2011年2月喀什一次暴雪天氣過程分析

楊利鴻，周宏，瑪依熱·艾海提，艾散江·玉蘇英，海米提·斯拉木，段永生，田洪

（1.喀什地區(qū)氣象臺,新疆喀什 844000；2.岳普湖縣氣象局，新疆岳普湖 844000；3.葉城縣氣象局，新疆葉城 844900；4.吐爾尕特氣象站，新疆喀什 844000；5.英吉沙縣氣象局，新疆英吉沙 844500）

2011年2月喀什一次暴雪天氣過程分析

楊利鴻1，周宏2，瑪依熱·艾海提1，艾散江·玉蘇英3，海米提·斯拉木4，段永生3，田洪5

（1.喀什地區(qū)氣象臺,新疆喀什 844000；2.岳普湖縣氣象局，新疆岳普湖 844000；3.葉城縣氣象局，新疆葉城 844900；4.吐爾尕特氣象站，新疆喀什 844000；5.英吉沙縣氣象局，新疆英吉沙 844500）

應用常規(guī)觀測資料，NCEP1°×1°資料，靜止衛(wèi)星FY-2C紅外云圖和多普勒雷達資料，分析了2011年2月25—28日喀什地區(qū)暴雪天氣的成因。結果表明:此次暴雪是在冬季顯著變暖的背景下，由中亞低槽、薩彥嶺低渦共同影響造成的喀什地區(qū)范圍廣、強度大的大降雪過程。中亞低槽先加深、后減弱北收持續(xù)影響是喀什長時間降雪的主要原因。暴雪過程中有明顯的低層輻合、高層輻散及低空偏東急流；高空西南氣流、低層持久的偏東急流為大降水提供了充足的水汽。多普勒雷達的反射率因子回波圖上表現(xiàn)為強的東西入流輻合區(qū)，平均徑向速度圖上也有明顯的呈“S”形的零速度線，表明雷達上空風隨高度順轉有暖平流存在。

暴雪；環(huán)流形勢；水汽通量；雷達回波

新疆的暴雪天氣主要發(fā)生在北疆而地處塔里木盆地邊緣的南疆暴雪天氣較少，尤其喀什地區(qū)位于南疆西部，北有西天山，南有昆侖山，西部為帕米爾高原，東部為塔克拉瑪干沙漠，水汽難以到達，屬于較嚴重的干旱地區(qū)，暴雪天氣實屬罕見。關于南疆西部暴雪成因及其災害的研究，近年來新疆的氣象學者、專家做了一些有成效的工作。陳春艷等[1]對南疆西部強降水成因分析，得出高空影響系統(tǒng)“東西夾攻”的有利形勢，配合“三支”氣流的水汽輸送是南疆盆地出現(xiàn)強降水的關鍵。700hPa以下輻合、切變線的出現(xiàn)和維持是判斷南疆西部大降水落區(qū)的重要指標。張俊嵐等[4]分析了南疆持續(xù)性降雪的水汽條件，指出南海、阿拉伯海、孟加拉灣、地中海、北海均為水汽源地，西南氣流水汽輸送帶是南疆持續(xù)性降雪天氣的關鍵水汽條件。張俊蘭等[2]對新疆暴雪的水汽源地和水汽通道及強度特征進行了細致分析研究。李圓圓[3]等分析了新疆西部暴雪天氣的主要影響系統(tǒng)是低渦的穩(wěn)定維持并分裂短波東移，“三支氣流”的存在為新疆西部暴雪天氣提供了熱力、水汽、不穩(wěn)定能量的條件。張云惠[6]、阿布力米提等[5]對南疆西部降水的影響系統(tǒng)、動力條件、水汽條件也有所研究。張俊蘭等[7]從環(huán)流形勢、高、中、低層水汽輸送和強度，風場的切變、輻合等對南疆偏西地區(qū)2場罕見暴雨落區(qū)和強度進行對比分析。黃艷等[8]對南疆西部區(qū)域性暴雨天氣特征進行分析。但總體來說，對南疆暴雪的研究較少，位于南疆西部的喀什地區(qū)暴雪天氣為小概率事件，準確預報難度較大.暴雪天氣在經(jīng)濟落后干旱的喀什地區(qū)意義重大，一方面暴雪會給交通、林業(yè)、牧業(yè)、設施農(nóng)業(yè)、人民的生活帶來很大的影響，另一方面暴雪天氣對冬小麥安全越冬，減少病蟲害，土壤保墑，緩解旱情的作用很大，總之暴雪天氣在喀什地區(qū)利大于弊，所以對喀什地區(qū)暴雪天氣的探究很有必要。梁軍等[7]對大連地區(qū)一次區(qū)域性暴雪的特征分析和數(shù)值模擬，診斷分析了強降雪的動力、熱力特征及降雪期間的中尺度特征及云物理過程。黃鶴等[10]對一次回流降雪過程邊界層東風結構作用進行分析。本文借鑒已有暴雪的研究，對發(fā)生在2011年2月25日白天—28日08時喀什地區(qū)偏北局地大到暴雪天氣過程成因進行分析。此次暴雪天氣影響系統(tǒng)的演變與之前氣象學者分析暴雪天氣有所不同，對海平面氣壓場的演變描述較細致，且利用了先進的觀測手段，衛(wèi)星云圖和多普勒雷達資料進行分析，對暴雪天氣的開始與結束時間及強度有一定的指示作用，希望所得特征及結論，對今后暴雪天氣的準確預報有所幫助。

