09.28～09.29北疆沿天山中東部大降水分析

丁虎

摘要：本文依據實時觀測資料和衛星云圖資料分析了2015年9月27日夜間至29日白天的沿天山中東部的一次降水（雪）。結果表明，本次大降水過程是在較強冷空南下入侵，高空急流和低空輻合切變線加地形抬升共同作用，存在較深厚的輻合輻散和垂直上升運動背景下產生，其主要水汽來自于西方路徑。

關鍵詞：09.28～09.29；北疆沿天山中東部；大降水

1.實況分析

1.1降水和溫度實況

受西西伯利亞南下的較強冷空氣影響，2015年9月27日到29日北疆地區普遍出現小量雨或雨夾雪，沿天山烏蘇市以東除石河子市到昌吉沿線小到中量外均為大量的雨，烏魯木齊市及以東的天山山區雨轉雪，天池、木壘和巴里坤站達暴雪量，雪量分別為25mm、28.2mm、22.4mm，并形成14～25cm的積雪，降雪量大、降雪強度強、持續時間長、積雪深度厚為近年來歷史同期所罕見，30日～10月1日北疆最低氣溫普遍降到0℃以下，出現重霜。9月28～29日白天，天山東部沿山及山區出現暴雪，圖1顯示從28日08時至29日20 時天池站累積降雪量25mm，木壘站降雪28.2mm。從28日08時至29 日20 時逐6 小時的降雪量演變看，28 日14時后降雪開始降雪明顯增大，28 日14時 ～29日14時累積降雪量達到23.3mm，29日02～08時天池站6小時累積降雪量達到8mm，從29日14時以后，降雪明顯減弱，降雪過程趨于結束。從降水過程的特點看，分布兩個主要降水帶，烏蘇市至莫索灣一線，以降水為主，另一個在烏魯木齊以東的沿天山以及天山山區，以降雪為主。

1.2 天氣過程

從27日20時500hPa高度場和探空風場看（圖2a），中亞到西西伯利亞地區有龐大的深厚冷渦系統，冷中心相對穩定，北疆沿天山處于冷渦底部西西南急流的控制下；從27日20時到28日20 時巴爾喀什湖北側有橫槽轉向南下東移，隨著高空槽轉向東移加深，低槽底部的高空西南急流有明顯加強，槽底部西南急流逐漸東移。從27日20時FY2E衛星紅外云圖上，巴爾喀什湖南部伸向北疆西部北部渦旋狀云系。到28日20時，冷空氣進一步南下，轉向南下低槽與南支低槽系統相結合，新疆西部形成了較深的南北向槽，槽前500hPa的西南風急流進一步加強，此時云系后邊緣光滑整齊，表明高空急流在加強；云系具有向偏東方向伸展的纖維狀卷云云砧，表明高空流出較清楚，具有較強的高空輻散，有利于中低層垂直運動的發展。受到鋒面云系的影響，從28日14時開始，北疆沿天山東部降雪有明顯增強，最強的降雪時段出現在28日夜間。

2.水汽條件分析

強降水需要水汽的持續大量輸送，本次過程中 水汽通量的分布圖（圖略）可以看到，27日08時（北京時，下同）水汽通量還比較小，27 日20 時起700hPa水汽通量在上游的邊界地區迅速增大至12.8g·hPa-1·cm-1·s-1，其高值區域沿緯向伸向北疆沿天山地區，在高度層上，向下延伸到850hpa，這支高水汽帶通過高空急流被大量輸送至降水區，降水開始。而在此后這股富集水汽帶開始逐漸減弱，在850hpa上反而有所增加，并在降水中心維持大值中心（圖略），中心值到4.5g·hPa-1·cm-1·s-1。本次過程最強的水汽通量在700hpa，水汽輸送強度偏弱。

水汽通量散度場揭示了水汽輻合匯集與大降水區域的吻合，在9月27日20時水汽通量散度輻合中心區 在克拉瑪依至炮臺站一帶，而此時降水就從這一帶開始并逐漸增大，28日20時輻合中心東移到沿天山東部和天山山區，這一帶降水也開始增大，并在這一帶形成暴雪，從時間垂直剖面圖中可以看到水汽輻合中心集中于700hpa附近，850hpa附近有水汽通量的輻散存在，這與降水過程中產生的下沉氣流有關（圖3）。

