博州地區一次大范圍雨雪天氣分析

新疆博州氣象臺 新疆 博樂 833400

博州位于新疆的西北部,準格爾盆地的西緣,受地形、地勢的影響,形成獨特的山區氣候特點,降水預報具有一定的復雜性,特別是在秋冬和冬春季節轉換時,雨或雨夾雪轉雪的降水相態是預報的難點之一。降水相態判斷準確與否往往決定一次降水過程預報服務成敗。降水相態取決于特定的大氣條件,包括熱力、水汽條件、垂直運動、云和冰核的分布等。我國對降水相態的判別一般依賴于特性層的溫度,由于地理環境條件不同,各地通過個例研究總結的降水相態溫度特征也有所差異,李江波等通過7次雨轉雪過程統計出以下結論：當0℃層高度下降到925hPa以下、地面氣溫在O℃上下,925hPa溫度小于-2℃,lO00hPa溫度小于2℃,降水逐漸由雨轉向雨夾雪到雪的轉變。博州地區對降水相態的研究比較少,2017年11月16日,博州出現了雨、雨夾雪和雪的的天氣過程,通過研究分析為降水今后的相態提供參考。

1 天氣實況

2017年11月16日08時至18日,博州大部地區出現雨、雨夾雪、或雪,其中博樂市累計降水量15.5mm；溫泉縣為雪累計降雪量2.5mm；精河縣雨夾雪0.0mm,阿拉山口市為雨夾雪轉小雨,累計5.1mm。

2 環流形勢演變

2.1 高空形勢 歐洲高壓脊前的部分正變高衰退,使薩彥嶺低槽切渦東移是造成16—18日的博州初雪天氣的主要天氣形勢。

天氣開始前12—15日歐洲為較深厚的高壓脊控制。大西洋沿岸和地中海地區分別是低壓槽活動區。西西伯利亞和中亞地區也為低槽區。新疆處于中亞低槽前的偏西氣流控制。大西洋沿岸的低壓槽在分裂短波東移使歐洲脊的北段脊線向東北方向伸展的同時,又不斷向南加深與地中海的低壓槽結合。使得歐洲脊的南北兩部分進一步疊加到最強。烏拉爾山北部到里海的北風帶也加強,最大風速達28m/s。隨著歐洲脊的順轉,北風帶發展成西西伯利亞的東北風帶。其前部的低槽在薩彥嶺地區加深為橫槽(東北風與西南風切變),控制新疆的西南氣流加強,北疆地500hPa高空西南風速選24～34m/s,與此同時(16日08時)受鋒區的影響,北疆地區開始有降水產生。隨后17日08時至18日08時,歐洲高壓脊部分正變高向東南方向衰退,推動薩彥嶺橫槽南壓的過程中切渦東移。低槽所攜帶的冷空氣進入博州地區,造成雨轉雪天氣。

2.2 地面形勢 15日08時地面高壓主體中心強度1040hPa,溫度-5～-8℃。其位置和強度都較穩定。新疆處在低氣壓區。該高壓在咸海分裂有1029的小高壓,于16日08時東移加強至巴湖附近,之后移入新疆。同時,高壓主體前部在貝湖至巴爾喀什湖北部分裂出一高中心(強度為1042.5hPa,溫度-2～-5℃)。隨著高空低槽的東移,這個高壓東移中中心強度加強到1052.5 hPa進人北疆。

2.3 溫度場變化 從中低層的溫度變化來看,冷空氣影響前后溫度的變化較劇烈。冷空氣進入前,15日08時北疆500hPa溫度在-24℃左右,700hPa為-5℃左右,850hPa為4℃左右。冷空氣影響后16日20時500hPa溫度下降到-28℃下(阿勒泰站為-36℃),降溫幅度達5～8℃；700hPa降至-12℃以下。850hPa也降到-5℃左右,低層降幅達10～15℃,說明北疆地區24小時內鋒區明顯加強并南壓到45°N附近。在冷空氣影響產生降水時,中低層的溫度都降到了轉雪的條件劇烈的降溫和降水時較低的溫度是雨轉雪的一個基本條件。

3 物理診斷分析

通過對本次過程的物理量分析發現,降水前充分的水汽聚集和降水時較強的上升運動是產生這次較大降水的原因。較強的冷平流為雨轉雪提供了條件。

3.1 水汽條件 低層水汽的聚集為這次降水提供了充沛的水汽。16日08時降水開始時,850hPa水汽通量散度的輻合中心在北疆西部,700hPa輻合中心位于天山兩側。低層850～700hPa的水汽通量散度的輻合中心。在17日08時到2O時從博州地區移到了烏魯術齊附近,這與降水區的移動基本一致,只是水汽通量的輻合強度略有減小。對流層中高層700～500hPa水汽通量輻合區略超前于降水。說明降水開始前高空有增濕現象。

