西藏地區(qū)不同降水天氣系統(tǒng)自然降水特征及人工增雨天氣條件分析

央金白姆 益西卓瑪 加勇次成 周洪莉

（西藏自治區(qū)人工影響天氣中心 西藏拉薩 850000）

西藏地區(qū)不同降水天氣系統(tǒng)自然降水特征及人工增雨天氣條件分析

央金白姆 益西卓瑪 加勇次成 周洪莉

（西藏自治區(qū)人工影響天氣中心 西藏拉薩 850000）

文章以2003～2013年汛期 (5～9月 )逐日降水資料及500百帕天氣圖格點(diǎn)資料為依據(jù)，對(duì)不同降水天氣系統(tǒng)下西藏地區(qū)自然降水特征及其增雨條件進(jìn)行了分析，并探討了高原地區(qū)適合人工增雨的天氣條件。得出結(jié)論：印度低壓、西太平洋副熱帶高壓西伸、西風(fēng)槽、切變線、高原低渦、伊朗高壓東伸、兩副熱帶高壓東西伸等天氣系統(tǒng)是影響西藏地區(qū)汛期降水的主要天氣系統(tǒng)，其中印度低壓的降水量、降水日數(shù)均居首位；受高原動(dòng)力和熱力作用，高原上降水天氣形勢(shì)常常伴有切變線和高原低渦等對(duì)流系統(tǒng)出現(xiàn)，在充沛的水汽和上升運(yùn)動(dòng)條件下，以上天氣系統(tǒng)均具備西藏汛期人工增雨的條件。

西藏地區(qū)；天氣系統(tǒng)；人工增雨；自然降水特征

引言

目前，對(duì)青藏高原降水量分布特征方面的研究較多，認(rèn)為青藏高原降水量整體上呈現(xiàn)由東南部向西北部遞減，超過400mm降水量的區(qū)域主要出現(xiàn)在海拔較低的東南部和雅魯藏布江下游河谷地區(qū)。[1-3]因此，西藏開展人工影響天氣業(yè)務(wù)的重點(diǎn)區(qū)域應(yīng)該是有客觀需求的西北部或增雨潛力較大的雅魯藏布江下游河谷農(nóng)業(yè)地區(qū)，開發(fā)利用空中水資源成為這些地區(qū)抗旱減災(zāi)最直接、最有效的途徑之一。而西藏高原幅員遼闊，地跨多個(gè)不同氣候帶，地理環(huán)境差異明顯，云和降水物理過程隨著地理環(huán)境的不同存在差異。本文通過對(duì)不同降水天氣系統(tǒng)下西藏地區(qū)自然降水特征及其增雨條件進(jìn)行分析，探討了高原適合人工增雨的天氣條件，旨在減少人工增雨的盲目性和提高人工影響天氣作業(yè)的效果。

1 資料來源及天氣系統(tǒng)分類

資料：2003～2013年汛期(5～9月)逐日降水資料及500百帕天氣圖格點(diǎn)資料（其中缺2004年MICAPS探空格點(diǎn)數(shù)據(jù)）。資料取自MICAPS系統(tǒng)格點(diǎn)數(shù)據(jù)。

按有關(guān)氣象規(guī)范規(guī)定：日降雨量0.1～9.9mm為小雨,10.0～24.9mm為中雨,25.0～49.9mm為大雨,大于50.0mm的降水為暴雨?？紤]到高原主體部分暴雨量級(jí)的降水極少發(fā)生,本文將西藏地區(qū)降水分為小雨(0.1～9.9mm/d)、中雨(10.0～24.9mm/d)和大雨(25.0～50.0mm/d)3個(gè)量級(jí)。

考慮到拉薩處于西藏地區(qū)的中心腹地，在地理位置上具有一定代表性，本課題按照拉薩站在2003～2013年（5～9月）出現(xiàn)降水的日期普查天氣圖，對(duì)各類天氣系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)分類，分析整理出10類降水天氣系統(tǒng)，見表1。

