高泉墾區(qū)春夏季大降水天氣氣候特征分析

郭靜

（兵團第七師氣象局，新疆 奎屯 833200）

高泉墾區(qū)春夏季大降水天氣氣候特征分析

郭靜

（兵團第七師氣象局，新疆 奎屯 833200）

本文對第七師高泉墾區(qū)42年來春夏季大降水資料進(jìn)行統(tǒng)計分析，掌握了本地春夏季一般降水分布特征及大降水出現(xiàn)的時段和時間，提出了有效的預(yù)報思路和分析方法，有助于提高高泉墾區(qū)春夏季大降水預(yù)報的準(zhǔn)確率。

高泉墾區(qū)；春夏季；大降水；特征分析

第七師高泉墾區(qū)地處北疆沿天山中段北側(cè)，春夏季大降水發(fā)生十分頻繁，且雨量相對集中，而降水的多少與農(nóng)牧業(yè)的生產(chǎn)有著直接的關(guān)系。同時，大降水的發(fā)生又是造成洪水危害的主要因素。一二四團氣象站曾測得的10 min降水量達(dá)19.6 mm的數(shù)據(jù)，至今仍是高泉墾區(qū)短時強降水的極大值。

1 春夏季大降水發(fā)生的天氣氣候特征

1.1 資料及標(biāo)準(zhǔn)

1.1.1 資料的選取

對高泉墾區(qū)1970—2012年共42年春夏季（3～8月）逐日降水資料進(jìn)行普查，選取其中91個大降水個例進(jìn)行統(tǒng)計分析。

1.1.2 標(biāo)準(zhǔn)的確定

根據(jù)新疆氣象部門對大降水的定義，一般把日降水量≥10.0 mm的日數(shù)定為一個大降水日，因此，對混合降水符合上述條件的作同等對待。

1.2 天氣氣候特征

1.2.1 時間分布特征

圖1 高泉墾區(qū)春夏季各月大降水發(fā)生次數(shù)

統(tǒng)計結(jié)果表明，高泉墾區(qū)春夏季大降水的發(fā)生次數(shù)在各月有著顯著的差異，通常以5月最多，3月最少，并且春夏季會分別出現(xiàn)一個峰值 （見圖1）。

1.2.2 時段分布特點

高泉墾區(qū)大降水具有夜間多發(fā)的特點，占到大降水發(fā)生的53%，另有部分大降水是從夜間開始持續(xù)到白天，這類大降水的發(fā)生在36%。白天大降水的發(fā)生通常在午后至傍晚的時段里，大多數(shù)持續(xù)到凌晨零點左右結(jié)束。統(tǒng)計還顯示，有相當(dāng)一部分大降水是在12 h內(nèi)完成的，而且產(chǎn)生的降水量往往代表了或接近于該日的日總降水量，這類降水占到已發(fā)生大降水的85%。

1.2.3 降水變率顯著

春夏季降水量的分布年際差異很大，最多年份的降水量可達(dá)189.4 mm，最少年份僅有46.5 mm。對該期大降水而言，發(fā)生最多的年份會出現(xiàn)7次，個別年份同期則不出現(xiàn)，如1973年、1975年、1984年、1986年、1989年、1996年、1999年、2002年等。

1.2.4 雨強特征

以1日最大降水量占該地多年平均年降水量的百分比作為降水相對強度指標(biāo)，統(tǒng)計高泉墾區(qū)1970—2012年間1日最大降水量為29.3 mm，相對雨強可達(dá)18%，略低于北疆的平均水平。（據(jù)最新數(shù)據(jù)顯示，2008年5月19日出現(xiàn)了44.1 mm的日最大降水量，使雨強高達(dá)27%，遠(yuǎn)高于北疆20%的平均水平）。

1.2.5 大降水總量值

圖2 大降水對月降水量的貢獻(xiàn)

由于大降水常表現(xiàn)為爆發(fā)性強、時間集中、過程強度大，往往一次大降水強度集中在某一很短時間內(nèi)，這樣的大降水過程促使月或年降水總量發(fā)生質(zhì)的變化。如：一二四團1978年7月12日的大降水過程，雨量集中，1分鐘降水量達(dá)19.6 mm，接近日總量85%；而1980年7月12日高泉墾區(qū)1 h降水量達(dá)17.0 mm，幾乎為日降水總量（17.5 mm），在北疆地區(qū)已達(dá)暴雨強度。大降水可以改變月或年降水總量的統(tǒng)汁特征，使降水總量分布失衡。如：高泉墾區(qū)2005年7月連續(xù)出現(xiàn)3次大降水過程，造成該月降水總量異常偏多，是歷年7月平均降水量的342%（見圖2）。

1.2.6 大降水的連續(xù)性

據(jù)資料統(tǒng)計，在高泉墾區(qū)春夏季發(fā)生的91次大降水過程中，有12次是連續(xù)發(fā)生的，雖然降水次數(shù)僅占總降水次數(shù)的13%，但過程降水量都超過了20.0 mm，最長降水日數(shù)為4 d，連續(xù)最大降水量達(dá)31.6 mm，其中，1974年4月4～5日連續(xù)降水量均超過10.0 mm，2004年4月29～30日降水量均為15.8 mm，總量達(dá)31.6 mm，表明了高泉墾區(qū)春夏季大降水具有顯普的連續(xù)性的特點。

