2010年7月甘肃一次区域性暴雨分析

2010年7月甘肃一次区域性暴雨分析
刘新伟;段海霞;赵庆云
【摘要】利用甘肃省自动站降水、NCEP/NCAR 1°×1°再分析资料、FY-2C卫星云图等资料,对2010年7月22～24日甘肃东部发生的区域性暴雨天气过程进行分析。

通过对高空天气形势、多种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。

研究表明：此次暴雨天气过程是由于大陆高压的快速发展西进,切断高原东部的短波槽造成切断低压引起的;降水强度大、持续时间长是造成累计大降水的主要原因;另外台风＂灿都＂的存在也在一定程度上加强了暴雨量级。

%Based on precipitation observations from automatic meteorological stations in Gansu Province,NCEP/NCAR 1°×1° reanalysis data and infrared satellite cloud pictures observed by FY-2C,a regional rainstorm event occurred on 27 and 28 July 2010 in eastern Gansu Province was analyzed.Results show that the rapid develpment and moving westward of the continental high cut off the short wave trough in eastern plateau and formed the cut-off low,which resulted in this regional rainstorm weather event.Strong precipitation intensity and a long lasting time caused the large accumulated rainfall.The ＂Chanthu＂ typhoon maybe strengthened the rainstorm magnitude.
【期刊名称】《干旱气象》
【年(卷),期】2011(029)004
【总页数】6页(P472-477)
【关键词】暴雨;自动站;卫星云图
【作者】刘新伟;段海霞;赵庆云
【作者单位】兰州中心气象台,甘肃兰州;中国气象局兰州干旱气象研究所,甘肃省干旱气候变化与减灾重点实验室,中国气象局干旱气候变化与减灾重点开放实验室,甘肃兰州730020;兰州中心气象台,甘肃兰州
【正文语种】中文
【中图分类】P458.121.1
24 h降水量超过50 mm的降水，称之为暴雨。

在西北地区，大部分地区年降水量在300～500 mm左右，1 d超过50 mm(相当于年降水量的1/10以上)的强降水过程是一种小概率事件。

在西北地区这种地质条件疏松、地形复杂的区域，造成各种气象衍生灾害的正是这种强降水天气，极易给国民经济和人民生命财产造成重大损失。

近年来，暴雨过程屡破极值，各地都利用雷达、卫星等资料对不同暴雨过程进行了深入的分析［1－5］。

针对西北地区暴雨过程也有很多研究，并取得了很多成果［6－15］。

这些工作对西北暴雨进行分型及分析，为西北暴雨预报、研究打下了良好的基础。

2010年7月22～24日，甘肃省中东部出现区域性暴雨天气，局地过程降水量达319.4 mm，超过该地区年降水总量的一半。

本文对此次暴雨过程进行天气形势、物理量场以及卫星云图特征等方面的分析，以期找出引起强降水的主要原因，为以后预报准确率的进一步提高提供有效支撑。

利用NCAR/NCEP 6 h一次1°×1°的再分析资料，对2010年7月22～24日发生在甘肃中东部的区域性暴雨过程从天气形势、物理量场等方面进行分析，结合甘肃省自动站逐小时降水数据，分析暴雨发生、发展及减弱的天气学原因。

2010年7月22～24日，甘肃省中东部出现暴雨天气(图1)。

累计降水量15个观
测站(县级站，下同)超过50 mm，其中7站超过100 mm，5站在150 mm以上(达年降水量的1/3以上)。

日最大降水量出现在灵台站，达到160 mm。

累计降水量最大值出现在灵台县朝那乡，达到319.4 mm。

共计造成16人死亡，2人失踪，48人受伤;全省受灾面积4.5万余hm2，受灾人口达65万多人，其余诸如房屋损坏、倒塌，桥梁冲毁，道路冲断等多处;造成直接经济损失7.1亿元。

图2是甘肃省平凉市出现的几个最大暴雨量点的自动站逐小时降水量图。

可以看
出自23日凌晨开始，每小时都有降水量超过10 mm的站;23日15时之前，小时降水量大都维持在20 mm以下，之后连续6 h出现了小时降水量超过20 mm的降水，最大小时降水量出现在16时，达到33.2 mm。

