史昀
摘 要:通過統(tǒng)計(jì)學(xué)、天氣學(xué)分析等方法,利用2011—2018年8年常規(guī)觀測資料和NCEP1°×1°再分析資料,對新疆克拉瑪依市夏半年6.1毫米(中雨)以上降水過程進(jìn)行分析,得到中亞槽Ⅰ型、中亞槽Ⅱ型、北支槽型、橫槽型等降水形勢下的高低空環(huán)流特征和水汽熱力條件。
關(guān)鍵詞:新疆降水;NCEP再分析資料;氣候特征
新疆克拉瑪依市位于準(zhǔn)噶爾盆地西北邊緣,西有加依爾山,中東部為開闊平坦的戈壁灘,屬于典型的溫帶大陸型氣候。周建榮[1]對克拉瑪依1959—2008年逐日降水資料分析發(fā)現(xiàn),克拉瑪依年平均降水量為110.9毫米,從90年代起極端降水事件呈增加趨勢。盧冰[2]對2012年7月克拉瑪依一次罕見強(qiáng)對流天氣的分析中表明,在大尺度濕性不穩(wěn)定層結(jié)的環(huán)境場中,冷空氣的入侵在山區(qū)地形配合下,在背風(fēng)坡側(cè)造成強(qiáng)烈的水平溫度梯度和地面輻合線,有利于強(qiáng)對流的發(fā)生。
1 克拉瑪依降水的氣候特征及各尺度系統(tǒng)分布
1.1 克拉瑪依降水氣候特征
2011—2018年夏半年克拉瑪依基本站日降水量在61mm以上的降水日共計(jì)43天,平均每年5.4天,最多年份(2013年)出現(xiàn)10天,最少年份(2017、2018年)出現(xiàn)2天。在月分布上,7月出現(xiàn)12天(占27.9%),為最多月份,6月出現(xiàn)10天(占23.3%),為次多月份,9月僅出現(xiàn)3天(占7%),為最少月份。
1.2 影響降水的主要系統(tǒng)
利用NCEP再分析資料,結(jié)合北疆大降水天氣學(xué)分型發(fā)現(xiàn),影響克拉瑪依降水的主要系統(tǒng)為中亞槽Ⅰ型、中亞槽Ⅱ型、北支槽型、橫槽型和其他型這5種(分型參考《新疆短期預(yù)報(bào)員手冊》)。
1.3 影響降水的大尺度環(huán)流系統(tǒng)
影響克拉瑪依降水的大尺度環(huán)流系統(tǒng)主要有副熱帶急流、伊朗高壓和西太平洋副熱帶高壓。其中有副熱帶急流參與的有11天(26%),克拉瑪依上空急流強(qiáng)度在20—24m/s,主要位于急流軸右側(cè),一次位于急流軸出口;有伊朗副高參與的有25天(58%),584線主要位于50°N—65°N,有3天伸至65°以北;有太平洋副高參與的有14天(33%),其584線主要位于50°N—60°N,僅有1天伸至65°N。此外,有8天未出現(xiàn)典型大尺度環(huán)流系統(tǒng)。
1.4 影響降水的天氣尺度系統(tǒng)
影響克拉瑪依降水的天氣尺度系統(tǒng)主要有低槽冷鋒和低渦,以及僅有一條閉合等值線的次低渦。其中有低槽冷鋒參與的降水有4天(9%);有低渦參與的有16天(37%),低渦中心強(qiáng)度在536—580位勢米,主要出現(xiàn)在中亞槽Ⅱ型和北支槽型中;有次低渦參與的有5天(12%),中心強(qiáng)度在564—572位勢米。此外,有4天未出現(xiàn)典型天氣尺度系統(tǒng)。
1.5 影響降水的中小尺度系統(tǒng)
影響克拉瑪依降水的中小尺度系統(tǒng)主要有局地輻合風(fēng)場(切變線和對頭風(fēng)等)、低空急流和偏東風(fēng)。在700hPa出現(xiàn)局地輻合風(fēng)場的降水有15天(35%);700hPa出現(xiàn)低空急流的有25天(58%);在850hPa出現(xiàn)局地輻合風(fēng)場的有27天(63%);850hPa出現(xiàn)偏東風(fēng)的有8天(17%)。
2 克拉瑪依降水分型及各型特征
2.1 中亞槽Ⅰ型
中亞槽Ⅰ型共出現(xiàn)8次,占19%,分布在6—8月,日降水量以中雨為主(6.1—12.0mm),為6次,最大為37.9mm,也是2011—2018年克拉瑪依基本站日降水量極值。700hPa相對濕度主要在70%~80%,850hPa相對濕度主要在60%以下。對流有效位能CAPE最大為466,所有降水日K指數(shù)均高于28,抬升指數(shù)LI主要在0以下。
