祁连山区大雨特征及其与副高的关系

摘要 利用2010―2015年5―9月祁连山区6个国家气象站、23个区域自动站逐日降水资料以及每日2次探空资料和常规气象观测资料，统计并分析了祁连山区大雨过程（以下简称大雨）的特征及其与副高的关系。结果表明：祁连山区大雨发生在每年5―9月，6年共出现42次（90站次），连续2 d大雨有6次；2个大雨中心分别位于门源盆地和刚察地区，祁连山西部为少雨区。且大雨的年、月和旬际变化均呈现双峰型。大雨与副高西脊点、北界关系密切，大雨前3 d副高偏西，前1～2 d副高东移或分为东、西2个部分，当日副高分布在70°～105°E范围内。8月除外，其他月份大雨前3 d副高偏南，前1～2 d副高北抬，5―8月当日，副高北界在35°～45°N之间，而9月在30°～40°N之间；大雨日在关键区的副高脊线平均维持3～6 d，最长5～15 d，最短为1～3 d。大雨还与副高面积有关，大雨前2 d较之前3 d副高面积扩大，即副高西伸北抬，引导低纬的西南气流沿副高西侧向北推进，为大雨区提供充沛的水汽；前0～1 d副高东移南压，面积明@减小，致使北方南下的冷空气和沿副高西侧北上的暖湿气流得以交汇并产生强降水。

关键词 大雨；特征；副高；关系；祁连山区

中图分类号 P426.62 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2017）02-0186-03

Characteristics of Heavy Rainfall Over Qilian Mountain and Its Relationship with Subtropical High

DENG Yong-long XIE Qi-yu

（Haibei State Observatory in Qinghai Province，Haiyan Qinghai 810200）

Abstract Characteristics of heavy rainfall over Qilian Mountain（QM） and its relations with Subtropical High（SH）were analyzed by daily rainfall data，twice daily radiosonde data and the convention meteorological data of 6 national stations and 23 regional stations between May and September during 2010-2015. The results were as follows：Heavy rainfall over QM appeared between May and September every year and about 42 times（90 stations）in years，continuous two-days heavy rainfall were 6 times. The centers of heavy rainfall were in Men-yuan Basin and Gangcha region，and the western region of QM was less rain. Its yearly，monthly and ten-days change all appeared two peaks. The heavy rainfall was closely related to the western ridge point and the northern border of SH，the SH was westerly 3 days before the heavy rainfall，eastward or distributed into two parts 1～2 days before the heavy rainfall，and SH appeared longitude of 70°～105°E. Except in August，the northern border of SH was southerly 3 days before the heavy rainfall，continuously northward 1～2 days before the heavy rainfall，it was mainly between 30°N and 40°N in September，and between 35°N and 45°N in other months. The ridge of the SH meanly maintained 3～6 days，the longest were 5～15 days and the shortest were 1～3 days. The heavy rainfall was also related to SH proportion. The SH proportion enlarged 3 days than 2 days before the heavy rainfall，that simultaneously northward and leading to northward of southwest airflow of lower latitude，which provided abundant water vapor for the heavy rainfall. The SH was eastward and southward and the proportion decreases 1 day before the heavy rainfall which made the cold air from the northern region southward and the warm and moist air along the border of SH northward，their merge led to heavy rainfall.

Key words heavy rainfall；characteristics；Subtropical High；relationship；Qilian Mountain

祁连山区处于青海高原的北部，呈西北―东南的狭长地带，由于境内地形复杂，北靠祁连山脉，南接中国内陆最大的咸水湖――青海湖，因而受不同尺度天气系统影响较多，是大雨等灾害性天气过程多发地之一[1]，为当地农牧民生产和生活带来较大损失，例如2011年8月连续2 d的大雨还造成了人员死伤。祁连山区地形及高度位置也是影响我国中、东部地区天气、环境变化的重要因素[2-4]。大雨是决定某地旱涝的重要影响因素[5]，近年来，对于某一地区大降水特征的研究已经有很多[6-11]，对区域大降水与副热带高压的关系也有大量的研究[12-17]，认为不同地区的大降水受副高脊线的位置、变化及副高强度等影响较大；就高原地区降水特征分析略有一些概述[18-19]，发现在高原上干旱地区的夏半年强降水主要集中在7月上旬至8 月下旬，以7 月下旬强降水日数最多；对祁连山区降水特征有较少的研究[20-21]，指出祁连山西部的降水集中于5―9月，东部降水出现于4―10月，东部降水比西部稳定。而针对祁连山地区大雨的时空分布规律和演变特征的具体研究不多，副高对祁连山地区大雨影响的分析目前也不多。因此，本文利用祁连山地区国家站、区域自动站资料降水资料，通过对大雨过程的分析以及其与副高脊线位置、持续日数、副高面积指数等关系的研究，旨在弄清祁连山区大雨时空特征以及其与副高之间的关系，以揭示副高在祁连山地区大雨中所起的作用。

