吐莉尼沙,劉忠禮,買斯旦木

(1.博州氣象臺,新疆博樂 833400；2.阿拉山口市氣象局；新疆阿拉山口 833418)

2012年博州夏季兩次降水天氣過程對比分析

吐莉尼沙1,劉忠禮1,買斯旦木2

(1.博州氣象臺,新疆博樂 833400；2.阿拉山口市氣象局；新疆阿拉山口 833418)

利用常規(guī)氣象資料、NCEP1°×1°再分析資等對2012年7月13日和2012年8月2日新疆博州地區(qū)出現(xiàn)的兩次大降水天氣過程 (簡稱 “7·13”過程、“8·2”過程,下同)從天氣實況、高空環(huán)流背景、影響系統(tǒng)以及物理量場等方面進行了對比分析,結(jié)果表明：(1)“7·13”過程南亞高壓呈雙體型,“8·2”過程南亞高壓由東部型調(diào)整為西部型；(2)兩次過程阻塞高壓位置相差15個經(jīng)度左右,“7·13”過程的影響系統(tǒng)為西伯利亞大槽演變成的切變低渦,“8·2”過程的影響系統(tǒng)為烏拉爾大槽東移南下形成的低渦；(3)“7·13”過程低空急流弱,地面受橫向高壓帶底部控制,不利于大范圍降水發(fā)生,“8·2”過程的強低空急流和地面暖低壓被冷高壓替代的過程有利于大范圍強降水的發(fā)生；(4)相比 “7·13”過程,“8·2”過程上游地區(qū)散度的空間垂直結(jié)構(gòu)有利于博州地區(qū)上升運動維持和發(fā)展；(5)兩次過程的主要水汽源地均為中高緯地區(qū),但 “8·2”過程水汽輸送帶強度強且維持時間長,有利于產(chǎn)生大范圍強降水。

博州；夏季降水；南亞高壓；水汽通量；低空急流

新疆博爾塔拉蒙古自治州 (簡稱博州,下同)位于新疆西部地區(qū)(79°53′E～83°53′E,44° 02′N～45°23′N)′,屬于大陸性干旱半荒漠和荒漠氣候,夏季高溫少雨,因此對強降水過程的準(zhǔn)確預(yù)報,不僅能夠節(jié)省大量的人力、物力和財力,又能為氣象部門開展人工增雨作業(yè)提供充裕的準(zhǔn)備時間。本文利用常規(guī)氣象資料及NCEP1° ×1°格點資料,對2012年博州地區(qū)夏季兩次強降水過程的主要環(huán)流特征與物理量場進行了比較全面的對比分析,以期為博州的降水預(yù)報提供有意義的預(yù)報思路和參考。

1 天氣實況對比分析

2012年7月13日和8月2日,新疆博州出現(xiàn)了兩次大降水過程,溫泉站在兩次降水過程中均達(dá)到大到暴雨量級[1](新疆大到暴雨標(biāo)準(zhǔn)為24h累積降水量為9.1～18.0mm),兩次過程24h累積降水量分別為16.1mm和15.9mm。7月13日降水過程(簡稱“7·13”過程,下同)博樂市降水量為12.2mm,阿拉山口站和精河站無降水；8月2日降水過程(簡稱“8·2”過程,下同),博樂市降水量為6.7mm,精河站13.0mm,阿拉山口站5.5mm?！?·13”過程降水范圍小,主要集中在博樂及以西地區(qū),具有降水時間集中,降水強度大的特點,屬于局地短時強降水天氣過程；“8·2”過程降水范圍廣,其中博州四個氣象站的過程降水量均達(dá)到中雨或以上量級,強降水區(qū)主要位于溫泉—博州南部山區(qū)—精河一帶,屬于區(qū)域性大降水過程。

