高泉墾區(qū)春夏季大降水天氣氣候特征分析

郭靜

（兵團(tuán)第七師氣象局，新疆 奎屯 833200）

高泉墾區(qū)春夏季大降水天氣氣候特征分析

郭靜

（兵團(tuán)第七師氣象局，新疆 奎屯 833200）

本文對(duì)第七師高泉墾區(qū)42年來春夏季大降水資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，掌握了本地春夏季一般降水分布特征及大降水出現(xiàn)的時(shí)段和時(shí)間，提出了有效的預(yù)報(bào)思路和分析方法，有助于提高高泉墾區(qū)春夏季大降水預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確率。

高泉墾區(qū)；春夏季；大降水；特征分析

第七師高泉墾區(qū)地處北疆沿天山中段北側(cè)，春夏季大降水發(fā)生十分頻繁，且雨量相對(duì)集中，而降水的多少與農(nóng)牧業(yè)的生產(chǎn)有著直接的關(guān)系。同時(shí)，大降水的發(fā)生又是造成洪水危害的主要因素。一二四團(tuán)氣象站曾測得的10 min降水量達(dá)19.6 mm的數(shù)據(jù)，至今仍是高泉墾區(qū)短時(shí)強(qiáng)降水的極大值。

1 春夏季大降水發(fā)生的天氣氣候特征

1.1 資料及標(biāo)準(zhǔn)

1.1.1 資料的選取

對(duì)高泉墾區(qū)1970—2012年共42年春夏季（3～8月）逐日降水資料進(jìn)行普查，選取其中91個(gè)大降水個(gè)例進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

1.1.2 標(biāo)準(zhǔn)的確定

根據(jù)新疆氣象部門對(duì)大降水的定義，一般把日降水量≥10.0 mm的日數(shù)定為一個(gè)大降水日，因此，對(duì)混合降水符合上述條件的作同等對(duì)待。

1.2 天氣氣候特征

1.2.1 時(shí)間分布特征

圖1 高泉墾區(qū)春夏季各月大降水發(fā)生次數(shù)

統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，高泉墾區(qū)春夏季大降水的發(fā)生次數(shù)在各月有著顯著的差異，通常以5月最多，3月最少，并且春夏季會(huì)分別出現(xiàn)一個(gè)峰值 （見圖1）。

1.2.2 時(shí)段分布特點(diǎn)

高泉墾區(qū)大降水具有夜間多發(fā)的特點(diǎn)，占到大降水發(fā)生的53%，另有部分大降水是從夜間開始持續(xù)到白天，這類大降水的發(fā)生在36%。白天大降水的發(fā)生通常在午后至傍晚的時(shí)段里，大多數(shù)持續(xù)到凌晨零點(diǎn)左右結(jié)束。統(tǒng)計(jì)還顯示，有相當(dāng)一部分大降水是在12 h內(nèi)完成的，而且產(chǎn)生的降水量往往代表了或接近于該日的日總降水量，這類降水占到已發(fā)生大降水的85%。

1.2.3 降水變率顯著

春夏季降水量的分布年際差異很大，最多年份的降水量可達(dá)189.4 mm，最少年份僅有46.5 mm。對(duì)該期大降水而言，發(fā)生最多的年份會(huì)出現(xiàn)7次，個(gè)別年份同期則不出現(xiàn)，如1973年、1975年、1984年、1986年、1989年、1996年、1999年、2002年等。

1.2.4 雨強(qiáng)特征

以1日最大降水量占該地多年平均年降水量的百分比作為降水相對(duì)強(qiáng)度指標(biāo)，統(tǒng)計(jì)高泉墾區(qū)1970—2012年間1日最大降水量為29.3 mm，相對(duì)雨強(qiáng)可達(dá)18%，略低于北疆的平均水平。（據(jù)最新數(shù)據(jù)顯示，2008年5月19日出現(xiàn)了44.1 mm的日最大降水量，使雨強(qiáng)高達(dá)27%，遠(yuǎn)高于北疆20%的平均水平）。

