馮軍

（甘肅省隴南市氣象局，武都 746000）

“8.12”隴南市特大暴雨與落區(qū)和泥石流點預(yù)報

馮軍

（甘肅省隴南市氣象局，武都 746000）

2010年8月11至13日，隴南市連續(xù)發(fā)生強降雨，引發(fā)暴洪、泥石流和滑坡等地質(zhì)災(zāi)害。本文討論暴雨的天氣實況、環(huán)流背景和物理特征，從云圖和降雨特征分析降雨機理。研究發(fā)現(xiàn)，副高邊緣低槽東移形成低渦，在渦旋過程中單點降落，是形成暴雨的根本原因；又因單點的強度太大，短時形成災(zāi)害。

隴南市；“8.12”特大暴雨；降雨特征；降雨機制

暴雨是隴南頻繁發(fā)生的自然災(zāi)害，平均每年都有2～3次或以上發(fā)生，甚至局地發(fā)生特大暴雨，因隴南境內(nèi)高山林立，山谷陡峭，容易發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害，其發(fā)生規(guī)模大、爆發(fā)頻繁，常堵江為患，為全國四大泥石流所在地之一。2000年“5.31”宕昌一次特大泥石流災(zāi)情占以前40a的總和的68%［2］。王錫穩(wěn)［3］等人對隴南地質(zhì)災(zāi)害等級進行了研究；馮軍［4］等對典型流域區(qū)域臨界雨量作了研究。長江上游滑坡、泥石流預(yù)警隴南一級站對部分滑坡、泥石流點資料進行了匯編［5］。2008年7月21日、2009年7月14～17日兩次特大暴雨相繼發(fā)生，特大暴雨導(dǎo)致了滑坡、泥石流災(zāi)害的發(fā)生，損失超過歷史上隴南暴雨損失之和，暴洪災(zāi)害共造成全市7縣區(qū)、101個鄉(xiāng)鎮(zhèn)、1 295個村受災(zāi)、11.88萬戶、53.29萬人受災(zāi)。這次暴洪災(zāi)害造成直接經(jīng)濟損失29.2億元。2010年8月11～13日，隴南市八縣一區(qū)大部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)連續(xù)發(fā)生強降雨，引發(fā)暴洪、泥石流、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害，致使多處交通路段嚴重損毀，電力通訊服務(wù)中斷，機關(guān)單位、廠礦企業(yè)和居民住房進水或倒塌，大量群眾遭洪水圍困。此次洪澇災(zāi)害造成隴南市9個縣區(qū)155個鄉(xiāng)鎮(zhèn)1 612個村200 781戶936 562人受災(zāi)，受災(zāi)區(qū)域和人口達全市的三分之一。造成37人遇難，11人失蹤，受傷405人，農(nóng)作物受災(zāi)面積52 193.24 hm2，造成直接經(jīng)濟損失731 656.74萬元。連年出現(xiàn)的暴雨災(zāi)害迫使政府部門采取強有力的保障措施預(yù)防災(zāi)害，隴南市政府組織隴南市氣象、水文、水務(wù)、國土、地震、滑坡泥石流預(yù)警站聯(lián)合開發(fā)全市雨量共享系統(tǒng)建設(shè)，作為預(yù)報員，分析特大暴雨形成機制、機理，為防汛搶險提前時間和市政府進行決策成為當務(wù)之急。本文分析了暴雨發(fā)生過程中，天氣系統(tǒng)的的物理特征、圖形圖像特征，從逐步降雨的特征分析降雨機理，指出暴雨的發(fā)生根本原因是副高邊緣低槽在東移的過程中形成低渦，在渦旋的過程中單點降落形成暴雨，因單點的強度太大，短時形成暴雨洪澇、泥石流、滑坡災(zāi)害。

