昌都地區冰雹時空分布及多少雹年環流特征

孫曉光 王騰 卓永 張建春 李白萍 孫祿

摘要 根據1980～2012年昌都地區7個測站冰雹資料，結合NCEP再分析資料，通過數理統計及小波分析等方法，分析近33年來昌都地區冰雹天氣的時空分布特征及多少雹年環流特征。結果表明，多雹區位于西北部及東南部，次多雹區位于昌都、左貢一帶，少雹區位于洛隆、八宿一帶;近33年來昌都地區年平均冰雹日數呈明顯減少趨勢，且存在著準3年、7年、15年、25年的4類尺度的周期變化規律;冰雹主要集中在5～10月，冰雹月變化呈現明顯雙峰型;冰雹出現時間具有明顯的日變化，一日之中冰雹時段集中在10：00～22：00;多、少雹年存在明顯的環流差異，多雹年昌都地區處于負距平區，少雹年對應正距平區。

關鍵詞 昌都地區;冰雹;時空分布;環流特征

中圖分類號 S161.6 ?文獻標識碼

A ?文章編號 0517-6611（2014）34-12190-03

冰雹是在強對流云中生成的固態降水物，由強對流系統引發的劇烈天氣現象，通常發生在暖背景下[1-2]。冰雹因來勢猛、強度大，瞬間即能造成巨大的損失。近些年來，國內許多學者對不同地區的冰雹的天氣特征[3-9]、預報方法[10-13]、冰雹災害[14-16]等進行了大量的分析，如蔡義勇等分析了福建省冰雹時空分布與天氣氣候特征，得出冷暖空氣相遇是春季降雹的主要原因，午后局地上空形成強輻合區是夏季降雹的主要原因[4];張智等對寧夏省冰雹時空分布特征進行了分析，并對多少雹年代大氣環流進行了研究[5]。這些研究加深了人們對冰雹天氣過程的認識，也對冰雹預報預警提供了參考。

西藏高原冰雹出現頻繁，雹日之多居全國之首，比同緯度其他地區要高出十幾倍，甚至幾十倍[17]。冰雹是繼干旱和霜凍后對西藏農牧業影響最大的氣象災害，為此，氣象工作者對西藏局部地區冰雹的成因分析、氣候特征及防雹對策等方面進行了大量的研究[18-24]。昌都地區位于西藏高原東部，地處橫斷山脈和三江（金沙經、瀾滄江、怒江）流域，受南北平行峽谷及中低緯度地理位置等因素的影響，氣候具有垂直分布明顯和區域性差異大的特點，為獨特的地理單元，因此，研究該區域冰雹天氣的特征對防災減災具有重要意義。筆者利用1980～2012年昌都地區7個測站冰雹天氣資料及NCEP再分析資料，分析冰雹的時空分布特征、歷史演變規律及多、少雹年的環流特征，以期為冰雹預報、人工消雹等提供參考。

1 資料與方法

昌都各地建站年參差不齊，為了數據的統一性、分析結果的可信性，在此選取1980～2012年昌都地區7個測站的冰雹資料;選取同期NCEP/NCAR再分析500 ?hPa高度場資料，格點間距為2.5°×2.5°。規定凡一個測站在1 d內出現一次或一次以上冰雹天氣現象，不論其時間長短均算作一個冰雹日。距平場所用平均為1981～2010年500 hPa環流平均。所采用分析方法為數理統計方法。

2 冰雹時空分布特征分析

2.1 空間分布

從昌都地區年平均冰雹日分布圖（圖1）可以看出，多雹區位于西北部及東南部，年平均冰雹日在8.8～10.5 d，其中類烏齊站年平均出現10.5次冰雹，為全地區最多;次多雹區位于昌都、左貢一帶，冰雹日在5.0～5.2 d;少雹區位于洛隆、八宿一帶，冰雹日在0.5～1.1 d，而八宿地處念青唐古拉山和伯舒拉嶺背風坡雨影區，氣候干燥，少雨，年平均雹日為0.5 d，為全地區最少。

圖1 1980～2012年昌都地區年平均冰雹日分布

2.2 時間變化特征

2.2.1 年際變化。

由昌都地區1980～2012年年均冰雹日數年際曲線（圖2）可見，近33年來昌都地區平均冰雹日數年際變化振幅十分明顯，最大值出現在1984年，為14.1 d，最小值出現在2011年，僅為1.4 d;20世紀80年代為冰雹多發期，90年代初期至今呈波動下降趨勢;1980～2012年昌都地區年均冰雹日數變化率為-1.78 d/10a，且通過了顯著性水平ɑ=0.05的信度檢驗，說明近33年來昌都地區年平均冰雹日數呈減少趨勢，為了更好地說明這點，在此分別計算了7個站點的冰雹日數氣候趨勢系數和傾向率，結果表明，丁青、類烏齊、芒康氣候傾向率分別為-3.73、-3.28、-3.47 d/10a，且均通過了顯著性水平α=0.05的信度檢驗，說明以上3站呈明顯下降，昌都及左貢也呈現下降趨勢，但未通過檢驗，八宿、洛隆兩地沒有明顯的上升及下降趨勢。

