薛啟 唐亞平 王麗娜 郭海峰 趙慧 馬鵬程

(1.平?jīng)鍪袣庀缶?，甘肅 平?jīng)?744000； 2.遼寧省氣象局，遼寧 沈陽 110001)

引言

短時強(qiáng)降水是指在1 h內(nèi)出現(xiàn)20 mm以上的降水事件，具有突發(fā)性、致災(zāi)性等特點(diǎn)，容易造成城市內(nèi)澇，山體滑坡、山洪、泥石流等災(zāi)害，由于短時強(qiáng)降水形成機(jī)制復(fù)雜，一直以來是氣象部門預(yù)報、預(yù)警業(yè)務(wù)的重點(diǎn)和難點(diǎn)[1-2]。在中國西北地區(qū)東部，雖然年降水量偏少，但夏季短時強(qiáng)降水等強(qiáng)對流天氣多發(fā)，又由于該地區(qū)特殊的地質(zhì)條件和脆弱的生態(tài)環(huán)境，常誘發(fā)山洪、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害。甘肅平?jīng)鑫挥谖鞅钡貐^(qū)東部，橫跨六盤山，轄有靜寧、莊浪、華亭、崇信、涇川、靈臺六縣(市)和崆峒區(qū)，境內(nèi)地貌復(fù)雜，山包、溝壑、川道相互交錯，夏季短時強(qiáng)降水極易引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害，短時強(qiáng)降水的提前預(yù)報、預(yù)警是當(dāng)?shù)胤罏?zāi)減災(zāi)工作的第一道防線。中國極端強(qiáng)降水和降水日變化特征存在明顯的地域性[3-5]。眾多學(xué)者針對西北地區(qū)短時強(qiáng)降水時空分布及物理量特征等進(jìn)行了大量的研究，表明西北地區(qū)夏季短時強(qiáng)降水時空分布特征既有整體一致的特征，也存在一定的區(qū)域性差異。黃晨然[6]對中國西北地區(qū)極端降水研究表明，夏季短時強(qiáng)降水日數(shù)占全年的67.5%，短時強(qiáng)降水雨量占全年總降水量的30%左右。楊霞等[7]、朱平等[8]和李萍云等[9]對西北地區(qū)不同區(qū)域短時強(qiáng)降水時空特征進(jìn)行了診斷分析，表明西北地區(qū)除南疆短時強(qiáng)降水頻次6月最多外，其余地區(qū)均7月或8月最多，高值時段均在下午至前半夜。孟麗霞等[10]對甘肅省短時強(qiáng)降水的時空特征進(jìn)行了分析，認(rèn)為甘肅省短時強(qiáng)降水主要分布在武威以及河?xùn)|地區(qū)，尤其隴東南地區(qū)是甘肅省短時強(qiáng)降水發(fā)生頻次最多、強(qiáng)度最大的區(qū)域。在夏季短時強(qiáng)降水對應(yīng)的物理量特征分析方面，馬素艷等[11]和王囝囝等[12]研究發(fā)現(xiàn)，短時強(qiáng)降水與大氣環(huán)境參數(shù)特征有較好的對應(yīng)關(guān)系，短時強(qiáng)降水往往要具備較好的水汽條件，較大的地面露點(diǎn)溫度、高的對流有效位能(CAPE)、K指數(shù)等。另外，大氣不穩(wěn)定層結(jié)、強(qiáng)的風(fēng)垂直切變等也是短時強(qiáng)降水形成的有利因素。許東蓓等[13]認(rèn)為，甘肅省中南部短時強(qiáng)降水形成機(jī)制是建立在地面冷鋒南下或低層強(qiáng)烈發(fā)展的暖濕平流之中，并且低層暖濕平流對不穩(wěn)定層結(jié)起了主導(dǎo)作用。田磊等[14]和趙慶云等[15]對六盤山地區(qū)短時強(qiáng)降水中尺度對流系統(tǒng)環(huán)境條件進(jìn)行了統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)大部分強(qiáng)降水過程700 hPa有T≥12 ℃的暖舌維持，同時850 hPa比濕在12—15 g· kg-1之間，強(qiáng)降水區(qū)域的CAPE在1000 J·kg-1以上。在夏季短時強(qiáng)降水對應(yīng)的地形特征分析方面，西北地區(qū)東部小山體、喇叭口或河谷地形容易形成局地的暴雨中心，如處在關(guān)山喇叭口地形下的隴縣等地暴雨多發(fā)特別顯著[16]。