中亞槽Ⅰ型未出現(xiàn)高空急流,鋒區(qū)強(qiáng)度較弱(2—5條等高線),上下游高壓脊經(jīng)向發(fā)展至50°N—60°N,較少有低渦配合,低層通常有切變線存在,少有低空急流和偏東風(fēng),700hPa相對濕度在70%~80%居多,K指數(shù)>28和LI指數(shù)≤0可參考性強(qiáng)。
2.2 中亞槽Ⅱ型
中亞槽Ⅱ型共出現(xiàn)14次,占33%,是4種降水型中出現(xiàn)最多,也是預(yù)報(bào)工作中夏半年最常見降水類型。分布在5—9月,以7—8月居多,日降水量同樣以中雨為主,為9天,最大17.7mm。700hPa相對濕度主要為90%~100%,850hPa相對濕度主要在60%以下。CAPE以10—100居多,最大為712;K指數(shù)以28以上居多,最大37;LI指數(shù)以≤0居多,SREH以≥20的居多,最大41。
中亞槽Ⅱ型由于主槽位置較Ⅰ型偏北,大尺度系統(tǒng)中副熱帶急流的作用增加,鋒區(qū)強(qiáng)度兩極分化,既有9—12條等值線的斜壓性強(qiáng)的鋒區(qū),也有3—6條線的弱鋒區(qū),上下游高壓脊經(jīng)向發(fā)展至65°N,有低渦配合居多,低層主要為低空急流和切變線,此外850hPa偶有偏東風(fēng)配合。700hPa水汽輸送層相對濕度接近飽和,水汽條件好,強(qiáng)對流指數(shù)可參考性較好。
2.3 北支槽型
北支槽型共出現(xiàn)9次,占21%,分布在5—6、8—9月,以5—6月居多,日降水量中雨為5天,最大為26.7mm。700hPa相對濕度主要為80%~90%和90%~100%,各4次,850hPa相對濕度主要在70%以下。CAPE以0為主(6次),最大為1035,K指數(shù)以≥27居多。
北支槽型在5—6月氣溫相對較低時(shí)常見,冷暖氣團(tuán)過度斜壓性較強(qiáng),鋒區(qū)相對較強(qiáng),等高線以7—10居多。上下游高壓脊北伸至50°N—60°N,有低渦居多。低層多在低空急流影響下,水汽條件較好,850hPa有切變線和偏東風(fēng)配合,抬升機(jī)制較好。強(qiáng)對流指數(shù)兩極分化,可參考性較差。
2.4 橫槽型
橫槽型共出現(xiàn)5次,占12%,分布在4—7月,以7月居多,日降水量中雨為4天,最大為17mm。700hPa相對濕度以70%~80%居多,850hPa以60%以下居多。CAPE以100以內(nèi)居多,最大為612,K指數(shù)以28以上居多。
橫槽型的徑向度最強(qiáng),伊朗暖脊發(fā)展形成阻塞是下游橫槽維持的原因,鋒區(qū)強(qiáng)度中等,等高線為4—9條,低層風(fēng)場抬升機(jī)制較好,但水汽條件一般,強(qiáng)對流指數(shù)可參考性差。
2.5 其他
除上述4種降水型外,還有7次的降水是在脊區(qū)、西風(fēng)帶和輻散場的形勢下形成,占15%,分布在4月、6—8月,以4月居多,日降水量中雨為6天,最大為13.9mm。雖然500hPa在脊區(qū)控制下,但200hPa和低層存在有利的系統(tǒng),如副熱帶急流、低空急流和風(fēng)切變等,且水汽條件和熱力條件較好。
3 小結(jié)
綜上所述,2011—2018年夏半年克拉瑪依基本站日降水量在6.1mm以上降水日中年際分布不均,最多在2013年(10天),最少在2017—2018年(各2天),月分布以6—7月最多。
具體分析各型特征可知,中亞槽Ⅰ型較少有低渦配合,低層通常有切變線存在,水汽條件一般,熱力對流條件好。中亞槽Ⅱ型上下游高壓脊都有明顯北伸,通常有低渦配合,水汽條件好,熱力對流條件較好。北支槽型鋒同樣低渦配合較多,低層主要為低空急流,水汽條件較好,熱力對流條件一般。橫槽型徑向度最強(qiáng),在低空急流和輻合風(fēng)場配合下抬升機(jī)制較好,水汽條件一般,對流熱力條件較弱。其他降水形勢下,高低層通常存在有利的系統(tǒng),如副熱帶急流、低空急流和風(fēng)切變等,且水汽條件和熱力條件較好。
參考文獻(xiàn):
[1]周建榮.克拉瑪依市1959—2008年降水變化的特征分析[J].沙漠與綠洲氣象,2010,4(4):31-35.
[2]盧冰,史永強(qiáng).2012年7月中旬克拉瑪依罕見強(qiáng)對流天氣的數(shù)值模擬分析[J].氣象,2014,40(8):948-956.