1 資料和方法

1.1 天氣概況

2011年2月25日白天—28日08時喀什地區(qū)普降小到中雪，局地大到暴雪，累積降雪量達暴量，其中喀什、英吉沙、伽師、3個北部臨山測站出現(xiàn)雨轉大到暴雪天氣，這3個站2月25日20時—26日20時一日降水量在7.1～11.9mm。此次降雪天氣過程，持續(xù)三天半，時間之長是喀什地區(qū)近30a來歷史同期罕見的。過程降雪量最大的喀什為18.9mm，其次英吉沙為17.2mm，積雪深度分別為12 cm、16 cm，其余測站均不足5 cm。這次降水有利于農(nóng)田保墑，對冬小麥返青有利，但大范圍雨雪降溫等現(xiàn)象，對喀什地區(qū)的設施農(nóng)業(yè)和道路交通造成較大損失。低溫造成拱棚中幼苗凍害。積雪、道路結冰和能見度下降造成喀什機場關閉，部分客運停運。

1.2 資料來源

所用資料2011年2月25—28日喀什地區(qū)11個自動氣象站逐時觀測資料,人工測量的雪深資料,利用NCPE1°×1°再分析資料分析此次暴雪過程，低層水汽的來源，暴雪區(qū)上空大氣垂直速度隨高度的變化，利用高空觀測資料分析高低空風場的配置，整層大氣飽和程度。運用氣象衛(wèi)星FY-2C紅外云圖、多普勒天氣雷達先進的觀測手段，獲取的觀測資料分析暴雪過程云圖及雷達回波的特征。

2 暴雪成因分析

2.1 前期氣候特點

喀什地區(qū)入冬以來，冬季（2010年12月—2011年2月）氣候表現(xiàn)為前、后冬（12、2月）氣溫較歷年明顯偏高，中期（1月）氣溫明顯偏低2～4℃，降水持續(xù)偏少。

2.2 環(huán)流背景

從1月中旬到2月20日前，100hPa平均高度場上，極渦位置偏東在泰米爾半島以東，雖然中緯度地區(qū)不斷有冷空氣影響新疆，但強度偏弱，2月21日開始極渦緩慢西移，25日08時移至泰米爾半島，在向西移動的過程中緩慢南下，極地冷空氣不斷補充到中緯度低槽中，使中緯度地區(qū)冷空氣強度明顯加強。500hPa高空形勢由緯向多短波活動演變?yōu)榻?jīng)向兩槽一脊的環(huán)流形勢，歐洲高壓脊不斷向東北發(fā)展，脊前西西伯利亞至里、咸海低槽不斷南掉，冷空氣隨之進入喀什地區(qū)，造成喀什地區(qū)2010年入冬以來最強降水天氣過程。