以上研究對中國西北地區(qū)短時強(qiáng)降水時空分布特征、短時強(qiáng)降水形成機(jī)制、地形對短時強(qiáng)降水的作用做了詳細(xì)分析和研究，有很好的借鑒意義。西北地區(qū)地形地貌差別大，天氣系統(tǒng)影響較為復(fù)雜。因此，對當(dāng)?shù)囟虝r強(qiáng)降水的時空分布特征以及天氣特點(diǎn)進(jìn)行較為系統(tǒng)的分析是必要的。本文借助近年來甘肅平?jīng)龅貐^(qū)建立的較為完善的地面監(jiān)測平臺，利用高分辨率的地面加密站數(shù)據(jù)來揭示平?jīng)龅貐^(qū)短時強(qiáng)降水的時空分布特征，并對平?jīng)龅貐^(qū)近5 a來發(fā)生的強(qiáng)降水過程天氣類型和大氣環(huán)境參數(shù)特征進(jìn)行分析、歸納和總結(jié)，旨在為平?jīng)龅貐^(qū)強(qiáng)降水預(yù)報、預(yù)警提供天氣學(xué)分析支撐。

1 資料與方法

利用平?jīng)龅貐^(qū)7個國家氣象站和171個加密自動站(圖 1)逐小時降水?dāng)?shù)據(jù)，依據(jù)值班日志記錄情況及小時雨量質(zhì)控碼，剔除可疑站次后統(tǒng)計得到平?jīng)龅貐^(qū)2015—2019年夏季(6—8 月，下同)逐小時降水?dāng)?shù)據(jù)，并將某站1 h降水量≥20 mm，記為一次短時強(qiáng)降水事件，參考孫修貴等[17]不同閾值雨強(qiáng)的分類和統(tǒng)計辦法，考慮降水的基本特征和實際業(yè)務(wù)的需要，分別按照1 h降水量為20—30 mm、30—50 mm、大于50 mm 這3種情況統(tǒng)計不同降水量級的短時強(qiáng)降水事件，分析近5 a來平?jīng)龅貐^(qū)夏季短時強(qiáng)降水逐月空間分布、強(qiáng)降水頻次、日變化特征。同時，利用高空資料、平?jīng)鎏娇召Y料，采取常規(guī)天氣分析手段，對平?jīng)龅貐^(qū)27次短時強(qiáng)降水事件的影響天氣系統(tǒng)做了總結(jié)和提煉，并借助數(shù)學(xué)統(tǒng)計方法對表征動力、水汽、不穩(wěn)定條件的大氣環(huán)境參數(shù)做了歸納，提煉了各參數(shù)的分布區(qū)間和平均特征值。

圖1 甘肅平?jīng)龅貐^(qū)178個氣象站點(diǎn)分布Fig.1 Locations of 178 meteorological stations in Pingliang,Gansu province

2 結(jié)果分析

2.1 短時強(qiáng)降水空間分布

2015—2019年6—8月甘肅平?jīng)龅貐^(qū)共發(fā)生522站次短時強(qiáng)降水事件，其中華亭市(縣級市)短時強(qiáng)降水發(fā)生頻次最多，為73站次，占全平?jīng)龅貐^(qū)夏季短時強(qiáng)降水發(fā)生頻次的14%；其次為崇信縣63站次，占12%；莊浪縣短時強(qiáng)降水最少，僅有25站次。由圖2可知，6月，除六盤山山區(qū)短時強(qiáng)降水分布較集中外，其他地區(qū)短時強(qiáng)降水出現(xiàn)的頻次普遍較少，僅為1—2次，統(tǒng)計表明6月是夏季短時強(qiáng)降水最不活躍的時段。7月開始，短時強(qiáng)降水發(fā)生頻次明顯增多，強(qiáng)降水范圍也逐步擴(kuò)大。從8月的短時強(qiáng)降水分布來看，除靜寧縣以外，幾乎全市都有短時強(qiáng)降水發(fā)生，短時強(qiáng)降水高發(fā)區(qū)域主要集中在崆峒區(qū)、崇信縣南部地區(qū)、涇川縣東部山區(qū)。