1.2.5 大降水總量值

圖2 大降水對(duì)月降水量的貢獻(xiàn)

由于大降水常表現(xiàn)為爆發(fā)性強(qiáng)、時(shí)間集中、過程強(qiáng)度大，往往一次大降水強(qiáng)度集中在某一很短時(shí)間內(nèi)，這樣的大降水過程促使月或年降水總量發(fā)生質(zhì)的變化。如：一二四團(tuán)1978年7月12日的大降水過程，雨量集中，1分鐘降水量達(dá)19.6 mm，接近日總量85%；而1980年7月12日高泉墾區(qū)1 h降水量達(dá)17.0 mm，幾乎為日降水總量（17.5 mm），在北疆地區(qū)已達(dá)暴雨強(qiáng)度。大降水可以改變?cè)禄蚰杲邓偭康慕y(tǒng)汁特征，使降水總量分布失衡。如：高泉墾區(qū)2005年7月連續(xù)出現(xiàn)3次大降水過程，造成該月降水總量異常偏多，是歷年7月平均降水量的342%（見圖2）。

1.2.6 大降水的連續(xù)性

據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，在高泉墾區(qū)春夏季發(fā)生的91次大降水過程中，有12次是連續(xù)發(fā)生的，雖然降水次數(shù)僅占總降水次數(shù)的13%，但過程降水量都超過了20.0 mm，最長降水日數(shù)為4 d，連續(xù)最大降水量達(dá)31.6 mm，其中，1974年4月4～5日連續(xù)降水量均超過10.0 mm，2004年4月29～30日降水量均為15.8 mm，總量達(dá)31.6 mm，表明了高泉墾區(qū)春夏季大降水具有顯普的連續(xù)性的特點(diǎn)。

2 春夏季大降水的水汽輸送

通過對(duì)91個(gè)大降水個(gè)例進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，認(rèn)為北支系統(tǒng)可攜帶的水汽遠(yuǎn)不如南支系統(tǒng)帶來的水汽，這與墾區(qū)臨近天山水汽受到天山的阻擋有著密切的關(guān)系。

水汽輸送的貢獻(xiàn)可以通過水汽通量的數(shù)值計(jì)算得出：式中：Q表示水汽通量；g表示水汽質(zhì)量；Vq表示水汽平流矢量。

若按200km的網(wǎng)格，可利用水汽散度公式計(jì)算：

式中：D表示不同方向的水汽路徑；Vn表示n方向水汽輸送速度；q表示空氣實(shí)際比濕。通常q＜0.04 g；dp表示理想氣壓的微增量；dL表示長波槽微增量。

計(jì)算結(jié)果顯示，由北方路徑完成的水汽通量可達(dá)89%，且700 hPa以下的水汽輸送可占94%，說明了底層水汽輸送的重要性。

3 單站要素分析

3.1 氣壓

在氣壓分析研究中我們根據(jù)氣壓變化在大降水中的表現(xiàn)形勢(shì)，對(duì)所選91個(gè)大降水個(gè)例發(fā)生前的基本形式做了統(tǒng)計(jì)分型，結(jié)果確定為降壓型和升壓型2種基本類型。

降壓型表現(xiàn)為日平均氣壓突然轉(zhuǎn)折時(shí)，該時(shí)氣壓值能由峰值急劇轉(zhuǎn)向（也有緩慢下降），且達(dá)到谷底，隨后出現(xiàn)反彈，或急升，或緩升。此時(shí)以谷值作為起報(bào)日，預(yù)報(bào)時(shí)效為未來1～2 d內(nèi)可出現(xiàn)大降水過程。統(tǒng)計(jì)資料顯示，降壓型發(fā)生的較為頻繁，在91個(gè)個(gè)例中共有58例，占總次數(shù)的63.7%。統(tǒng)計(jì)中還發(fā)現(xiàn)，有時(shí)氣壓的下降呈連續(xù)性，這主要是發(fā)生在中亞低渦少動(dòng)的形勢(shì)下，造成了本地氣壓的持續(xù)下降，值得注意的是，該型常是造成本地持續(xù)性降水的主要形式，且在降壓型中占有一定比例。但從大多數(shù)情況來看，大降水的表現(xiàn)形式仍以孤立發(fā)生為主，表現(xiàn)出了高泉墾區(qū)春夏季大降水具有局地性的特點(diǎn)。

