摘要：2023 年 8 月长江流域青海境内通天河段发生超百年一遇特大洪水，为更好地了解成灾过程，结合气温、降水及雷达数据对洪水过程进行分析发现：上游存在积雪，上游旬气温偏高、流域降水偏多背景下，流域易发生洪水；强对流（冰雹、短时强降水）对洪水有显著增益作用。

关键词：洪水灾害；温度；降水；强对流；预报分析

引言

洪水灾害是我国受灾面积最广、致死率最高、破坏性最强的自然灾害之一。在气候变化背景下，极端性天气频率和强度呈上升趋势，使洪水防治形势变得更加严峻。目前洪水灾害防御尤其是极端洪水山洪灾害防御仍是我国关于防洪体系的重中之重。玉树藏族自治州地处青藏高原腹地，北临昆仑山脉和巴颜喀拉山脉，南望唐古拉山山系，东接川西高山峡谷，西连藏北高原，是长江、黄河和澜沧江的发源地。总的地势是被两山挟持，南北高、中间低，西高东低，冰缘地貌极为发育，冻融作用强烈，境内水系发达、湖泊众多。属典型的高原高寒性气候，气温年温差小，日温差大，年均降水量低于 500mm 。近年，受气候异常变化影响，极端天气频发，2023 年境内通天河流域更是爆发了百年一见的特大洪水，但由于上游人口相对稀少，多为无人区故而未造成重大人员财产损伤。但此次事件也为我们敲醒了警钟，洪水爆发之初由于上游测站稀少，未能及时关注到气温、降水异常，也忽略了频繁发生的强对流天气对水势增长的影响。

近些年多个研究表明，在不同气候、植被、地形和地质条件下，径流对降雨的响应过程表现极强，而通天河流域洪水除降水增幅还需考虑上游冰川融化的影响。为准确评估洪水灾害，提高洪水事件预报精度，需要总结分析典型洪水事件的天气学背景特征。获得准确的降雨、强对流时空分布信息，精准分析流域气候背景，分析气温、降水同常年值间的偏差对于洪水预测至关重要。长期以来，地面雨量站的观测数据一直是洪水预报的主要雨情信息来源。但受限于站网密度及布局，使用天气雷达测量降水分布和强度，成为一种重要的补充监测手段。2023 年通天河流域特大洪水是近百年来最大的一次洪水，为更好地了解成灾过程，充分应用各类气象监测信息，总结洪水过程监测、预报经验启示，从而进一步提高洪水预报精度，为今后防御流域洪水提供参考借鉴，对本场洪水进行总结就显得十分必要。

1 实况变温、降水同洪峰变化的关系

2023 年 8 月，根据青海省玉树水文水资源测报分中心数据，长江流域青海境内通天河段发生超百年一遇特大洪水，8 月 19 日 6 时洪峰流量 4210m³/s ，为建站以来以来（近70 年）最大洪水。8 月21 日7 时流量 3710m³/s ，水位回落（图 1） 经地方部门统计，未造成人员伤亡、经济损失。

根据通天河流域直门达站流量监测趋势图可知，流域水位及流量自8 月18 日起逐步上涨，在19 日流量、水位均达到峰值，18-20 日流量持续保持 4000m³/s 以上，18-21 日间水位始终高于 3530m_⨀ 。18 日流量及水位均有显著跃增，跃增值分别为 1090m³/s 、 998.3m （图略）。实况降水及变温分析及后续强对流增益作用主要从流量、水位跃增及大值持续时段分析。

图 1 直门达站洪水过程线图

2023 年 8 月 17 日 08 时至 18 日 08 时，沿线站点降水量为 0.1～1.4mm ，主要降水落区集中在上游站点，下游无降水。24h 变温幅度为- 1.9～1.9^∘C ，上游站点有显著增温，24h 增温幅度 >0.5^∘C ，下游均呈负变温。结合2023 年8 月12 日积雪遥感数据发现，长江流域青海境内积雪面积为 3975km² ，主要分布在唐古拉山西南部和治多县西北部地区，雪深以 2～5cm 和 5～ 10cm 为主，与8 月7 日相比，积雪面积减小 5975km² 。由于站点分布稀疏，暂未发现日降水对洪峰的增益作用，而上游出现显著增温的站点分布同积雪主要分布区域基本一致，因此考虑气温的增幅有益于积雪消融及强对流天气的触发，在上游存在 2cm 及以上显著积雪且流域流量和水位已呈逐日递增的情况下，上游平均气温增幅达 0.5^∘C 以上时，将导致水位骤升。