1 天氣概況和前期的環(huán)流背景

1.1 “8.12”特大暴洪災(zāi)害天氣實況

8月11～13日全市多處突降大暴雨和特大暴雨，引發(fā)了自1943年有氣象記錄以來隴南市范圍最廣、強度最大、危害最重的突發(fā)性特大暴洪地質(zhì)災(zāi)害，單點雨量特強，形成的災(zāi)害重、大，面雨量較小，災(zāi)害少。主要有8月11日禮縣江口突降78.8mm降水，8月12日降水量成縣黃渚261.8mm，武都漢王72.7mm，宕昌沙灣76.1mm，官鵝溝67.8mm，文縣石坊63.9mm，這些降水幾乎都降在6h以內(nèi)（11日晚到12日凌晨），8月13日降水量武都洛塘64.4mm，文縣碧口79.4mm。分布在除兩當縣之外的8縣，和歷年最大強度相比，成縣黃渚12日261.8mm的降水量，遠超過成縣氣象站1968年8月2日出現(xiàn)的180.7mm的歷史日最大降水量記錄。并且，12日5～6時1h68.4mm的降水量，也超過成縣氣象站62.1mm的1h歷史最大降水量記錄。同時，12日1～9時261.8mm（9時后雨量站被沖毀，無記錄），5～9時177mm的降雨量實屬歷史罕見。武都漢王12日72.7mm的降水量，僅次于武都氣象站1984年8月3日出現(xiàn)的76.5mm的歷史日最大降水量記錄；宕昌沙灣12日76.1 mm的降水量，超過宕昌氣象站1984年7月22日出現(xiàn)的73.5mm的歷史日最大降水量記錄；文縣石坊12日63.9mm的降水量，接近文縣氣象站1987年5月30日出現(xiàn)的73.0mm的歷史日最大降水量記錄。因此，這次特大暴洪災(zāi)害性天氣短時雨量之大、來勢之猛、分布之廣、危害之重，實屬隴南市歷史罕見（圖1）。

圖1 2010年8月11日08時到13日08時隴南市降雨量分布圖Fig.1 Precipitation distribution in Longnan from 8o'clock of 11th to 8o'clock of 13th

1.2 前期的氣候背景

2010年1～7月盛行西北風，在西北氣流的環(huán)流背景中有冷空氣南壓產(chǎn)生降水天氣，天氣比較平穩(wěn)，降水過程雨勢平緩、雨強弱，未形成明顯的強降雨，降水量相對較小，武都、宕昌、文縣，偏少2～4成，禮縣、西和略偏少，徽成盆地略偏多。7月中下旬副熱帶高壓突然西伸北抬，其面積超過歷史強值，強度形成592位勢什米的閉合中心，西伸北抬到河套地區(qū)一帶，并盤踞少動，在甘肅東南部形成高溫天氣，并在22～25日降雨暴雨，在隴東南產(chǎn)生嚴重暴洪災(zāi)害。7月下旬末到8月初出現(xiàn)高溫少雨天氣時段，有6縣出現(xiàn)伏旱。

2 高空環(huán)流形勢

2.1 前期的環(huán)流特征

從8月7日20時的500hPa、700hPa高空圖（圖2）上分析，在甘南以西的西北地區(qū)，形成一個暖高壓脊，且有暖中心與之配合，500hPa中心溫度是20℃，700hPa溫度是24℃，而200hPa是一個槽區(qū)，和冷區(qū)相對應(yīng)，這樣，隴南處于一個上冷下暖的暖高壓前沿的層結(jié)，是暖高壓的前沿面地帶，這種結(jié)構(gòu)因副高的進退，持續(xù)維持到11日14時未變，且在8～10日白天之間未有降水，而從11日下午到夜間，副高開始東撤，冷空氣入侵，自將于8日最先從禮縣開始，再到宕昌，再移到武都、成縣。