1 祁连山区大雨特征

1.1 大雨的时空分布特征

本文定义祁连山区有一站日降水量≥25 mm，即定为一次大雨。据此，对祁连山区2010―2015年共6年的大雨进行了统计，这6年祁连山区大雨集中出现在每年5―9月，累计出现了42次（90站次），其中持续2 d的大雨有6次。

从祁连山区大雨的空间分布（图1）来看，大雨主要有2个中心，一个是位于东部的门源盆地，达到9次，其中出现次数最多的测站是青石嘴；另一是刚察地区，中心值也达到9次，出现次数最多的是刚察县测站。祁连山西部地区为大雨的少值中心，6年间只出现了2次大雨。从地形来看，祁连山区东部的门源盆地处于北部的祁连山脉和南部的大阪山之间，水汽从东南方向进入后受山脉阻挡易在该地滞留，而刚察地区处于青海湖北岸，地形锢囚锋易在青海湖上空形成[1]，有利于水汽在刚察地区的辐合。可见地形对祁连山区大雨的形成具有重要作用。

1.2 大雨的变化特征

由图2可知，祁连山区大雨年际变化2010―2015年呈现双峰的特征，2011年较2010年增多到9次（17站次），为第1个峰值；2013年大雨又明显增多，出现第2个峰值，也是6年间最多的年份，达到11次（33站次）。月际特征呈现出双峰的变化趋势，6月与5月持平，为第1个峰值，达到8次（22站次）；7月减少，出现第1个谷值；8月显著增加至第2个峰值，为16次（40站次），8月也是全年出现大雨最多的月份。大雨的旬际特征也呈现出明显的双峰变化趋势，6月上旬比5月各旬明显增多，出现第1个峰值，达到5次（16站次）；7月各旬均较少；8月上、中、下3旬均显著增加，至8月上旬出现第2个峰值为7次（13站次），这也是全年大雨最多的一旬。可以看到，祁连山区出现大雨最多的一旬在8月上旬，而6月上旬出现了次多值，这是在日常预报工作中值得注意的，其原因也是需要探讨的。同时，8月各旬出现大雨的站次数接近，即祁连山区大雨主要出现在8月。

2 大雨与副高的关系

2010―2015年5―9月大雨日500 hPa平均位势高度场上，祁连山区均处于副高不同边缘线的影响之下，即祁连山区大雨与副高均存在一定的关联，副高边缘的西南气流为大雨的出现提供了大量的热量和水汽。因此，为了分析大雨与副高的关系，确定副高边缘代表线为各月副高指标线，其中，5月为578 dagpm线（简称578线，下同），6月为580线，7―8月为584线，9月为582线。现具体分析大雨前0～3 d副高的西脊点、北界、平均位置在关键区的次数与持续日数及大雨中面积的变化。

2.1 大雨与副高西脊点位置

表1是5―9月大雨前0～3 d副高指标线最西点表示的副高西脊点所在位置的次数。可见，5月大雨前3 d副高脊线西脊点在70°～85°E之间；前2 d与前1 d副高脊线则持续东移；大雨当日主要出现在90°～105°E之间。6月大雨前3 d副高脊线西脊点主要在80°～90°E之间，前2 d副高脊线则东移至在85°～95°E之间，前1 d副高脊线继续东移至90°～100°E之间，大雨当日副高脊线在85°～105°E之间的经度上均有出现。7月，大雨前3 d副高脊线西脊点分布在东西两地，西部在70°～75°E之间，东部在85°～100°E之间；前2 d同前3 d一样也是分布在东、西两地，但总体略东移；前1 d副高脊线的东部分则向中间移动；而大雨当日副高脊线主要出现在70°～95°E之间，且各经度带上出现的次数分布较均匀。8月大雨前3 d副高脊线西脊点集中段有东、西2个，一个在65°～75°E之间，另一个在80°～90°E之间；前2 d同前3 d一样，也是集中于东、西部2个经度带；前1 d副高脊线东移不明显；当日则集中在70°～95°E之间。9月大雨前3 d副高脊线西脊点主要出现在75°～80°E之间，次数为4次，占所有次数的80.0%；前2 d副高脊线略东移，主要出现在75°～85°E之间；前1 d在东、西2个经度带上；当日副高脊线明显东移，主要出现在90°～95°E之间。综上，5―9月大雨时副高脊线西脊点变化是：大雨前3 d副高偏西，主要出现65°～90°E之间的经度带上；前2 d副高东移或分为东、西2个部分，东部出现在80°～95°E之间，西部主要集中在65°～75°E经度带上；前1 d副高东移明显，主要集中至75°～100°E之间；当日，副高反而在70°～105°E的各个经度带上均存在。