2月22日08時—23日20時高空500hPa圖上，暴雪出現(xiàn)前南歐高壓脊向北發(fā)展與北歐高壓脊打通，高空環(huán)流形勢發(fā)生明顯調(diào)整，強盛的歐洲高壓脊建立，高空為經(jīng)向兩槽一脊形勢，脊前西伯利亞至中亞為寬廣的低壓槽，喀什處在槽前西南氣流中，新疆東部地區(qū)為淺脊控制。24日08時歐洲高壓脊繼續(xù)向東北發(fā)展，且形成一個閉合中心，脊前西伯利亞至中亞低槽分裂成東、西兩段，西段西退南壓；東段快速東移南下，至25日08時移至新疆東部對喀什形成有利大降水的“東西夾攻”形勢。至14時喀什北部臨山測站喀什、英吉沙、伽師、開始降雨，25日20時（圖1）至26日08時隨著歐洲高壓脊衰退，西段低槽進一步東移南壓，東段低槽在薩彥嶺形成切斷低渦，東西兩個影響系統(tǒng)加深，且溫度槽落后高度槽，低槽加深，此時段造成喀什地區(qū)北部臨山測站出現(xiàn)大到暴雪。26日20時—28日08時中亞低槽不斷北收在塔什干形成切斷低渦，同時新疆東部低槽緩慢東移，“東西夾攻”形勢維持，是此次持續(xù)降雪的主要原因，隨著新疆東部低槽的東移至蒙古東部，降水強度逐漸減弱至結束。

24日08時海平面氣壓場上，東歐地區(qū)被一龐大的冷高壓控制，中心位于里海北部，中心強度為1052.5hPa，盆地為熱低壓，中心強度1010.0hPa，對我區(qū)形成北高南低的氣壓場形勢，25日08時冷高中心東移至里、咸海北部，中心強度增至1055hPa，熱低壓強度增至1007.5hPa，盆地內(nèi)低壓中心與北部境外高壓中心壓差達+47.5hPa，開始有小股冷空氣翻山分別從喀什東部、西部進入到南疆盆地，表現(xiàn)在喀什東部吹東風西部吹西風，喀什處于東西風輻合區(qū)，至25日14時冷高壓控制中亞地區(qū)，中心強度增強為1057.5hPa，前沿冷空氣影響到新疆東部，盆地氣壓上升至1012.5hPa，加壓5.0hPa,喀什北部出現(xiàn)微量降水。至25日20時（圖2）冷空氣大舉南下至盆地東部，代表站若羌3h變壓為+3.1hPa，而盆地西部減壓，盆地東西部氣壓場梯度進一步加大，冷空氣迅速由東向西進入盆地西部，“東灌”開始。這支偏東氣流，起冷墊作用使盆地西部的暖濕空氣抬升凝結產(chǎn)生降水。對應低空溫度場上，25日08時至27日20時850hPa，沿天山一帶有中心為-20℃的等溫度線密集帶，受此鋒區(qū)的長時間影響，喀什北部地區(qū)持續(xù)強降雪天氣。