單位為次圖2 2015—2019年6月(a)、7月(b)和8月(c)甘肅平?jīng)龅貐^(qū)短時強(qiáng)降水累計發(fā)生次數(shù)的空間分布Fig.2 Spatial distribution of cumulative occurrence times of short-time heavy precipitation in Pingliang,Gansu province in June (a),July (b),and August (c) from 2015 to 2019

按照1 h降水量為20—30 mm、30—50 mm、大于50 mm這3種情況，分別統(tǒng)計了甘肅平?jīng)龅貐^(qū)夏季不同強(qiáng)度的短時強(qiáng)降水發(fā)生次數(shù)(表1)。從表1可知，夏季主要以1 h降水量在20—30 mm的短時強(qiáng)降水為主，占夏季短時強(qiáng)降水總頻次的70%以上。20—30 mm的短時強(qiáng)降水8月最多，高達(dá)180站次；6月最少，有63站次。1 h降水量在30—50 mm的短時強(qiáng)降水占強(qiáng)降水總頻次的26%。其逐月分布與20—30 mm的短時強(qiáng)降水規(guī)律類似，8月最多，有94站次；6月最少，有19站次。1 h降水量在50 mm以上的短時強(qiáng)降水，主要發(fā)生在7月，為14站次；其次為8月9站次；而6月當(dāng)?shù)貨]有發(fā)生超過50 mm以上的短時強(qiáng)降水事件。根據(jù)平?jīng)龅貐^(qū)近年來災(zāi)情實況以及結(jié)合當(dāng)?shù)亟?jīng)驗，1 h降水量在30 mm以上的短時強(qiáng)降水事件具有較強(qiáng)致災(zāi)性，所以有必要統(tǒng)計平?jīng)龅貐^(qū)當(dāng)?shù)卦摱螐?qiáng)降水各月空間分布情況。統(tǒng)計表明，30—50 mm之間的短時強(qiáng)降水事件6月主要發(fā)生在華亭市，為8站次；7月主要發(fā)生在涇川縣，為11站次；8月主要出現(xiàn)在靈臺縣、華亭市。而超過50 mm的極端強(qiáng)降水事件主要出現(xiàn)在靜寧縣南部、涇川、靈臺等地。

表1 2015—2019年6—8月甘肅平?jīng)龅貐^(qū)短時強(qiáng)降水不同強(qiáng)度的累計發(fā)生次數(shù) Table 1 Cumulative occurrence times of short-time heavy precipitation with different intensity in Pingliang,Gansu province from June to August in years of 2015-2019 次

2.2 短時強(qiáng)降水時間變化

從平?jīng)龅貐^(qū)短時強(qiáng)降水逐旬分布看(表2)，6月上旬到7月上旬短時強(qiáng)降水發(fā)生頻次較少；7月中旬隨著副熱帶高壓北抬，短時強(qiáng)降水發(fā)生頻次迅速增多；7月下旬到8月上旬，平?jīng)龅貐^(qū)受副熱帶高壓控制，頻次回落；8月中、下旬，短時強(qiáng)降水出現(xiàn)的頻次達(dá)到峰值。分析表明，夏季45%的短時強(qiáng)降水事件發(fā)生在8月中、下旬。從極端短時強(qiáng)降水分布情況看，7月1 h降水量超過50 mm的頻次分布均勻，上、中、下旬分別為5次、4次、5次，而8月主要出現(xiàn)在中、下旬均為4次，上旬僅為1次。這與大環(huán)流背景關(guān)系密切，主要原因是6月副熱帶高壓北跳，副熱帶高壓脊線穩(wěn)定在20°—25°N之間，這是江南梅雨季開始時間。此時，位于陜甘寧地區(qū)最南端的陜南南部山區(qū)開始有短時強(qiáng)降水發(fā)生。7月中下旬副熱帶高壓北跳西伸，副熱帶高壓脊線在25°—30°N，南海夏季風(fēng)向北推進(jìn)，對應(yīng)雨帶也北抬至黃河流域。此時，副熱帶高壓外圍西南暖濕氣流伸展到西北地區(qū)東部，因而從7月中下旬開始西北地區(qū)東部成為短時強(qiáng)降水最活躍地區(qū)。8月，副熱帶高壓脊線越過30°N，西脊點(diǎn)西伸至105°E附近，華北進(jìn)入盛夏雨季，陜北北部、寧夏南部、甘南北部的短時強(qiáng)降水隨之變得更為活躍。