表1 天氣系統(tǒng)分類表

2 西藏地區(qū)汛期（5～9月）各類降水天氣系統(tǒng)的月分布特征（見表2）

5月份，西藏地區(qū)出現(xiàn)最多的天氣系統(tǒng)為西風(fēng)槽，共出現(xiàn)57次，占5～9月西風(fēng)槽出現(xiàn)總數(shù)的31%。這是由于初夏期間，東亞大氣環(huán)流發(fā)生了從南向北的季節(jié)性推移，西風(fēng)槽經(jīng)過高原北部時(shí)減弱，并在90°E附近加強(qiáng)，東移過程中帶來了高原北側(cè)冷空氣，在印度低壓爆發(fā)的條件下，西風(fēng)槽常常產(chǎn)生降水。其次是印度低壓，此時(shí)印度低壓的出現(xiàn)意味著高原得到充沛的水汽輸送，進(jìn)入有利于降水的季節(jié)。第三是高原低渦。

6月份，西藏地區(qū)出現(xiàn)最多的天氣系統(tǒng)為印度低壓，共出現(xiàn)62次，占5～9月印度低壓出現(xiàn)總數(shù)的25%。其次是西風(fēng)槽，而西太平洋副熱帶高壓西伸類列第三。這進(jìn)一步驗(yàn)證了高原進(jìn)入雨季時(shí)的環(huán)流配置，即進(jìn)入6月，東亞環(huán)流向夏季特征過渡，印、孟北部的西風(fēng)減弱、消失，代之以孟加拉灣低壓的爆發(fā)，高原西北側(cè)的冷槽和中緯度西風(fēng)減弱，伊朗高壓北跳，東亞大槽北縮，副熱帶高壓北跳，高原周圍的鞍型場(chǎng)形成，高原各地陸續(xù)進(jìn)入雨季。

7月份，西藏地區(qū)出現(xiàn)最多的天氣系統(tǒng)為西太平洋副熱帶高壓西伸，共出現(xiàn)91次，占5～9月西太平洋副熱帶高壓西伸出現(xiàn)總數(shù)的38%，其次是印度低壓，然后為西風(fēng)槽。

8月份，西藏地區(qū)出現(xiàn)最多的天氣系統(tǒng)為印度低壓，共出現(xiàn)69次，占5～9月印度低壓出現(xiàn)總數(shù)的27%，其次是西太平洋副熱帶高壓西伸，兩副高東西同時(shí)伸列第三。7、8兩月，高原基本上已進(jìn)入雨季，由一次次西太平洋副熱帶高壓西伸或東退以及伊朗高壓東伸或西退，加之印、孟低壓持續(xù)向高原輸送水汽，帶來降水。

9月份，西藏地區(qū)出現(xiàn)最多的天氣系統(tǒng)仍然為西太平洋副熱帶高壓西伸，共出現(xiàn)46次，占5～9月西太平洋副熱帶高壓西伸出現(xiàn)總數(shù)的19%，其次是印度低壓，西風(fēng)槽列第三。這可能與9月間冷空氣南下，在高原西北側(cè)形成相對(duì)穩(wěn)定的冷槽，伊朗高壓南撤，副熱帶西風(fēng)加強(qiáng)并控制高原，西風(fēng)波動(dòng)出現(xiàn)小槽脊，與西太平洋副熱帶高壓西側(cè)帶來的偏南暖濕氣流在高原匯合帶來高原降水有關(guān)。

總體上，汛期（5～9月）500hPa歐亞中高緯環(huán)流從冬季環(huán)流調(diào)整為兩脊一槽型或兩槽一脊型，且經(jīng)向度較大。而高原南側(cè)副熱帶低壓系統(tǒng)活躍，伊朗高壓北跳東伸(西退)，西太平洋副熱帶高壓北跳西伸(東退)，或同時(shí)向高原擠壓，高原周圍的鞍形場(chǎng)形成，高原各地陸續(xù)進(jìn)入雨季，10類天氣系統(tǒng)也就是在中低緯系統(tǒng)各成員之間相互聯(lián)系、相互作用下形成的，它們?cè)诓粩嘟?、維持、消失的過程中，交替出現(xiàn)有利于降水和不利于降水的天氣形勢(shì)。