20时以后降水逐渐减弱。

由此可见，降水强度大，持续时间长是引起累计大降水的主要原因。

从7月21日08时500 hPa高空形势场(图略)可以看出，西太平洋副热带高压强
烈发展，北部588 gpdm线已经北抬至43°N附近，在其强迫下，东北低涡移动
缓慢，并且在蒙古挤压出一个大陆高压;21日20时500 hPa高空形势场(图略)上，存在一个明显下滑的西风带冷槽;随着时间推移，副热带高压稳定少动，促使大陆
高压发展并且西伸，到22日20时，大陆高压中心强度已经达到590 gpdm，西
边界伸至甘肃省河西西部，切断了西风带冷槽形成了一个深厚的切断低压，低压中心586 gpdm，南海有台风“灿都”将要登陆我国广西西部。

随着副高、大陆高
压的继续加强，台风“灿都”逐渐登陆并减弱成低压消失，但切断低压却继续发展加强，到24日08时，低压中心值最低达到582 gpdm，此后该低压开始逐渐减弱，直到25日20时，切断低压消失。

图3是22～25日20时500 hPa平均高
度场，可以看出高空的环流形势非常稳定，低压中心一直维持在甘肃中东部。

值得注意的是，甘肃省中东部降水基本在22日20时开始，在23日随着低压的持续
加强，降水不断增强。

从20日20时700 hPa风场来看(图略)，输送至甘肃省中东部的偏南气流主要来
自于孟加拉湾，随着环流形势的演变，21日20时，云南西部缅甸出现一个高压
环流，中心达到588 gpdm;“灿都”台风北上，来自孟加拉湾的偏南气流逐渐消失，转而从副高西侧、台风外围产生偏南气流向北输送。

22日08时，甘肃省中
东部上空700 hPa的比湿最高达到13 g/kg，之后基本维持在10 g/kg以上，在之后的一段时间内也是这个形势，因此可以说明孟加拉湾输送至此的水汽条件要比南海的弱。

但是台风的登陆并减弱消失，其东北侧的大风速环流是否增强了水汽的向北输送呢?图2上可以看出大降水主要集中在23日凌晨到夜间，而台风也正是
这段时间登陆，降水减弱的时候也正是台风减弱消失的时候;能够维持20 h左右的强降水而大气含水量保持不变，台风“灿都”在这次暴雨过程中的水汽输送功不可没。

在这次过程中，大陆高压发展并切断高原短波槽形成切断低压是造成此次降水的主要原因;“灿都”台风的登陆使得偏南气流携带南海的暖湿水汽输送至甘肃中东部
同时其外侧的大风速环流增强了水汽的向北输送，保证了维持长时间降水的充沛水汽。

有了低层辐合、高层辐散的环流形势，并不一定就可以产生大的降水，水汽的输送尤其是水汽汇至关重要，图4 给出了过平凉站(35.6°N，106.7°E)上空的水汽通量时间剖面。

可以看出，700 hPa附近水汽通量的辐合从22日08时开始增大到23日14时达到最大，24日02时之后迅速减弱，24日08时，水汽通量散度达到最小。

这个时段也正好对应了台风“灿都”登陆到减弱的时段，再次说明台风外侧的大风速环流增强了水汽的向北输送，保证了维持长时间降水的充沛水汽。

由图5a可以看出，随着切断低压的形成，22日20时，副高外侧的下沉气流逐渐减弱，平凉市上空转变为一致的上升气流，23日08时，垂直上升运动达到最强，最强中心位于650 hPa左右层次上，中心值达到－2.1 Pa/s，该上升气流一直持
续至23日20时，才逐渐减弱消失。

因此，持续的上升气流正好满足了长时间降
水的抬升条件。

在散度场(图5b)中可以看到:22日20时到23日20时，平凉市500 hPa以下是辐合流场，而其以上则是辐散的，辐散最强时刻出现在23日08时，中心位于400 hPa左右，23日08时至20时，中低层出现2个辐合中心，分别位于800 hPa和550 hPa层上，低层辐合、高层辐散是造成降水的高低空环流配置。