表2 2015—2019年6—8月甘肅平?jīng)龅貐^(qū)短時強(qiáng)降水逐旬分布Table 2 Ten-day percentages of short-time heavy precipitation in Pingliang,Gansu province from June to August in years of 2015-2019 %

從平?jīng)龅貐^(qū)短時強(qiáng)降水日變化來看(圖3)，6月短時強(qiáng)降水主要發(fā)生在當(dāng)天15:00—19:00，該時段強(qiáng)降水共有57站次，占該月累計站次的70%。其中17:00、18:00兩個時次是強(qiáng)降水高發(fā)時段，統(tǒng)計結(jié)果中最大1 h降水量出現(xiàn)在15:00，為46.1 mm，這與當(dāng)?shù)刈罡邷囟瘸霈F(xiàn)的時間較一致，說明短時強(qiáng)降水發(fā)生需要低層大氣具備較為有利的熱力條件。7月短時強(qiáng)降水事件主要發(fā)生在當(dāng)天的13:00—24:00，該時段強(qiáng)降水共有137站次，占該月累計站次的87%，14:00、17:00、24:00是3個高峰時次。另外，超過1 h降水量50 mm的短時強(qiáng)降水事件發(fā)生在當(dāng)天的13:00—19:00，統(tǒng)計結(jié)果中超過100 mm的極端短時強(qiáng)降水事件出現(xiàn)在當(dāng)天的14:00—15:00。分析發(fā)現(xiàn)7月1 h強(qiáng)降水高頻出現(xiàn)時段較6月提前約2 h，且強(qiáng)降水持續(xù)時間也變長，這是因為7月低層大氣有更好的熱力和水汽等輸送條件。8月短時強(qiáng)降水主要發(fā)生在當(dāng)天的21:00—24:00，該時段強(qiáng)降水共有146站次，占該月累計站次的52%。另外，8月短時強(qiáng)降水有一個明顯的特點(diǎn)是夜間短時強(qiáng)降水增多，并且降水強(qiáng)度變大，1 h超過50 mm的極端強(qiáng)降水大部分出現(xiàn)在19:00、21:00—24:00，這一現(xiàn)象可能與低空急流常在夜間加強(qiáng)[18]有關(guān)，此外夜間特殊地形下形成下山風(fēng)環(huán)流也是原因之一[19]。強(qiáng)降水夜間加強(qiáng)的機(jī)制復(fù)雜，需后續(xù)詳細(xì)研究。

圖3 2015—2019年6月(a)、7月(b)和8月(c)甘肅平?jīng)龅貐^(qū)短時強(qiáng)降水逐時分布Fig.3 Diurnal variation of hourly short-time heavy precipitation in Pingliang,Gansu province in June (a),July (b),and August (c) averaged from 2015 to 2019

2.3 短時強(qiáng)降水影響天氣系統(tǒng)分析

天氣尺度系統(tǒng)不僅是中小尺度對流系統(tǒng)發(fā)生、發(fā)展的動力背景，也為強(qiáng)降水天氣的發(fā)生提供有利的大氣不穩(wěn)定條件、水汽條件。通過分析近5 a來甘肅平?jīng)龅貐^(qū)27次短時強(qiáng)降水事件(表3)，采用常規(guī)天氣分析方法，歸納了平?jīng)龅貐^(qū)的3類較典型的短時強(qiáng)降水的天氣類型。分別是高空低槽類(占41%)、副熱帶高壓類(占41%) 、西北氣流類(占18%)，其中又將副熱帶高壓類劃分為外圍型(73%)、控制型(27%)(圖 4)。下面分別對以上3類的天氣系統(tǒng)與配置情況進(jìn)行分析。

表3 2015—2019年6—8月甘肅平?jīng)龅貐^(qū)27次短時強(qiáng)降水過程Table 3 Information of 27 short-time heavy precipitation events in Pingliang,Gansu province from June to August,in years of 2015-2019

