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摘 要：利用常规气象资料及MICAPS格点资料，对2016年7月24日兰州地区降水天气过程的环流形势转变及各种物理量特征进行诊断分析。分析发现：此次过程与高空冷槽、低空急流、低涡切变及垂直速度的发展有关。此次降雨过程水汽、热力、动力等物理量场的变化也较明显。降水产生在低层高能舌、水汽辐合带及低层辐合高层幅散的上升气流区域内。
关键词：兰州；降雨天气；分析
中图分类号：P333.2 文献标识码：A DOI：10.11974/nyyjs.20160931053
1 资料和天气实况
1.1 资料与主要方法
本文主要利用常规气象观测资料及MICAPS格点资料进行分析，通过天气学、动力诊断等方法，对此次降雨过程的环流转变及物理量变化特征进行物理量诊断分析。
1.2 天气过程概况
受高原低涡和北部冷空气共同影响，从7月23日23时开始，皋兰县自西南向东北出现了今年以来最强降水。皋兰县中南部出现大到暴雨天气，局地出现暴雨。过程降水量在17.8～57.6mm之间（如图1），最大累计降水量出现在忠和镇六合村，为57.6mm，超过50mm的站点还有九合镇李家沟村站点为56.5mm。另外超过40mm的站点有13个，占皋兰县雨量监测点的62%。其中皋兰县城降水量为44.6mm。
1.3 服务情况
针对本次过程，专题服务。皋兰县气象局7月22日16时30分发布《重大气象信息专报》：受高原低涡和北部冷空气共同影响，预计23日夜间—24日白天，皋兰县将有一次较大范围的降水天气过程，皋兰县普降中到大雨，降水量在20～30mm之间，局地可达大到暴雨，最大降水量可达35mm以上，较大降水时段主要出现在24日清晨至上午期间，局地可能有短时强降水。需防范累积降水和强降水可能引发的中小河流洪水、山洪及地质灾害。
预报服务。皋兰县气象台7月23日21：20发布天气预报：24日，大-暴雨转中雨，16～26℃；25日，阵雨转多云，27～14℃；26日，多云转晴，14～29℃。
预警服务：皋兰县国土局与皋兰县气象局7月23日20：50联合发布地质灾害气象风险预警：受强降水天气的影响，预计24h内，皋兰县全县范围内有较高地质灾害气象风险，请注意防范强降水引发的崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害。
皋兰县气象台7月23日23：35发布雷电黄色预警信号：预计未来6h内，皋兰县发生雷电的可能性较大，并可能伴有短时强降水、阵性大风，局地可能出现冰雹。请注意防范。
皋兰县气象台7月24日01：41发布暴雨蓝色预警信号：预计24h内，皋兰县大部地区降雨量将达50mm以上。请注意防范短时强降水可能引发的山洪、泥石流、滑坡等地质灾害。
皋兰县气象台7月24日02：33更新发布暴雨橙色预警信号：预计6h内，皋兰县大部地区降雨量将达50mm以上。请注意防范短时强降水可能引发的山洪、泥石流、滑坡等地质灾害。
皋兰县国土局与皋兰县气象局7月24日03：09继续发布地质灾害气象风险高预警：受强降水天气的影响，预计24h内，皋兰县南部有高地质灾害气象风险，请注意防范强降水引发的崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害。
电话服务：时刻监测皋兰县21个雨量监测点，每当出现超过地质灾害阈值的站点，及时向政府办、地质灾害办、防汛办及所在乡镇和村电话服务。
短信滚动服务：从23日23：00开始，每1h提供滚动气象雨情快报，本次降水服务对象包括皋兰县党政主要领导、县气象防灾减灾指挥部成员单位、各乡镇、村（社区），甘肃省市气象局主要领导，省市国土局主要领导、气象信息员、地质灾害监测员等4320人（次），累计发送短信15000条。覆盖皋兰县各地，气象信息能传到自然村。