2.2 “8.12”暴雨發(fā)生的環(huán)流形勢及物理量特征

2.2.1 環(huán)流形勢

當天高空環(huán)流特征8月11日08時500pPa圖（圖3）上，新疆北部為長波槽，中緯度為西風環(huán)流帶，到甘肅中部為西北氣流區(qū)域，副高偏強，584線西伸到河西走廊的張掖、酒泉一帶，隴南處于588線的邊緣地帶，青海和西藏的交界處有0℃的暖區(qū)域中心，武都本站位于陜西略陽到川北的暖中心邊緣，西藏到青海有西南暖濕氣流發(fā)展，東北有冷渦存在，此形勢是隴南處于副高588線邊緣兩個低值系統(tǒng)交界處的西風環(huán)流之中，沒有明顯的冷空氣南壓，不利于降水，700pPa形勢500pPa類似，也是處于副高邊緣312線的西南氣流帶中，冷空氣不強，不利于降水的發(fā)生，在甘肅南部有切變線存在，也算是最有利于降水的影響系統(tǒng)了。到11日20時500pPa圖上，副高加強西進，592線西伸到陜西東部邊緣，588線北抬到蘭州一帶，且隴南為0℃的暖中心控制區(qū)域，但在蘭州甘南有切變線存在。11日20時700 pPa圖上，青藏高原的暖氣團加強，并形成24℃的強暖中心，新疆冷槽底部邊緣移到河西走廊的張掖、酒泉一帶，700pPa位于隴南的切變線東退，西南氣流北端到陜西漢中一帶，312線略有北抬。此種配置為上干下暖的不穩(wěn)定層結(jié)。

圖2 8月7日20時的500hPa、700hPa高空圖Fig.2 500hPa and 700hPa upper－sky situation at 20o'clock of August 7th

圖3 8月11日08時500pPa、700pPa高空形勢示意圖Fig.3 500hPa and 700hPa upper－sky situation at 8o'clock of August 11th

分析此形勢，可能得出此次降水為一次普通的切變線降水，量級為小到中。

2.2.2 物理量特征

（1）垂直速度

11日08時700pPa垂直速度顯示，青海東部為弱的上升運動區(qū)，700pPa散度顯示，蘭州周圍有較強的上升輻合區(qū)，11日08時500pPa渦度顯示，甘肅南部為不太強的正渦度區(qū)，青海到新疆的部分為負渦度區(qū)，所有這些顯示，隴南為一次普通的雷陣雨天氣也不太強，為此，早間10時的天氣會商，報小到中雨，局地大雨，下午16時也發(fā)布同樣的結(jié)論。但從我們16時發(fā)布完精細化預(yù)報后，注意到水汽通量圖上顯示，在隴南東部到陜西北部有區(qū)域為＋14×10－3g·cm－1，pPa·s－1的水汽通團，在副高加強西伸北抬的過程中，隴南區(qū)域內(nèi)的值為8～10×10－3g·cm－1，pPa·s－1，根據(jù)我們以前總結(jié)的經(jīng)驗，此值大于10×10－3g·cm－1，pPa·s－1后，很可能出現(xiàn)暴雨。尤紅等2008年“7.02”滇中大暴雨的成因診斷分析與數(shù)值模擬中也分析了水汽通量值的變化來確定暴雨的發(fā)生區(qū)域，（《氣象》2010年第1期）；易笑園等《長生命史冷渦影響下持續(xù)對流性天氣的環(huán)流條件》也利用水汽通量值中的濕舌西伸的位置和數(shù)值大于6×10－3g·cm－1，pPa·s－1對強降水落區(qū)有一定的指導(dǎo)意義。根據(jù)此條件，我們確定隴南在夜間到12日，可能出現(xiàn)區(qū)域性暴雨，且在下午7時左右，在天空還是多云天的時候，連續(xù)發(fā)布了暴雨藍色、橙色預(yù)警信號兩次，并及時傳送到市委、市政府應(yīng)急辦和有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)的手中，且在電視臺進行了插播，走出了防汛抗洪的第一步。

（2）本站T－LOGP圖分析

2010年8月12日08時是隴南強對流天氣發(fā)生的時候，也是最旺盛的時節(jié)，cape值為947.9×10－5s－1，最大上升速度值為43.5×10－5m·s－1，這個值正和隴南出現(xiàn)強對流天氣時的值相當，08時顯示整層處于不穩(wěn)定能量之中，且在500hPa以下濕度近于飽和（圖4）。

圖4 2010年8月12日08時、20時武都本站探空層結(jié)曲線Fig.4 Wudu T－logp stratification curve at 8and 20o'clock of August 12th

