西藏一次大范圍極端降雪過程的診斷分析

余燕群 奚鳳 旦增冉珍

摘要?利用地面常規(guī)觀測資料、NCEP?再分析資料以及衛(wèi)星TBB資料，對2018年12月18—19日西藏極端強降雪過程的大尺度環(huán)流背景、物理量以及中尺度特征等進行了綜合分析。結果表明：該次西藏大范圍的極端降雪天氣過程中中高緯地區(qū)為兩槽一脊型，500?hpa上南支槽、高原槽、西南高低空急流的配置是此次極端降雪過程的主要影響系統，降雪期間，500?hpa相對濕度≥90%，接近飽和;強的上升中心位于拉薩附近中心值為-1.6?Pa/s，為降雪天氣提供了有利的上升運動;在26°N～32°N之間存在一條明顯的假相當位溫能量鋒區(qū)，大值區(qū)隨緯度的增高而向高空逐漸傾斜，為降雪天氣提供了熱力條件;降雪期間衛(wèi)星云圖上各站的TBB值在-50～-60℃之間。該次極端降雪過程后強的西北氣流對溫度的急劇下降起了重要的作用。

關鍵詞?極端事件;南支槽;物理量診斷;TBB;熱帶低壓

中圖分類號：P458.1+21?文獻標識碼：A?文章編號：2095-3305（2020）03-144-04

DOI：?10.19383/j.cnki.nyzhyj.2020.03.060

暴雪是西藏冬季常見的天氣過程，發(fā)生頻率較高[1-3]，近年來在全球氣候變暖的大背景下，極端性天氣發(fā)生也逐漸增多，西藏大到暴雪天氣過程發(fā)生也較頻繁，加上氣溫低，易形成積雪和結冰，對畜牧業(yè)造成了及其嚴重的影響，對人們的生活和出行非常不利。

目前氣象預報工作者對于暴雪天氣進行了大量的研究，得出許多有價值的成果，尤其是近年來人們對北方地區(qū)暴雪的環(huán)流背景、影響系統和物理量特征等方面有不少研究成果[4-7]，在降雪中尺度天氣系統監(jiān)測，運用雷達、數值模式和衛(wèi)星等新型探測資料方面獲得了新認識[8-10];劉寧微等[11]對2003年3月遼寧暴雪及其中尺度系統發(fā)展和演變進行了分析，假拉等[12]建立了西藏地區(qū)雪災等主要氣象災害的評價指標，馬林等[13]青藏高原東部牧區(qū)秋季雪災天氣的形成及預報分析進行了分類研究，而針對于青藏高原的降雪多集中在東部和西藏西南部暴雪的分析[14]，對高原地區(qū)極端降雪過程的研究分析較少。筆者基于以往研究，對2018年12月18—19日西藏大范圍極端降雪天氣環(huán)流形勢、高低空系統配置、物理特征以及TBB資料進行了中尺度分析，試圖分析出高原極端降雪產生的機理，以期為高原地區(qū)極端降雪預報服務提供參考。

1?資料與方法

選取2018年12月18—19日西藏53個固態(tài)觀測氣象站和自動站逐時觀測資料，Micaps常規(guī)觀測資料，NCEP再分析資料，水平網格距為1°×1°、時間分辨率為6?h，用于對相對濕度、垂直速度和假相當位溫等物理量的分析，風云FY2F資料，云圖資料來自國家氣象衛(wèi)星中心下發(fā)的FY2F的逐時資料。

2?極端降雪實況分析

2.1?強降雪落區(qū)

受孟加拉灣熱帶風暴“佩太”登陸后外圍云系和北部冷空氣的共同影響，12月18日00：00（北京時，下同）至19日18：00西藏除阿里地區(qū)外出現大范圍雨雪天氣。從圖1可以看出，該次過程降雪量大，范圍廣，出現了2個強降水中心，分別為錯那和下察隅。該次降水過程最大降水量出現在山南南部、日喀則南部和林芝東南部，均以降雪為主，最大量級達到暴雪，其中山南南部的錯那29.0?mm，最大積雪深度為48?cm，隆子25.5?mm，最大積雪深度24?cm，日喀則南部的帕里22.2?mm，最大積雪深度33?cm，拉薩12?mm，最大積雪深度10?cm。林芝市的降水相態(tài)最為復雜，林芝西部和波密一帶為雪;墨脫至下察隅一帶為雨，下察隅降水量為41?mm;而察隅為雨轉雨夾雪或雪，降水量為39.2?mm。該次降水過程全區(qū)多站降雪量級刷新了有氣象記錄以來降水量記錄，屬于一次歷史極端事件，其中18日澤當、日喀則、定日等10個站降水量超歷史同期最大日降水量。

