青藏高原一次暴雪過程診斷分析

白覺平措　索朗央金

摘要 利用常規(guī)觀測資料、NCEP 1°×1°每6 h分析資料、fnl資料，結(jié)合分析FY2C水汽圖像和水汽云圖，從500 hPa環(huán)流背景、影響系統(tǒng)及水汽、動力條件等方面對2013年1月17～19日青藏高原的一次暴雪過程進行了診斷分析。結(jié)果表明，此次暴風雪天氣發(fā)生在北半球環(huán)流呈三槽兩脊經(jīng)向度較大的環(huán)流背景下；伊朗南支槽是主要的影響系統(tǒng)；高層強烈輻散配置導致強垂直上升運動；伊朗南支槽東移上高原，西太平洋副熱帶高壓的位置和強度有利于伊朗南支槽的加強、維持、緩慢東移來影響高原西部，即伊朗南支槽為此次高原西部的暴風雪天氣提供了穩(wěn)定的環(huán)流背景，同時不能忽視高原大地形的影響。

關(guān)鍵詞 暴雪；環(huán)流背景；水汽條件；動力條件；青藏高原

中圖分類號 S161.6 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2016）05-214-06

Abstract By using conventional observation data， every 6 hours data of NCEP1°×1°， fnl data， combined with the analysis of FY2C water vapor image and water vapor cloud， a snowstorm process in Tibetan Plateau during Jan.17-19， 2013 was analyzed from aspects of 500 hPa circulation background， influence system and water vapor， dynamic conditions. The results showed that the snowstorm occurred in northern hemisphere circulation with three slots and two ridges and greater degree； southern Iran trough was the main influencing system； high intense divergence caused strong vertical ascending motion； southern Iran trough eastward on the plateau， the location and intensity of the West Pacific subtropical high were conductive for southern Iran trough to strength， maintain， slowly eastward to influence the western plateau， namely southern Iran trough provides a stable circulation background for the snowstorm in western plateau， also cannot ignore the influence of megarelief of Tibetan Plateau.

Key words Snowstorm； Circulation background； Water vapor condition； Dynamic condition； Tibetan Plateau

西藏的地形不僅復雜，且地貌組合形式的區(qū)域差異很大，大致可分為南部喜馬拉雅山區(qū)、喜馬拉雅山北麓湖盆區(qū)、雅魯藏布江中游谷地、藏北高原湖盆區(qū)和藏東高山峽谷區(qū)[1]，平均海拔高度在4 000 m以上[2]。西藏高原大地形是高原天氣系統(tǒng)發(fā)生、發(fā)展最重要的內(nèi)部因素，并極大地影響了東亞大氣環(huán)流和天氣、氣候。

我國的暴雪災害主要集中在西北高山區(qū)和東北地區(qū)[3-4]，青藏高原的積雪多是干松雪，冬春季節(jié)隨風飄揚匯集在背風的坡上和山溝谷口，深度可達數(shù)米，造成了封山、交通阻塞、人畜被困，還會直接危及到人民生命財產(chǎn)的安全。因此，要更深入研究高原暴雪形成的原因[5]、雪災發(fā)生和發(fā)展及其演變的規(guī)律。我國對暴雪的天氣學研究有更多的關(guān)注，其后不同學者也對大雪和暴雪個例過程進行了分析[6-10]，如林志強等[7]分析表明高原區(qū)域性強降雪主要環(huán)流形勢可分為印度低壓型、階梯槽型、巴湖高脊型和高原低渦-切變型4類；余燕群[11]分析指出高低空急流相互耦合為強降水的產(chǎn)生提供了非常有利的動力條件；旦增卓嘎等[12]研究表明普蘭縣和聶拉木縣特殊的地理地形對降水過程有重要作用。筆者利用常規(guī)觀測資料、NCEP 1°×1°每6 h分析資料、fnl資料，結(jié)合分析FY2C水汽圖像和水汽云圖，從500 hPa環(huán)流背景、影響系統(tǒng)及水汽、動力條件方面對2013年1月17～19日青藏高原的一次暴雪過程進行了診斷分析，以期提高該地區(qū)暴雪預報的準確率。