1.4 灾情及影响
据皋兰县民政局灾情直报核报显示：灾害造成3镇20个村2270户10310人受灾，主要受灾农作物有：玉米、西红柿、辣椒、菜花、莲花菜、西甜瓜、果树、洋芋、龙豆、豆角、番瓜、冬瓜、桃树等。农作物受灾面积341.55hm2（西红柿39hm2，辣椒25.33hm2，菜花26.67hm2，莲花菜20hm2，西甜瓜72.67hm2，果树13.33hm2，龙豆5.01hm2，豆角6.67hm2，番瓜12.67hm2，冬瓜6.67hm2，洋芋23.4hm2，玉米76.8hm2，桃树13.33hm2），其中成灾263.35hm2，绝收73.01hm2。泥於农田107.14hm2。道路受损151.49km，渠道受损34.86km。一般损坏房屋22户68间，其中一般损坏农房21户52间。
此次灾害造成经济损失5181.56万元（其中农业损失1762.06万元，基础设施损失3401.5万元，家庭财产损失18万元）。无人员伤亡。
2 影响系统分析
2.1 地面分析
如图2a，2016年7月23日20：00地面图中，本地上游雨区主要落区在新疆北部，青海东部以及甘肃省河西大部，新疆中部有锋面，冷锋处于此处，过境将会出现降水天气过程。皋兰县处于低压中心。
从7月24日08：00地面天气图（如图2b）上可以看出，新疆北部额降水区范围有所扩大且有所东移，影响我区的降水区域已经移出本地并有所北移，锋面已经移出本地，本次系统对皋兰的影响已经结束。
2.2 高空形势分析
从图3可以看出，主要天气系统为两槽一脊，巴尔喀什湖、新疆北部均有高原短波槽，槽后冷空气明显。甘肃酒泉敦煌出现明显的西北低涡，逆时针旋转形成气旋。低涡中有较强的辐合上升气流，可产生云雨天气。从该低涡出发有一深厚的低槽系统，一直从甘肃省河西出发，经青海东部一直延伸到四川盆地。槽前西南风较大并且明显，副高北抬并且维持，高空配合很好。 如图4：从四川到甘肃河西走廊，有一显著流线，西南风很强；新青交界有西北到东南方向的显著流线，2条显著流线在甘肃西北部青海北部会合，形成较强辐合，与500hpa此处的低涡配合的比较好。分析温度露点差，川甘陕交界有明显的湿区。水汽充足，风速较大，可达10～12m/s，对水汽有较好的输送。
3 物理量诊断
3.1 水汽条件
3.1.1 比湿
本次降水过程一直维持着一个较好的水汽条件， 23日20：00，低层850hpa水汽较大，本站为8g/kg 左右（如图5a）；中层700hpa水汽条件良好，比湿为10g/kg（如图5b），高层500pha；低层比湿较小，为5g/kg左右（如图5c）。本次过程低层湿度条件好，上层较干，有利于局地强对流产生。
3.1.2 水汽通量
在700hpa的水汽通量图上，20日08：00，本地水汽来源主要来自孟加拉湾绕云贵高原经四川盆地到达甘肃中南部地区，最大值在甘肃南部，达到13 g·hpa-1·cm-1·s-1以上（如图6a）；后期水汽通量大值中心北抬，持续向甘肃中部输送水汽，输送条件一直较好。
可见本次降雨过程水汽输送来源主要以来自孟加拉湾的水汽输送为主，依靠绕高原气流的偏西南风携带孟湾水汽作为后期水汽输送，且水汽通量与水汽动力抬升作用配合良好，为本次过程准备了充分的水汽条件。
3.1.3 相对湿度
从23日20：00开始850hpa相对湿度较大区还集中在藏川贵交界，700hpa甘肃南部至兰州市榆中一带的相对湿度在90%以上，水汽含量接近饱和，形成一个高湿区，表明具有很好的湿度条件，有利于局地强降水的发生。
3.2 动力条件
3.2.1 散度
23日20：00700hPa在甘肃省中部和青海交界为<0的负值区，最大达-6S-1辐合上升，500hPa为正值区，最大为4S-1辐散下沉（如图8a、b）；低层辐合上升，高层辐散下沉，这种强烈的抬升运动对强降水的出现极为有利。