2.2?極端降雪的降水時段

18日00：00山南南部和日喀則南部出現降水，至19日18：00全部結束，主要分為2個階段。第1階段：18日00：00至19日02：00主要集中在日喀則、山南、拉薩和那曲。第2階段：19日05：00至18：00降水主要集中在林芝和昌都，中西部地區(qū)的降水逐漸減弱結束。

3?極端強降雪的環(huán)流特征分析

從圖3a可以看出，歐亞中高緯為兩槽一脊，巴爾喀什湖附近的低槽不斷分裂冷空氣南下，西太副高的位置偏西偏南，588?dagpm?線西伸至孟加拉灣一帶，西脊點位于90°?E附近，伊朗高壓位置偏西。高原上那曲西部有一低槽東移，高原南側主要受南支槽的影響，槽前西南氣流發(fā)展旺盛，高原中東部處于強的西南氣流控制中，高原南側印度至孟加拉灣一帶西南風風速逐漸增大至24?m/s以上，有利于南部水汽輸送，加上孟加拉灣熱帶風暴“佩太”登陸后外圍云系北上，為高原的降水提供了充足的水汽條件，高原中東部的比濕均在3?g/kg以上，拉薩至南部邊緣的比濕在4?g/kg以上，山南南部錯那附近的西南風速增大，南風分量不斷加大，風速由16?m/s增大到26?m/s，為錯那和南部的降雪持續(xù)提供了有利的水汽輸送。圖3b顯示，高原槽不斷加深東移南壓，槽線東移至90°E附近，南支槽東移的速度很慢，林芝、拉薩、山南和昌都位于槽前西南風控制，林芝東南部西南風速增加到32?m/s，此時林芝附近的比濕增加到4～6?g/kg，昌都北部和林芝附近可以分析出一條明顯的風速輻合區(qū)，利于降水的發(fā)展。充足的水汽，有利于降水的發(fā)展。

4?極端降雪過程的物理量場診斷分析

4.1?水汽條件

圖4極端降雪過程發(fā)生時和發(fā)生后的500hPa流場、水汽通量及水汽通量散度的分布看，高原上極端降雪開始前，2018年12月17日20時（圖4a）南支槽位于75°?E附近，槽前印度半島75°?E～87°?E?區(qū)域內有一東北西南向的水汽通量大值區(qū)，中心值位于84°?E、25°?N?附近，水汽通量散度場的中心值為-0.8×10-7?g/（cm2·hPa·s），印度至高原南部地區(qū)受西南氣流控制，風速達30?m/s以上，風速的增加有利于南支槽前孟加拉灣附近的水汽輸送，此時暴雪區(qū)帕里和錯那附近水汽通量≥7?g/（cm·hPa·s），雅魯藏布江一線的水汽通量≥3?g/（cm·hPa·s），18日08：00（圖4b）印度半島至南部暴雪區(qū)受強的西南氣流控制，水汽通量大值區(qū)繼續(xù)向東北方向移動，冷暖空氣在高原上交匯后降水范圍進一步擴大，此時林芝南側至印度附近的西南風風速逐漸增大，最大風速為28?m/s以上，有利于南部孟加拉灣的水汽輸送，林芝附近的水汽通量散度值增至-0.8×10-7?g/（cm2·hPa·s），水汽通量值≥5?g/（cm·hPa·s），尤其是下察隅至察隅一帶水汽通量值≥7?g（cm·hPa·s），暴雪區(qū)和強降水區(qū)位于水汽通量輻合中心的東北方向。

4.2?動力條件

從該次歷史極端強降水過程垂直速度的垂直結構可見，西藏南部錯那暴雪開始前17日20：00（圖5a），低層500?hPa基本都處在弱的上升區(qū)域，降雪時500?hpa至300?hpa附近為上升區(qū)，400?hpa存在一個-0.4?Pa/s的上升運動中心，相對濕度從60%逐漸增大到90%以上，從濕層的厚度來看接近飽和達95%以上，18日00：00高濕區(qū)的范圍和高度較17日20時有所上升，低層西南風速也增大至24?m/s，降雪過程結束后19日00：00整個濕度明顯下降。從溫度變化看，低層的溫度由前一天的-8℃下降至-12℃，300?hPa以下的溫度較前一日均有所下降，雪后降溫明顯。從拉薩站的剖面（圖5b）看，拉薩降雪過程中18日00：00—20：00相對濕度≥90%的高濕區(qū)從250?hpa向下伸展到近地面，而且寬度也變大，500?hpa至400?hpa附近為強上升區(qū)，上升中心強度為-1.6?Pa/s，上升運動區(qū)擴展到500?hPa附近，下沉運動進一步下擴，說明低層有冷空氣入侵，從溫度變化看低層500?hpa的溫度由-12℃下降至-16℃，19日02：00后，上升運動也逐漸減弱，500?hpa附近的西南風全轉為西北風，降水結束。