2 環(huán)流形勢及影響系統(tǒng)對比分析

2.1 200hPa環(huán)流背景

“7·13”過程中,南亞高壓[2-4]呈雙體型分布。7月10日南亞高壓呈帶狀分布,兩個中心分別位于青藏高原和伊朗高原上空。11日位于青藏高原的高壓中心略有南壓,位于伊朗高原上空的高壓中心略有北抬,有利于高空脊發(fā)展北伸,脊前西北氣流增強,推動中緯度巴爾喀什湖地區(qū)低渦東移,青藏高原高壓中心的抵擋作用,不利于冷空氣大范圍南下。12日20：00南壓高壓中心達(dá)到最強(圖1a),并持續(xù)至天氣過程結(jié)束。“8· 2”過程中,南亞高壓呈東西振蕩。7月31日,南亞高壓中心位于青藏高原,屬于東部型,8月1日,南亞高壓中心西移,由東部型向西部型轉(zhuǎn)換。2日天氣發(fā)生時,南壓高壓脊線與影響博州的低槽中心位于相同經(jīng)度(圖1b),南亞高壓整體西移有利于推動低渦東移南下,大范圍影響博州,“8·2”過程后,南亞高壓中心位置迅速西移至伊朗高原上。南亞高壓的東西振蕩推動低渦東移南下,有利于博州地區(qū)產(chǎn)生大范圍強降水。

圖1 2012年博州兩次降水過程200hPa高度場(單位為dagpm；a2012-07-12T20；b2012-08-02T20)

2.2 500hPa影響系統(tǒng)

兩次天氣過程,500hPa天氣圖上均存在阻塞高壓?！?·13”過程的阻塞高壓位于烏拉爾山地區(qū),“8·2”過程的阻塞高壓位于烏拉爾山以西的歐洲地區(qū),高壓脊線相距15個經(jīng)度左右。7月10日20時500hPa天氣圖上,烏拉爾山地區(qū)為阻塞高壓,巴爾喀什湖以北地區(qū)為東北—西南走向的長波槽,受阻塞高壓東側(cè)的偏北氣流南下影響,11日(圖2a)烏拉爾山地區(qū)長波槽南段切斷成低渦影響博州。“8·2”過程中,31日08時500hPa天氣圖上(圖2b)烏拉爾山以西歐洲地區(qū)為阻塞高壓,烏拉爾山地區(qū)為南—北走向的長波槽,槽的徑向度達(dá)20個緯度以上,受歐洲阻塞高壓脊前西北氣流的引導(dǎo)作用,烏拉爾大槽南壓形成低渦,低渦東移南下影響博州。

圖2 2012年博州兩次降水過程500hPa高度場(單位為dagpm；a2012-07-11T08；b2012-07-31T08)

2.3 700hPa低空急流

“7·13”過程中低空急流不明顯,10日20時(圖3a)博州上游出現(xiàn)18m/s的偏西風(fēng),有風(fēng)速的弱輻合,12、13日風(fēng)速明顯減小,輻合較弱?！?·2”過程中低空急流明顯,1日08時(圖3b)博州上游出現(xiàn)16m/s的西南風(fēng),20時風(fēng)速增大至20m/s,且有風(fēng)向、風(fēng)速輻合。2日08時風(fēng)速繼續(xù)維持,西南風(fēng)攜帶的水汽為博州地區(qū)提供了水汽補充,使水汽在博州上空輻合, 20時輻合減弱消失,降水結(jié)束。因此博州上游風(fēng)向、風(fēng)速輻合的強弱、持續(xù)時間的長短對博州地區(qū)降水范圍、強度均有一定程度影響。

圖3 2012年博州兩次降水過程700hPa風(fēng)場(陰影區(qū)≥12m/s；a2012-07-10T20；b2012-08-01T20)

2.4 地面形勢

7月12日08時,東歐—西西伯利亞為一橫向高壓帶,博州處于高壓帶底部偏東位置 (圖4a)。12日20時,橫向高壓帶轉(zhuǎn)豎,其南段在中亞地區(qū)分裂向東北移動的小高壓,在博州上游國境線附近形成地面冷鋒,冷鋒東移影響博州。13日20時,高壓帶減弱且移向其東北方向,降水結(jié)束?！?·2”降雨過程發(fā)生在西西伯利亞暖低壓(圖4b)被西歐冷高壓削弱和替代中,即冷暖氣團交替過程中。由此可見,降水發(fā)生前位于博州地區(qū)的暖低壓有利于能量聚集,增加水汽含量,有利于大范圍降水天氣的發(fā)生。

