 mm的为危害性暴雨。

暴雨常常按其出现的范围大小、历时长短、移动速度快慢、形成原因、影响系统以及发生的地区和季节而有局地暴雨和大范围暴雨、短历时暴雨和连（持）续暴雨、移动性暴雨和停滞性暴雨、地形性暴雨和系统性暴雨、台风暴雨、锋面暴雨、气旋暴雨、西南涡暴雨、高空冷涡暴雨、江淮梅雨暴雨、东风波暴雨、台风倒槽暴雨、东北暴雨、华北暴雨、华南暴雨、江淮暴雨、西北暴雨等名称。

3 暴雨分布特征

3.1 暴雨时空分布特征

合作市近50年来的年平均降水量为549.5 mm，夏季（6—8月）平均降水量为290.8 mm，占全年总降水的53%，统计合作市1971—2020年降水量0.1 mm的降水日数为6 845 d，平均每年有137 d出现降水。

自有观测记录以来，合作市共出现了13次暴雨过程，其中，10次过程为单站暴雨过程，3次为2站以上的暴雨过程，2013年6月20日暴雨过程出现暴雨站点最多，共7个站出现暴雨。

在23站次暴雨过程中，共出现21站次暴雨，出现大暴雨2站次，分别出现在2013年7月3日勒秀站，降水量为101.8 mm；2018年7月19日早子站，降水量为112.2 mm。合作本站日最大降水量为83.7 mm，出现在1996年7月6日。

由图1可知，合作市暴雨的降水量一般在50～60 mm，该降水量范围的暴雨站次达14站次，占所有暴雨站次数的1/2以上，降水量在60～70 mm的暴雨出现过5站次，降水量70～80 mm和80～90 mm的暴雨各出现过各1站次，降水量在100 mm以上的大暴雨出现过2站次。

3.2 暴雨日分布特征

在23站次暴雨过程中，12次过程中出现了小时雨强＞10 mm的降水，10次过程伴有短时强降水。即23站次中，仅有1站次的最大小时降水量＜10 mm。

小时最大雨强为55.0 mm，2018年7月19日出现在早子站，次大小时雨强为50.2 mm，出现在1996年7月6日合作站。

合作市暴雨在日时间尺度上，具有明显的午后—前半夜型的特征，主要水时段出现在16：00至翌日04：00之间。这与每日的逐时热力、层结变化特征一致。一般午后随着气温升高，层结逐渐趋于不稳定状态，产生中小尺度对流云团，当对流云团发展到最强盛时容易产生强降水。河谷地区白天储存了不稳定能量，傍晚至夜间河谷周边山坡辐射降温出现山风环流，低层暖湿空气抬升触发了不稳定能量的释放，导致夜间容易产生对流性降水（图2、图3）。

3.3 暴雨月分布特征

由图4分析得出，暴雨过程从6月中旬开始，9月上旬结束。23站次暴雨过程，6月中旬出现7站次、7月上旬3站次、7月中旬4站次、7月下旬2站次、8月上旬3站次、8月中旬出现2站次，以及8月下旬、9月下旬各出现1站次。

在23站次暴雨中，6月出现7站次，7月出现9站次，8月出现6站次，9月出现1站次。说明合作市暴雨主要出现在每年的6中旬—9月上旬。

3.4 暴雨年际分布特征

由图5可知，合作市近10年来，暴雨出现的次数总体增多，且年际变化大。经统计，50年间，暴雨平均每4年出现1次，年均出现次数为0.26次。2013年暴雨出现次数3次，为最多，2011、2013、2017和2019年每年均出现2次，1996年和2015年各出现1次。1996年7月6日日降水量达86.2 mm，2011年8月15日降水量达67.0 mm，是自1971年以来最早出现的2场暴雨。