3 “8.12”天氣系統(tǒng)的云圖及降雨特征

暴雨的降雨是逐漸在過程中開始的，分3個階段：

第一階段：“8.12”天氣系統(tǒng)云圖特征顯示主要對流云團在隴南北部的宕昌禮縣一帶，對流中心在宕昌、舟曲一帶，在四川北部的北川和青海甘南的交界處有很強的對流云團，四川中部到甘肅有北上的對流云團（圖5），兩股勢力在隴南北部匯合，降雨起始禮縣，西向平移后南壓到宕昌，以單點暴雨降雨為主，禮縣的江口、宕昌的官鵝溝都達80mm的暴雨，逐漸發(fā)展成面降雨，單點暴雨成災(zāi)，區(qū)域面降雨影響不大。8月11日18時，禮縣境內(nèi)普降中到大雨，白河鎮(zhèn)、江口鄉(xiāng)降水量分別達96.7mm和81.4mm。21時40分至23時，宕昌縣出現(xiàn)持續(xù)強降雨過程。

圖5 2010年8月12日6時FY－D紅外云圖Fig.5 FY－D nephogram at 0o'clock of August 12th

第二階段：云帶在宕昌降雨結(jié)束后，東移南壓在徽成盆地降雨（圖6），8月12日0～10時，云團在隴南西和、成縣形成卵圓形，成縣的黃渚有密實的亮溫低值核區(qū)域，單點出現(xiàn)特大暴雨，面降雨出現(xiàn)中到大雨，整體受災(zāi)，單點成滅頂之災(zāi)，主要集中在成縣，成縣普降中到大雨，其中，黃渚鎮(zhèn)降特大暴雨，8月12日凌晨2時到10時，降雨量達261.8mm。

圖6 2010年8月12日6時FY2－D紅外云圖Fig.6 FY－D infrared nephogram at 6o＇'lock of August 12 th

西和縣8月12日凌晨突降暴雨，曬經(jīng)鄉(xiāng)早6時許引發(fā)山洪，與成縣交界處的兩條溝發(fā)生了山洪和泥石流，沿曬經(jīng)河的村莊全部受災(zāi)，死亡1人，5輛汽車被洪水沖入河中。西和縣大橋鄉(xiāng)郭壩村50m護村河堤垮塌。

8月11日晚23時左右，康縣成康路毛埡山路段發(fā)生嚴重山體滑坡，塌方方量約3～4×104m3，縣城至云臺鎮(zhèn)、大南峪鄉(xiāng)、大堡鎮(zhèn)方向交通中斷，無人員傷亡。

第二階段的降雨為“8.12”暴雨的核心，云圖的特征為徽成盆地到天水的交界處有一有核的圓形暴雨云團穩(wěn)定維持在其上空不動，從云頂亮溫TBB的特征反應(yīng)冷云一直在該處，和前幾天高溫加熱后的地面暖空氣不斷擾動，產(chǎn)生強對流天氣，直到高空水汽被完全轉(zhuǎn)化成水在地面釋放。TBB圖顯示（圖7）冷空氣從甘南高原入侵進入隴南境內(nèi)，產(chǎn)生暴雨。

第三階段：隨著時間推移，雨帶南壓，8月12日13時至15時，武都區(qū)漢王、玉皇、甘泉、佛崖等鄉(xiāng)鎮(zhèn)出現(xiàn)暴雨，漢王鎮(zhèn)3h降水量30mm，強降水引發(fā)羅寨佛堂溝、馬壩小水溝、水子溝、老張溝等溝道出現(xiàn)泥石流，白龍江綢子壩段二分之一河面發(fā)生堵塞，但對行洪沒有影響，蘭海高速5標段項目部停放在馬壩村小水溝附近的一輛翻斗車和一輛挖掘機被泥石流淤堵。

圖7 2010年8月12日0時（左）、6時（右）TBB在隴南境內(nèi)的分布Fig.7 TBB distribution at 0（left）and 6（right）o'clock of August 12th in Longnan

