1979—2014年春季西藏東部雪災(zāi)及其大氣環(huán)流特征

洛桑旺姆 丹增扎巴 達(dá)瓊

摘要： 利用臺站觀測積雪厚度等多種氣象要素和NOAA大氣環(huán)流數(shù)據(jù)，對1979—2014年西藏東部27個臺站春季雪災(zāi)頻次和對應(yīng)的大氣環(huán)流異常進行分析。結(jié)果表明，西藏東部1979—2014年27站共發(fā)生33次雪災(zāi)。雪災(zāi)主要集中在唐古拉山脈和念青唐古拉山脈之間的地區(qū)和山南南部地區(qū);雪災(zāi)期間最大積雪厚度越大，總降雪量越多，雪災(zāi)平均積雪厚度越大。相對濕度越大，輕災(zāi)期間平均積雪厚度越大。風(fēng)速越大，輕災(zāi)和中災(zāi)期間平均積雪厚度越大;輕災(zāi)和中災(zāi)期間，存在從大西洋經(jīng)高緯度向西太平洋傳播的“+-+-+”和“+-+-+-”波列。重災(zāi)期間，北大西洋負(fù)位勢高度場異常強度偏強，存在由大西洋經(jīng)中緯度向西太平洋傳播的“+-+-+-”波列。

關(guān)鍵詞： 雪災(zāi); 西藏; 積雪厚度; 春季雪災(zāi); 大氣環(huán)流

中圖分類號：S161.6 ? ? ? ? ?文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：0439-8114（2020）10-0053-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2020.10.010 ? ? ? ? ? ? 開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

Abstract： Using a variety of in-situ meteorological elements datas such as snow depth and NOAA atmospheric circulation data， the frequency of spring snow disasters at 27 stations in the eastern Tibet and corresponding atmospheric circulation anomalies during 1979―2014 were analyzed. The results showed that there were 33 snowstorms in 27 stations in eastern Tibet during 1979―2014. The snowstorm was mainly concentrated in the area between the Tanggula mountains and the Nyenchenthanglha mountains and the southern part of Shannan; The greater the maximum snow thickness and the total snowfall during the snowstorm， and the greater the average snow thickness of the snowstorm. The greater the relative humidity， the greater the average snow thickness during the light-level disaster. The greater the wind speed， the greater the average snow thickness during the light-level disaster and the middle-level disaster; During the light-level disaster and the middle-level disaster， there were “+-+-+” and “+-+-+-” wave train propagating from the Atlantic to the western Pacific through the high latitude. During the severe-level disaster， the intensity of the North Atlantic negative geopotential height anomalies was stronger than the one during the light-level disaster and the middle-level disaster， and there was a "+-+-+-" wave train propagating from the Atlantic to the western Pacific through the mid-latitude.

Key words： snow disaster; Tibet; snow depth; spring snow disaster; atmospheric circulation

西藏地勢復(fù)雜，氣候環(huán)境惡劣，雪災(zāi)是其長期的氣象災(zāi)害，國內(nèi)有史料記載，早在藏歷第十四繞炯木猴年（公元1824年）就記錄了聶拉木地區(qū)的雪災(zāi)[1]，但是從史料記載來看，西藏很少發(fā)生全區(qū)性的雪災(zāi)，這源于藏北和藏南冬春大雪環(huán)流型和兩地區(qū)的積雪日數(shù)季節(jié)分配不同，藏北積雪日數(shù)以11月到次年1月為最多，而藏東南冬季積雪少，積雪主要集中在1―4月，尤以3月最多[2]，普布卓瑪[3]的雪災(zāi)分析也給出了相似的結(jié)論。MODIS/Terra衛(wèi)星積雪產(chǎn)品分析顯示，西藏90°E以東地區(qū)年平均積雪覆蓋最多，且氣候變化明顯，同時重度、中度、輕度雪災(zāi)在西藏東部地區(qū)各個季節(jié)均有體現(xiàn)[4]。高原降雪日數(shù)峰值出現(xiàn)的月份也具有明顯的區(qū)域性[3]，青藏高原雪災(zāi)危險性災(zāi)害評估也發(fā)現(xiàn)，在90°E以東和以西分別有2個雪災(zāi)危險性大范圍區(qū)[5]。

