Page 267 - 《高原气象》2026年第1期
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1 期                      黄玉霞等：甘肃“7·22”特大暴雨水汽来源及定量贡献分析                                      263
                                    1  p t                       极值大、 极端性和致灾性强， 经过基于区域性暴雨
                               Q =   ∫  qVdp             （1）
                                    g  p s                       持续日数、 影响范围和平均强度的综合评估， 其过
               式中： g 是重力加速度（单位： m·s ）， q 是比湿（单                   程综合强度为特强等级， 为1961年以来最强。
                                              −2
               位： g·kg ）， p s 是地表气压（单位： hPa）， 因为水汽                   整个特大暴雨过程， 雨带位置有所变化。2024
                       −1
               集中在对流层下部， 在 300 hPa 以上的水汽可以忽                      年 7 月 22 日， 暴雨主要出现在定西东部、 平凉、 庆
               略 不 计（Zhu  and  Newell，  1998；  Pokam  et  al，    阳一带， 大值中心位于平凉东南部， 中心日降雨量
               2012）， p t 统一取 300 hPa， V 是水平风速矢量（单               超过 100 mm［图 1（b）］。23 日暴雨范围明显扩大，
                      −1
               位： m·s ）。                                         主要出现在陇南、 天水、 平凉和庆阳， 呈一条西南
                   为了更好地了解研究区域空中水汽的收支情                           东北向雨带， 中心日降雨量超过100 mm， 部分站点
               况， 分别计算东、 西、 南、 北四个边界水汽通量及                        超过 200 mm［图 1（c）］。24 日， 降水强度明显减
               区域水汽收支， 某边界水汽通量垂直积分 F v 具体计                       弱， 范围明显收缩， 本轮降水基本结束（图略）。
               算公式为（布和朝鲁等， 2022）：                                    此次特大暴雨的空间分布呈现自东南向西北
                                  1    p t
                             F v =  ∫ ∫  qVdldp          （2）     递减的规律， 这种分布格局主要取决于此地区的水
                                  g
                                     l
                                                                 汽来源， 而地形对水汽输送有着重要影响。由地形
                                       p s
               式中： l 是边界长度（单位： m）。便于讨论， 计算北                      分布［图 1（d）］可见， 四川盆地地势平坦， 有利于源
               边界和东边界时， 取反号， 四边界代数和为区域净                          源不断的偏南暖湿气流入陇东南地区， 与沿青藏高
               收 支 ， 正 值 表 示 有 水 汽 输 入 ， 负 值 表 示 有 水 汽           原东北边缘南下的冷空气汇合， 形成强降水； 偏南
               输出。                                               暖湿气流沿着河谷向西北推进， 使得陇东南地区有
                   HYSPLIT 模型可以追踪空气块的运动轨迹、
                                                                 丰富的水汽（孙旭映， 2006）。同时， 该地区为喇叭
               气块的高度以及比湿随高度、 时间的变化（Stein et
                                                                 口地形， 当气流受地形阻挡时， 一方面会因辐合作
               al， 2015）， 其对三维特征的描述弥补了基于欧拉方
                                                                 用迅速聚集， 另一方面被迫沿地形坡度产生强迫抬
               法的水汽通量和水汽收支等分析的不足。本文使
                                                                 升运动。这种动力抬升与低层辐合的协同作用， 有
               用 GDAS 作为初始输入数据模拟空气团轨迹， 对所
                                                                 利于水汽垂直输送和凝结增强， 从而诱发局地强降
               有的轨迹使用总空间方差（Total Spa Var， TSV）为
                                                                 水； 地面和对流层低层西南风在陇东南地区处于迎
               30. 0% 的聚类分析。由于此模型只能分析出气流
                                                                 风坡， 地形引起的对流尺度过程通过水汽的凝结或
               的后向轨迹及源地， 无法直接显示轨迹的水汽含量
                                                                 结晶提高了降水粒子的增长， 从而使得降水在复杂
               及对研究区的水汽贡献率。因此， 本文聚类分析后
                                                                 地形条件下增强（钟水新， 2020）。此外， 由于青藏
               各水汽通道或源地对研究区域的水汽贡献率为（江
                                                                 高原对南部暖湿气流的阻挡作用， 使得甘南高原和
               志红等， 2011）：
                                                                 陇南山地西段的水汽相对不足， 加之该地区海拔多
                                    m
                                     q last                      在 3000 m 以上， 气流不易被抬升， 所以该地区不易
                            Q c =  ∑ 1  × 100%           （3）
                                    n
                                    q last                       出现暴雨。
                                 ∑ 1
               式中： Q c 表示某一水汽通道的水汽贡献率； q last 表                      7月22 -23日的高、 低空环流形势分布显示［图
               示气流到达最终位置时的比湿； m 表示某一水汽通                          2（a）， （b）］， 200 hPa高空急流大致位于 40°N， 急流
               道上的轨迹数量； n 表示所有水汽通道上的总轨迹                          轴呈准东西向分布， 其出口的强辐散区正对应着甘
               数量。                                               肃东南部一带。高空急流轴南侧为暴雨发生的主
                                                                 要 区 域（Matsumoto et al， 1971； Whitney， 1977）。
               3  结果分析
                                                                 500 hPa 高度场上， 南海上空台风“派比安”维持在
               3. 1 暴雨过程和环流特征                                    107°E， 21°N 附近， 西风带的短波槽逐渐加深， 副
                   图 1（a）给出 2024 年 7 月 22 -24 日甘肃东南部             高控制中国东南部地区。700 hPa 风场上， 陇东南
              （陇东南）的累计降水量， 可以看到降水中心主要集                           地区上空存在明显的切变， 为暴雨提供动力条件。
               中在陇东南地区， 平凉市大部、 定西市东部、 庆阳                        “派比安”与副高之间建立一支偏南风水汽输送通
               市南部、 天水市东部、 陇南市东部和南部局地累积                          道， 将南海的暖湿空气源源不断地输送至甘肃东南
               降水量超过 100 mm， 其中部分县区累积降水量超                        部地区， 为暴雨提供了充足的水汽条件。同时， 来
               过 300 mm， 最大累积降水量出现在崇信新窑林场                        自孟加拉湾的暖湿空气也沿副高外围向北经云南、
               367. 7 mm。此次极端暴雨过程持续时间长、 降水                       四川输送至陇东南地区。这些暖湿空气在山前迎
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