青海省南部牧區一次大到暴雪天氣過程分析

2015-08-14 09:41:16邊秀珊秦永忠

安徽農業科學 2015年24期

邊秀珊，秦永忠

(青海省果洛州氣象局，青海大武 814000)

雪災對青海南部牧區的影響有利有弊，一方面，大到暴雪后長時間積雪形成的雪災，對畜牧業生產、人民生活危害極大，對城市交通及高速公路運輸也造成嚴重的影響;另一方面，大到暴雪為高原冰川、積雪、河流、湖泊以及嚴冬過后牧草返青、生長發育等提供了必要的水分補充。雪災的發生與強降雪密切相關，通常10月～翌年1月的大到暴雪就會形成嚴重的雪災。從20世紀70年代開始很多氣象工作者對暴雪的天氣氣候特征進行了系統的研究，并得出了一些有意義的結論［1－7］。孟雪峰等利用1971～2008年內蒙古117個地面氣象觀測站常規觀測資料，分析了內蒙古大雪的時空分布特征，并開展了天氣學分型研究，將內蒙古大雪分為兩類大型［8－9］。近年來國內也有許多學者從不同角度對青藏高原大(暴)雪天氣進行了深入的研究，如周陸生等從基本分布、氣候特征、環流分型及水汽來源等角度對青藏高原牧區大到暴雪及其引發的雪災進行了分析［10－12］。筆者在此通過分析2015年1月5日發生在青海省南部牧區大到暴雪天氣過程的特征及成因，總結經驗，為今后提高此類天氣的預警、預報準確率提供參考。

1 天氣實況

2015年1月3～6日青海省南部地區出現了降雪天氣過程，期間4日夜間、5日午后部分地區出現了大到暴雪。玉樹州東部、果洛州中南部和黃南南部一線有6個站12 h降雪量達到大到暴雪或暴雪量級，最大降雪中心出現在黃南州澤庫縣，降雪量達11.2 mm(積雪深度10 cm)，達日站次之，降雪量達8.9 mm，積雪深度9 cm(表1)。由于此次過程降雪量大、范圍廣，降雪過后出現強降溫，致使玉樹雜多出現了重度雪災;玉樹清水河、果洛州甘德縣、達日縣、黃南州河南縣出現中度雪災;玉樹囊謙縣、玉樹縣、果洛班瑪縣、久治縣、黃南州澤庫出現輕度雪災。

2 環流形勢分析

2.1 高空影響系統 1月初500 hPa歐亞中高緯為兩脊一槽的形式，烏拉爾山、貝加爾湖以東為脊，亞洲北部為寬廣的低壓區。低緯地區由于烏拉爾山脊前下滑的冷空氣在印度北部堆積，從而形成一中心氣壓為560 hPa的低壓區。4日08:00隨著系統的東移，位于印度北部的低值系統也向東北方向移動，由于青藏高原的爬坡效應，于4日20:00在西藏西部減弱成西北—東南向的高原槽(圖1)，青海南部地區位于高原槽前的SW氣流控制下，且隨著高原槽的進一步東移，青海南部地區自西向東降雪量也開始加大。從各層次風場看，1 月4 日20:00 500 hPa SW急流位于23°～30°N、96°～105°E，中心風速為46 m/s(SW);300 hPa SW急流位于西藏東南部至甘肅南部，中心風速為66 m/s;200 hPa SW高空急流位于玉樹、果洛、黃南南部，風速為70 m/s(圖1a)。青海南部地區位于500～300 hPa急流軸的左側、200 hPa急流軸的右側。高低空急流的這種配置為4日夜間玉樹州清水河、果洛州的甘德和達日、黃南州的河南等地大到暴雪天氣提供了動力條件，同時一致的SW氣流也為此次過程提供了充沛的水汽條件。5日08:00隨著高原槽東移到達玉樹西部至西藏的林芝一線，500～200 hPa西南急流也東移出青海省(圖1b)。玉樹500 hPa風向由西南風轉為西北風，說明低層已有冷空氣入侵，冷空氣的入侵為5日午后青海南部地區的班瑪、久治、河南強降雪天氣再次提供了動力條件。6日凌晨隨著高原槽的出省，青海南部的降雪停止。