鄒進上等[6]研究結(jié)論表明，青藏高原降雪主要集中在4―5月和9―10月，即集中發(fā)生在冬夏環(huán)流的轉(zhuǎn)換季節(jié)，同時給出了降雪的3個主要氣象條件：①500 hPa溫度在-2～-12 ℃，4―6月有利于降雪的溫度是-6～-10 ℃， 9―10月有利于降雪的溫度是-2～-6 ℃;②有充分的水汽供給，4―6月有利于降雪的水汽條件是2～4 g/kg，9―10月有利于降雪的水汽條件是3～5 g/kg;③有觸發(fā)上升運動的低值系統(tǒng)，如西風(fēng)槽、低渦切變線、孟加拉灣風(fēng)暴等。這些低值系統(tǒng)與普布卓瑪[3]的研究結(jié)論一致，同時主成分分析顯示，影響一場積雪能否成災(zāi)主要原因包括最大積雪深度、積雪日數(shù)、一場積雪的降水總量和風(fēng)速[7]。

西藏東部地區(qū)氣候獨特，森林茂密，水資源豐富，是西藏的糧食主產(chǎn)區(qū)，為西藏帶來了寶貴的物質(zhì)財富。農(nóng)作物的生長發(fā)育以及畜牧業(yè)的維持都與雪災(zāi)息息相關(guān)[8]，雪災(zāi)經(jīng)常給農(nóng)牧業(yè)造成直接的經(jīng)濟損失和人員傷亡[1，2，9]，春季雪災(zāi)具有突發(fā)性強、頻次少、受災(zāi)強度大的特點，總結(jié)西藏東部地區(qū)春季雪災(zāi)與氣象要素和環(huán)流背景的聯(lián)系，對提高防災(zāi)減災(zāi)能力和雪災(zāi)氣候監(jiān)測預(yù)測準(zhǔn)確率有著重要的意義。

1 ?材料與方法

使用西藏氣象局信息網(wǎng)絡(luò)中心提供的90°E以東27個氣象臺站積雪厚度、降雪量、平均溫度、最高溫度、最低溫度、風(fēng)速和相對濕度數(shù)據(jù)，時間分辨率為1979―2014年3―5月逐日數(shù)據(jù)。臺站分布參考黃曉清等[4]的研究，大氣環(huán)流數(shù)據(jù)采用同時間段的NOAA-CIRES Twentieth Century Reanalysis （V2c， https：//www.esrl.noaa.gov/psd/data/gridded/data.20thC_ReanV2c.html），數(shù)據(jù)的空間分辨率為2.0°×2.0°，垂直方向有24層。

黃曉清等[4]參考西藏東西部草場類型和牧草高度，總結(jié)出適用于西藏東西部的雪災(zāi)判別方法。在西藏東部地區(qū)，積雪厚度在5～10 cm且持續(xù)日數(shù)在7～10 d的情況下，判定發(fā)生輕等雪災(zāi);積雪厚度在5～10 cm且持續(xù)日數(shù)在10～15 d的情況下，判定發(fā)生中等雪災(zāi);積雪厚度大于10 cm且持續(xù)日數(shù)大于等于10 d的情況下，判定發(fā)生重等雪災(zāi);參考黃曉清等[4]雪災(zāi)的評判標(biāo)準(zhǔn)，對1979―2014年3―5月逐日的27站積雪厚度進行雪災(zāi)分析。

2 ?雪災(zāi)的時空分布及與基本氣象要素的聯(lián)系

如圖1所示，1979―2014年西藏東部地區(qū)27站共發(fā)生33次雪災(zāi)，其中17次為輕災(zāi)，12次為中災(zāi)，4次為重災(zāi)。災(zāi)害的空間分布見圖2。輕災(zāi)（圖2a）主要分布在那曲市東部4個臺站，林芝市南部1個臺站和山南市南部1個臺站;中災(zāi)（圖2b）主要分布在那曲市東部2個臺站，林芝市北部1個臺站和山南市南部1個臺站;重災(zāi)（圖2c）主要分布在那曲市東部1個臺站和山南市南部1個臺站;總的雪災(zāi)空間分布主要集中在唐古拉山脈和念青唐古拉山脈之間的嘉黎縣等6個臺站和山南市南部的措那站[9，10]。嘉黎站和錯那站是主要的雪災(zāi)發(fā)生臺站，嘉黎站發(fā)生輕災(zāi)7次、中災(zāi)2次、重災(zāi)1次，共10次雪災(zāi)，錯那站發(fā)生輕災(zāi)6次、中災(zāi)8次、重災(zāi)3次，共17次雪災(zāi)。