4 暴雨出现的主要天气系统

根据500 hPa环流形势，将13次暴雨过程大致分为4种环流形势：副高边缘型、低槽型、低涡型、副高内部型。其中，副高边缘型最多，有6次，低槽型4次，低涡型2次、副高内部型1次。

副高边缘型、低槽型造成的暴雨一般在7月、8月上旬、9月中下旬出现，其中高原边缘型是暴雨产生的主要系统，为暴雨提供了充沛的水汽和热力条件。在提供暴雨水汽的过程中，低空槽起到很大的作用，有利于暴雨低空湿度的形成和发展。低空槽一般位于高原低涡后部，槽前正涡度平流的输入促使高原低值系统得到增强和发展，有利于不稳定能量的积累，有利于短时强降水的发生。2018年7月19日暴雨过程符合副高边缘型和低槽型的特征，此次暴雨过程降水强度大、持续时间短、降水量集中，有4站次达到暴雨，早子站降水量为112.2 mm，达到大暴雨程度。

5 结论

（1）合作市暴雨的主要降水时段出现在16：00至翌日04：00之间，呈明显的午后—前半夜型。

（2）合作市达到暴雨标准的降水过程50年间只出现了13次数，是小概率事件，出现的短时强降水是造成洪涝灾害的主要原因。

（3）合作市每年出现的暴雨次数总体呈增多趋势，且年际变化大，近50年来暴雨出现概率为4年1次，年均为0.26场，但近10年来暴雨呈增多的趋势，平均每1年出现1场暴雨。

（4）统计得出，近10年来暴雨造成的洪涝灾害次数增加，经济损失也明显增加。

（5）合作市暴雨发生的主要环流类型大致分为4种：副高边缘型、低槽型、低涡型、副高内部型，其中副高边缘型最多。

参考文献

[1] 侯建忠，权卫民，潘留杰，等.青藏高原东北侧地区暴雨特征分析[J].陕西气象，2014（2）：1-5.

[2] 李安泰，何宏让，阳向荣.甘肃东南部一次暴雨天气的数值模拟和螺旋度分析[J].干旱气象，2010，28（3）：309-314，351.

[3] 杨显玉，文军，王大勇，等.一次甘肃强降水过程的数值模拟与诊断分析[J].高原气象，2016，35（3）：726-733.

[4] 狄潇泓，许东蓓，肖玮，等.“5·10”岷县短时暴雨斜压锋生特征和不稳定条件分析[J].干旱气象，2017，35（1）：108-115.

[5] 胡钰玲，王遂缠，王式功，等.2012年初夏西北干旱区罕见区域性大暴雨天气过程分析[J].干旱气象，2015，33（1）：128-137.

[6] 王成福，谢蕊，吉哲君，等.甘南高原大到暴雨天气过程分型及特征[J].干旱气象，2019，37（1）：97-108，118.

责任编辑：黄艳飞

AbstractBased on the daily precipitation data of the station and the regional precipitation data from 1971 to 2020 of the Meteorological Bureau of Hezuo City， Gansu Province， a total of 13 rainstorm processes were screened， with 23 stations. The statistical analysis of the spatiotemporal distribution characteristics and occurrence and development rules of heavy rain in Hezuo City shows that the probability of heavy rain in Hezuo City was relatively small， generally occurring in the middle of June to the first ten days of September， with an obvious afternoon-early midnight pattern. In the past 10 years， the number of rainstorms has increased significantly， and the economic losses have also increased significantly. The main circulation types of heavy rain in Hezuo City are roughly divided into four types： subtropical high edge type， low trough type， low vortex type and subtropical high internal type. It is dominated by the marginal type of subtropical high.

Key words Rainstorm; Distribution characteristics; Disaster situation; Impact system

作者簡介 黄莹霞（1979—），女，甘肃临夏人，工程师，主要从事综合气象观测工作。*通信作者：蒲致娟（1971—），女，甘肃临夏人，副高级工程师，主要从事大气探测与气候变化研究，E-mail：yiziz5265861@qq.com。