圖1 25日20時500hPa高空實況（單位：dagpm）

圖2 25日20時地面實況（單位：hPa）

2.3 高低空風場有利配置

25日20時—26日08時暴雪過程中盆地西部上空200hPa為風速＞30m/s的西風急流，此高空急流具有強烈的抽吸作用，利于加強中低層上升運動。500hPa為10～16m/s的西南風，將西南暖濕氣流輸送到盆地西部上空，為暴雪提供充足的水汽，低層850hPa南疆盆地為低壓，歐洲及中亞的冷高壓前沿的南部已控制天山南麓，其偏東氣流與盆地低壓北部的偏東氣流匯合為偏東低空急流，表現(xiàn)為25日08時盆地東部代表站若羌及天山南麓測站東風8～16m/s，26日08時偏東風加大到10～18m/s，這支低空偏東急流在降水期間一直存在，對大降水起到了水汽集中輸送及墊高的作用。受盆地西部特殊地形作用，這支偏東急流沿山輻合抬升強，利于臨山測站水汽輻合及垂直輸送，加強上升運動，其長時間的維持是喀什地區(qū)持續(xù)降水及偏北地區(qū)臨山測站降水強度強的主要原因。高低空急流的配合有利于暴雪落區(qū)上空大氣的水汽垂直輸送及垂直上升運動的加強，為強降水區(qū)提供充足的水汽條件及強動力條件，利于暴雪的產(chǎn)生。

2.4 充沛的水汽條件和高濕能量通道的建立

這次喀什北部強降雪天氣的水汽來源有三個：一是中亞低值系統(tǒng)本身攜帶水汽，二是槽前的西南氣流將暖濕空氣輸送到喀什上空，三是偏東急流將盆地低空的水汽集中并輸送至喀什地區(qū)。通過對25日08時至26日20時700hPa NCPE1°×1°水汽通量與流場疊加分析（圖3），從25日08時至26日20時盆地中部及天山南部一直有大的水汽通道，并不斷加強，最大中心值為4g·cm-1·s-1·hPa-1，天山南部的水汽由偏東氣流集中輸送到盆地西部，受地形阻擋作用輻合上升，產(chǎn)生降雪，這兩支水汽輸送帶在降雪過程中一直存在，為喀什持續(xù)降雪提供了充足的水汽。24日08時到25日08時500hPa盆地西部T-Td≤4℃，700hPa盆地西部T-Td從24～36℃減小到0～4℃，T-Td變化達24～32℃之大，大氣的飽和程度迅速加大，飽和區(qū)位于喀什北部，喀什偏北地區(qū)開始降水，偏南部地區(qū)700hPa T-Td≤15℃，大氣不飽程度大，則未出現(xiàn)降水。隨著偏南地區(qū)T-Td的減小，大氣飽和程度加大，偏南地區(qū)的降水開始。中低層高濕能量通道的建立為暴雨落區(qū)提供了充足的水汽。

圖3 26日14時700hPa水汽通量與流場疊加（單位：g·cm-1·s-1·hPa-1）

2.5 低層輻合、高層輻散導致強垂直上升運動

分析26日20時散度圖，盆地西部200hPa為輻散區(qū)且存在風速＞30m/s的西風急流，具有強烈的抽吸作用，使中低層至地面氣旋強烈發(fā)展，促進低層水汽輻合，加強了整層的垂直上升運動。700hPa盆地西部為氣旋性環(huán)流，為氣流的輻合上升區(qū)，850hPa有偏東急流，由于喀什地區(qū)有簸箕狀的地形，造成低層強烈的輻合上升運動，這種低層輻合高層輻散導致強垂直上升運動，造成喀什偏北地區(qū)強降雪天氣。NCPE1°×1°垂直速度場上，26日08時沿39° N緯向的垂直速度剖面圖上（圖4），可見垂直上升速度的最大中心位于75°E為強降雪區(qū)，850～500hPa層次表現(xiàn)為強的上升運動。其值為-15×10-5hPa·s-1，強降雪區(qū)正好處于強烈的上升運動區(qū)。該垂直速度強中心為強降雪提供了有利的動力條件。500hPa層次以上，強降雪區(qū)兩側為強的輻散下沉區(qū)，最大值為10×10-5hPa·s-1。通過對各時段垂直速度剖面圖分析，上升運動最強時段與強降水時段對應,700～500hPa地區(qū)北部降水時段始終處在輻合上升區(qū)，這種高層輻散中低層輻合的形勢有利于氣流上升，為強降雪提供了有利的動力條件。