1 實況及災情分析

1月17日夜間，阿里地區(qū)、日喀則地區(qū)西南部和藏北地區(qū)開始降雪，藏北地區(qū)安多—比如—索縣以及林芝地區(qū)波密—米林等下小雪，降雪量為0～5 mm。 而西南部的札達—普蘭—帕羊—聶拉木一線出現(xiàn)暴雪，其中普蘭和聶拉木常規(guī)觀測站已達特大暴雪，截止20日08：00，過程累積降雪量為普蘭53.0 mm、積雪深度37 cm，聶拉木59.7 mm、積雪深度35 cm，獅泉河4.1 mm、積雪深度4 cm（圖1）；札達縣積雪深度12 cm、達巴鄉(xiāng)積雪深度20 cm、馬攸積雪深度30 cm。同時日喀則和阿里地區(qū)出現(xiàn)了大范圍的大風。19日09：00開始，降雪過程逐漸減弱東移，與此同時，19～22日出現(xiàn)明顯的雪后降溫過程（圖2），阿里和日喀則地區(qū)西部普遍降溫超過6 ℃，降溫強度達6～14 ℃。21日根據(jù)遙感中心發(fā)布的最新積雪監(jiān)測分析，阿里地區(qū)札達縣、普蘭縣、噶爾縣和日土縣積雪面積分別占全縣總面積的78.06%、80.53%、53.67%和45.45%，日喀則地區(qū)吉隆縣、聶拉木縣、薩嘎縣和仲巴縣積雪面積分別占全縣總面積的85.36%、68.10%、71.94%和51.78%（圖3）。此次暴風雪天氣過程對阿里地區(qū)和日喀則地區(qū)交通運輸、牧業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)設(shè)施和人民群眾生活造成嚴重影響。據(jù)調(diào)查，強降雪、大風天氣致使普蘭縣中學學校食堂鐵棚、部分蔬菜大棚及車棚倒塌，普蘭至馬攸一線道路積雪結(jié)冰，219國道、207省道及札達縣境內(nèi)大部分道路中斷，318國道通拉山到樟木的路段被積雪覆蓋，且仲巴縣仁多鄉(xiāng)4%牲畜已死亡，遭受了巨大的經(jīng)濟損失。

2 環(huán)流背景分析

2.1 500 hPa高空環(huán)流

16日20：00（圖4a），北半球亞歐高空500 hPa環(huán)流中高緯呈“三槽兩脊”，2個高壓脊分別位于黑海至東歐平原和蒙古高原至貝湖，烏拉爾山脈以西伯利亞平原為一寬廣的低壓長波槽區(qū)，極渦位于新地島以東，位置偏南，配合有-48 ℃的強冷中心，不斷有冷空氣沿烏拉爾山東部脊前南下，伊朗高原南支槽線位于60°E，在阿拉伯海上空加深加強，西藏高原西部位于槽前脊后，盛行西南氣流，從阿拉伯海構(gòu)成水汽輸送帶，西太平洋副熱帶高壓呈帶狀分布，588 dagpm西伸脊點在14°N、103°E處。

17日20：00（圖4b），中高緯低壓槽南端受高原大地形影響，斷裂為南北兩支槽，北槽北縮東移，引導冷空氣上高原，南支槽發(fā)展東移，貝湖高壓脊減弱東移至我國東北，西太平洋副熱帶高壓西伸，西伸脊點在16°N、94°E處，高原東部弱脊控制，對應(yīng)有弱的溫度脊穩(wěn)定維持，受此暖脊阻擋，伊朗南支槽東移緩慢、發(fā)展強烈，槽前西南風風速加大，在高原西部冷暖空氣堆積，為降水提供了暖濕條件。

18日20：00（圖4c），隨著北部低壓槽北縮，伊朗南支槽快速向高原東移至75°E附近，溫度槽落后于高空槽，斜壓性明顯，槽后冷平流促使此槽再一次加深加強，高原東部仍有暖脊阻擋，且高原腹地出現(xiàn)暖中心，西太平洋副熱帶高壓東退高壓極點在20°N、105°N。

19日20：00（圖4d），西太平洋副熱帶高壓南壓東退，伊朗高壓稍有加強東伸，伊朗南支槽明顯減弱東移至印度半島85°E附近，阿里地區(qū)轉(zhuǎn)入槽后西北氣流控制，降雪天氣結(jié)束。