表1 2015年1月4日夜間至5日白天降雪實況

2.2 地面要素分析 4日20:00～5日08:00玉樹、果洛至黃南南部△T24為正變溫，△P24為負變壓，5日14:00～20:00隨著500 hPa高原槽東移，自西向東△T24逐漸轉變為負變溫、△P24正變壓，這也說明5日14:00后低層有冷空氣入侵，低層冷空氣的入侵為5日午后青海南部地區強降雪提供了動力條件。從T－Td≤4℃范圍看，高濕區也隨高原槽自西向東移動，大到暴雪的落區與T－Td≤4℃的區域有較好的對應關系。

3 衛星云圖分析

從4日20:00～6日08:00衛星云圖的動態演變(圖2)可看出，4日20:00，由于青海南部地區處于高原槽前一致的西南氣流中，高空急流的抽吸作用使得云系比較深厚，邊界清晰，從孟加拉灣也仍有云系補充進入高原槽云系中;5日01:00，隨著200 hPa高空急流的東移，青海南部地區云系加強，并擴展至玉樹中部、果洛中部和黃南南部一線，青海南部的強降雪也隨之開始;至5日08:00，由于200 hPa急流軸的東移，青海南部地區的強降雪趨于減弱;5日16:00，隨著高原槽的東移和底層冷空氣的入侵，果洛南部至黃南南部的云系發展強烈，班瑪、久治的強降雪及河南的第2次強降雪開始，6日05:00高原槽出境，青海南部地區降雪結束。

圖1 2015年1月4日20:00(a)和5日08:00(b)500 hPa高空形勢及500、300、200 hPa急流

圖2 2015年1月4日20:00～6日05:00紅外云圖演變

4 物理量場分析

4.1 Tlogp圖分析通過對達日站、玉樹站探空資料分析，4日20:00玉樹站500～200 hPa整層為一致的西南暖濕氣流，受西南氣流的影響400 hPa以下相對濕度在80%以上，溫度露點差(T－Td)在2℃(圖3a);4日20:00達日站400～200 hPa為一致的西南氣流，300 hPa以下相對濕度在70%以上，溫度露點差在1～3℃。5日08:00玉樹站400～200 hPa為一致的西南氣流，300 hPa以下相對濕度在61%以上，溫度露點差在1～4℃，500 hPa風向由西南風轉為西北風(圖3b);達日站300 hPa以下相對濕度在79%以上，溫度露點差為2℃。與4日20:00相比，玉樹站相對濕度≥60%的層次由400 hPa以下增至300 hPa以下，溫度露點差≤4℃的層次也由400 hPa以下增至300 hPa以下，至5日08:00玉樹站的濕層更厚，500 hPa風向由西南風轉為西北風，說明低層已有冷空氣入侵;達日站相對濕度≥70%、溫度露點差≤4℃，與4日20:00相同，仍維持在300 hPa以下。

4.2 水汽條件強降雪需要水汽的大量輸送，分析達日站相對濕度時間空間剖面圖(圖4)可以看出，4日20:00～5日20:00果洛500～300 hPa相對濕度＞70%，可見此次降雪過程中水汽條件十分充沛。相對濕度＞85%的高濕區則出現在4日凌晨至5日上午500～400 hPa，這與青海南部地區4日夜間的強降雪出現時間相吻合。

圖3 2015年1月4日20:00(a)和5日08:00(b)玉樹站Tlogp

圖4 2015年1月4～6日達日相對濕度時間空間剖面

4.3 動力條件分析一般情況下，降雪區的位置和強度與高層輻散場和低層輻合場有較好的對應關系。分析1月4～5日20:00青海南部地區渦度的垂直演變可以看出，4日20:00 500 hPa青海南部的大部分地區處于正渦度區，300 hPa正渦度區近一步擴大，中心值達 6 ×10－4s－1，200 hPa 正渦度區已為負渦度區(圖5)。說明青海南部地區由于高空SW急流的抽吸作用，形成明顯的低層輻合、高層輻散。5日08:00，隨著高空急流的東移，急流的抽吸作用也隨之減弱，青海南部地區500～200 hPa均是正渦度，渦度的大值中心仍在300 hPa，但渦度的中心值達8×10－4s－1，說明5日08:00青海南部地區輻合加強，低層冷空氣的入侵使得輻合抬升，從而造成了午后青海南部地區的強降雪。