杂志汇教育科学博览

（青海省气象台 青海西宁 810001）

摘要：本文应用常规气象观测、自动站以及Ncep资料等从降水的物理机制方面探讨了,出现在青海省大通县有气象记录以来历史极值暴雨的成因，以期对提高对极端性暴雨的预报。结果表明：（1）副热带高压势力很强；普通暴雨过程不受台风影响，但此次过程受台风影响；南亚高压中心位置位于青海省东北部上空。（2）此次过程整层大气的湿度很大，抬升凝结高度很低，非常有利于提高降水效率。（3）过程前5日内露点有明显的升高，上升幅度为5-6℃，增值可达月平均值的三分之一。（4）分析青海省2003年至2013期间暴雨过程后发现，本例CAPE值是近10年内其他暴雨个例均值的14.3倍。（5）暴雨区有较强的上升气流，高度可达到300 hPa；（6）强降水主要出现在21时至04时，其中5个时次的小时降水量在10mm以上，这在青海省非常罕见。

关键词：极端暴雨；CAPE；比湿；上升运动；

A study on the characteristics of "8.21" Extreme Rainstorm Weather

Wei Guocai; You Sangjie; Xu Lang; Guan Qin

(1. The Qinghai Province Meteorological Observatory, Xining 810001)

Abstract: Using the conventional meteorological observation、automatic weather station and Ncep data from The physical mechanism of precipitation is discussed, The cause of historical extreme rainstorm in the meteorological records appear in Datong County, Qinghai Province, To improve the prediction of Extreme Rainstorm. The results show:(1) Sub tropical high pressure force is very strong: Ordinary rainstorm process is not affected by the typhoon, But the process is affected by the typhoon; South Asia high pressure center located in the northeast of Qinghai province. (2) the The whole layer atmosphere of the process is very large, Uplift setting height is very low, Is very beneficial to improve the precipitation efficiency. (3) there is a significant increase in the dew point of the process 5 days ago, The rise amplitude was 5-6℃, Value added up to 1/3 of the average value. (4) after the Rainstorm process of analysis in Qinghai province from 2003 to 2013，The CAPE value is 14.3 times of the average of the other rainstorm cases in the last 10 years, (5) there is a strong rise in the storm area, the height can reach 300 hPa; (6) strong rainfall occurs mainly in the 21 to 04, 5 of the hourly rainfall in the 10mm above, This is very rare in Qinghai province.

Keywords: rainstorm; CAPE;specific humidity; Ascending motion.

1引言　

　青海地处中纬度地带，属高原大陆气候。降水量少，地域差异大。境内绝大部分地区年降水量在600mm以下[1]。大通县地处青海省东部农业区北部，属省会西宁市辖县，全年平均降水量521.6mm，降水量多集中在7、8月，有气象记录以来，日降水量大于等于50mm的暴雨日数出现过4次，其中，日最大降水量为78.8 mm。2013年8月21日20时点至22日20时，大通县出现了有气象记录以来全省50个县级气象站日降水量历史极大值，日降水量为 119.9mm，占年降水量的23%。此次强降水天气，共造成桥头镇、塔尔镇、良教乡3个乡镇27个村的2714人遭受洪涝灾害，其中死亡1人，造成直接经济损失共计1286.9万元，其中农业直接经济损失236万元。

近年来，许多气象工作者对青海暴雨做了分析研究[2-8]，指出青海省暴雨过程的主要影响系统是南亚高压、副热带高压、500 hPa低槽、700 hPa低涡、地面冷锋，认为副热带高压西伸为青海省暴雨提供了水汽和不稳定层结，南亚高压、地面冷锋、低槽提供了上升运动条件，同时，也认为狭谷地形的抬升和收缩作用，对局地暴雨产生增幅作用。

高原上对暴雨分析和研究较少，对极端性暴雨的研究甚少。本为以2013年8月21日发生在青海省大通县的一次极端性暴雨为例，以水汽条件、上升运动、持续时间等方面进行分析，以期对提高对极端性降水天气的预报。本文采用的资料包括常规气象观测、自动站以及NCEP再分析资料。

