昌都地區(qū)冰雹時(shí)空分布及多少雹年環(huán)流特征

孫曉光 王騰 卓永 張建春 李白萍 孫祿

摘要 根據(jù)1980～2012年昌都地區(qū)7個(gè)測(cè)站冰雹資料，結(jié)合NCEP再分析資料，通過(guò)數(shù)理統(tǒng)計(jì)及小波分析等方法，分析近33年來(lái)昌都地區(qū)冰雹天氣的時(shí)空分布特征及多少雹年環(huán)流特征。結(jié)果表明，多雹區(qū)位于西北部及東南部，次多雹區(qū)位于昌都、左貢一帶，少雹區(qū)位于洛隆、八宿一帶;近33年來(lái)昌都地區(qū)年平均冰雹日數(shù)呈明顯減少趨勢(shì)，且存在著準(zhǔn)3年、7年、15年、25年的4類尺度的周期變化規(guī)律;冰雹主要集中在5～10月，冰雹月變化呈現(xiàn)明顯雙峰型;冰雹出現(xiàn)時(shí)間具有明顯的日變化，一日之中冰雹時(shí)段集中在10：00～22：00;多、少雹年存在明顯的環(huán)流差異，多雹年昌都地區(qū)處于負(fù)距平區(qū)，少雹年對(duì)應(yīng)正距平區(qū)。

關(guān)鍵詞 昌都地區(qū);冰雹;時(shí)空分布;環(huán)流特征

中圖分類號(hào) S161.6 ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼

A ?文章編號(hào) 0517-6611（2014）34-12190-03

冰雹是在強(qiáng)對(duì)流云中生成的固態(tài)降水物，由強(qiáng)對(duì)流系統(tǒng)引發(fā)的劇烈天氣現(xiàn)象，通常發(fā)生在暖背景下[1-2]。冰雹因來(lái)勢(shì)猛、強(qiáng)度大，瞬間即能造成巨大的損失。近些年來(lái)，國(guó)內(nèi)許多學(xué)者對(duì)不同地區(qū)的冰雹的天氣特征[3-9]、預(yù)報(bào)方法[10-13]、冰雹災(zāi)害[14-16]等進(jìn)行了大量的分析，如蔡義勇等分析了福建省冰雹時(shí)空分布與天氣氣候特征，得出冷暖空氣相遇是春季降雹的主要原因，午后局地上空形成強(qiáng)輻合區(qū)是夏季降雹的主要原因[4];張智等對(duì)寧夏省冰雹時(shí)空分布特征進(jìn)行了分析，并對(duì)多少雹年代大氣環(huán)流進(jìn)行了研究[5]。這些研究加深了人們對(duì)冰雹天氣過(guò)程的認(rèn)識(shí)，也對(duì)冰雹預(yù)報(bào)預(yù)警提供了參考。

西藏高原冰雹出現(xiàn)頻繁，雹日之多居全國(guó)之首，比同緯度其他地區(qū)要高出十幾倍，甚至幾十倍[17]。冰雹是繼干旱和霜凍后對(duì)西藏農(nóng)牧業(yè)影響最大的氣象災(zāi)害，為此，氣象工作者對(duì)西藏局部地區(qū)冰雹的成因分析、氣候特征及防雹對(duì)策等方面進(jìn)行了大量的研究[18-24]。昌都地區(qū)位于西藏高原東部，地處橫斷山脈和三江（金沙經(jīng)、瀾滄江、怒江）流域，受南北平行峽谷及中低緯度地理位置等因素的影響，氣候具有垂直分布明顯和區(qū)域性差異大的特點(diǎn)，為獨(dú)特的地理單元，因此，研究該區(qū)域冰雹天氣的特征對(duì)防災(zāi)減災(zāi)具有重要意義。筆者利用1980～2012年昌都地區(qū)7個(gè)測(cè)站冰雹天氣資料及NCEP再分析資料，分析冰雹的時(shí)空分布特征、歷史演變規(guī)律及多、少雹年的環(huán)流特征，以期為冰雹預(yù)報(bào)、人工消雹等提供參考。

1 資料與方法

昌都各地建站年參差不齊，為了數(shù)據(jù)的統(tǒng)一性、分析結(jié)果的可信性，在此選取1980～2012年昌都地區(qū)7個(gè)測(cè)站的冰雹資料;選取同期NCEP/NCAR再分析500 ?hPa高度場(chǎng)資料，格點(diǎn)間距為2.5°×2.5°。規(guī)定凡一個(gè)測(cè)站在1 d內(nèi)出現(xiàn)一次或一次以上冰雹天氣現(xiàn)象，不論其時(shí)間長(zhǎng)短均算作一個(gè)冰雹日。距平場(chǎng)所用平均為1981～2010年500 hPa環(huán)流平均。所采用分析方法為數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法。