圖4 平?jīng)龅貐^(qū)高空低槽類(a)、副熱帶高壓類(b)和西北氣流類(c)短時強(qiáng)降水天氣配置圖Fig.4 Synoptic patterns contributing to short-time heavy precipitation in Pingliang area,including the upper-level low trough pattern (a),the subtropical high-pressure pattern (b),and the northwesterly airflow pattern (c)

2.3.1 高空低槽類

500 hPa河西走廊到河套西部有低槽東移南下，槽后伴隨冷平流，同時西太平洋副熱帶高壓外圍有西南暖濕氣流；700 hPa青海高原東部有低渦切變線，低渦前側(cè)有西南風(fēng)發(fā)展和維持，一般風(fēng)速大于8 m·s-1，有時也能發(fā)展成為低空急流；850—700 hPa在甘肅南部常有濕舌和暖脊向北發(fā)展并維持；在西風(fēng)槽后偏北氣流帶動下，地面弱冷空氣從河套地區(qū)南下，為平?jīng)龅貐^(qū)短時強(qiáng)降水發(fā)生提供有利的動力擾動條件。從整層天氣系統(tǒng)配置來看，高空天氣系統(tǒng)和低空中尺度系統(tǒng)并不是呈上下疊置，而是高低層系統(tǒng)有一定的傾斜，此種天氣系統(tǒng)配置下，槽前正渦度平流為低層系統(tǒng)發(fā)展提供了有利的動力背景條件。這種類型的過程，短時強(qiáng)降水落區(qū)出現(xiàn)在500 hPa槽前西南氣流控制區(qū)內(nèi)、主雨帶位于700 hPa切變線前側(cè)的地面弱冷鋒附近。在平?jīng)龅貐^(qū)，此類天氣型一般在6下旬至7月較為多見，由于整層系統(tǒng)配合較好，特別是如果低層有低渦系統(tǒng)影響，容易形成區(qū)域性強(qiáng)降水天氣。如2018年8月21日暴雨過程，當(dāng)?shù)貐^(qū)域站暴雨站次有28站次之多，最大小時雨強(qiáng)為64.2 mm。

2.3.2 副熱帶高壓類

一種是外圍型，500 hPa副熱帶高壓西脊點(diǎn)位于110°E以西，甘肅東南部處在副熱帶高壓西北側(cè)西南氣流之中，河西走廊一帶有短波系統(tǒng)活動，高層沒有明顯影響天氣系統(tǒng)，這種配置屬于弱天氣尺度強(qiáng)迫類型；700 hPa一般是河套地區(qū)處在東北冷渦后部弱高壓系統(tǒng)控制之中，陜北至甘肅中南部一帶有兩高間切變線維持，平?jīng)龅貐^(qū)處于切變線南側(cè)的南風(fēng)氣流區(qū)內(nèi)；850 hPa通常有濕舌向北延伸，邊界層大氣增暖增濕較為明顯，一般具有較好的不穩(wěn)定能量；這種天氣系統(tǒng)配置特點(diǎn)是：雖然高空冷平流弱，但是在低層弱輻合系統(tǒng)影響下，配合地面較好的能量和水汽條件，在山區(qū)地形的作用下，容易觸發(fā)對流，形成分散性強(qiáng)降水天氣。此類天氣背景下，短時強(qiáng)降水落區(qū)主要出現(xiàn)在700 hPa切變線附近。如2015年8月11日暴雨過程，平?jīng)龅貐^(qū)短時強(qiáng)降水達(dá)54站次，最大1 h降水量為64.2 mm。另一種是控制型，屬于典型的弱強(qiáng)迫強(qiáng)降水類型，高低層大氣無明顯的影響系統(tǒng)，強(qiáng)降水局地性強(qiáng)，預(yù)報難度大，一般在8月較為多見。常見的高空形勢是500 hPa副熱帶高壓明顯北抬，平?jīng)龅貐^(qū)完全為副熱帶高壓控制；或者副熱帶高壓與大陸高壓打通，平?jīng)鎏幵诖箨懜邏嚎刂浦?。低層大氣多是高溫、高濕，因此午后天氣由于地形受熱不均勻，容易形成小尺度地形輻合線，在山前觸發(fā)對流，當(dāng)分散性雷暴組織發(fā)展為短帶對流性降水回波或者形成中尺度雷暴群，也容易造成局地性很強(qiáng)的暴雨天氣。2017年8月6日強(qiáng)對流天氣過程正是此類天氣類型，雖然平?jīng)龅貐^(qū)強(qiáng)降水只有6個站次，但是由于小時雨強(qiáng)較大，導(dǎo)致當(dāng)?shù)匕l(fā)生較為嚴(yán)重的洪澇災(zāi)害。因此，副熱帶高壓控制下的強(qiáng)降水一直是平?jīng)龅貐^(qū)天氣監(jiān)測和預(yù)警重點(diǎn)和難點(diǎn)。