3.2.2 涡度
23日20：00700 hPa为正涡度辐合上升区，最大中心值在甘肃中部兰州地区为20×10-20 S-1（如图9a），500hPa皋兰中部为负涡度辐散下沉（如图9b）。低空强正涡度与高空负涡度的形成有利于降水产生。
3.2.3 垂直速度
在23日20：00的垂直速度场上甘肃省中部和青海交界的垂直速度从300～700hPa均小于0，为上升运动区，青海和四川交界处有一最大值为-41×10hpaS-1的高值中心（如图10a、b、c），随着此大值中心的北抬，23日夜间强降水主要出现在兰州市北部地区（永登及皋兰）。上升速度大小与水汽辐合紧密相连。在不考虑地形上升速度及比湿不变的条件下，降水强度等于整个气柱的水汽辐合，整层水汽辐合量和500hPa上升速度成正比。
4 中尺度分析
从8月23日20：00环境条件场实况中分析图（图13）可以看到：水汽条件，甘肃河东，宁夏南部、陕南温度露点差小于3，兰州、临夏、定西、陇南、天水、平凉西部都处在700hPa湿舌中；青海南部，甘肃武威以东、宁夏南部、陕西大部CAPE大于100J/kg，从不稳定层结上来看，较有利于强对流天气的发生；500hPa酒泉有冷槽，青海东部，河西西部有切变，700hPa祁连山区东部-甘南-川北有切变，具备了抬升条件；另外河西酒泉、金昌，河东地区大部分地方比湿都在10g/kg以上。综上分析可以看出，兰州地区皋兰县具备了在8月23日23：00—24日06：00产生强降水的条件。
5 小结
本次降水过程成因主要为前期高原暖湿气流发展旺盛，同时高纬度冷涡底部有分裂南下的冷空气于甘肃省河西东部及青海中部等地交汇，从而形成了比较集中的降水。
强烈的水汽输送和水汽辐合，引起对流云团强烈发展，同时浑厚的湿层是暴雨发生的另一重要原因。卫星云图上，云系的移速与移向、变化与发展、减弱与消亡同降水的加强与减弱在时间和空间上基本上一致。
低层正涡度、高层负涡度与低层辐合、高层辐散完全一致，这种“抽吸作用”对暴雨或大暴雨的形成非常有利。
关键词：兰州；降雨天气；分析
中图分类号：P333.2 文献标识码：A DOI：10.11974/nyyjs.20160931053
1 资料和天气实况
1.1 资料与主要方法
本文主要利用常规气象观测资料及MICAPS格点资料进行分析，通过天气学、动力诊断等方法，对此次降雨过程的环流转变及物理量变化特征进行物理量诊断分析。
1.2 天气过程概况
受高原低涡和北部冷空气共同影响，从7月23日23时开始，皋兰县自西南向东北出现了今年以来最强降水。皋兰县中南部出现大到暴雨天气，局地出现暴雨。过程降水量在17.8～57.6mm之间（如图1），最大累计降水量出现在忠和镇六合村，为57.6mm，超过50mm的站点还有九合镇李家沟村站点为56.5mm。另外超过40mm的站点有13个，占皋兰县雨量监测点的62%。其中皋兰县城降水量为44.6mm。
1.3 服务情况
针对本次过程，专题服务。皋兰县气象局7月22日16时30分发布《重大气象信息专报》：受高原低涡和北部冷空气共同影响，预计23日夜间—24日白天，皋兰县将有一次较大范围的降水天气过程，皋兰县普降中到大雨，降水量在20～30mm之间，局地可达大到暴雨，最大降水量可达35mm以上，较大降水时段主要出现在24日清晨至上午期间，局地可能有短时强降水。需防范累积降水和强降水可能引发的中小河流洪水、山洪及地质灾害。
预报服务。皋兰县气象台7月23日21：20发布天气预报：24日，大-暴雨转中雨，16～26℃；25日，阵雨转多云，27～14℃；26日，多云转晴，14～29℃。
