博州地區(qū)一次大范圍雨雪天氣分析

新疆博州氣象臺 新疆 博樂 833400

博州位于新疆的西北部,準(zhǔn)格爾盆地的西緣,受地形、地勢的影響,形成獨(dú)特的山區(qū)氣候特點(diǎn),降水預(yù)報(bào)具有一定的復(fù)雜性,特別是在秋冬和冬春季節(jié)轉(zhuǎn)換時,雨或雨夾雪轉(zhuǎn)雪的降水相態(tài)是預(yù)報(bào)的難點(diǎn)之一。降水相態(tài)判斷準(zhǔn)確與否往往決定一次降水過程預(yù)報(bào)服務(wù)成敗。降水相態(tài)取決于特定的大氣條件,包括熱力、水汽條件、垂直運(yùn)動、云和冰核的分布等。我國對降水相態(tài)的判別一般依賴于特性層的溫度,由于地理環(huán)境條件不同,各地通過個例研究總結(jié)的降水相態(tài)溫度特征也有所差異,李江波等通過7次雨轉(zhuǎn)雪過程統(tǒng)計(jì)出以下結(jié)論：當(dāng)0℃層高度下降到925hPa以下、地面氣溫在O℃上下,925hPa溫度小于-2℃,lO00hPa溫度小于2℃,降水逐漸由雨轉(zhuǎn)向雨夾雪到雪的轉(zhuǎn)變。博州地區(qū)對降水相態(tài)的研究比較少,2017年11月16日,博州出現(xiàn)了雨、雨夾雪和雪的的天氣過程,通過研究分析為降水今后的相態(tài)提供參考。

1 天氣實(shí)況

2017年11月16日08時至18日,博州大部地區(qū)出現(xiàn)雨、雨夾雪、或雪,其中博樂市累計(jì)降水量15.5mm；溫泉縣為雪累計(jì)降雪量2.5mm；精河縣雨夾雪0.0mm,阿拉山口市為雨夾雪轉(zhuǎn)小雨,累計(jì)5.1mm。

2 環(huán)流形勢演變

2.1 高空形勢 歐洲高壓脊前的部分正變高衰退,使薩彥嶺低槽切渦東移是造成16—18日的博州初雪天氣的主要天氣形勢。

天氣開始前12—15日歐洲為較深厚的高壓脊控制。大西洋沿岸和地中海地區(qū)分別是低壓槽活動區(qū)。西西伯利亞和中亞地區(qū)也為低槽區(qū)。新疆處于中亞低槽前的偏西氣流控制。大西洋沿岸的低壓槽在分裂短波東移使歐洲脊的北段脊線向東北方向伸展的同時,又不斷向南加深與地中海的低壓槽結(jié)合。使得歐洲脊的南北兩部分進(jìn)一步疊加到最強(qiáng)。烏拉爾山北部到里海的北風(fēng)帶也加強(qiáng),最大風(fēng)速達(dá)28m/s。隨著歐洲脊的順轉(zhuǎn),北風(fēng)帶發(fā)展成西西伯利亞的東北風(fēng)帶。其前部的低槽在薩彥嶺地區(qū)加深為橫槽(東北風(fēng)與西南風(fēng)切變),控制新疆的西南氣流加強(qiáng),北疆地500hPa高空西南風(fēng)速選24～34m/s,與此同時(16日08時)受鋒區(qū)的影響,北疆地區(qū)開始有降水產(chǎn)生。隨后17日08時至18日08時,歐洲高壓脊部分正變高向東南方向衰退,推動薩彥嶺橫槽南壓的過程中切渦東移。低槽所攜帶的冷空氣進(jìn)入博州地區(qū),造成雨轉(zhuǎn)雪天氣。