圖4 2011年2月26日08時沿39°N緯向的垂直速度剖面圖（單位：hPa/s）

2.6 云圖分析

從2011年2月24日02-17時的FY-2C紅外云圖上可以看到，昆侖山西部至巴基斯坦東北部有大片低槽云系，隨槽前西南氣流不斷東北涌，進入盆地西部上空，由于盆地西部氣壓下降，偏東急流還未形成，動力條件不足，涌入盆地西部的中低云減弱，喀什地區(qū)未出現(xiàn)降水天氣。25日11—14時喀什西北部境外有小片云團東移南下，并入喀什北部云團中，使其發(fā)展，此時盆地西北部出現(xiàn)微到小陣雨，之后云團不斷發(fā)展，面積隨之擴大，至26日03：00—05：00時盆地西部上空完全被大片結構密實云系覆蓋，偏北地區(qū)雨轉雪，降水強度加強。07：00—12：00時喀什西北部及外邊境云系開始逆轉，呈現(xiàn)弧狀云系特征，內(nèi)邊界較光滑，可見有強的西南氣流流入盆地西部，使得喀什上空云系結構緊密，喀什南部降水開始，隨著云團的結構不斷松散，緩慢東移出盆地西部，盆地西部降雪天氣逐漸減弱，喀什北部降雪持續(xù)到28日14時；南部27日17時左右降雪停止。

2.7 雷達回波分析

圖5 2011年2月25—26日1.5°仰角的多普勒雷達的反射率因子與平均徑向速度

25日20：591.5°仰角的雷達反射率因子圖上（圖5），雷達回波為層狀云降水回波，強回波中心40dBz主要在雷達西南部及雷達附近，此時喀什站降小雨，距雷達站90km東南部的大片層狀云降水回波，平均回波強度20～25dBz，自東南向西北移近雷達站，回波范圍不斷增大，26日02：48雷達站120km范圍降水回波的東南方向與西北方向分別有明顯的“V”型回波缺口，說明喀什偏北地區(qū)東部有強的偏東入流，西部有強的西北入流，東西方向強入流在喀什地區(qū)北部強烈輻合，強輻合區(qū)位于伽師縣、喀什市、英吉沙縣一帶，層狀云回波結構密實，回波強度加強為25～30dBz，此時喀什地區(qū)北部降水最強。此回波形式一直維持到27日02：38,則強輻合區(qū)降水長時間維持。隨著回波的逐漸松散，降水隨之減弱。從1.5°仰角的多普勒雷達平均徑向速度圖上（圖5）分析這次降雪過程,可以看到平均經(jīng)向速度有以下特征:25日20:59測站以西90km的范圍內(nèi)：“零”速度線近似為“S”形,測站地面吹東風，隨著高度的增加轉東南風。風向隨高度順轉有暖平流，且正速度區(qū)面積較小,主要在測站西南部，負速度面積大，覆蓋測站東北到東南區(qū)域，測站上空為輻合風場，利于降水的產(chǎn)生。26日01:21負速度梯度加大，低層有一對正負速度大值區(qū)，看出低層有一支偏東急流；在測站北部接近60km高度有一個氣旋式輻合流場，且伽師縣附近存在“逆風區(qū)”，說明地區(qū)北部有強上升運動，有利于北部大降水的發(fā)生；26日01：27測站上空仍維持為輻合風場，降水增強；26日05：36在測站90km距離圈內(nèi)“零”速度線為弓形，正速度面積大于負速度面積，負速度區(qū)在弓形外，正速度區(qū)在內(nèi)，測站上空為輻散風場，降水逐步減弱，從速度圖上可看見強降水時段，地面始終有偏東急流。