表2 汛期各類降水天氣系統(tǒng)的分布

3 不同天氣系統(tǒng)自然降水分布特征

3.1 不同天氣系統(tǒng)的降水日數(shù)出現(xiàn)頻率

分析不同天氣系統(tǒng)的降水日數(shù)可知（見表3），西藏地區(qū)汛期印度低壓類的降水日數(shù)最多，占到總降水日數(shù)的25%；西太平洋副熱帶高壓西伸類占24%，夏季，當(dāng)西太平洋副熱帶高壓西伸到高原時(shí)，高原上常常為低值系統(tǒng)控制，帶來降水天氣；西風(fēng)槽影響占18%，夏季中高緯度巴爾克什湖冷槽東移時(shí)，槽后常有冷高壓活動(dòng)，或者在副熱帶兩個(gè)高壓東西伸向高原時(shí)分裂出高壓?jiǎn)误w，由于高原地面的熱源作用以及印度西南季風(fēng)的影響，高原上出現(xiàn)高壓?jiǎn)误w時(shí)，在其兩側(cè)多形成對(duì)流天氣，此時(shí)西風(fēng)槽的影響是通過形成切變線和對(duì)流云系來實(shí)現(xiàn)的；伊朗高壓東伸及兩副高同時(shí)東西伸占7%，伊朗高壓伸入高原西部時(shí)，造成西部地區(qū)地氣溫差增大，使感熱作用增強(qiáng)和高原上空氣柱變暖，高空等壓面抬高，使得高空有輻散，而低空有輻合氣流生成，當(dāng)高原上水汽條件充足時(shí)，上升運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生對(duì)流性降水天氣；切變線和高原低渦類均占6%，高原低渦經(jīng)常與切變線一起出現(xiàn)，可以看成是切變線擾動(dòng)的結(jié)果。此外，孟加拉灣低渦是造成高原中東部地區(qū)降水的主要水汽來源。鞍形場(chǎng)類天氣系統(tǒng)出現(xiàn)最少。

如前言所述，高原由冬季環(huán)流向雨季過渡的標(biāo)志就是高原上形成東西高南北低的環(huán)流形勢(shì)，普查時(shí)發(fā)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的、典型的配置并不多，僅占0.7%，大多數(shù)是副高東西伸的配置與之相像。

表3 各類天氣系統(tǒng)降水日數(shù)及出現(xiàn)頻率

3.2 不同天氣系統(tǒng)各等級(jí)降水日數(shù)出現(xiàn)頻率

分析西藏地區(qū)不同天氣系統(tǒng)各等級(jí)降水日數(shù)及出現(xiàn)頻率可知（見表4），全區(qū)各地出現(xiàn)0.1～5mm降水量的日數(shù)最多，約占70%，主要由印度低壓、西風(fēng)槽、高原低渦、西太平洋高壓西伸、兩副熱帶高壓東西伸帶來降水；出現(xiàn)小到中雨（5.1～10mm）等級(jí)降水量的日數(shù)接近12%，影響系統(tǒng)主要是印度低壓、西太平洋高壓西伸和西風(fēng)槽類；中雨（10～24.9mm）等級(jí)降水量的日數(shù)為11%，影響系統(tǒng)主要是印度低壓、切變線、高原低渦；中到大雨（25.1～50mm）及50mm以上的暴雨出現(xiàn)頻率分別為2%和0.07%，主要影響系統(tǒng)是印度低壓和切變線。

表4 10年38個(gè)站各月不同等級(jí)降水日數(shù)的頻率（%）

4 不同降水天氣系統(tǒng)降水量貢獻(xiàn)

綜合以上數(shù)據(jù)，本文以拉薩站為例，分析了2003～2013年（5～9月）各月份不同天氣系統(tǒng)對(duì)不同等級(jí)降水量的貢獻(xiàn)。

表5 5月各類降水天氣系統(tǒng)各等級(jí)降水量及出現(xiàn)頻率

如表5所示，5月份，拉薩地區(qū)印度低壓帶來的降水量占月總降水量的百分比最大，為36%，中雨以上降水主要由該系統(tǒng)造成，出現(xiàn)10mm以上的降水概率為65%；其次為西風(fēng)槽，該天氣系統(tǒng)帶來的降水量占月總降水量的22%，主要為10mm以下的降水，出現(xiàn)概率為76%；第三位是高原低渦位帶來的降水量占總降水量的12%，主要帶來20mm以上的降水，該等級(jí)降水出現(xiàn)概率為58%。

如表6所示，6月份，印度低壓仍然貢獻(xiàn)最大，帶來的降水量占月總降水量的百分比最大，為28%，主要造成10mm以上的降水，該等級(jí)降水概率為61%；其次是高原低渦位，該天氣系統(tǒng)帶來的降水量占月總降水量的21%，主要帶來10mm以上的降水，概率為87%；第三位是西風(fēng)槽13%，主要帶來10mm以下的降水，概率為80%。