2.2 地面形勢 15日08時地面高壓主體中心強(qiáng)度1040hPa,溫度-5～-8℃。其位置和強(qiáng)度都較穩(wěn)定。新疆處在低氣壓區(qū)。該高壓在咸海分裂有1029的小高壓,于16日08時東移加強(qiáng)至巴湖附近,之后移入新疆。同時,高壓主體前部在貝湖至巴爾喀什湖北部分裂出一高中心(強(qiáng)度為1042.5hPa,溫度-2～-5℃)。隨著高空低槽的東移,這個高壓東移中中心強(qiáng)度加強(qiáng)到1052.5 hPa進(jìn)人北疆。

2.3 溫度場變化 從中低層的溫度變化來看,冷空氣影響前后溫度的變化較劇烈。冷空氣進(jìn)入前,15日08時北疆500hPa溫度在-24℃左右,700hPa為-5℃左右,850hPa為4℃左右。冷空氣影響后16日20時500hPa溫度下降到-28℃下(阿勒泰站為-36℃),降溫幅度達(dá)5～8℃；700hPa降至-12℃以下。850hPa也降到-5℃左右,低層降幅達(dá)10～15℃,說明北疆地區(qū)24小時內(nèi)鋒區(qū)明顯加強(qiáng)并南壓到45°N附近。在冷空氣影響產(chǎn)生降水時,中低層的溫度都降到了轉(zhuǎn)雪的條件劇烈的降溫和降水時較低的溫度是雨轉(zhuǎn)雪的一個基本條件。

3 物理診斷分析

通過對本次過程的物理量分析發(fā)現(xiàn),降水前充分的水汽聚集和降水時較強(qiáng)的上升運(yùn)動是產(chǎn)生這次較大降水的原因。較強(qiáng)的冷平流為雨轉(zhuǎn)雪提供了條件。

3.1 水汽條件 低層水汽的聚集為這次降水提供了充沛的水汽。16日08時降水開始時,850hPa水汽通量散度的輻合中心在北疆西部,700hPa輻合中心位于天山兩側(cè)。低層850～700hPa的水汽通量散度的輻合中心。在17日08時到2O時從博州地區(qū)移到了烏魯術(shù)齊附近,這與降水區(qū)的移動基本一致,只是水汽通量的輻合強(qiáng)度略有減小。對流層中高層700～500hPa水汽通量輻合區(qū)略超前于降水。說明降水開始前高空有增濕現(xiàn)象。

3.2 上升運(yùn)動 較強(qiáng)的上升運(yùn)動是產(chǎn)生降水的必要條件,本次初雪過程中。有明顯的上升運(yùn)動區(qū)自西向東移過新疆。并在北疆地區(qū)表現(xiàn)為最強(qiáng)。16日08時500hPa 上升運(yùn)動中心在北疆西部沿天山一帶。從垂直分布看500hPa的上升運(yùn)動速度＞700hPa,說明這次過程中上升運(yùn)動中心高于500hPa。不同于夏季的降水天氣,上升運(yùn)動中心在對流層中低層。

500hPa以上的較大西南風(fēng)速形成的高空抽氣作用是形成上升運(yùn)動的動力原因,隨著高空低槽東移移出新疆,上升運(yùn)動逐漸減弱。

3.3 溫度平流 對溫度平流的分析我們可以知道短時間內(nèi)溫度的變化趨勢16日20時到17日08時北疆地區(qū)的溫度平流,低層850～700hPa除伊犁地區(qū)始終為較強(qiáng)的暖平流外,北疆其它地區(qū)均為冷平流,且在北疆沿天山的偏西地區(qū)有一較明顯的冷平流中心存在。說明這一地區(qū)在短時間內(nèi)降溫趨勢比較大。500hPa上由于橫槽切渦東移,槽前的冷平流快速加強(qiáng)并東移,使北疆地區(qū)的氣溫迅速下降。為降雨轉(zhuǎn)為雪提供了低溫條件。