2.2 副熱帶高壓

副熱帶高壓對中、高緯度地區(qū)和低緯度地區(qū)之間的水汽、熱量、能量的輸送和平衡起重要作用，是夏季影響我國大陸天氣的主要天氣系統(tǒng)。

從圖4可以看出，西太平洋副熱帶高壓在過程開始時呈帶狀分布于中南半島東部，隨著中高緯低壓槽斷裂和貝加爾湖高壓脊的減弱向西延伸至孟加拉灣，且中心值有所減弱，之后由于伊朗南支槽的不斷加深，使副高東退至中南半島。

3 水汽條件分析

3.1 水汽圖像分析

18日08：00強降雪區(qū)500 hPa垂直速度圖顯示上升速度達-40 hPa/h，水汽圖像上有一大片白亮密實區(qū)對應(yīng)（圖5），說明低層有上升氣流；18日14：00～19日03：00在印度北部干侵入特征明顯，水汽圖像上干侵入表現(xiàn)為深灰暗區(qū)；18日20：00有明顯的暗區(qū)和干涌邊界出現(xiàn)，且500 hPa垂直速度圖上與正垂直速度對應(yīng)，說明對流層中上層有干冷空氣。垂直速度使水汽冷卻凝結(jié)，是產(chǎn)生降雪的重要條件，有利于降雪的產(chǎn)生。分析18日08：00普蘭至聶拉木一線垂直速度剖面表明，500 hPa附近垂直速度值為-10 hPa/h，上升運動區(qū)抬升至300 hPa附近。

3.2 水汽通量和水汽通量散度

從圖6a可看出，此次降雪過程中水汽的主要來源是印度半島西側(cè)的阿拉伯海，即500 hPa高度場上的槽前西南氣流把阿拉伯海的水汽向東北方向輸送至西藏地區(qū)附近。16日20：00，水汽通量的大值區(qū)位于印度，西藏地區(qū)水汽通量不大，而17日20：00，西藏西側(cè)及西南側(cè)的水汽通量較大，致使該地區(qū)的大氣非常潮濕，為暴雪的產(chǎn)生提供了豐沛的物質(zhì)條件。

16日20：00（圖6b1），水汽通量散度負值中心主要位于印度，西藏西部只有小部分地區(qū)有水汽通量輻合。而17日20：00（圖6b2），水汽通量散度負值帶位于西藏的西南側(cè)及北側(cè)，且以西藏西南側(cè)的水汽通量輻合強度最強，達15×10-6 g/（hPa·cm2·s）。18日20：00（圖6b3），西藏北側(cè)的水汽通量輻合增強，西藏西南側(cè)的水汽通量輻合雖有所減弱但強度仍達5×10-6 g/（hPa·cm2·s）以上。大量的水汽聚集在西藏的西南側(cè)，只要該地區(qū)存在上升運動，將會有暴雪的產(chǎn)生。到19日20：00（圖6b4），西藏西南部地區(qū)已轉(zhuǎn)變?yōu)樗空祬^(qū)，即該時刻西藏西南部的水汽通量以輻散為主，水汽已不在該處聚集，此時已不利于降水的產(chǎn)生。

4 動力條件分析

4.1 渦度

從緯向散度垂直剖面（圖7）可看出，16日20：00，82°E以西地區(qū)散度負值區(qū)（輻合區(qū)）位于對流層中低層（850～550 hPa），負值中心（輻合中心）位于76°～78°E 700 hPa附近，而550 hPa以上均為散度正值區(qū)（輻散區(qū)），正值中心（輻散中心）位于80°E上空250 hPa附近，可見80° E、28°～30° N上空的氣流活動為高層輻散且低層輻合，這種高低空配置有利于垂直方向上氣流的抽吸作用增強，從而促使該區(qū)域的垂直上升運動增強。

17日20：00，負值區(qū)域向東、向上擴展，負值中心東移至80°E 600 hPa附近，同時，80°E對流層上層300 hPa以上的正值區(qū)數(shù)值加大，意味著該地區(qū)上空輻散運動加強，從而使低層輻合、高層輻散的配置進一步加強。

18日20：00，負值區(qū)域繼續(xù)向東擴展，向東擴至86°E附近，但負值中心位置基本沒變動，而400 hPa以上空間區(qū)域的正值明顯增大，即輻散配置進一步加強，從而使得該地區(qū)垂直方向上氣流的抽吸作用比前1 d更強，空氣的上升運動也持續(xù)增強。