预警服务：皋兰县国土局与皋兰县气象局7月23日20：50联合发布地质灾害气象风险预警：受强降水天气的影响，预计24h内，皋兰县全县范围内有较高地质灾害气象风险，请注意防范强降水引发的崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害。
皋兰县气象台7月23日23：35发布雷电黄色预警信号：预计未来6h内，皋兰县发生雷电的可能性较大，并可能伴有短时强降水、阵性大风，局地可能出现冰雹。请注意防范。
皋兰县气象台7月24日01：41发布暴雨蓝色预警信号：预计24h内，皋兰县大部地区降雨量将达50mm以上。请注意防范短时强降水可能引发的山洪、泥石流、滑坡等地质灾害。
皋兰县气象台7月24日02：33更新发布暴雨橙色预警信号：预计6h内，皋兰县大部地区降雨量将达50mm以上。请注意防范短时强降水可能引发的山洪、泥石流、滑坡等地质灾害。
皋兰县国土局与皋兰县气象局7月24日03：09继续发布地质灾害气象风险高预警：受强降水天气的影响，预计24h内，皋兰县南部有高地质灾害气象风险，请注意防范强降水引发的崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害。
电话服务：时刻监测皋兰县21个雨量监测点，每当出现超过地质灾害阈值的站点，及时向政府办、地质灾害办、防汛办及所在乡镇和村电话服务。
短信滚动服务：从23日23：00开始，每1h提供滚动气象雨情快报，本次降水服务对象包括皋兰县党政主要领导、县气象防灾减灾指挥部成员单位、各乡镇、村（社区），甘肃省市气象局主要领导，省市国土局主要领导、气象信息员、地质灾害监测员等4320人（次），累计发送短信15000条。覆盖皋兰县各地，气象信息能传到自然村。
1.4 灾情及影响
据皋兰县民政局灾情直报核报显示：灾害造成3镇20个村2270户10310人受灾，主要受灾农作物有：玉米、西红柿、辣椒、菜花、莲花菜、西甜瓜、果树、洋芋、龙豆、豆角、番瓜、冬瓜、桃树等。农作物受灾面积341.55hm2（西红柿39hm2，辣椒25.33hm2，菜花26.67hm2，莲花菜20hm2，西甜瓜72.67hm2，果树13.33hm2，龙豆5.01hm2，豆角6.67hm2，番瓜12.67hm2，冬瓜6.67hm2，洋芋23.4hm2，玉米76.8hm2，桃树13.33hm2），其中成灾263.35hm2，绝收73.01hm2。泥於农田107.14hm2。道路受损151.49km，渠道受损34.86km。一般损坏房屋22户68间，其中一般损坏农房21户52间。
此次灾害造成经济损失5181.56万元（其中农业损失1762.06万元，基础设施损失3401.5万元，家庭财产损失18万元）。无人员伤亡。
2 影响系统分析
2.1 地面分析
如图2a，2016年7月23日20：00地面图中，本地上游雨区主要落区在新疆北部，青海东部以及甘肃省河西大部，新疆中部有锋面，冷锋处于此处，过境将会出现降水天气过程。皋兰县处于低压中心。
从7月24日08：00地面天气图（如图2b）上可以看出，新疆北部额降水区范围有所扩大且有所东移，影响我区的降水区域已经移出本地并有所北移，锋面已经移出本地，本次系统对皋兰的影响已经结束。
2.2 高空形势分析
从图3可以看出，主要天气系统为两槽一脊，巴尔喀什湖、新疆北部均有高原短波槽，槽后冷空气明显。甘肃酒泉敦煌出现明显的西北低涡，逆时针旋转形成气旋。低涡中有较强的辐合上升气流，可产生云雨天气。从该低涡出发有一深厚的低槽系统，一直从甘肃省河西出发，经青海东部一直延伸到四川盆地。槽前西南风较大并且明显，副高北抬并且维持，高空配合很好。 如图4：从四川到甘肃河西走廊，有一显著流线，西南风很强；新青交界有西北到东南方向的显著流线，2条显著流线在甘肃西北部青海北部会合，形成较强辐合，与500hpa此处的低涡配合的比较好。分析温度露点差，川甘陕交界有明显的湿区。水汽充足，风速较大，可达10～12m/s，对水汽有较好的输送。