升壓型日平均氣壓常在小范圍內(nèi)波動(dòng)變化，當(dāng)發(fā)生突然升壓并達(dá)到該時(shí)段內(nèi)氣壓值的極大值后，隨之急劇下降，此時(shí)，可把該峰點(diǎn)日作為過程的起報(bào)日，預(yù)報(bào)未來1～3 d內(nèi)有利于大降水過程的出現(xiàn)。統(tǒng)計(jì)中，升壓型共出現(xiàn)32次，占35%左右。同樣，在氣壓的變化中，也可出現(xiàn)類似的持續(xù)性升壓現(xiàn)象，判斷的關(guān)鍵是該值的轉(zhuǎn)折與否和是否達(dá)到了該期的峰值。值得注意的是，該類型天氣過程往往是孤立的，常在前期有弱的降水過程出現(xiàn)，有時(shí)甚至是連續(xù)性過程，因此，這類天氣形勢(shì)的預(yù)報(bào)難度較大，應(yīng)綜合考慮其它因素的影響。統(tǒng)計(jì)中，還有6次大降水在發(fā)生前氣壓變化無規(guī)則，出現(xiàn)持續(xù)的緩升或緩降，無特征變化，所占比例不足1%，也是導(dǎo)致大降水短期預(yù)報(bào)中漏報(bào)的主要原因。

3.2 氣溫

氣溫的異常能表征大降水發(fā)生前兆，一致的認(rèn)為是：在大降水天氣之前的2～3 d，氣溫明顯回升，有時(shí)則表現(xiàn)為持續(xù)的高溫，甚至天氣發(fā)生才結(jié)束。

3.3 濕度

濕度是反映大氣在運(yùn)動(dòng)中水汽變化的物理量，近地層的濕度變化可直接測得或計(jì)算求得，一般情況下，在大降水來臨之前2～3 d，往往表現(xiàn)出空氣干燥，濕度呈下降趨勢(shì)。但分析中也發(fā)現(xiàn)，有的大降水在發(fā)生之前，空氣濕度偏大，此種情況多發(fā)生在春季，與已有的連續(xù)弱天氣過程和地形及下墊面性質(zhì)有一定關(guān)系。

4 小結(jié)

（1）掌握本地春夏季一般降水分布特征及大降水出現(xiàn)的時(shí)段和時(shí)間，能有助于分析大降水的客觀性。（2）應(yīng)用500 hPa高空?qǐng)D及時(shí)掌握春夏季歐亞范圍內(nèi)環(huán)流形勢(shì)的演變及鋒區(qū)特征，了解南支鋒區(qū)系統(tǒng)是否活躍，副熱帶高壓西南急流強(qiáng)度變化狀況等。（3）在春夏季大降水出現(xiàn)的強(qiáng)度變化上，需要著重考慮高空系統(tǒng)與地面形勢(shì)的配置。如冷鋒、地面高壓的路徑及強(qiáng)度。（4）應(yīng)用850 hPa水汽通量圖能夠掌握春夏季水汽最大集結(jié)區(qū)及移送情況的有效途徑。（5）在精準(zhǔn)預(yù)報(bào)工作中，應(yīng)考慮大降水出現(xiàn)的季節(jié)和地形對(duì)水汽水平流動(dòng)與垂直蒸發(fā)的影響作用。

[1]王嬌，任宜勇.新疆降水與環(huán)流場演變研究[J].干旱區(qū)研究，2005，25（2）：174-178.

2014—12—09