2.3.3 西北氣流類

在大尺度低槽東移南下背景下，平?jīng)龅貐^(qū)500 hPa轉(zhuǎn)為槽后西北氣流控制，當(dāng)高空西北氣流連續(xù)控制數(shù)天，一般會造成高空明顯的干冷平流發(fā)展，此時地面會出現(xiàn)連續(xù)數(shù)天的回溫現(xiàn)象；當(dāng)850 hPa附近有有濕舌或者暖脊存在，配合地面暖低壓強(qiáng)烈發(fā)展的情況下，將會形成下暖濕、上干冷的大氣溫濕配置，容易產(chǎn)生強(qiáng)對流天氣。此種天氣類型背景下，如果高空強(qiáng)冷平流較強(qiáng)，易形成風(fēng)雹天氣，短時強(qiáng)降水往往分布較為分散，出現(xiàn)的站次少，持續(xù)時間短，小時雨強(qiáng)也較弱，此類天氣一般在6月到7月上旬較為多見。

2.4 短時強(qiáng)降水過程典型物理量分布特征

采用平?jīng)霰菊?015—2019年發(fā)生的27次短時強(qiáng)降水過程的探空數(shù)據(jù)，對預(yù)報業(yè)務(wù)當(dāng)中常用的大氣物理量如850 hPa比濕、700 hPa比濕、最大上升速度、850 hPa假相當(dāng)位溫、700 hPa假相當(dāng)位溫、850 hPa與500 hPa溫差、抬升指數(shù)、沙氏指數(shù)、K指數(shù)、對流有效位能這10個參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，統(tǒng)計結(jié)果見表4。目的是通過大量個例統(tǒng)計結(jié)果篩選出有利的環(huán)境參數(shù)特征值，以期為平?jīng)龅貐^(qū)短時強(qiáng)降水預(yù)報提供有效參考。分析結(jié)果表明：從低層水汽條件來看，副熱帶高壓類的天氣過程比濕最大；850 hPa平均比濕達(dá)到了16 g·kg-1，西北氣流類的次之，高空低槽類的最小，但是850 hPa比濕平均值基本都在13 g·kg-1以上，說明邊界層水汽條件的好壞是產(chǎn)生極端強(qiáng)降水的重要指標(biāo)，另外各類天氣型低層水汽的差異，也從側(cè)面反映了不同天氣背景下，低層系統(tǒng)發(fā)生、發(fā)展機(jī)制的差異。從大氣不穩(wěn)定能量來看，極端強(qiáng)降水的發(fā)生需要具備一定的不穩(wěn)定能量，從統(tǒng)計結(jié)果來看，副熱帶高壓類和西北氣流類，CAPE平均值在1000 J·kg-1以上，最大值可達(dá)2000 J·kg-1以上，說明這兩種類型的天氣，強(qiáng)降水的發(fā)生需要具備較大的不穩(wěn)定能量。而高空低槽類一般是動力系統(tǒng)發(fā)展導(dǎo)致的強(qiáng)降水，其CAPE值比前兩類明顯小，平均值一般在400 J·kg-1左右。相應(yīng)的850 hPa與500 hPa溫差和850 hPa假相當(dāng)位溫也有類似的差異，說明這三個物理量在不同天氣類型下的特征值有較為顯著的差異特征。從三類天氣型的動力條件來看，西北氣流類的抬升指數(shù)和最大上升速度較其他兩類明顯偏大，說明西北氣流背景下，強(qiáng)對流天氣動力輻合條件更好，對應(yīng)的強(qiáng)對流天氣更為劇烈；另外，高空低槽類的動力抬升指數(shù)和最大上升速度不及副熱帶高壓類的顯著，表明副熱帶高壓類天氣對流系統(tǒng)發(fā)展高度和起始抬升高度都較高，更有利于造成局地性強(qiáng)降水天氣。從K指數(shù)來看，3類天氣型的K指數(shù)平均值均在35 ℃以上，說明K指數(shù)是暴雨預(yù)報重要指標(biāo)之一。