如表7所示，7月份，印度低壓仍然貢獻(xiàn)最大，帶來的降水量占月總降水量的百分比最大為44%，帶來10mm以上的降水概率為91%，20mm以上的降水概率為72%；其次是西太平洋副熱帶高壓，該天氣系統(tǒng)帶來的降水量占月總降水量的19%，主要帶來10mm以下的降水，概率為70%；第三位是高原低渦位11%，帶來10mm以上的降水概率為93%。

如表8所示，8月份，印度低壓仍然貢獻(xiàn)最大，帶來的降水量占月總降水量的百分比最大為46%，出現(xiàn)10mm以上的降水概率為89%；其次是西太平洋副熱帶高壓西伸，該天氣系統(tǒng)帶來的降水量占月總降水量的11%；第三是兩副熱帶高壓東西伸占9%，出現(xiàn)10mm以上的降水概率為60%。

如表9所示，9月份，西太平洋副熱帶高壓貢獻(xiàn)最大，帶來的降水量占月總降水量的百分比為33%，主要帶來10mm以下的降水，概率為80%；其次是印度低壓，該天氣系統(tǒng)帶來降水量占月總降水量的19%，帶來10mm以上的降水概率為81%；第三是高空槽19%，帶來10mm以下的降水概率為70%。

表6 6月各類降水天氣系統(tǒng)各等級(jí)降水量出現(xiàn)頻率

表7 7月各類降水天氣系統(tǒng)各等級(jí)降水量出現(xiàn)頻率

表8 8月各類降水天氣系統(tǒng)各等級(jí)降水量出現(xiàn)頻率

表9 9月各類降水天氣系統(tǒng)各等級(jí)降水量出現(xiàn)頻率

綜上所述，在10類降水天氣系統(tǒng)中，≥5mm的降水量出現(xiàn)頻率約占30%，為整個(gè)汛期總降水量的82%。其中降水總量及降水日數(shù)貢獻(xiàn)較大的主要天氣系統(tǒng)依次是印度低壓、西太平洋副熱帶高壓西伸、西風(fēng)槽、高原低渦、兩副熱帶高壓東西伸。除以上5類影響較大的天氣系統(tǒng)外，20mm以上強(qiáng)降水的高影響天氣系統(tǒng)還有印度低壓、切變線、高原低渦、伊朗高壓北跳東伸、孟加拉灣低壓。

5 人工增雨條件及云系識(shí)別分析

總體上，汛期5～9月，500hPa歐亞中高緯環(huán)流呈現(xiàn)為兩脊一槽型或兩槽一脊型，且經(jīng)向度較大。分析表明，汛期高原上＜5mm的降水約占70%，文中分析的10類天氣系統(tǒng)均具備人工影響天氣作業(yè)條件。目前，西藏人工增雨作業(yè)以火箭作業(yè)為主，作業(yè)時(shí)機(jī)易把握，但火箭存在射程短、可催化影響范圍小、發(fā)射成本高的特點(diǎn)，因此有利的大尺度環(huán)流背景、水汽條件充沛、上升運(yùn)動(dòng)強(qiáng)的對(duì)流性降水系統(tǒng)人工增雨效果最佳。

在指揮人工增雨作業(yè)過程中，由于西藏雷達(dá)探測(cè)范圍有限，借助高分辨率衛(wèi)星云圖跟蹤天氣系統(tǒng)的演變是西藏人影指揮作業(yè)的有效手段。降水天氣系統(tǒng)中，高原切變線附近在可見光云圖上多為白亮、不規(guī)則的細(xì)胞狀云系[5]，在其北部有線條狀或盾狀卷云線，卷云區(qū)預(yù)示降水系統(tǒng)的發(fā)展程度。如果卷云區(qū)呈反氣旋旋彎曲，云區(qū)后有卷云帶與云區(qū)合并，則預(yù)示降雨云系將加強(qiáng)并維持。高原低渦在云圖上呈現(xiàn)出東西向的對(duì)流云帶中的螺旋狀云系，其前部細(xì)長(zhǎng)的卷云線方向指示渦旋云系及對(duì)應(yīng)天氣系統(tǒng)的移動(dòng)方向，向低渦中心輻合的積云線預(yù)示對(duì)應(yīng)的低壓低渦要發(fā)展，云系合并有利于對(duì)流系統(tǒng)的加強(qiáng)、維持。另外，雨季由于下墊面加熱較快且水汽較充分，積雨云團(tuán)、細(xì)胞狀云系、逗點(diǎn)狀云系、斜壓葉狀云系在高原上也較為多見，因此識(shí)別跟蹤上述云系對(duì)人工影響天氣作業(yè)指揮具有十分重要的意義。