3.動力和熱力條件分析

天氣學原理表明降水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。分析散度的垂直演變圖（圖略）可以看到，27 日20 時北疆沿天山中西部上空925-500hPa高度層出現-7.5×10-5s-1的輻合大值區，與存在于天山北坡中段的850hpa切變線相對應，500-200hpa高度層也疊加著輻合中心東，位置較925-500hPa高度層偏東，沿天山中西部降水開始。可以看到輻合運動十分深厚。到28 日20時925-500hPa高度層輻合區向東擴展，輻合中心出現在天山山區，達到-9.1×10-5s-1，沿天山地區全部為輻合運動覆蓋，而在500-200hpa高度層存在范圍廣泛的輻散運動區，散度場的這種分布有利于垂直運動加強，高層輻散和中低層深厚輻合導致上升運動加強，與此對應，沿天山東部的天池站6h降雪量達8mm 左右，是降雪最強時段。29日20時高層輻散中心減弱消失，低層輻合也明顯減弱，降雪逐漸停止，炮臺和天池站散度時間剖面分布與降水始終相對應。

垂直速度的變化（圖4），在降水（雪）期間上升運動比較強盛，27日20時大值區從低層925hPa一直伸展到高層300 hPa，最大中心位于600hPa，中心值達-0.52Pa·s-1。此后上升運動區逐漸東移，且強度有所加強，到28日20時，上升運動大值區已東移到烏魯木齊移動的沿天山和天山山區，最大中心上升到500hpa，并維持到29日08時。綜合散度的垂直分布可知，27日20時低層輻合、高層輻散中心出現在北疆沿天山中部，造成了該區域的大降水中心。28日08時以后上升運動大值區逐漸東移，沿天山中西部降雪趨于結束，而隨著上升運動大值區東移，最強上升運動區出現在烏魯木齊以東的沿天山地區，最強降水落區也出現在東天山山區。

4.大尺度和中尺度的配合分析

從500hPa高度場以及風場上看，造成此次強降水過程過程的天氣系統演變還是相當清楚的。27日20時隨著巴爾喀什湖北部低槽轉向東移，低槽底部的急流也向東偏北北方向伸展，自西向東橫跨天山山脈；槽前方的偏西急流也迅速加強。沿天山北坡中西部處于槽前高空急流入口區右側，有利于垂直運動的加強，也對上游地區水汽輸送起到了強有力引導作用，同時南下冷空氣受到天山地形阻擋作用，加強了該區域的上升運動，27日夜間到28日白天烏蘇到莫索灣一帶產生了較強降水。28日午后開始巴爾喀什湖北部冷渦轉向東移與南支小槽結合，槽前西南急流進一步加強并緩慢東移，隨著急流入口區的東移，強降水區隨之東移至沿天山以東，29日08時以后，隨著低槽東移南壓，降水過程趨于結束。

從27日20時到28日20時850-700hPa北疆沿天山地區持續維持西北或偏北風，850hpa圖上在沿天山附近長時間維持東西向切變線，這加強了地形的輻合抬升作用，有利于中低層水汽匯合和降水。

5.云圖特征

從云圖的連續監測和分析（圖略）可以看出，本次降水過程水汽主要來自于西方路徑，其水汽輸送分成兩條路徑，一條是27日白天至28日上午自塔什干經伊犁東北上至烏蘇、炮臺，最后經阿勒泰青河出境，這條路徑是造成烏蘇至莫索灣大雨的主要水汽來源；另一條是28日白天至29日上午自塔什干沿天山南麓東進至烏魯木齊、天池木壘和巴里坤后出境，這條路徑是造成烏魯木齊以東沿天山及天山山區大降水的主要水汽來源。

6.結論

6.1 本次大降水過程是高空急流和低空輻合切變線加地形共同作用背景下產生。

6.2 存在較深厚的輻合輻散和垂直上升運動背景下產生，其主要水汽來自于700hap以下西方路徑。

6.3 云圖跟蹤分析表明，本次降水過程主要水汽來自于西方路徑，分別是經伊犁過天山東北上和沿天山南麓東移至東天山。