2.2 大雨与副高北界位置

表2是5―9月祁连山区大雨前0～3 d副高指标线表示的最北边缘即北界出现位置的次数。可以看到，5月大雨前3 d副高北界主要出现在35°～40°N之间；前2 d与前1 d副高北界则略北抬至30°～40°N之间；大雨当日副高北界持续。6月大雨前3 d副高北界主要出现在30°～45°N之间，并且各纬度带上分布均匀；前2 d与副前1 d高北界持续北上，向35°～45°N纬度带集中；大雨当日副高北界略南压。7月大雨前3 d副高北界主要出现在30°～40°N之间；前2 d与前1 d副高北界则北抬移至在35°～45°N之间；大雨当日副高北界持续在35°～45°N之间。8月大雨前1～3 d副高北界持续以35°～45°N为最主要的集中段；大雨当日副高北界略南压。9月大雨前3 d副高北界主要出现在30°～35°N、40°～45°N 2个纬度带上；前2 d与前1 d副高北界持续略北上；大雨当日副高北界南压明显。综上，5―9月大雨期间副高北界变化是（8月前1～3 d持续外）大雨前3 d副高偏南，前1～2 d副高逐渐北上，大雨当日，副高北界南压明显，9月集中于30°～40°N，而其他月份集中于35°～45°N之间。

2.3 大雨与副高持续日数

由前面的分析可知，祁连山区大雨出现前副高持续以高压脊的形式存在，副高持续时段的长短决定了热量、水汽等有利于降水出现因素的前期积累量。因此，统计2010―2015年5―9月大雨之前副高指标线平均位置以高压脊方式维持至大雨当日的持续日数见表3。

可见，祁连山区出现大雨时副高平均持续日数为3～6 d，其中8月持续时间最长，6月持续时间最短；各月最长持续日数为5～15 d，其中也是8月持续时间最长，5―6月最短；各月最短持续日数为1～3 d，其中7月最长。此外，从平均、最长、最短持续日数的对比分布来看，5―6月持续日数较均匀，而7―9月最长与最短日数之间相差较大，尤其是8月，两者相差13 d，9月也相差10 d，这说明这3个月祁连山区出现大雨时副高脊持续时间长短相差^大，为大雨的准确预报增加了难度。此外，7―9月副高的最长持续日数达到10 d以上，这是由于2010年7月29日、2010年8月3日、2010年8月4日和2011年9月2日大雨期间副高588线控制高原大部分地区，各月指标线也持续存在，大雨均出现在副高边缘的西南气流之中。

2.4 大雨与副高面积

为进一步分析祁连山区大雨与副高面积之间的关系，选择关键区（70°～105°E，30°～45°N）内≥指标线所占的格点数（将探空数据插值成1°×1°的格点场）的平均值作为副高面积指数，计算2010―2015年5―9月大雨前0～3 d副高面积指数见表4。

可以看出，大雨前2 d较前3 d副高面积扩大，其中6月和9月扩大最为显著，即副高西伸北抬，引导低纬的西南气流沿副高西侧向北推进，为大雨区提供充沛的水汽；前1 d较前2 d除6月外以缩小为主，即副高东撤和南压；大雨当日副高面积总体上明显缩小，其中7月和9月缩小最为显著，即副高持续东撤和南压，从而致使北方南下的冷空气和沿副高西侧北上的暖湿气流得以交汇并产生强降水。

3 结论与讨论

（1）祁连山区大雨发生在每年5―9月，6年共出现42次（90站次），连续2 d大雨有6次；2个大雨中心分别位于门源盆地和刚察地区，祁连山西部为少雨中心区。且大雨的年、月和旬际变化均呈现双峰型，并以8月各旬为最多。

（2）大雨与副高西脊点、北界关系密切。大雨前3 d副高偏西，前1～2 d副高东移或分为东、西2个部分，当日副高分（下转第190页）

（上接第188页）

布在70°～105°E范围内；除8月外，其他月份大雨前3 d副高偏南，前1～2 d副高北抬，当日副高北界南压明显，5―8月副高北界在35°～45°N之间，而9月在30°～40°N之间；大雨日在关键区的副高脊线平均维持3～6 d，最长5～15 d，最短为1～3 d，其中8月持续时间最长，6月持续时间最短。

（3）大雨还与副高面积有关，大雨前2 d较之前3 d副高面积扩大，即副高西伸北抬，引导低纬的西南气流沿副高西侧向北推进，为大雨区提供充沛的水汽；前0～1 d副高东移南压，面积明显减小，致使北方南下的冷空气和沿副高西侧北上的暖湿气流得以交汇并产生强降水。

由于祁连山区区域自动站建站时间较短，只收集了自动站建站以来6年的资料，对于大雨序列的特征分析具有一定的局限性，但大雨与副高的关系仍然存在较好的参考性。

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