4.3?熱力條件

17日20：00?500?hPa假相當位溫（圖6a）分析，24°?N～28°?N的高空有一明顯的能量鋒區(qū)，且鋒區(qū)高度隨緯度的升高而升高，鋒區(qū)上側是假相當位溫的低值區(qū)，低值中心位于阿里北部，低值中心值為38℃，鋒區(qū)下面對應500?hpa風場上從西南向東北擴展的暖濕氣流區(qū)，對應假相當位溫的高值區(qū)，中心值為72℃，此時南部錯那至帕里一帶出現降雪;18日00：00（圖6b）500?hPa假相當位溫能量鋒區(qū)進一步北擴至26°?N～32°?N附近，南部印度至孟加拉灣附近的能量高值區(qū)隨溫度的升高而升高，高原中東部假相當位溫在42～60℃，暴雪區(qū)錯那至帕里附近的假相當位溫為60℃，西部假相當位溫低值區(qū)南壓至阿里附近，此時沿江至那曲、昌都均出現降水。

5?極端降雪的中尺度云團特征分析

2018年12月18日08：00帕里站降雪量已達29?mm，從帕里站附近FY2F云頂亮溫（BlackBody?Temperature，TBB）可見，18日02：00南支槽前云系位于印度半島至高原上，帕里站上空TBB值為-40～-50℃，印度半島至孟加拉灣一帶有2個小的對流云團a和b，其中云團a最大TBB值達-60℃（圖7a）;18日04：00后印度半島上空2個小的對流云團逐漸向東北方向移動，在帕里附近匯合為對流云團a，匯合后的對流云團TBB值達-60～-70℃（圖7b），帕里站每小時的降雪量不斷遞增，平均增加2?mm/h，10：00后云系偏東降水逐漸減弱。18日10：00（圖7c），最強云頂亮溫在那曲一帶，最大值為-50～-60℃之間，帕里西側不斷有對流云團東移北上，對流云團的最強云頂亮溫在-50～-60℃，此時沿江一線和林芝的最強云頂亮溫在-30～-40℃之間，沿江一線和林芝出現降水，18日15：00（圖7d）高原西部日喀則一帶出現對流云團，云團的范圍明顯擴大，此時在拉薩附近和下察隅處出現了中小尺度的對流云團a和b，對流云團的最強云頂亮溫為-55℃;18日16：00之后，對流云團a東移南壓影響拉薩，與該時段內該地區(qū)的強降雪相對應;18日16：00—20：00拉薩累計降水量達5.4?mm，平均以1?mm/h的降雪量遞增;下察隅附近的對流云團b東移北上，18日20：00后對流云團a北上至下察隅附近，此時下察隅小時雨強逐漸增大，以2?mm/h的雨量在增大，云團進一步發(fā)展擴大，TBB值≥-50℃以上的區(qū)域面積變大，但主要位于林芝東南部;與此時林芝東南部的降水相對應。19日02：00后沿江附近的云團已移出，降水結束，從云圖分析表明該次極端降雪過程中高原上和印孟一帶有多個對流云團發(fā)展形成。

6?結論與探討

（1）2018年12月18—19日西藏出現極端降雪過程，降雪量大、降水相態(tài)復雜，且有多個站點降雪刷新了有氣象記錄以來的歷史極值;19日降雪過程結束后全區(qū)出現大范圍降溫，日喀則有5站最低氣溫超歷史同期極值，屬于一次極端降雪降溫事件。

（2）該次高原上大范圍極端降雪過程中歐亞中高緯地區(qū)為兩槽一脊型，500?hpa上深厚的南支槽和高原槽為該次降水的主要影響系統，同時高低空急流的配置為該次降雪過程提供了水汽輸送。

（3）降雪過程中水汽主要來自孟加拉灣，西南風風速增大至28?m/s以上，有利于水汽通量大值區(qū)向東北方向移動;26°～32°?N之間高空有一明顯的假相當位溫能量鋒區(qū)，且能量鋒區(qū)隨緯度的增高而向高空逐漸傾斜。

（4）該次降雪過程中衛(wèi)星云圖TBB分布反映出降雪期間有多個對流云團單體發(fā)展，對流云團單體的發(fā)生和發(fā)展有利于TBB值的增大，降雪期間高原上TBB最大值為-60～-70℃之間，降雪過程中各站的TBB最大值增加到-50～-60℃。

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責任編輯：黃艷飛