6 結(jié)論

①印度低壓、西太平洋副熱帶高壓西伸、西風(fēng)槽、切變線、高原低渦、伊朗高壓東伸、兩副熱帶高壓東西伸等天氣系統(tǒng)是影響西藏地區(qū)汛期降水的主要天氣系統(tǒng)。

②不同的天氣系統(tǒng)在不同的月份對(duì)降水量的貢獻(xiàn)不同。其中印度低壓的降水量、降水日數(shù)均居首位。其它依次是西太平洋副熱帶高壓西伸、西風(fēng)槽和切變線等。

③在西太平洋副熱帶高壓西伸及西風(fēng)槽的影響下，西藏地區(qū)出現(xiàn)≤5mm降水日數(shù)最多，約占總降水日數(shù)的70%。

④在印度低壓、高原低渦、兩副熱帶高壓東西伸影響下出現(xiàn)小到中雨（5.1～10mm）等級(jí)日數(shù)接近12%。

⑤在印度低壓、切變線、高原低渦影響下，20mm以上的大雨分別占總降水量的84%、78%和76%，這三個(gè)天氣系統(tǒng)影響下的過程降水量比較大。

⑥受高原動(dòng)力和熱力作用，高原上降水天氣形勢(shì)常常伴有切變線和高原低渦等對(duì)流系統(tǒng)出現(xiàn)，在充沛的水汽和上升運(yùn)動(dòng)條件下，汛期西藏地區(qū)10類天氣系統(tǒng)均具備人工增雨的條件。

⑦借助衛(wèi)星云圖可進(jìn)一步識(shí)別跟蹤降雨天氣系統(tǒng)。

[1]杜軍,馬玉才.西藏高原降水變化趨勢(shì)的氣候分析[J].地理學(xué)報(bào),2004,59(3)：375-382.

[2]杜軍,建軍,拉薩近半個(gè)世紀(jì)降水的變化特征[J].干旱區(qū)地理,2008,31(5)：397-402.

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[4]喬全明,張雅高.青藏高壓天氣學(xué)[M].北京：氣象出版社,1994：15-17.

[5]中國(guó)氣象局科教司.省地氣象臺(tái)短期預(yù)報(bào)崗位培訓(xùn)教材[M].北京：氣象出版社,1998：137-149.

Study on the characteristicsofprecipitation over TibetPlateau under different weather patternsand theweather conditions for cloud seeding

Yangjin Baimu YixiZhuoma Jiayong Cicheng Zhou Hong-li
(Weathermodification center,Tibetan AutonomousRegion,Lhasa 850000,Tibet)

Based on the daily precipitation data for flood season(May-September)during the period of 2003 and 2013 and 500 hPaweathermaps,we analyzed the characteristics of precipitation over Tibet Plateau(TP)under differentweather patterns,and discussed the favorable weather conditions for cloud seeding.The results show that themain weather patternswhich influence the rainfallduring flood season are India low pressure,westwardstretchingWestPacific subtropicalhigh,westerly trough，shear line，TPvortices，eastward-stretching Iran High，eastward-and westward–stretching subtropical high.Furthermore,itwas found thatamountof precipitation and number of dayswith precipitation are highest for India low pressure.Due to dynamic and thermal impactsof TP, precipitation over TP occurred often alongwith shear line and TP vortices,and under the conditionswith abundantwater vaporand upward-movements,theseweather patternshave the potential for cloud seeding.

Tibetan area;weatherpattern;cloud seeding;characteristicsofprecipitation

10.16249/j.cnki.54-1034/c.2016.02.007

P458.121

A

1005-5738（2016）02-045-007

[責(zé)任編輯：索郎桑姆]

2016-06-05

央金白姆，女，藏族，西藏山南人，西藏自治區(qū)人工影響天氣中心工程師，主要研究方向?yàn)槿斯び绊懱鞖狻?/p>

簡(jiǎn)介：周洪莉，女，漢族，四川成都人，西藏自治區(qū)人工影響天氣中心高級(jí)工程師，主要研究方向?yàn)槿斯び绊懱鞖狻?/p>