雪災(zāi)的發(fā)生與降雪量、積雪持續(xù)日數(shù)、風(fēng)速等氣象要素密不可分[7]。雪災(zāi)的平均積雪厚度與雪災(zāi)期間的最大積雪厚度密切相關(guān)（圖3a），雪災(zāi)期間最大積雪厚度越大，雪災(zāi)平均積雪厚度越大，輕災(zāi)受最大積雪厚度的影響小于中災(zāi)和重災(zāi);從圖3b可以看出，積雪日數(shù)和平均積雪厚度點的集中度與雪災(zāi)等級密切相關(guān)，輕災(zāi)、中災(zāi)和重災(zāi)點均集中分布，積雪日數(shù)可以很好地區(qū)分雪災(zāi)等級，連續(xù)積雪日數(shù)越大，雪災(zāi)嚴(yán)重等級越高;一場降雪是否致災(zāi)與降雪總量密不可分，從圖3c可以看出，無論輕災(zāi)、中災(zāi)還是重災(zāi)，總降雪量越多，平均積雪厚度越大;大氣濕度是決定降雪發(fā)生與否的關(guān)鍵因素，從圖3d可以發(fā)現(xiàn)，輕災(zāi)期間平均積雪厚度與相對濕度密切相關(guān)，相對濕度越大，平均積雪厚度越大，而中災(zāi)和重災(zāi)期間平均積雪厚度對相對濕度并不敏感;青藏高原由于特殊地形，風(fēng)吹雪現(xiàn)象普遍存在，從圖3e可以看出，風(fēng)速越大，平均積雪厚度越大，輕災(zāi)和中災(zāi)期間這種風(fēng)速與平均積雪厚度的關(guān)系最明顯;平均積雪厚度與地表溫度的高低密切相關(guān)，如圖3f至圖3h所示，輕災(zāi)期間，地表溫度變化明顯，中災(zāi)和重災(zāi)期間地表溫度集中分布在-8～-3 ℃，最高溫度集中分布在-2～2 ℃，最低溫度集中分布在-13.5～-6.0 ℃。

3 ?雪災(zāi)與大氣環(huán)流的聯(lián)系

降雪是雪災(zāi)發(fā)生的主要原因，有利于降雪發(fā)生的大氣環(huán)流型是雪災(zāi)的首要分析對象。黃曉清等[4]對區(qū)域性雪災(zāi)異常年和無雪災(zāi)年分布進行前冬、隆冬和春季的合成分析，發(fā)現(xiàn)前冬和隆冬北半球500 hPa環(huán)流非常相似，自大西洋東海岸向東至西太平洋有顯著的“+-+-”波列，而春季中高緯度從歐洲西部為“-+-+-+”波列;3個時段歐洲大陸長波槽脊異常加強，經(jīng)向環(huán)流發(fā)展;前冬和隆冬歐亞大陸高度距平場為西高東低，春季正好相反;雪災(zāi)年與無雪災(zāi)年極渦、烏拉爾山高壓脊、貝加爾湖高壓脊和北美大槽的強度、位置有較大的差異，而東亞大槽除在春季有所差別外其他時段不明顯。

由于青藏高原地區(qū)地處中緯度的特殊性，其降雪的異常不僅與高緯度的環(huán)流相聯(lián)系，而且與低緯度的水汽輸送也有聯(lián)系。對大氣可降水量和水汽輸送通量散度分析表明，孟加拉灣水汽輸送是高原東部地區(qū)降雪的主要水汽來源[11]。通過對唐古拉山脈δ18O在1989年5月25日前后的變化特征分析也可以得出，高原降雪除與局地水分蒸發(fā)密切相關(guān)外，與印度洋經(jīng)孟加拉灣輸送的水汽也聯(lián)系密切[12]。