為了更好地了解昌都地區1980～2012年平均冰雹日數變化規律，對平均冰雹日數作Morlet小波變化。由圖3a可見，在平均冰雹日數演變中存在著準3年、7年、15年、25年的4類尺度的周期變化規律，其中，3年周期在整個分析時段表現非常穩定，7年周期在20世紀80年代到2000年左右表現穩定，進入21世紀以后有所減弱， 15、25年周期在分析時段內一直持續強盛態勢。從平均冰雹日數小波方差圖（圖3b）可以看出，圖中存在4個較為明顯的峰值，其中最大峰值對應25年左右的時間尺度，說明25年左右的周期震蕩最強，其后分別為15、3、7年的時間尺度。說明以上的4個周期控制著平均冰雹日數在整個分析時段內的變化特征。

2.2.2 月變化。經分析，昌都地區冰雹主要集中在5～10月，占冰雹總日數的96.6%，11月～次年1月幾乎沒有冰雹出現;冰雹月變化呈現明顯雙峰型，其中9月最多，占全年的

圖2 1980～2012年昌都地區平均冰雹日數年際變化

圖3 1980～2012年昌都地區平均冰雹Morlet小波系數實部（a）及小波方差（b）

22.6%，6月次多，占全年的19.4%。統計昌都各地的冰雹峰型

發現，昌都地區各地冰雹日數呈雙峰型，峰值多出現在6和9月，丁青、類烏齊峰值出現在6和9月，昌都、洛隆峰值出現在5和9月，八宿峰值出現在6和10月;而左貢、芒康呈單峰型，峰值分別出現在8、9月。

2.2.3 日變化。從1980～2012年昌都地區一日不同時刻冰雹出現次數所占比例（圖4）可以看出，冰雹出現時間具有明顯的日變化，一日之中冰雹時段集中在10：00～22：00，占冰雹出現次數的98.4%，其他時段鮮有冰雹出現。尤其是14：00～18：00，由于高原的熱力作用使午后地面升溫快，層結極不穩定，對流活動強烈發展而造成了雷暴、冰雹等強對流天氣頻繁的發生[18]，降雹最多，占冰雹出現次數的73.8%，其中16：00出現的最多，占18.1%。

圖4 1980～2012年昌都地區一日不同時刻冰雹出現次數所占比例

3 多少雹年的環流特征分析

對冰雹日數進行排序，從最大值年份選出5年為多雹年份，從最小值中選取5年為少雹年份，如果數值相同，則選入代表年份。按上述方法選取1980、1982、1983、1984、1986、1989、2012年共7年為多雹年代表年份，選取2003、2006、2008、2009、2011年共5年為少雹年代表年份。昌都地區的冰雹天氣主要發生在5～9月，占全年的89.8%，在此主要利用5～9月500 hPa平均高度場及多少雹年5～9月500 hPa平均高度與歷年同期的距平場，分析多雹年與少雹年環流背景的差異。

從昌都地區多冰雹年5～9月500 hPa平均高度場及距平合成場（圖5a）可以看到，巴爾克什湖西部高壓脊強盛，西太平洋副熱帶高壓明顯偏弱，伊朗高壓偏弱，東伸脊點位于55°E附近，昌都地區處于孟灣低槽槽前西南氣流控制區域，這對孟灣的暖濕氣流北上高原、發展對流性不穩定層結、形成強對流天氣非常有利;從距平場上看，巴爾克什湖西部高壓脊區表現為很強的正距平區，其底部為負距平區，昌都地區處于負距平區，距平值在-2～-6 Pa，這樣的分布有利于冷空氣南下高原，進而影響昌都地區。與多雹年相比，少雹年巴爾克什湖西部高壓脊高壓脊偏弱，對應負距平區，西太平洋副熱帶高壓及伊朗高壓明顯偏強，對應正距平區，584 dagpm線在孟灣地區形成閉合中心，槽區明顯偏弱，昌都地區仍處于槽前西南氣流控制區域，對應為弱的正距平區，距平值在0.5～2.0 Pa，冷空氣活動減弱、水汽來源不充分，致使昌都地區冰雹天氣減少（圖5b）。

注：實線表示高度場，虛線表示距平場。

圖5 昌都地區多冰雹年（a）和少雹年（b）5～9月500 hPa平均高度場及距平合成場

4 結論

（1）多雹區位于西北部及東南部，次多雹區位于昌都、左貢一帶，少雹區位于洛隆、八宿一帶，而八宿由于地形因素影響，年平均雹日為0.5 d，為全地區最少。

（2）近33年來昌都地區年平均冰雹日數呈明顯減少趨勢，且存在著準3年、7年、15年、25年的4類尺度的周期變化規律，且4個周期控制著平均冰雹日數在整個分析時段內的變化特征。

（3）昌都地區冰雹主要集中在5～10月，占冰雹總日數的96.6%，其中9月最多，占全年的22.6%;冰雹月變化呈現明顯雙峰型，各地大部也均表現為雙峰型，而左貢、芒康呈單峰型。

（4）昌都地區冰雹出現時間具有明顯的日變化，一日之中冰雹時段集中在10：00～22：00，其他時段鮮有冰雹出現，其中16：00出現的最多，占18.1%。

（5）對比分析多、少冰雹年5～9月500 hPa平均高度場及距平合成場，在多雹年巴爾克什湖西部高壓脊強盛對應很強的正距平區，西太平洋副熱帶高壓偏弱，伊朗高壓偏弱，昌都地區處于負距平區，這樣的分布有利于冷空氣南下高原，進而影響昌都地區;少雹年巴爾克什湖西部高壓脊高壓脊偏弱，對應負距平區，西太平洋副熱帶高壓及伊朗高壓明顯偏強，對應正距平區，昌都地區正距平區，冷空氣活動減弱、水汽來源不充分，致使昌都地區冰雹天氣減少。

安徽農業科學 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 2014年

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