2天气形势特点分析

青海省暴雨天气形势一般分为两类[9]：一类是在一定的大尺度环流形势下，通常形成冷、暖空气不断在青海某地交汇，并有中尺度系统发展；另一类为不是大规模冷、暖交汇，其边缘或内部有中小尺度系统发展，多产生局地性大到暴雨天气。本文分析的2013年8月21日大通县极端性暴雨就属于第二类情况。

图1中（a）是21 日20时500hPa高度场、风场的叠加图。图1中（b）是200hPa流场、200hPa急流、500hPa槽、588副热带高压、700hPa显著流线、以及24小时降水量（色斑）的叠加图。

从（a）图可以看到，整个青海省内等值线稀少，省东部有副热带高压（‘588’等值线），副高中心风速小，沿着‘588’线的风向整齐且风速较大，表明此次副热带高压势力很强，有强大的副热带高压是此次过程的重要的天气形势之一；副高南侧有一台风存在，研究表明，低纬度台风与青海降水之间存在着显著相关关系[10]，关系在于给青海省暴雨提供充足的水汽，所以台风也是此次过程的天气重要的天气形势之一。

从（b）图中看到,极端降水区位于青海省东北部，暴雨中心上空为200hPa南亚高压强辐散中心（流线所示），南亚高压是大尺度天气系统，它的主要作用在于为形成暴雨提供强大的抽吸作用，即高空副散，低层辐合。所以，南亚高压也是此次过程的天气重要的天气形势之一；（b）图中可以看到500hPa西风槽（标500hPa）靠近暴雨区、700hPa显著流线方向（标700hPa）指向暴雨区，所以，500hPa西风槽和700hPa显著流线是中尺度的影响系统。

综上所述，此次极端性降水出现在副热带高压西北侧、南亚高压中心位置。此次极端性降水天气系统成员包括：副热带高压、台风、南亚高压、500hPa西风槽、700hPa显著流线。与普通暴雨过程不同的是：副热带高压势力很强；受台风影响；南亚高压中心位置位于青海省东北部上空，最大降水中心在高压中心附近。

3暴雨成因分析

从定量降水预报的角度考虑，某一地点的降雨量等于平均雨强乘以降水持续时间，即高降水效率、高比湿和强上升运动能够产生大雨强。下面从四个因子方面探讨在青海暴雨过程中所起的作用。

3.1降水效率

一般而言，环境相对湿度大、风垂直切变小或切变方向与对流系统移动方向一致时有利于提高降水效率[11]。图2为2013年8月21日20时西宁探空图（由于大通没有探空观测，只能用距离大通最近的探空站来代替，最近的站是西宁），左面两根线为层结曲线，最右面的为状态曲线，从低层到高层两根曲线非常靠近，表明整层大气的湿度较大，抬升凝结高度 (LCL) 在642hPa左右，自由对流高度（LFC）在604hPa左右，20时西宁地面气压766hPa，地面与LCL气压差只有 124hPa，据计算 LCL 距离地面高度大概为1400m，0℃层高度大概为5573m，接近500hPa。以上因素都非常有利于提高降水效率。

3.2水汽

水汽在暴雨过程中非常重要。由于青海省地处高原，700hPa以下的大气层再高原上均不能应用，供参考的大气数据层只有500hPa层、600hPa层、700hPa层、近地面。除地面以外，其余层分析应用了NCEP数据。

最后，分析整层大气可降水量的分布状况。图5是此次降水过程前20时整层大气可降水量分布状况。分析后发现10日前整层大气可降水量最大值在20mm左右，而暴雨发生时整层大气可降水量最大值达到30mm左右，且暴雨区与整层大气可降水量大值区相对应，可见，整层大气可降水量大值区对暴雨落区有指导意义。

3.3.3地形与暴雨的关系

青海省平均海拔在3000米以上[12]，地势西高东低，地形可分为祁连山地、柴达木盆地和青南高原三区。暴雨多发生在祁连山南坡。当副高边缘的偏南风气流从青海省东南部地区向北部地区扩散到祁连山南部迎风坡时被地形抬升，对降水造成了明显的增幅。大通地处黄河谷地最北端的迎风坡地区，所以，此次极端性暴雨与地形有很大关系。

3.4持续时间

上面讨论了与雨强有关的因子，这里讨论另一个重要影响因子：降水持续时间。图7为此次极端性暴雨的逐小时降水量分布，短时强降水主要出现在21时至04时，其中5个小时的降水量在10mm以上，这在青海省非常罕见。