图 2 2023 年 8 月 17-18 日站点日降水及 24 小时变温图

2 月内气温、降水变化同洪峰变化的关系

2.1 月最高温

2023 年 8 月通天河流域附近站点月内最高气温均在 20^∘C 以上， 15^∘C 以上高温持续 10 日（8 月 7-16 日），月内最高温集中出现在8 月 7-8 日及 8 月 12-13 日（表1），同积雪面积显著下降日期基本一致，观测表明日最高温 >15^∘C 且持续日数 >10 日有利于上游冰川积雪融化。

表 1 2023 年 8 月通天河流域附近站点月最高温及最高温出现日期

2.2 气温分析

2023 年8 月通天河流域附近站点，月平均气温为 12.3^∘C ，各站点月平均气温均 ，较常年同期偏高 2.4^∘C 与常年同期相比，上游站点月平均气温偏高 0.9^∘C ，下游站点偏高 3.5^∘C 分旬看，8 月上旬流域平均气温在 10^∘C 以上，较常年偏高 2.6^∘C ，其中上游上旬平均气温 11.3^∘C ，较常年偏高 1.5^∘C ；8 月中旬流域平均气温 13.4^∘C 以上，较常年偏高 3.3^∘C ，下旬平均气温 10.3^∘C ，较常年偏高 1.1^∘C ，上、中旬气温整体偏高，最大偏高幅度为 8.5^∘C ，出现在8 月中旬的拉布乡，上、中旬称多县域内三站气温距平在 5.5^∘C 以上（图 3、4）。结合旬气温距平分析发现流域气温较常年偏高 1.1～3.3^∘C 时，有利于上游积雪消融。

图 3 2023 年 8 月通天河流域上游站点月气温变化

图4 2023 年8 月通天河流域下游站点月气温变化

2.3 降水分析

2023 年8 月通天河流域附近站点，月降水总量 123.6mm ，较常年同期偏高 46‰ 。各站点月降水总量除曲麻莱巴干乡代曲村外均在 110mm 以上，且上游各站点较常年显著偏多，其中治渠乡政府较常年偏多 102% 。分旬看，8 月上旬流域降水总量为 47.1mm ，较常年偏多 78% ，其中治多治渠乡政府降水较常年偏多幅度最大，偏多 102% ，上游除曲麻莱巴干乡代曲村偏多17% 外，其余各站偏多幅度均在 100% 以上，下游称多县尕朵乡偏多 100% 以上；8 月中旬流域降水总量 48.9mm ，较常年偏多 69% ，上游偏多 88% ，下游偏多 55% ，上游治多县治渠乡政府及曲麻莱秋智乡冬查沟站降水较常年偏多 100% 以上，下游玉树市歇格村降水较常年偏多100% 以上；下旬降水总量 27.6mm ，较常年偏少 6% ，上游偏少 23% ，下游偏多 6% ；总的看，上、中旬上下游降水均偏多，下旬降水偏少，中旬降水总量最多，同流域洪水流量、洪峰显著增长时段基本吻合，治多治渠乡政府及曲麻莱巴干乡代曲村上、中旬降水较常年同期偏多幅度持续大于 100% （图 5，6） 结合旬降水距平率分析发现流域上游降水较常年偏多 88% 以上、下游降水较常年偏多 30% 以上时，有利于流域洪水流量增加。

图 5 2023 年 8 月通天河流域上游站点分旬降水距平率

图 6 2023 年 8 月通天河流域下游站点分旬降水距平率

3 强对流对洪水的增益作用

据区域站及信息员观测统计，2023 年 8 月通天河流域附近及临近站点共计出现 8 次冰雹、短时强降水事件，其中包括 4 次冰雹事件，冰雹直径均大于 5mm ，4 次短时强降水事件，最大小时降水达 29mm 。从时间分布来看短时强降水事件均集中在 8 月中旬，且出现在洪峰增长之前，冰雹则出现在 18 日及 28 日，其中 18 日多彩乡的的冰雹从空间和时间来看同此次洪水事件间联系更为密切。

表2 2023 年8 月通天河流域附近强对流实况

3.1 8 月18 日多彩乡冰雹过程分析

图 7 14 时 16 分（a）、15 时 09 分（b）、16 时 42 分（c）、17 时 58 分（d）CR 图

2023 年 8 月 18 日午后玉树州治多县发生冰雹天气。从雷达产品分析，治多县多彩乡的冰雹出现在8 月16 日17 时后，从组合反射率图像上看（图 7），造成此次冰雹的回波，是由14时出现在多彩乡西方的单体发展移动造成的，回波最强时达60.5dBZ，回波呈西北-东南移动，并于17 时12 分导致多彩乡出现小冰雹，持续时间达 15 分钟。回波持续发展移动，期间回波强度最强达67.5dBZ，18 时左右移至玉树市境内，造成隆宝镇出现直径 5mm 的冰雹，持续时间达20 分钟。

