陇南北部罕见大暴雨引发泥石流机制分析
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[摘要]陇南地处秦巴山脉和祁连山脉交汇地带，其北部山区植被较差，土石，常年降水较少，一旦出现暴雨天气，必然会形成很大的泥石流，2012年8月13日-14日，陇南市宕昌县、礼县、徽县、两当境内部分乡镇遭受大暴雨灾害，陇南北部礼县江口乡累计降雨量达168.0毫米，受灾严重；本文通过环流形势、云图特征、物理量和层结曲线分析对此次过程做了分析研究，以其找到这类天气的预报着眼点，提前做出预报预警，为政府和群众提供尽量长的防灾减灾和抢险时间。
[关键词]强降水 副高 对流云团 关键点分析
[中图分类号] P458.1+21.1[文献码] B [文章编号]1000-405X（2014）-8-277-2
1引言
近年来，众多学者和一线预报员从暴雨的环流形势、影响系统、物理量诊断以及天气学方法等做了大量研究，研究表明，暴雨均是在一定有利的环流形势下，满足“暴雨出现的三个条件”时出现的。陇南地处秦巴山脉和祁连山脉交汇地带，境内沟壑纵横、高山、河谷、丘陵、盆地交错，气候垂直分布，地域差异明显，而其中北部植被覆盖率较差。许多专家对于陇南的暴雨做出了大量的研究。独特的气候特征以及复杂的地形和下垫面，使得陇南的暴雨天气过程具有落区分散、历时短、强度大、局地性强等特点。其引发的泥石流等地质灾害给人们的生产生活和经济建设造成了巨大的损失。本文利用2012年8月13日-14日陇南市北部罕见暴雨天气过程进行分析研究，以期为陇南暴雨的预报积累经验。
2天气实况及灾情
2012年8月13日08时至14日10时陇南市出现雷电和强降雨，部分地方出现大暴雨；强降水主要出现在13日傍晚到14日早晨，降水主要集中在礼县、宕昌、徽县、两当等部分地方，最大雨量为礼县江口168mm，最大小时雨强为礼县崖底13日20时到21时1小时降水达到92.5mm。此次降雨过程， 13日17时至14日08时礼县本站实测过程降水量101.3毫米，为礼县1957年建站以来24小时最大降水量次高值。暴雨共造成23.7万人受灾，其中死亡 1人，失踪1人，直接经济损失达72429.173万元。
3天气成因分析
暴雨天气大部分会在有利的高空环流形势下发生。此次过程主要是副高从6日开始长期控制陇南市，引起地面气温达今年最高，陇南市一直维持在高温高湿，层结极为不稳定。12-13日，北方冷空气逐渐南压，触发不稳定能量释放，北方冷空气和陇南暖湿气流相遇，短时间释放能量，造成短时强降水引发暴雨。暴雨过程降雨迅猛，短时强降水大，礼县乡镇出现1小时92.5mm的短时强降水，降雨带集中在陇南北部和东部。
3.1高空形势
从高空图上来看，500Hpa主要影响系统蒙古国中部到我省中东部的低槽，携带冷空气南下，在四川北部有高压存在，中心气压为589hPa，陇南市为高温高湿区域，蒙古经甘肃河西至青海西部有温度槽存在，冷空气活动比较明显，图上显示陇南市受冷槽底部西北气流控制。700Hpa从四川盆地有明显的水汽输送， 在甘肃省南部有低涡存在，切变线大致位于宁夏东部至甘南、四川北部一带，陇南市位于低涡底部偏南气流控制区。冷空气南下侵入高温高湿的不稳定区域，产生强对流天气，是此次暴雨过程的触发机制。
从14日08时高空图（图略）来看，500hPa上高空低槽即将移出陇南市， 700hPa上13日20时中心位于甘肃南部的低涡消散，切变线在我省东南部边沿，影响陇南降水的天气系统已移出。
3.2云图特征
从卫星云图分析：19时（a），在陇南市宕昌、礼县以北有对流云团生成，对其标注为1号对流云团，在宕昌以西舟曲一带对流云团生成，对其标注为2号对流云团，在临夏一带亦生成了对流云团，对其标注为3号对流云团，在两当、徽县以南生成的对流云团，对其标注为4号对流云团。20时（b）和21时（c），1、3号对流云团发展并向东南方向移动，2号对流云团发展并向东北方向移动，4号对流云团原地发展，并向北分裂，同时1、2号对流云团以陇南南部武都、文县为中心做反气旋运动，并在陇南市北部产生强降水。22时（d），1、2号对流云团合并后，1号对流云团发展加强，2号对流云团逐渐消散，3号对流云团不断向东南发展，4号对流云团则在原地维持稳定少动。这种情况一致持续到14日02时（e），4号对流云团则在原地维持稳定少动，3号对流云团不断向东南发展，迫使1号对流云团在原地发展加强，局地对流不断加强，产生持续的强降水，从而产生大暴雨。04时（f），1、4号对流云团合并，并且3号对流云团追上1号对流云团，同时武都、文县小高压消散，陇南市大部分地方为对流云团覆盖，陇南市北部礼县、宕昌强降水已经减弱为小的阵性降水，而处于1、3对流云团交汇处的徽县、两当强降水持续。06时（g），对流云团大部移出陇南市，其后部在徽县、两当，陇南市各地强降水减弱，08时（h），对流云团移出陇南市，降水趋于结束。
