青海省南部牧區(qū)一次大到暴雪天氣過程分析

邊秀珊，秦永忠

(青海省果洛州氣象局，青海大武 814000)

雪災(zāi)對青海南部牧區(qū)的影響有利有弊，一方面，大到暴雪后長時間積雪形成的雪災(zāi)，對畜牧業(yè)生產(chǎn)、人民生活危害極大，對城市交通及高速公路運(yùn)輸也造成嚴(yán)重的影響;另一方面，大到暴雪為高原冰川、積雪、河流、湖泊以及嚴(yán)冬過后牧草返青、生長發(fā)育等提供了必要的水分補(bǔ)充。雪災(zāi)的發(fā)生與強(qiáng)降雪密切相關(guān)，通常10月～翌年1月的大到暴雪就會形成嚴(yán)重的雪災(zāi)。從20世紀(jì)70年代開始很多氣象工作者對暴雪的天氣氣候特征進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，并得出了一些有意義的結(jié)論［1－7］。孟雪峰等利用1971～2008年內(nèi)蒙古117個地面氣象觀測站常規(guī)觀測資料，分析了內(nèi)蒙古大雪的時空分布特征，并開展了天氣學(xué)分型研究，將內(nèi)蒙古大雪分為兩類大型［8－9］。近年來國內(nèi)也有許多學(xué)者從不同角度對青藏高原大(暴)雪天氣進(jìn)行了深入的研究，如周陸生等從基本分布、氣候特征、環(huán)流分型及水汽來源等角度對青藏高原牧區(qū)大到暴雪及其引發(fā)的雪災(zāi)進(jìn)行了分析［10－12］。筆者在此通過分析2015年1月5日發(fā)生在青海省南部牧區(qū)大到暴雪天氣過程的特征及成因，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，為今后提高此類天氣的預(yù)警、預(yù)報準(zhǔn)確率提供參考。

1 天氣實(shí)況

2015年1月3～6日青海省南部地區(qū)出現(xiàn)了降雪天氣過程，期間4日夜間、5日午后部分地區(qū)出現(xiàn)了大到暴雪。玉樹州東部、果洛州中南部和黃南南部一線有6個站12 h降雪量達(dá)到大到暴雪或暴雪量級，最大降雪中心出現(xiàn)在黃南州澤庫縣，降雪量達(dá)11.2 mm(積雪深度10 cm)，達(dá)日站次之，降雪量達(dá)8.9 mm，積雪深度9 cm(表1)。由于此次過程降雪量大、范圍廣，降雪過后出現(xiàn)強(qiáng)降溫，致使玉樹雜多出現(xiàn)了重度雪災(zāi);玉樹清水河、果洛州甘德縣、達(dá)日縣、黃南州河南縣出現(xiàn)中度雪災(zāi);玉樹囊謙縣、玉樹縣、果洛班瑪縣、久治縣、黃南州澤庫出現(xiàn)輕度雪災(zāi)。

2 環(huán)流形勢分析

2.1 高空影響系統(tǒng) 1月初500 hPa歐亞中高緯為兩脊一槽的形式，烏拉爾山、貝加爾湖以東為脊，亞洲北部為寬廣的低壓區(qū)。低緯地區(qū)由于烏拉爾山脊前下滑的冷空氣在印度北部堆積，從而形成一中心氣壓為560 hPa的低壓區(qū)。4日08:00隨著系統(tǒng)的東移，位于印度北部的低值系統(tǒng)也向東北方向移動，由于青藏高原的爬坡效應(yīng)，于4日20:00在西藏西部減弱成西北—東南向的高原槽(圖1)，青海南部地區(qū)位于高原槽前的SW氣流控制下，且隨著高原槽的進(jìn)一步東移，青海南部地區(qū)自西向東降雪量也開始加大。從各層次風(fēng)場看，1 月4 日20:00 500 hPa SW急流位于23°～30°N、96°～105°E，中心風(fēng)速為46 m/s(SW);300 hPa SW急流位于西藏東南部至甘肅南部，中心風(fēng)速為66 m/s;200 hPa SW高空急流位于玉樹、果洛、黃南南部，風(fēng)速為70 m/s(圖1a)。青海南部地區(qū)位于500～300 hPa急流軸的左側(cè)、200 hPa急流軸的右側(cè)。高低空急流的這種配置為4日夜間玉樹州清水河、果洛州的甘德和達(dá)日、黃南州的河南等地大到暴雪天氣提供了動力條件，同時一致的SW氣流也為此次過程提供了充沛的水汽條件。5日08:00隨著高原槽東移到達(dá)玉樹西部至西藏的林芝一線，500～200 hPa西南急流也東移出青海省(圖1b)。玉樹500 hPa風(fēng)向由西南風(fēng)轉(zhuǎn)為西北風(fēng)，說明低層已有冷空氣入侵，冷空氣的入侵為5日午后青海南部地區(qū)的班瑪、久治、河南強(qiáng)降雪天氣再次提供了動力條件。6日凌晨隨著高原槽的出省，青海南部的降雪停止。

表1 2015年1月4日夜間至5日白天降雪實(shí)況

2.2 地面要素分析 4日20:00～5日08:00玉樹、果洛至黃南南部△T24為正變溫，△P24為負(fù)變壓，5日14:00～20:00隨著500 hPa高原槽東移，自西向東△T24逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樨?fù)變溫、△P24正變壓，這也說明5日14:00后低層有冷空氣入侵，低層冷空氣的入侵為5日午后青海南部地區(qū)強(qiáng)降雪提供了動力條件。從T－Td≤4℃范圍看，高濕區(qū)也隨高原槽自西向東移動，大到暴雪的落區(qū)與T－Td≤4℃的區(qū)域有較好的對應(yīng)關(guān)系。