23日20时以后，高层辐散的环流形势逐渐减弱消失，高低层逐渐转变成一致的辐散环流，没有维持上升气流的机制，因此降水开始减弱。

另外，23日20时，高空有下沉气流，应该有冷空气与之相对应，这个在假相当位温中给予解释。

涡度平流可以反映槽脊的移动，从300 hPa涡度平流的演变来看，22日02时，正涡度平流大值区位于甘肃河西西部，而负值区则位于平凉东南方向，且正涡度平流中心不断东移南压，正好对应大陆高压切断高原短波槽形成切断低压的时段，这也说明高空正涡度平流使低涡加强。

22日20时，正涡度平流中心已经东移至甘肃中部，平凉市位于正涡度平流的东南部(图6a)，并且降水过程开始;此后正涡度平流中心持续维持在甘肃陇东地区，使得低涡不断维持，造成平凉市强降水天气。

24日08时，正涡度平流中心开始向西南方向移动，强度减弱，此时低涡中心也逐渐减弱，雨区也逐渐向南移动，至24日20时，正涡度平流中心移至定西一带(图6b)，平凉市暴雨天气过程趋于结束。

温度平流可以引起槽脊的加强，21日20时开始，平凉市以西方向一直存在着负温度平流，有利于低涡的维持发展，并且在23日20时达到最强(图7)，这也是低涡持续稳定维持的重要原因。

23日20时以后，负温度平流中心向北收缩，失去了冷空气的补充，低涡中心开始减弱。

假相当位温是一个表征温度、气压、湿度的综合物理量，图8表明，在22日20时至24日08时这段时间内，平凉市上空的比湿、气压基本没有变化的情况下，23日08时500 hPa上空出现一个假相当位温升高的时段，说明这个时段平凉市
上空开始积聚能量，对流层高能加之近地面层对流不稳定，形成典型的暴雨期假相当位温垂直剖面，造成这时段产生大的降水，水汽凝结潜热释放又使得高层的温度升高;而23日20时以后，400 hPa以下基本维持在340 K左右，是一个低值区，温度的下降抑制了能量的积聚。

以上可见，在22日20时到23日20时这个时段内，低层辐合、高层辐散的稳定环流形势，配合充沛的水汽输送和水汽通量辐合，以及持续的上升气流，是造成此次长时间强降水的原因。

23日20时以后，由于水汽输送逐渐变小，有利的环流形势转弱，以及假相当位温的下降，抑制了不稳定能量的发展，使得降水减小。

由23日FY－2E可见光云图(图略)可以看出，在23日不断有强对流云团发展。

图9给出了23日00和10时(UTC)的可见光云图，可见光云图可以反映物体反照率的大小，对流云的反照率最大，由图可知甘肃省中东部大量的细胞状云团是最白最亮的，说明这一地区云的厚度大、云水含量高、云滴的平均尺度小［16］;另外随着太阳的移动，在图9a中云团的左侧存在暗影，图9b中云团的右侧存在暗影，云团暗影的存在正好表明该地区有明显的强对流云团存在，且对流云团发展旺盛，容易产生大的降水。

23日水汽图上(图10)，当天甘肃中西部一直处于一个暗区之内，说明中高层有干侵入［17］，是下沉气流，这与发生暴雨区的上升气流区形成一个明显的次级环流圈，有利于降水的发展;而中东部的中高层水汽也是非常充足的。

另外，大量的研究事实表明，TBB低值区与强降水落区有明显的对应关系，TBB 值减小过程与雨强增强过程比较一致，TBB梯度大值区在某地长时间维持容易产生长时间强降水。

在图11中可以看出，甘肃中东部正好处于这一区域TBB值的梯度最大区域，这也表明该处将会出现较大的降水。

(1)大陆高压的快速发展西进，切断高原东部的短波槽形成切断低压是造成此次暴雨的主要原因。

(2)此次降水水汽来源于南海，台风“灿都”的存在加强了偏南暖湿气流的向北输送。

(3)切断低压的维持，配合暖湿气流的不断输送，使得此次过程降水强度大，持续
时间长，造成累计大降水。

(4)暴雨区处于中高层的干侵入边缘，TBB梯度较大的位置。

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