2 冰雹時(shí)空分布特征分析

2.1 空間分布

從昌都地區(qū)年平均冰雹日分布圖（圖1）可以看出，多雹區(qū)位于西北部及東南部，年平均冰雹日在8.8～10.5 d，其中類烏齊站年平均出現(xiàn)10.5次冰雹，為全地區(qū)最多;次多雹區(qū)位于昌都、左貢一帶，冰雹日在5.0～5.2 d;少雹區(qū)位于洛隆、八宿一帶，冰雹日在0.5～1.1 d，而八宿地處念青唐古拉山和伯舒拉嶺背風(fēng)坡雨影區(qū)，氣候干燥，少雨，年平均雹日為0.5 d，為全地區(qū)最少。

圖1 1980～2012年昌都地區(qū)年平均冰雹日分布

2.2 時(shí)間變化特征

2.2.1 年際變化。

由昌都地區(qū)1980～2012年年均冰雹日數(shù)年際曲線（圖2）可見(jiàn)，近33年來(lái)昌都地區(qū)平均冰雹日數(shù)年際變化振幅十分明顯，最大值出現(xiàn)在1984年，為14.1 d，最小值出現(xiàn)在2011年，僅為1.4 d;20世紀(jì)80年代為冰雹多發(fā)期，90年代初期至今呈波動(dòng)下降趨勢(shì);1980～2012年昌都地區(qū)年均冰雹日數(shù)變化率為-1.78 d/10a，且通過(guò)了顯著性水平ɑ=0.05的信度檢驗(yàn)，說(shuō)明近33年來(lái)昌都地區(qū)年平均冰雹日數(shù)呈減少趨勢(shì)，為了更好地說(shuō)明這點(diǎn)，在此分別計(jì)算了7個(gè)站點(diǎn)的冰雹日數(shù)氣候趨勢(shì)系數(shù)和傾向率，結(jié)果表明，丁青、類烏齊、芒康氣候傾向率分別為-3.73、-3.28、-3.47 d/10a，且均通過(guò)了顯著性水平α=0.05的信度檢驗(yàn)，說(shuō)明以上3站呈明顯下降，昌都及左貢也呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，但未通過(guò)檢驗(yàn)，八宿、洛隆兩地沒(méi)有明顯的上升及下降趨勢(shì)。

為了更好地了解昌都地區(qū)1980～2012年平均冰雹日數(shù)變化規(guī)律，對(duì)平均冰雹日數(shù)作Morlet小波變化。由圖3a可見(jiàn)，在平均冰雹日數(shù)演變中存在著準(zhǔn)3年、7年、15年、25年的4類尺度的周期變化規(guī)律，其中，3年周期在整個(gè)分析時(shí)段表現(xiàn)非常穩(wěn)定，7年周期在20世紀(jì)80年代到2000年左右表現(xiàn)穩(wěn)定，進(jìn)入21世紀(jì)以后有所減弱， 15、25年周期在分析時(shí)段內(nèi)一直持續(xù)強(qiáng)盛態(tài)勢(shì)。從平均冰雹日數(shù)小波方差圖（圖3b）可以看出，圖中存在4個(gè)較為明顯的峰值，其中最大峰值對(duì)應(yīng)25年左右的時(shí)間尺度，說(shuō)明25年左右的周期震蕩最強(qiáng)，其后分別為15、3、7年的時(shí)間尺度。說(shuō)明以上的4個(gè)周期控制著平均冰雹日數(shù)在整個(gè)分析時(shí)段內(nèi)的變化特征。

2.2.2 月變化。經(jīng)分析，昌都地區(qū)冰雹主要集中在5～10月，占冰雹總?cè)諗?shù)的96.6%，11月～次年1月幾乎沒(méi)有冰雹出現(xiàn);冰雹月變化呈現(xiàn)明顯雙峰型，其中9月最多，占全年的

圖2 1980～2012年昌都地區(qū)平均冰雹日數(shù)年際變化

圖3 1980～2012年昌都地區(qū)平均冰雹Morlet小波系數(shù)實(shí)部（a）及小波方差（b）

22.6%，6月次多，占全年的19.4%。統(tǒng)計(jì)昌都各地的冰雹峰型

發(fā)現(xiàn)，昌都地區(qū)各地冰雹日數(shù)呈雙峰型，峰值多出現(xiàn)在6和9月，丁青、類烏齊峰值出現(xiàn)在6和9月，昌都、洛隆峰值出現(xiàn)在5和9月，八宿峰值出現(xiàn)在6和10月;而左貢、芒康呈單峰型，峰值分別出現(xiàn)在8、9月。

2.2.3 日變化。從1980～2012年昌都地區(qū)一日不同時(shí)刻冰雹出現(xiàn)次數(shù)所占比例（圖4）可以看出，冰雹出現(xiàn)時(shí)間具有明顯的日變化，一日之中冰雹時(shí)段集中在10：00～22：00，占冰雹出現(xiàn)次數(shù)的98.4%，其他時(shí)段鮮有冰雹出現(xiàn)。尤其是14：00～18：00，由于高原的熱力作用使午后地面升溫快，層結(jié)極不穩(wěn)定，對(duì)流活動(dòng)強(qiáng)烈發(fā)展而造成了雷暴、冰雹等強(qiáng)對(duì)流天氣頻繁的發(fā)生[18]，降雹最多，占冰雹出現(xiàn)次數(shù)的73.8%，其中16：00出現(xiàn)的最多，占18.1%。