3 衛(wèi)星云圖分析

從4日20:00～6日08:00衛(wèi)星云圖的動態(tài)演變(圖2)可看出，4日20:00，由于青海南部地區(qū)處于高原槽前一致的西南氣流中，高空急流的抽吸作用使得云系比較深厚，邊界清晰，從孟加拉灣也仍有云系補(bǔ)充進(jìn)入高原槽云系中;5日01:00，隨著200 hPa高空急流的東移，青海南部地區(qū)云系加強(qiáng)，并擴(kuò)展至玉樹中部、果洛中部和黃南南部一線，青海南部的強(qiáng)降雪也隨之開始;至5日08:00，由于200 hPa急流軸的東移，青海南部地區(qū)的強(qiáng)降雪趨于減弱;5日16:00，隨著高原槽的東移和底層冷空氣的入侵，果洛南部至黃南南部的云系發(fā)展強(qiáng)烈，班瑪、久治的強(qiáng)降雪及河南的第2次強(qiáng)降雪開始，6日05:00高原槽出境，青海南部地區(qū)降雪結(jié)束。

圖1 2015年1月4日20:00(a)和5日08:00(b)500 hPa高空形勢及500、300、200 hPa急流

圖2 2015年1月4日20:00～6日05:00紅外云圖演變

4 物理量場分析

4.1 Tlogp圖分析 通過對達(dá)日站、玉樹站探空資料分析，4日20:00玉樹站500～200 hPa整層為一致的西南暖濕氣流，受西南氣流的影響400 hPa以下相對濕度在80%以上，溫度露點(diǎn)差(T－Td)在2℃(圖3a);4日20:00達(dá)日站400～200 hPa為一致的西南氣流，300 hPa以下相對濕度在70%以上，溫度露點(diǎn)差在1～3℃。5日08:00玉樹站400～200 hPa為一致的西南氣流，300 hPa以下相對濕度在61%以上，溫度露點(diǎn)差在1～4℃，500 hPa風(fēng)向由西南風(fēng)轉(zhuǎn)為西北風(fēng)(圖3b);達(dá)日站300 hPa以下相對濕度在79%以上，溫度露點(diǎn)差為2℃。與4日20:00相比，玉樹站相對濕度≥60%的層次由400 hPa以下增至300 hPa以下，溫度露點(diǎn)差≤4℃的層次也由400 hPa以下增至300 hPa以下，至5日08:00玉樹站的濕層更厚，500 hPa風(fēng)向由西南風(fēng)轉(zhuǎn)為西北風(fēng)，說明低層已有冷空氣入侵;達(dá)日站相對濕度≥70%、溫度露點(diǎn)差≤4℃，與4日20:00相同，仍維持在300 hPa以下。

4.2 水汽條件 強(qiáng)降雪需要水汽的大量輸送，分析達(dá)日站相對濕度時間空間剖面圖(圖4)可以看出，4日20:00～5日20:00果洛500～300 hPa相對濕度＞70%，可見此次降雪過程中水汽條件十分充沛。相對濕度＞85%的高濕區(qū)則出現(xiàn)在4日凌晨至5日上午500～400 hPa，這與青海南部地區(qū)4日夜間的強(qiáng)降雪出現(xiàn)時間相吻合。

圖3 2015年1月4日20:00(a)和5日08:00(b)玉樹站Tlogp

圖4 2015年1月4～6日達(dá)日相對濕度時間空間剖面

4.3 動力條件分析 一般情況下，降雪區(qū)的位置和強(qiáng)度與高層輻散場和低層輻合場有較好的對應(yīng)關(guān)系。分析1月4～5日20:00青海南部地區(qū)渦度的垂直演變可以看出，4日20:00 500 hPa青海南部的大部分地區(qū)處于正渦度區(qū)，300 hPa正渦度區(qū)近一步擴(kuò)大，中心值達(dá) 6 ×10－4s－1，200 hPa 正渦度區(qū)已為負(fù)渦度區(qū)(圖5)。說明青海南部地區(qū)由于高空SW急流的抽吸作用，形成明顯的低層輻合、高層輻散。5日08:00，隨著高空急流的東移，急流的抽吸作用也隨之減弱，青海南部地區(qū)500～200 hPa均是正渦度，渦度的大值中心仍在300 hPa，但渦度的中心值達(dá)8×10－4s－1，說明5日08:00青海南部地區(qū)輻合加強(qiáng)，低層冷空氣的入侵使得輻合抬升，從而造成了午后青海南部地區(qū)的強(qiáng)降雪。

圖5 2015年1月4日20:00青海南部地區(qū)500 hPa(a)、300 hPa(b)和200 hPa(c)渦度垂直演變

5 小結(jié)

(1)此次大到暴雪發(fā)生在高原槽前，屬于槽前暖區(qū)降水。

(2)槽前高空急流的抽吸作用及低層冷空氣的抬升作用為此次過程提供了動力條件，一致的西南氣流為其提供了充沛的水汽條件。

(3)此次大到暴雪過程中，無論是高空急流的抽吸作用所形成的輻合，最強(qiáng)中心均出現(xiàn)在300 hPa。

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