从基本反射率图像（图8）上看，0.5°仰角上，14 时39 分开始有 >45dBZ 的回波出现，15 时 09 分中心强度达到最强（61.5dBZ），1.5°仰角上达 53dBZ，4.3°仰角上达 35dBZ，各仰角强回波稳定维持，且均保持在40dBZ 以上。

图8 15 时09 分 0.5°（左）、4.3°（右）基本反射率图

从VIL 值及其变化看，其多彩乡冰雹 VIL 最大值出现在 15 时09 分，达到 45.5kg/m² ，与出现冰雹的时间相对应，冰雹出现前于14 时51 分骤升，骤升值达 8.5kg/m² 。

图 9 15 时 09 分 HI、VIL 图

3.2 8 月10 日约改镇短时强降水过程分析

2023 年 8 月 10 日曲麻莱县约改镇出现短时强降水，约改镇格前村区域站17 时00 分至18 时00 分整点降水达 22.5mmh. 。分析雷达组合反射率（CR）（图10），17 时前约改镇上空存在分散性的对流，强回波中心达 46dBZ，回波不断生成融合；至 16 时 54 分，回波中心强度达 54dBZ，中心呈团状，强中心维持三个体扫，对应降水初期较大的分钟雨强降水过程中；降水过程中，回波强度维持在 40～50dBZ，最强时达 53dBZ。

图 10 16 时 31 分-17 时 41 分组合反射率

垂直积分液态含水量（VIL）产品（图 11）发现，VIL 在降水开始前在曲麻莱县约改镇上空存在跃增现象 VIL 从 8kg/m² 跃增至 16.5kg/m² ；降水刚开始时，VIL 维持在 12kg/m² ，最大达 19kg/m² ，持续三个体扫；此后又骤降 8kg/m² ，并持续维持 5kg/m² 左右。

图 11 16 时 54 分（左）17 时12 分（右）垂直积分液态含水量

雷达基本反射率产品（R）发现（图 12、13）， 0.5^∘ 仰角上降水开始时，约改镇附近回波中心反射率已达 53dBZ，强回波维持时间较短，降水过程中反射率维持在 35～43dBZ。 1.5^∘ 仰角上，R 在降水开始时回波中心反射率达 46dBZ，降水过程中回波最强时达51.5dBZ，维持在 30～35dBZ. 。2.4°仰角上，R 在降水开始时回波中心反射率达39dBZ，降水过程中维持在30dBZ 左右。3.4°仰角上降水开始时回波中心反射率达32dBZ，降水过程中维持在 20～25dBZ∘ 4.3^∘ 仰角上降水开始时回波中心反射率达 22dBZ，降水过程中维持在20dBZ 左右， 6.0^∘ 仰角上无指示。

图 12 17 时 12 分 1.5°（左）、2.4°（右）基本反射率

图 13 17 时 23 分 3.4°（左）、4.3°（右）基本反射率

4 总结

结合对降水、气温及强对流实况的分析来看，当流域旬降水较常年偏多、气温较常年偏高时存在发生洪水的可能性。基于上述分析得出以下结论：

① 流域上游存在显著积雪的背景下，当沿线气温较常年偏高 2^∘C 、降水总量较常年偏多40%时，存在发生洪水的可能性，治多治渠乡站或可作为重点监测站，当上游日最高气温 >15^∘C 的日数 >10 日时，积雪消融有显著加速。

② 在洪水流量、洪峰已出现上升趋势时，旬气温较常年偏高 1.1～3.3^∘C 、上游降水较常年偏多 88% 以上时，利于流域洪水流量增加。

③ 结合对流天气空间分布及高温实况看，多站日最高温超过 20^∘C 且上一旬气温偏高 5^∘C 以上的背景下，极易触发冰雹、短时强降水等对流天气，而冰雹、短时强降水对已出现洪水有增益作用。

④ 流域上游，出现强单体回波，组合反射率达 60dBZ 以上，且强中心位于 1.5 仰角上，VIL>30kg/m² 骤升值达 8kg/m² 时，出现冰雹的概率较大；当回波呈团状，组合反射率达 45dBZ 以上，且强中心位于1.5 仰角上，VIL 骤升值达 10kg/m² 持续3 个体扫以上时，发生短时强降水概率较大。

作者简介：索南美朵（1997-），女，藏族本科，助理工程师，研究方向：天气预报。