3 物理量诊断
3.1 水汽条件
3.1.1 比湿
本次降水过程一直维持着一个较好的水汽条件， 23日20：00，低层850hpa水汽较大，本站为8g/kg 左右（如图5a）；中层700hpa水汽条件良好，比湿为10g/kg（如图5b），高层500pha；低层比湿较小，为5g/kg左右（如图5c）。本次过程低层湿度条件好，上层较干，有利于局地强对流产生。
3.1.2 水汽通量
在700hpa的水汽通量图上，20日08：00，本地水汽来源主要来自孟加拉湾绕云贵高原经四川盆地到达甘肃中南部地区，最大值在甘肃南部，达到13 g·hpa-1·cm-1·s-1以上（如图6a）；后期水汽通量大值中心北抬，持续向甘肃中部输送水汽，输送条件一直较好。
可见本次降雨过程水汽输送来源主要以来自孟加拉湾的水汽输送为主，依靠绕高原气流的偏西南风携带孟湾水汽作为后期水汽输送，且水汽通量与水汽动力抬升作用配合良好，为本次过程准备了充分的水汽条件。
3.1.3 相对湿度
从23日20：00开始850hpa相对湿度较大区还集中在藏川贵交界，700hpa甘肃南部至兰州市榆中一带的相对湿度在90%以上，水汽含量接近饱和，形成一个高湿区，表明具有很好的湿度条件，有利于局地强降水的发生。
3.2 动力条件
3.2.1 散度
23日20：00700hPa在甘肃省中部和青海交界为<0的负值区，最大达-6S-1辐合上升，500hPa为正值区，最大为4S-1辐散下沉（如图8a、b）；低层辐合上升，高层辐散下沉，这种强烈的抬升运动对强降水的出现极为有利。
3.2.2 涡度
23日20：00700 hPa为正涡度辐合上升区，最大中心值在甘肃中部兰州地区为20×10-20 S-1（如图9a），500hPa皋兰中部为负涡度辐散下沉（如图9b）。低空强正涡度与高空负涡度的形成有利于降水产生。
3.2.3 垂直速度
在23日20：00的垂直速度场上甘肃省中部和青海交界的垂直速度从300～700hPa均小于0，为上升运动区，青海和四川交界处有一最大值为-41×10hpaS-1的高值中心（如图10a、b、c），随着此大值中心的北抬，23日夜间强降水主要出现在兰州市北部地区（永登及皋兰）。上升速度大小与水汽辐合紧密相连。在不考虑地形上升速度及比湿不变的条件下，降水强度等于整个气柱的水汽辐合，整层水汽辐合量和500hPa上升速度成正比。
4 中尺度分析
从8月23日20：00环境条件场实况中分析图（图13）可以看到：水汽条件，甘肃河东，宁夏南部、陕南温度露点差小于3，兰州、临夏、定西、陇南、天水、平凉西部都处在700hPa湿舌中；青海南部，甘肃武威以东、宁夏南部、陕西大部CAPE大于100J/kg，从不稳定层结上来看，较有利于强对流天气的发生；500hPa酒泉有冷槽，青海东部，河西西部有切变，700hPa祁连山区东部-甘南-川北有切变，具备了抬升条件；另外河西酒泉、金昌，河东地区大部分地方比湿都在10g/kg以上。综上分析可以看出，兰州地区皋兰县具备了在8月23日23：00—24日06：00产生强降水的条件。
5 小结
本次降水过程成因主要为前期高原暖湿气流发展旺盛，同时高纬度冷涡底部有分裂南下的冷空气于甘肃省河西东部及青海中部等地交汇，从而形成了比较集中的降水。
强烈的水汽输送和水汽辐合，引起对流云团强烈发展，同时浑厚的湿层是暴雨发生的另一重要原因。卫星云图上，云系的移速与移向、变化与发展、减弱与消亡同降水的加强与减弱在时间和空间上基本上一致。
低层正涡度、高层负涡度与低层辐合、高层辐散完全一致，这种“抽吸作用”对暴雨或大暴雨的形成非常有利。