3.2 上升運動 較強的上升運動是產生降水的必要條件,本次初雪過程中。有明顯的上升運動區自西向東移過新疆。并在北疆地區表現為最強。16日08時500hPa 上升運動中心在北疆西部沿天山一帶。從垂直分布看500hPa的上升運動速度＞700hPa,說明這次過程中上升運動中心高于500hPa。不同于夏季的降水天氣,上升運動中心在對流層中低層。

500hPa以上的較大西南風速形成的高空抽氣作用是形成上升運動的動力原因,隨著高空低槽東移移出新疆,上升運動逐漸減弱。

3.3 溫度平流 對溫度平流的分析我們可以知道短時間內溫度的變化趨勢16日20時到17日08時北疆地區的溫度平流,低層850～700hPa除伊犁地區始終為較強的暖平流外,北疆其它地區均為冷平流,且在北疆沿天山的偏西地區有一較明顯的冷平流中心存在。說明這一地區在短時間內降溫趨勢比較大。500hPa上由于橫槽切渦東移,槽前的冷平流快速加強并東移,使北疆地區的氣溫迅速下降。為降雨轉為雪提供了低溫條件。

4 衛星云圖特征

15日20時開始,薩彥嶺到巴爾喀什湖地區為一條降水云系。多為中高云。由于高空西南鋒區的作用,主云系東移,其前部散亂的中低云塊在北疆的偏西偏北地區形成降水。16日20時主云系移至國境線和新疆的西北部,在東移過程中云系有所加強(云中TBB＜-50℃),之后云系減弱成散亂的云塊東移。另外17日08時,南疆西部有高云發展并向東北移到北疆地區,說明高層有增濕并有水汽從西南方輸送到北疆地區。17日20時開始,對應高空橫槽的切渦東移,在北疆西部和沿天山一帶開始有云團發展,其范圍不斷的擴大到整個北疆。云頂溫度TBB從-40℃降至-50℃,北疆地區的降水范圍擴大并開始轉雪。18日02時云系在東移中局部有些加強。18日08時主云系已移出博州,但在北疆沿天山一帶有中低云滯留并緩慢東移,于18日20時移出新疆。

從云圖可以看到,這次降水過程由前期鋒區上東移的降水云系和后期低槽轉豎東移時再發展的云系共同造成。

5 雨轉雪條件分析

降水相態取決于特定的大氣條件,包括熱力、水汽條件、垂直運動、云和冰核的分布等。我國對降水相態的判別一般依賴于特性層的溫度,下面我們以博樂測站為標準,對比分析雨轉雪前后高空到近地層溫度的變化。從850hPa風場看,16日08時,在巴湖附近有偏南風與偏東風的暖式切變線,博樂市處于暖式切變線前偏南風氣流中,為-2℃溫度線控制,降水相態為雨；17日08時,西北部冷空氣南下,與切變前部的暖濕氣流交匯,17日20時,切變線發展為冷槽,輻合上升作用加強,850hPa為-4℃溫度線控制,開始轉雪。按照博樂市以往的預報經驗,當850hPa溫度達到-4℃時,降水相態將由雨轉變為雪,印證以往預報經驗。從地面溫度可以看出,地面溫度緩慢下降,16日20時以前溫度在2℃左右,降水相態為雨,20時以后至17日20時降到1℃左右,降水相態轉為雨夾雪,17日20時以后溫度降到接近0℃,降水相態轉變為雪。

6 小結

6.1 這次降水天氣過程中,較充沛的水汽和較強的上升運動是降水較大的主要原因。

6.2 高空橫槽切渦東移過程中,所攜帶的強烈冷平流造成了雨轉雪天氣的發生。降水時溫度的迅速下降并維持較低是產生雨轉雪天氣的基本條件。

6.3 高時空分辨率的衛星云圖資料較好地監測到此次博州地區降水過程中云團的展演變過程,這次降水過程由前期鋒區上東移的降水云系和后期低槽轉豎東移時再發展的云系共同造成。

6.4 降水相態由雨轉化為雪時,符合近地面氣溫降至0℃左右,850hPa溫度 ≤-4℃的統計規律。當地面溫度在0～2℃,850hPa溫度在-4～-2℃之間時降水相態為雨夾雪。地面溫度大于2℃ 或850hPa溫度高于-2℃時,降水相態一般為雨。