3.3前期高温天气积累的热力因子
从6日开始，副高西伸北抬，西北地区维持暖高压脊控制，陇南全市出现了晴好天气，陇南各县区最高温度均大于30度，8-13日，武都、文县最高气温都出现大于35度，个别乡镇超过37度，其余各县区最高温度都大雨32度。经过了一周的高温爆晒之后，陇南已经形成了地面高温的下垫面，地面最高气温达到盛夏的最高气温，温度条件达到了强降雨的条件，是强对流天气形成的一个重要因子。
3.4 T-LOGP图
前面分析的高温条件促使武都本站的层结非常不稳定，13日08时T-LOGP图（图略）显示，层结非常不稳定，K值达42，湿对流有效位能cape值为846.3，这样大的K值为盛夏三伏天的极大数值，cape值较大，是最近一段时期最大的。分析陇南历年暴雨过程，K值大于35，cape较大，对于强对流天气的产生非常有利。
到13日20时-LOGP图（图略）显示， K值为43 ，cape值为2354.3，和12小时前相比，有较大幅度的上升，对流加强，分析研究指出，陇南暴雨指标当K值大于40、cape大于1000时，出现强对流产生暴雨的几率非常大。天气发展为强对流暴雨产生的天气模式，礼县、宕昌、徽县、两当先后出现了强对流暴雨天气。
3.5物理量分析
3.5.1散度场
8月13日20时500Hpa散度场分析陇南市为正的散度区，是辐散区，700Hpa上陇南市大部处于的负散度区，为强烈的辐合区。高空辐散、低空辐合，剧烈的上升运动满足暴雨产生的动力条件。
3.5.2涡度场
8月13日20时500hPa涡度分布显示，陇南市在0～-20的负涡度区内。700hPa涡度分布显示，在陇南北部有正涡中心，陇南市全市均被包括在这一正涡度区内。从两张图来看，陇南市从底层到高层，涡度由正变负，“抽吸作用”使对流运动加强，产生剧烈的上升运动，为暴雨的产生提供了动力因子。
3.5.3水汽因子
13日20时700hPa比湿陇南处在12g/Kg的大值区，这么大比湿表明在这一地区的水汽非常充沛，冯军等人研究表明，当陇南700hPa比湿大于8g/Kg时，降暴雨的可能性非常大，可以看出，此时充沛的水汽已经满足暴雨的水汽因子条件。冯军等指出，在陇南暴雨天气过程中，水汽通量散度是一个较好反映水汽因子的物理量，表明水汽的辐散情况。8月13日20时700hPa水汽通量散度在陇南市北部有较大的负值中心，在这一区域水汽在700上为强辐合，充沛的、底层辐合的水汽上升凝结形成降水，是产生暴雨的重要条件。
陇南是泥石流多发区，陇南地质灾害主要分布在白龙江流域、白水江流域和西汉水流域，主要形式为泥石流、滑坡，每年灾多、灾重，公路、铁路、高等院校和科研部门曾对白龙江流域的泥石流进性考察，并在武都县先后设立三处定位观测站，进行了15年（1963-1978年）的研究工作，发现其分布密度比云南东川、大盈江及四川西昌等都大。其发生规模大、爆发频繁、常堵江为患，为全国四大泥石流所在地之一，根据以前上报的灾情和气象站雨量，白龙江流域10分钟降雨5mm，并且持续，局地就有可能发生泥石流，徽成盆地1小时降雨超过20mm就有可能发生泥石流，2007年建立区域气象站之后，监测到了部分乡镇的雨量，当气象站的雨量不大的时候，而乡镇的雨量早达到暴雨以上的量级了，爆发泥石流早就超过极限了。此次暴雨过程中，宕昌、礼县、西和、成县、徽县、两当个别乡镇都出现短历时强降水，远远超过临界雨量值，爆发泥石流成为必然，尤其礼县一带植被较差，导致多次暴发泥石流。
5小结
（1）陇南“8.14”特大暴雨是在副高边缘西南气流的大背景下，主要影响系统是500hPa北方冷槽和700pPa甘南和陇南交界处的切变线。
（2）物理量特征表明，甘肃南部的特征利于降水，分析这这种形势是圆型的暴雨云团中，可能存在小的涡旋，涡旋过程中水汽在一个地方形成巨大的过饱和水汽团，当重量超过云内强的上升运动的浮力后，从一个小区域地降落。形成局地强降水引起的暴雨，造成泥石流灾害和人员伤亡。
（3）8月是暴雨多发重发的季节，分析清楚有利的暴雨环流背景和强降雨的物理条件，从防灾减灾的观点出发，宁空勿漏，是预报暴雨的一条很好的经验。
（4）做好短临监测：关注在此种背景条件下的区域自动站的第一个10mm雨量，是暴雨的落区，也是预报定量、定点的一个突破口，当出现此条件时，圈定第一个10mm雨量点就是暴雨的落区，区域小，有利于抢险值班的安排。
（5）陇南市偏北大部分地方是雷达盲区，短临预报中雷达资料缺少，影响短临预报的准确性，只能以云图、地面降水以及经验预报来修正。
参考文献
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