表4 2015—2019年6月、7月和8月甘肅平?jīng)龅貐^(qū)短時強(qiáng)降水主要物理量平均值和極值Table 4 Average and extreme values of the main physical parameters for short-time heavy precipitation in Pingliang area,Gansu province from June to August in years of 2015-2019

綜上所述，在強(qiáng)降水預(yù)報當(dāng)中，K指數(shù)、CAPE、T850-T500、Q850、θse-850有較明顯的指示意義，這些物理量的均值為有效的強(qiáng)降水預(yù)報指標(biāo)。

3 結(jié)論

(1)2015—2019年6—8月甘肅平?jīng)龅貐^(qū)共發(fā)生522站次短時強(qiáng)降水事件。按照1 h降水量為20—30 mm、30—50 mm、大于50 mm共3種情況，分別統(tǒng)計了短時強(qiáng)降水逐月空間分布、強(qiáng)降水頻次、日變化特征。甘肅平?jīng)龅貐^(qū)強(qiáng)降水逐月高發(fā)區(qū)域不盡相同，6月短時強(qiáng)降水高發(fā)區(qū)為六盤山地區(qū)；7月強(qiáng)降水頻次明顯增多，活躍地區(qū)為靜寧、崇信、涇川一帶；8月強(qiáng)降水發(fā)生頻次及強(qiáng)度達(dá)到峰值，密集區(qū)為平?jīng)霰辈康尼轻忌絽^(qū)、崇信南部河谷地帶。

(2)逐月強(qiáng)降水時段差異明顯，6月短時強(qiáng)降水日變化呈現(xiàn)單峰型特征，高頻時段主要集中在午后，1 h降水量在20—30 mm段發(fā)生頻次高，其占1 h強(qiáng)降水總頻次的80%以上。7月、8月短時強(qiáng)降水呈現(xiàn)多峰型結(jié)構(gòu)，強(qiáng)降水夜間頻次增多，1 h降水量大于30 mm的頻次增加較為顯著，占總頻次的40%以上，超過30 mm強(qiáng)降水主要出現(xiàn)在13:00—24:00。8月1 h超過50 mm的極端強(qiáng)降水大部分出現(xiàn)在19:00、21:00—24:00，強(qiáng)降水夜間增強(qiáng)原因值得關(guān)注。

(3)平?jīng)龅貐^(qū)有3類較典型的短時強(qiáng)降水的天氣類型，即高空低槽類(占41%)，副熱帶高壓類(占41%) ，西北氣流類(占18%)。高空低槽類主要發(fā)生時段是6—7月，其造成的短時強(qiáng)降水具有持續(xù)時間長、范圍廣等特點(diǎn)。西北氣流類主要發(fā)生時段是6月，容易造成局地性風(fēng)雹天氣，對應(yīng)的短時強(qiáng)降水持續(xù)時間短，小時雨量較小。副熱帶高壓類于平?jīng)龅貐^(qū)8月較為常見，屬于弱天氣尺度強(qiáng)迫型，預(yù)報難度較大，對邊界層中尺度系統(tǒng)發(fā)展規(guī)律的把握是預(yù)報這類強(qiáng)降水天氣的關(guān)鍵。對應(yīng)的短時強(qiáng)降水具有局地性強(qiáng)，雨強(qiáng)大等特點(diǎn)。

(4)通過對表征動力、水汽、不穩(wěn)定條件的環(huán)境參數(shù)統(tǒng)計，分析表明K指數(shù)、CAPE、T850-T500、Q850、θse-850等物理量平均特征值是當(dāng)?shù)赜行У亩虝r強(qiáng)降水預(yù)報指標(biāo)。