4 衛(wèi)星云圖特征

15日20時開始,薩彥嶺到巴爾喀什湖地區(qū)為一條降水云系。多為中高云。由于高空西南鋒區(qū)的作用,主云系東移,其前部散亂的中低云塊在北疆的偏西偏北地區(qū)形成降水。16日20時主云系移至國境線和新疆的西北部,在東移過程中云系有所加強(qiáng)(云中TBB＜-50℃),之后云系減弱成散亂的云塊東移。另外17日08時,南疆西部有高云發(fā)展并向東北移到北疆地區(qū),說明高層有增濕并有水汽從西南方輸送到北疆地區(qū)。17日20時開始,對應(yīng)高空橫槽的切渦東移,在北疆西部和沿天山一帶開始有云團(tuán)發(fā)展,其范圍不斷的擴(kuò)大到整個北疆。云頂溫度TBB從-40℃降至-50℃,北疆地區(qū)的降水范圍擴(kuò)大并開始轉(zhuǎn)雪。18日02時云系在東移中局部有些加強(qiáng)。18日08時主云系已移出博州,但在北疆沿天山一帶有中低云滯留并緩慢東移,于18日20時移出新疆。

從云圖可以看到,這次降水過程由前期鋒區(qū)上東移的降水云系和后期低槽轉(zhuǎn)豎東移時再發(fā)展的云系共同造成。

5 雨轉(zhuǎn)雪條件分析

降水相態(tài)取決于特定的大氣條件,包括熱力、水汽條件、垂直運(yùn)動、云和冰核的分布等。我國對降水相態(tài)的判別一般依賴于特性層的溫度,下面我們以博樂測站為標(biāo)準(zhǔn),對比分析雨轉(zhuǎn)雪前后高空到近地層溫度的變化。從850hPa風(fēng)場看,16日08時,在巴湖附近有偏南風(fēng)與偏東風(fēng)的暖式切變線,博樂市處于暖式切變線前偏南風(fēng)氣流中,為-2℃溫度線控制,降水相態(tài)為雨；17日08時,西北部冷空氣南下,與切變前部的暖濕氣流交匯,17日20時,切變線發(fā)展為冷槽,輻合上升作用加強(qiáng),850hPa為-4℃溫度線控制,開始轉(zhuǎn)雪。按照博樂市以往的預(yù)報(bào)經(jīng)驗(yàn),當(dāng)850hPa溫度達(dá)到-4℃時,降水相態(tài)將由雨轉(zhuǎn)變?yōu)檠?印證以往預(yù)報(bào)經(jīng)驗(yàn)。從地面溫度可以看出,地面溫度緩慢下降,16日20時以前溫度在2℃左右,降水相態(tài)為雨,20時以后至17日20時降到1℃左右,降水相態(tài)轉(zhuǎn)為雨夾雪,17日20時以后溫度降到接近0℃,降水相態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檠?/p>

6 小結(jié)

6.1 這次降水天氣過程中,較充沛的水汽和較強(qiáng)的上升運(yùn)動是降水較大的主要原因。

6.2 高空橫槽切渦東移過程中,所攜帶的強(qiáng)烈冷平流造成了雨轉(zhuǎn)雪天氣的發(fā)生。降水時溫度的迅速下降并維持較低是產(chǎn)生雨轉(zhuǎn)雪天氣的基本條件。

6.3 高時空分辨率的衛(wèi)星云圖資料較好地監(jiān)測到此次博州地區(qū)降水過程中云團(tuán)的展演變過程,這次降水過程由前期鋒區(qū)上東移的降水云系和后期低槽轉(zhuǎn)豎東移時再發(fā)展的云系共同造成。

6.4 降水相態(tài)由雨轉(zhuǎn)化為雪時,符合近地面氣溫降至0℃左右,850hPa溫度 ≤-4℃的統(tǒng)計(jì)規(guī)律。當(dāng)?shù)孛鏈囟仍?～2℃,850hPa溫度在-4～-2℃之間時降水相態(tài)為雨夾雪。地面溫度大于2℃ 或850hPa溫度高于-2℃時,降水相態(tài)一般為雨。