甘肃省短时强降水时空分布特征及两次强降水过程对比分析

摘要

短时强降水因其突发性强、持续时间短、来势凶猛、极易致灾等特点一直倍受关注，也是强天气预报中的重点和难点。尤其是在甘肃这种干旱与半干旱区，生态植被条件差，短时强降水天气所造成的灾害更为严重。因此，本文用统计分析等方法探析了甘肃省近11年来短时强降水天气的时空分布特征；然后利用诊断分析的方法对比分析了发生在同一季节、相似气候背景下的斜压锋生类和低层暖平流强迫类短时强降水天气之间的差异。
　　本文在对2002-2012年甘肃省81个国家站经过质量控制后的逐小时降水资料统计的基础上，从空间、时间变化上对甘肃省短时强降水天气特征进行研究。主要结果如下：
　　（1）甘肃省短时强降水主要分布在河东地区，短时强降水日数从西北向东南逐步递增，陇东南地区是甘肃省短时强降水发生次数最多、强度最强的地区，且有2个强降水高发中心，一个在以合水为中心的陇东地区，另一个在以徽县为中心的徽成盆地高发区。
　　（2）甘肃省短时强降水出现在5-9月，7-8月是一年中发生短时强降水最多的月份，其次是6月，5月和9月较少。超过30mm/h降水量5月也会发生，虽然频次不高，但由于发生时间早、不易预报等原因，造成的危害较大。
　　（3）从年际变化特征来看，2002-2012年间，甘肃省短时强降水频次呈稳中有升的态势，2006年和2010年出现了两个峰值，2010年短时强降水发生频次最多达52次，2004年最少只有17次。
　　（4）甘肃省短时强降水以夜雨为主，且主要发生在前半夜，出现时段集中在16时到00时之间；18时前后是短时强降水天气高发时段。21时前后是甘肃省最容易出现50mm以上强降水的时段，需格外关注。
　　普查2004-2014年甘肃省强对流天气个例，从强对流形成的机制出发，根据高低空冷暖平流相对强弱、大气斜压性强弱等条件，将甘肃省短时强降水天气主要分为暖平流强迫和斜压锋生类两类。其中暖平流强迫类短时强降水较多，多发生在7、8月，特点是降雨强度大，成片出现且降水持续时间较长。斜压锋生类短时强降水较少，主要发生在5、6月春末夏初时，特点是具有很强的分散性，降水持续时间短，降雨强度较大，局部也会出现暴雨。甘肃境内发生的此类天气常混合有冰雹、雷暴大风等。选取发生在两年中相同季节、相似气候背景下两个典型的短时强降水过程，即2013年6月19日（暖平流强迫类）和2014年6月18日（斜压风锋生类）两次短时强降水个例进行对比分析。
　　结果表明：(1)斜压锋生类短时强降水中低层冷暖平流强烈交汇，并存在明显的锋生作用，地面有冷锋。冷暖平流导致斜压锋生和辐合抬升形成的动力强迫是这类短时强降水天气发生的重要条件。而暖平流强迫类短时强降水中低层主要表现为暖平流控制区，暖湿平流对建立热力不稳定起了主导作用，无明显的锋生现象。
　　（2）斜压锋生类短时强降水不稳定能量大于暖平流强迫类，且存在一定的对流抑制能量，有利于强对流的发展。暖平流强迫类短时强降水湿层厚度高于斜压锋生类，而斜压锋生类短时强降水垂直风切变表现得更强。两种强降水类型过程均有正涡度中心及垂直上升运动相配合。
　　（3）暖平流强迫类短时强降水云图特征为沿暖湿气流迅速发展北上的带状云系。斜压锋生类短时强降水则表现为与低空人字形切变相对应的涡度逗点云系。云系的发展变化与形势场变化密切相关，是降水落区及其发展变化的重要原因。
　　(4)暖平流强迫类短时强降水是积状云为主的混合性降水回波，回波梯度小，质心低，为暖云降水。斜压锋生类是层状云中分散着块状对流单体回波，回波梯度大，回波质心发展较高，回波强度可发展到很强。
　　在实际天气预报工作中，可以通过分析大尺度环流形势来确定基本配置类型，即确定到底属于暖平流强迫类还是斜压锋生类？并在短时段内判断出可能出现的强对流天气现象及其降水特点。然后，依据强对流形成的三个基本条件，分析多种物理量场，确定天气系统未来的发展变化态势及移动状况，以及可能造成的降水落区及其强度。由此为防灾减灾提供更为可靠的参考依据。