8月12日19時至21時，文縣石坊出現(xiàn)暴雨，2 h雨量達63.9mm。強降雨引發(fā)石坊鄉(xiāng)舊關(guān)村發(fā)生泥石流災(zāi)害，20時50分左右，泥石流涌入白水江，造成白水江短時堵塞，21時左右，江水沖散泥石流淤積物，江水順流，石坊鄉(xiāng)舊關(guān)村9戶居民房屋進水，泥石流涌入舊關(guān)小學操場。鐵樓鄉(xiāng)演武坪發(fā)生泥石流沖毀了鵠鐵公路，并使白馬河短時堵塞。

4 暴雨引發(fā)泥石流的機制特征

隴南是泥石流多發(fā)區(qū)，隴南地質(zhì)災(zāi)害主要分布在白龍江流域、白水江流域和西漢水流域，主要形式為泥石流、滑坡，每年災(zāi)多、災(zāi)重。公路、鐵路、高等院校和科研部門曾對白龍江流域的泥石流進行考察（1），并在武都縣先后設(shè)立3處定位觀測站，進行了15a（1963～1978年）的研究工作，發(fā)現(xiàn)其分布密度比云南東川、大盈江及四川西昌等都大。其發(fā)生規(guī)模大、爆發(fā)頻繁、常堵江為患，為全國四大泥石流所在地之一。根據(jù)以前上報的災(zāi)情和氣象站雨量，白龍江流域10min降雨5mm，并且持續(xù)，局地就有可能發(fā)生泥石流，徽成盆地1h降雨超過20mm就有可能發(fā)生泥石流。2007年建立區(qū)域氣象站之后，監(jiān)測到了部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)的雨量，當氣象站的雨量不大的時候，而鄉(xiāng)鎮(zhèn)的雨量早達到暴雨以上的量級了，爆發(fā)泥石流早就超過極限了。此次暴雨過程中，宕昌、禮縣、成縣、武都、文縣個別鄉(xiāng)鎮(zhèn)都出現(xiàn)短歷時強降水，遠遠超過臨界雨量值，爆發(fā)泥石流成為必然，尤其是成縣黃渚鎮(zhèn)，在植被未破壞和礦渣未堆積之前（1980年以前）以洪水為主，后因植被破壞及礦渣堆放，導(dǎo)致多次暴發(fā)泥石流，由于降雨量相對小，泥石流規(guī)模比較小，只對農(nóng)田不同程度的毀壞，造成了一定的經(jīng)濟損失。但該溝存在大規(guī)模泥石流暴發(fā)的可能。從1993年開始采礦以來，植被被大量破壞，爆發(fā)泥石流就在所難免了，成縣的總損失超過30億。

5 數(shù)值預(yù)報模式預(yù)報情況分析

數(shù)值預(yù)報對此次降水過程時間長度報得可以，從10日就開始預(yù)報，但量有些提前，量級預(yù)報降水在50～80mm之間，趨勢基本報對，對小范圍內(nèi)的降水在網(wǎng)格點范圍內(nèi)未報出，T213在雨量預(yù)報中，也預(yù)報有30～80mm的降水，時間從11日開始到14日結(jié)束，相對恰當，最大點的預(yù)報從網(wǎng)格點的范圍內(nèi)未報出，個別鄉(xiāng)鎮(zhèn)如此大的降水監(jiān)測隴南自2006年開始建區(qū)域氣象站以來是第一次，和歷史的降水相比，因本站未有如此大的降水而不敢輕下結(jié)論說發(fā)生了特大暴雨。

6 小結(jié)

（1）隴南“8.12”特大暴雨是在副高邊緣西南氣流的大背景下，主要影響系統(tǒng)是700pPa甘南和隴南交界處的切變線。

（2）物理量特征表明，甘肅南部的特征利于降水，但不利于強降水發(fā)生，這和事后出現(xiàn)的面雨量不大的特征相應(yīng)，暴雨的出現(xiàn)是個別鄉(xiāng)鎮(zhèn)，分析這種形勢可能是圓型的暴雨云團中，可能存在小的渦旋，渦旋過程中水汽在一個地方形成巨大的過飽和水汽團，當重量超過云內(nèi)強的上升運動的浮力后，從一個小區(qū)域地方降落，形成局地暴雨，造成泥石流災(zāi)害和人員傷亡。整體全市區(qū)域性降水倒不大。