而到19日20：00，中低層基本均為正值區(qū)控制，僅600～500 hPa附近有小范圍的負值區(qū)，但強度很小，即輻合中心已接近于消失，之前的強垂直方向抽吸作用也隨之減弱消失，空氣的垂直上升運動也很弱。

總體來說，16日20：00～19日20：00 80°E附近地區(qū)上空空氣的垂直運動經(jīng)歷了大約3 d的持續(xù)增強，最后又減弱近乎消失的過程。

4.2 散度

從緯向散度垂直剖面（圖8）可看出，16日20：00 82°E以西地區(qū)散度負值區(qū)位于對流層中低層（850～550 hPa），而550 hPa以上為散度正值區(qū)，正值中心位于250 hPa附近，高層輻散且低層輻合，垂直方向上氣流的抽吸作用增強，致使該區(qū)域的垂直上升運動增強；17日20：00，負值區(qū)域向東擴展且負值中心東移，低層輻合高層輻散的強度進一步增強；18日20：00，負值區(qū)域東擴至86°E附近，垂直方向上氣流的抽吸作用增強幅度比前1 d更強；而到19日20：00，中低層輻合中心接近于消失，不利于上升運動的產(chǎn)生。

4.3 垂直條件分析

從西藏地區(qū)500 hPa垂直運動情況（圖9）可看出，16日20：00負值中心位于32°N、78°E處，此時西藏西側(cè)的小范圍地區(qū)已存在上升運動，上升運動為降水提供有利的垂直運動條件；17日20：00，垂直運動強度變強且范圍擴大，負值區(qū)域向東南方向擴展，西藏的扎西崗至木斯塘一線均出現(xiàn)上升運動；18日20：00，垂直運動強度進一步增強且范圍進一步向東南方向擴展至帕里地區(qū)；而到19日20：00，西藏西南側(cè)的垂直速度負值區(qū)域已變得很小，垂直上升運動強度較弱，此刻西藏西南側(cè)的降雪已趨向于結(jié)束。由此可見，西藏降雪強度較強時刻對應(yīng)地區(qū)均有較強的上升運動，垂直運動與降水有很好的對應(yīng)關(guān)系，強烈的上升運動有利于降水的產(chǎn)生。

4.4 急流分析 由圖10可知，200 hPa急流位于青藏高原西北部，即80°E附近，急流軸呈南北向，急流核最大風速達58 m/s，降雪區(qū)域位于高空急流右側(cè)；500 hPa低空急流分為極鋒急流和副熱帶西風急流，分別位于50°E、25°N附近，副熱帶西風急流又分為2支，南支位于云南西部及其以西地區(qū)，北支位于西藏中部87°E附近，即西藏樟木至拉薩北側(cè)一線；此次降雪區(qū)域基本位于低空急流的左側(cè)。正是由于高低空急流的存在，致使西藏南側(cè)80°～87°E區(qū)域的氣流在低空輻合、高空輻散，通過高低空急流的耦合，促使該地區(qū)垂直上升運動和大氣不穩(wěn)定性的增強，從而為暴雪的產(chǎn)生提供有力的垂直運動條件。

5 結(jié)論

（1）此次暴風雪天氣發(fā)生在北半球環(huán)流呈三槽兩脊經(jīng)向度較大的環(huán)流背景下。伊朗南支槽的發(fā)展是這次過程的主要原因，此糟的影響可以分為堆積維持階段、發(fā)展東移階段、上高原減弱階段3個階段，西藏西部暴風雪出現(xiàn)在發(fā)展東移階段。較強的伊朗南支槽移至75°E附近，同時高原東部有暖脊阻擋時，阿里地區(qū)南部和日喀則地區(qū)西南部易出現(xiàn)強降水天氣。

（2）經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)暴風雪天氣時高層的強輻散特征最明顯。通過物理量診斷分析表明，強烈的高空輻散、明顯的上升運動（抬升至300 hPa）是造成此次暴風雪天氣的主要原因之一。

（3）此次過程干侵入特征明顯，在降雪天氣出現(xiàn)的情況下，干侵入有利于出現(xiàn)強降雪和強風。

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