圖4 1980～2012年昌都地區(qū)一日不同時(shí)刻冰雹出現(xiàn)次數(shù)所占比例

3 多少雹年的環(huán)流特征分析

對(duì)冰雹日數(shù)進(jìn)行排序，從最大值年份選出5年為多雹年份，從最小值中選取5年為少雹年份，如果數(shù)值相同，則選入代表年份。按上述方法選取1980、1982、1983、1984、1986、1989、2012年共7年為多雹年代表年份，選取2003、2006、2008、2009、2011年共5年為少雹年代表年份。昌都地區(qū)的冰雹天氣主要發(fā)生在5～9月，占全年的89.8%，在此主要利用5～9月500 hPa平均高度場(chǎng)及多少雹年5～9月500 hPa平均高度與歷年同期的距平場(chǎng)，分析多雹年與少雹年環(huán)流背景的差異。

從昌都地區(qū)多冰雹年5～9月500 hPa平均高度場(chǎng)及距平合成場(chǎng)（圖5a）可以看到，巴爾克什湖西部高壓脊強(qiáng)盛，西太平洋副熱帶高壓明顯偏弱，伊朗高壓偏弱，東伸脊點(diǎn)位于55°E附近，昌都地區(qū)處于孟灣低槽槽前西南氣流控制區(qū)域，這對(duì)孟灣的暖濕氣流北上高原、發(fā)展對(duì)流性不穩(wěn)定層結(jié)、形成強(qiáng)對(duì)流天氣非常有利;從距平場(chǎng)上看，巴爾克什湖西部高壓脊區(qū)表現(xiàn)為很強(qiáng)的正距平區(qū)，其底部為負(fù)距平區(qū)，昌都地區(qū)處于負(fù)距平區(qū)，距平值在-2～-6 Pa，這樣的分布有利于冷空氣南下高原，進(jìn)而影響昌都地區(qū)。與多雹年相比，少雹年巴爾克什湖西部高壓脊高壓脊偏弱，對(duì)應(yīng)負(fù)距平區(qū)，西太平洋副熱帶高壓及伊朗高壓明顯偏強(qiáng)，對(duì)應(yīng)正距平區(qū)，584 dagpm線在孟灣地區(qū)形成閉合中心，槽區(qū)明顯偏弱，昌都地區(qū)仍處于槽前西南氣流控制區(qū)域，對(duì)應(yīng)為弱的正距平區(qū)，距平值在0.5～2.0 Pa，冷空氣活動(dòng)減弱、水汽來(lái)源不充分，致使昌都地區(qū)冰雹天氣減少（圖5b）。

注：實(shí)線表示高度場(chǎng)，虛線表示距平場(chǎng)。

圖5 昌都地區(qū)多冰雹年（a）和少雹年（b）5～9月500 hPa平均高度場(chǎng)及距平合成場(chǎng)

4 結(jié)論

（1）多雹區(qū)位于西北部及東南部，次多雹區(qū)位于昌都、左貢一帶，少雹區(qū)位于洛隆、八宿一帶，而八宿由于地形因素影響，年平均雹日為0.5 d，為全地區(qū)最少。

（2）近33年來(lái)昌都地區(qū)年平均冰雹日數(shù)呈明顯減少趨勢(shì)，且存在著準(zhǔn)3年、7年、15年、25年的4類尺度的周期變化規(guī)律，且4個(gè)周期控制著平均冰雹日數(shù)在整個(gè)分析時(shí)段內(nèi)的變化特征。

（3）昌都地區(qū)冰雹主要集中在5～10月，占冰雹總?cè)諗?shù)的96.6%，其中9月最多，占全年的22.6%;冰雹月變化呈現(xiàn)明顯雙峰型，各地大部也均表現(xiàn)為雙峰型，而左貢、芒康呈單峰型。

（4）昌都地區(qū)冰雹出現(xiàn)時(shí)間具有明顯的日變化，一日之中冰雹時(shí)段集中在10：00～22：00，其他時(shí)段鮮有冰雹出現(xiàn)，其中16：00出現(xiàn)的最多，占18.1%。

（5）對(duì)比分析多、少冰雹年5～9月500 hPa平均高度場(chǎng)及距平合成場(chǎng)，在多雹年巴爾克什湖西部高壓脊強(qiáng)盛對(duì)應(yīng)很強(qiáng)的正距平區(qū)，西太平洋副熱帶高壓偏弱，伊朗高壓偏弱，昌都地區(qū)處于負(fù)距平區(qū)，這樣的分布有利于冷空氣南下高原，進(jìn)而影響昌都地區(qū);少雹年巴爾克什湖西部高壓脊高壓脊偏弱，對(duì)應(yīng)負(fù)距平區(qū)，西太平洋副熱帶高壓及伊朗高壓明顯偏強(qiáng)，對(duì)應(yīng)正距平區(qū)，昌都地區(qū)正距平區(qū)，冷空氣活動(dòng)減弱、水汽來(lái)源不充分，致使昌都地區(qū)冰雹天氣減少。

安徽農(nóng)業(yè)科學(xué) ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 2014年

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