（3）水汽通量是一個很好的指標。

7 預(yù)報著眼點

8月是暴雨多發(fā)重發(fā)的季節(jié)，分析清楚有利的暴雨降雨環(huán)流背景和強降雨的物理條件，從防災(zāi)減災(zāi)的觀點出發(fā)，寧空勿漏，是預(yù)報暴雨的一條很好的經(jīng)驗。

做好短臨監(jiān)測：關(guān)注在此種背景條件下的區(qū)域自動站的第一個10mm雨量，是暴雨的落區(qū)，也是預(yù)報定量、定點的一個突破口，當出現(xiàn)此條件時，圈定第一個10mm雨量點就是暴雨的落區(qū)，區(qū)域小，有利于搶險值班的安排。

對特大暴雨來說，從監(jiān)測到第一個點10mm降雨出現(xiàn)開始，連續(xù)兩個小時有大于35mm以上的強降雨出現(xiàn)時，開始發(fā)布預(yù)警信號，到有100mm降雨點出現(xiàn)，搶險的時間是能爭取到的，在這個思想的指導(dǎo)下，當?shù)谝粋€10mm的站點出現(xiàn)后，該點可能就是出現(xiàn)暴雨的落區(qū)點，接下來可能就會出現(xiàn)第二、三…個10mm，累積量就是暴雨甚至特大暴雨。以此點為圓心，周圍10個鄉(xiāng)鎮(zhèn)為半徑劃圓，所得出區(qū)域就是暴雨落區(qū)。誤差為幾個鄉(xiāng)鎮(zhèn)。

［1］中國科學院蘭州冰川凍土研究所，等.甘肅泥石流［M］.北京：人民交通出版社，1982.12.

［2］王錫穩(wěn)，陶建紅，馮軍，等.隴南“5.31”特大泥石流災(zāi)害成因分析［J］.氣象，2004，30（10）：43－46.

［3］馮軍，尚學軍，樊明.隴南地區(qū)典型區(qū)域流域臨界雨量的確定及一次特大地質(zhì)災(zāi)害天氣成因分析［A］.2004年全國地質(zhì)災(zāi)害預(yù)報文集［C］.氣象出版社，2004：189－191.

［4］王錫穩(wěn)，張鐵軍，馮軍，等.甘肅地質(zhì)災(zāi)害氣象等級預(yù)報研究［J］.干旱氣象，2004，22（1）：8－12.

［5］隴南陜南片滑坡、泥石流歷史災(zāi)害紀實［R］.甘肅新聞出版社，（2000年）007號.

［6］尤紅，等.2008年“7.02”滇中大暴雨的成因診斷分析與數(shù)值模擬中也分析了水汽通量值的變化來確定暴雨的發(fā)生區(qū)域［J］.2010，（1）：7－16.

［7］易笑園，等.長生命史冷渦影響下持續(xù)對流性天氣的環(huán)流條件［J］.氣象，2010，（1）：17－24.

THE AUGUST12TH SUPPER－RAINSTORM AND FORECASTING PRECIPITATION AREAS AND DEBRIS FLOW POINTS IN LONGNAN，GANSU

Feng Jun
（Longnan Meteorological Bureau of Gansu Province，Wudu 746000，China）

From August 11th to 13th of 2001，continuous heavy rains occurred in Longnan，triggering flash floods，debris flows，landslides and other geological disasters.This article discusses the weather condition，atmospheric circulation background and their physical characteristics.The rainfall mechanism is also analyzed in terms of nephograms and precipitation characteristics.The low groove at the edge of the subtropical high pressure developed into low vortexes as it moved eastward，because of which storms formed；the vortexes and storms were so strong at certain points as to cause disasters.

Longnan；August 12th supper－rainstorm；storm characteristics；precipitation mechanism

P458.1＋21.1

A

1006－4362（2011）04－0009－07

2011－05－16 改回日期：2011－09－16

馮軍（1968－ ），男，甘肅秦安人，高級工程師，主要從事短期天氣預(yù)報業(yè)務(wù)及研究工作。