3 結論

（1）2011年2月25—28日喀什地區(qū)強降雪天氣發(fā)生在暖冬的氣候背景下，喀什典型“東西夾攻”大降水形勢下，歐洲脊衰退，脊前西伯利亞大槽分裂東西兩段，分別位于塔什干與新疆東部，兩槽長時間維持，且經(jīng)過加深，與減弱北收兩次過程，影響喀什出現(xiàn)此次暴雪天氣。

（2）海平面氣壓場上歐洲至貝加爾湖強冷高壓控制，塔里木盆地為熱低壓，對喀什形成北高南低利于降水的氣壓場形勢，喀什北部與境外及天山中部氣壓梯度大，氣壓中心壓差高達+47.5hPa，這一強的氣壓梯度利于喀什北部臨山測站強降雪出現(xiàn)，盆地東部代表站若羌出現(xiàn)3h正變壓，預示冷空氣控制盆地東部，利于盆地西部東灌的形成，為大降水提供有利的動力條件。

（3）200hPa的西風急流，500hPa的西南風，850hPa上低空偏東急流，“三支氣流”的耦合；700hPa氣旋性風場輻合，為強降雪落區(qū)提供了有利的動力條件、水汽條件。

（4）低層輻合，高層輻散加強了垂直上升運動，強而深厚的上升運動與強降雪區(qū)對應較好。

（5）暴雪發(fā)生時云圖上有帶狀低槽云系由西南向東北移動，進入盆地西部配合低層冷空氣的涌入，在盆地西部發(fā)展。云圖上可見強的西南氣流進入盆地西部，南部地區(qū)降水開始。

（6）強降雪雷達反射率因子回波表現(xiàn)層狀云回波，可見有偏東急流和西北急流造成的V型無回波區(qū)，平均徑向速度圖表現(xiàn)“零”速度線近似為“S”形，風隨高度順轉有暖平流，速度圖上低層可見有偏東急流，降雪期間表現(xiàn)為輻合風場。

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Analysis of a Heavy Snowstorm of Kashi in February 2011

YANG Lihong1，ZHOU Hong2，Mayire Aihaiti1，Hasanjan Yusuyin3，Hamit lslam4，DUAN Yongsheng3，TIAN Hong5

（1.Kashi meteorological Observatory，Kashi 844000，China；2.Yuepuhu County meteorological Bureau，Yuepuhu 844000，China；3.Yecheng meteorological Bureau，Yecheng 844900，China；4.Tuergate meteorological Station，Kashgar 844700，China；5.Yingjisha meteorological Bureau，Yingjisha 844500，China）

Applicating the conventional observation data,NCEP1°×1°information,geostationary satellite FY-2C infrared imagery and Doppler radar data,authors analyzed the causes of heavy snow in Kashi prefecture in February 25th-28th,2011.The results showed that:the blizzard is a wide range and high intensity of large snowfall process influenced by significant warming in winter background,central-Asia low trough and Sayan vortex.The low trough in central Asia weakened and stopped in north,after deepening.Sustained impact is mainly due to prolonged snowfall in Kashi prefecture.There are significant low-level convergence,upper divergence and low-level easterly jet in the progress of blizzard.Latitude southwest flow,the underlying persistence easterly jet stream provided sufficient moisture to the heavy rain.In the Doppler radar reflectance factor echocardiogram shows the strong east-west inflow convergence zone,average radial velocity chart also showed significant S-shaped zero speed line,which presented wind with height clockwise over radar had warm advection.

blizzard;circulation situation;moisture flux;radar echo

P458.121

B

1002-0799（2015）05-0069-06

楊利鴻，周宏，瑪依熱·艾海提，等.2011年2月喀什一次暴雪天氣過程分析[J].沙漠與綠洲氣象，2015，9（5）：69-74.

10.3969/j.issn.1002-0799.2015.05.011

2014-01-29；

2014-05-16

中國沙漠氣象科學研究基金（Sqj2012004）、中國氣象局預報員專項（CAMYBY2015-087）共同資助。

楊利鴻（1968-），女，工程師，主要從事天氣預報業(yè)務及研究。E-mail：yybtt.2005@163.com