對輕災(zāi)、中災(zāi)和重災(zāi)期間500 hPa位勢高度和比濕逐日氣候態(tài)異常場進行7 d滑動平均后合成，得到圖4和圖5。在輕災(zāi)發(fā)生期間，有從大西洋經(jīng)高緯度向西太平地區(qū)傳播的“+-+-+”波列，高原上存在弱的閉合等高線小槽異常分布，槽前的西南氣流有利于印度洋和孟加拉灣地區(qū)的水汽輸送至西藏東部（圖4a）。在西藏東部，存在比濕的正異常區(qū)（圖5a），這將有利于西藏東部降雪的生成[3，7];在中災(zāi)發(fā)生期間，有從大西洋經(jīng)高緯度向西太平洋地區(qū)傳播的“+-+-+-”波列，高原上位勢高度場偏低的范圍明顯大于輕災(zāi)發(fā)生期間的位勢高度場異常區(qū)，中災(zāi)發(fā)生時的高原上空小槽異常強于輕災(zāi)（圖4b），500 hPa比濕異常區(qū)明顯強于輕災(zāi)期間水汽異常（圖5b），這將有利于西藏東部降雪的持續(xù)時間增加，造成西藏東部發(fā)生中災(zāi);在重災(zāi)發(fā)生期間，環(huán)流型異常明顯不同于輕災(zāi)和中災(zāi)情況。北大西洋負(fù)位勢高度場異常強度明顯強于輕災(zāi)和中災(zāi)情況，擠壓高緯度波列向南移動，由大西洋經(jīng)中緯度向西太平洋地區(qū)傳播的“+-+-+-”波列位置明顯比輕災(zāi)和中災(zāi)情況偏南，這導(dǎo)致原本處于高原上空小槽的異常位置偏南偏東，同時北側(cè)波列在黑海和里海北側(cè)的正位勢高度場異常南壓，其前方易于引導(dǎo)對流層低層西北干冷氣流，更有利于將北側(cè)干冷的空氣帶上高原，南側(cè)的小槽異常位于華南地區(qū)，強于輕災(zāi)和中災(zāi)情況，其北側(cè)的東南風(fēng)異常有利于將西太平洋上空的暖濕氣流輸入高原，形成冷暖空氣交匯的有利降雪環(huán)境，形成更多的降雪量，從而形成重災(zāi)（圖4c）。在500 hPa比濕場上， 重災(zāi)正比濕異常區(qū)明顯大于輕災(zāi)和中災(zāi)情況（圖5c），這說明華南地區(qū)上空的位勢高度場異常形成了大范圍的水汽異常區(qū)，給重災(zāi)的發(fā)生提供了充足的水汽。

4 ?結(jié)論

通過使用臺站觀測的積雪厚度、降雪量、溫度、最高溫度、最低溫度、風(fēng)速和相對濕度等多種氣象要素觀測數(shù)據(jù)和NOAA大氣環(huán)流數(shù)據(jù)，對1979―2014年高原90°E東部27個臺站春季雪災(zāi)頻次和相對應(yīng)的大氣環(huán)流異常進行了統(tǒng)計， 地表溫度集中分布在-8.0～-3.0 ℃，最高溫度集中分布在-2.0～2.0 ℃，最低溫度集中分布在-13.5～-6.0 ℃。

輕災(zāi)期間，存在從大西洋經(jīng)高緯度向西太平洋地區(qū)傳播的“+-+-+”波列，高原上存在異常小槽分布，槽前的西南氣流有利于將水汽輸送至西藏東部，從而有利于降雪的生成;中災(zāi)期間，存在從大西洋經(jīng)高緯度向西太平洋地區(qū)傳播的“+-+-+-”波列，高原上空異常小槽強于輕災(zāi);重災(zāi)期間，北大西洋負(fù)位勢高度場異常強度偏大，存在由大西洋經(jīng)中緯度向西太平洋地區(qū)傳播的“+-+-+-”波列，黑海和里海北側(cè)的正位勢高度場異常易引導(dǎo)對流層低層盛行西北氣流，有利于北側(cè)干冷空氣爬升至高原上，高原南側(cè)小槽異常位置偏南偏東，利于西太平洋上空暖濕氣流輸入高原，從而形成強降雪和重災(zāi)。

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