2 春夏季大降水的水汽輸送

通過對91個大降水個例進(jìn)行統(tǒng)計分析，認(rèn)為北支系統(tǒng)可攜帶的水汽遠(yuǎn)不如南支系統(tǒng)帶來的水汽，這與墾區(qū)臨近天山水汽受到天山的阻擋有著密切的關(guān)系。

水汽輸送的貢獻(xiàn)可以通過水汽通量的數(shù)值計算得出：式中：Q表示水汽通量；g表示水汽質(zhì)量；Vq表示水汽平流矢量。

若按200km的網(wǎng)格，可利用水汽散度公式計算：

式中：D表示不同方向的水汽路徑；Vn表示n方向水汽輸送速度；q表示空氣實際比濕。通常q＜0.04 g；dp表示理想氣壓的微增量；dL表示長波槽微增量。

計算結(jié)果顯示，由北方路徑完成的水汽通量可達(dá)89%，且700 hPa以下的水汽輸送可占94%，說明了底層水汽輸送的重要性。

3 單站要素分析

3.1 氣壓

在氣壓分析研究中我們根據(jù)氣壓變化在大降水中的表現(xiàn)形勢，對所選91個大降水個例發(fā)生前的基本形式做了統(tǒng)計分型，結(jié)果確定為降壓型和升壓型2種基本類型。

降壓型表現(xiàn)為日平均氣壓突然轉(zhuǎn)折時，該時氣壓值能由峰值急劇轉(zhuǎn)向（也有緩慢下降），且達(dá)到谷底，隨后出現(xiàn)反彈，或急升，或緩升。此時以谷值作為起報日，預(yù)報時效為未來1～2 d內(nèi)可出現(xiàn)大降水過程。統(tǒng)計資料顯示，降壓型發(fā)生的較為頻繁，在91個個例中共有58例，占總次數(shù)的63.7%。統(tǒng)計中還發(fā)現(xiàn)，有時氣壓的下降呈連續(xù)性，這主要是發(fā)生在中亞低渦少動的形勢下，造成了本地氣壓的持續(xù)下降，值得注意的是，該型常是造成本地持續(xù)性降水的主要形式，且在降壓型中占有一定比例。但從大多數(shù)情況來看，大降水的表現(xiàn)形式仍以孤立發(fā)生為主，表現(xiàn)出了高泉墾區(qū)春夏季大降水具有局地性的特點。

升壓型日平均氣壓常在小范圍內(nèi)波動變化，當(dāng)發(fā)生突然升壓并達(dá)到該時段內(nèi)氣壓值的極大值后，隨之急劇下降，此時，可把該峰點日作為過程的起報日，預(yù)報未來1～3 d內(nèi)有利于大降水過程的出現(xiàn)。統(tǒng)計中，升壓型共出現(xiàn)32次，占35%左右。同樣，在氣壓的變化中，也可出現(xiàn)類似的持續(xù)性升壓現(xiàn)象，判斷的關(guān)鍵是該值的轉(zhuǎn)折與否和是否達(dá)到了該期的峰值。值得注意的是，該類型天氣過程往往是孤立的，常在前期有弱的降水過程出現(xiàn)，有時甚至是連續(xù)性過程，因此，這類天氣形勢的預(yù)報難度較大，應(yīng)綜合考慮其它因素的影響。統(tǒng)計中，還有6次大降水在發(fā)生前氣壓變化無規(guī)則，出現(xiàn)持續(xù)的緩升或緩降，無特征變化，所占比例不足1%，也是導(dǎo)致大降水短期預(yù)報中漏報的主要原因。

3.2 氣溫

氣溫的異常能表征大降水發(fā)生前兆，一致的認(rèn)為是：在大降水天氣之前的2～3 d，氣溫明顯回升，有時則表現(xiàn)為持續(xù)的高溫，甚至天氣發(fā)生才結(jié)束。

3.3 濕度

濕度是反映大氣在運動中水汽變化的物理量，近地層的濕度變化可直接測得或計算求得，一般情況下，在大降水來臨之前2～3 d，往往表現(xiàn)出空氣干燥，濕度呈下降趨勢。但分析中也發(fā)現(xiàn)，有的大降水在發(fā)生之前，空氣濕度偏大，此種情況多發(fā)生在春季，與已有的連續(xù)弱天氣過程和地形及下墊面性質(zhì)有一定關(guān)系。

4 小結(jié)

（1）掌握本地春夏季一般降水分布特征及大降水出現(xiàn)的時段和時間，能有助于分析大降水的客觀性。（2）應(yīng)用500 hPa高空圖及時掌握春夏季歐亞范圍內(nèi)環(huán)流形勢的演變及鋒區(qū)特征，了解南支鋒區(qū)系統(tǒng)是否活躍，副熱帶高壓西南急流強度變化狀況等。（3）在春夏季大降水出現(xiàn)的強度變化上，需要著重考慮高空系統(tǒng)與地面形勢的配置。如冷鋒、地面高壓的路徑及強度。（4）應(yīng)用850 hPa水汽通量圖能夠掌握春夏季水汽最大集結(jié)區(qū)及移送情況的有效途徑。（5）在精準(zhǔn)預(yù)報工作中，應(yīng)考慮大降水出現(xiàn)的季節(jié)和地形對水汽水平流動與垂直蒸發(fā)的影響作用。

[1]王嬌，任宜勇.新疆降水與環(huán)流場演變研究[J].干旱區(qū)研究，2005，25（2）：174-178.

2014—12—09