圖4 2012年博州兩次降水過程海平面氣壓場(單位為hPa；a2012-07-12T08；b2012-08-01T20)

3 物理量場診斷對比分析

3.1 散度

“7·13”過程中,7月12日20時沿45°N的散度垂直剖面圖(圖5a)上,博州西部地區(qū),從地面至700hPa為輻合區(qū),700～400hPa為輻散區(qū),可見低層輻合、中高層輻散的散度結(jié)構(gòu)有利于博州地區(qū)上空運動的發(fā)展[5]。

8月1日20時(圖5b),博州西部地區(qū)從地面至850hPa為輻合,800～500hPa為輻散,輻合中心與輻散中心均處于700hPa以下；400～300hPa為輻合區(qū),200～100hPa為輻散區(qū)(圖5b),可見博州地區(qū)上空散度空間分布為雙層輻合輻散結(jié)構(gòu),有利于博州地區(qū)上升運動的發(fā)展、維持,產(chǎn)生博州大范圍、長時間降水。

圖5 2012年博州兩次降水過程沿45°N散度垂直剖面(單位為s-1；a2012-07-12T20；b2012-08-01T20)

3.2 水汽通量

水汽通量是表示水汽輸送強度的物理量,代表著水汽輸送的大小和方向[6-7]。從兩次過程降水開始前后及最大降水量出現(xiàn)時700hPa水汽通量與風(fēng)場 (圖6)可以看出,兩次過程的主要水汽來源地均為中高緯地區(qū)。不同點為北方水汽輸送的強度及水汽向南輸送的程度不同?！?·2”過程中北方的水汽輸送帶南伸至40°N左右,且水汽通量強度明顯大于“7·13”過程；“8·2”過程博州地區(qū)上游西南風(fēng)強度明顯強于 “7·13”過程,并維持至2日降水結(jié)束,對比可知強西南風(fēng)的長時間維持,有利于輸送水汽至博州地區(qū),產(chǎn)生大范圍降水。

圖6 2012年博州兩次降水過程700hPa水汽通量(陰影區(qū)；單位為g/(hPa·m·s)及風(fēng)場(單位為m/s；a2012-07-13T08；b2012-08-02T08)

4 小結(jié)

(1)“7·13”過程中南亞高壓呈雙體型分布；“8·2”過程中南亞高壓由東部型轉(zhuǎn)換為西部型。兩次過程均有阻塞高壓且阻塞高壓的位置相差15個經(jīng)度左右；“7·13”過程的影響系統(tǒng)為西伯利亞大槽切斷成的低渦；“8·2”過程為烏拉爾大槽東南下形成的中亞低渦。

(2)“8·2”過程強的低空急流和明顯的風(fēng)向風(fēng)速上輻合,有利于水汽輸送和聚集,地面形勢為冷氣團替代暖氣團的過程；而 “7·13”過程是冷高壓在博州北側(cè)以不斷分裂小高壓的形式來影響博州地區(qū),降水前期博州地區(qū)沒有暖低壓控制。

(3)相對于“7·13”過程,“8·2”過程博州上游地區(qū)低空輻合、高空強輻的垂直空間結(jié)構(gòu),有利于上升運動發(fā)展,隨系統(tǒng)東移,有利于博州上空上升運動的發(fā)展和維持,產(chǎn)生大范圍、長時間降水。兩次過程的主要水汽來源地都是中高緯地區(qū),但 “8·2”過程水汽輸送帶強度強且維持時間長,有利于產(chǎn)生大范圍的強降水。

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P458

A

吐莉尼沙,買斯旦木.2012年博州夏季兩次降水天氣過程對比分析[J].陜西氣象,2015(2)：7-11.

1006-4354(2015)02-0007-05

2014-12-17

吐莉尼沙(1986—),女,維吾爾族,新疆博樂人,學(xué)士,助理工程師,主要從事短期天氣預(yù)報及研究工作。