2014年2月聶拉木降雪天氣中水汽輸送特征分析

摘要

利用500 hPa高度場(chǎng)、風(fēng)場(chǎng)、200 hPa高空急流、500 hPa水汽通量散度場(chǎng)、衛(wèi)星云圖和地面觀測(cè)資料，對(duì) 2014年2月上中旬西藏日喀則地區(qū)聶拉木出現(xiàn)強(qiáng)降水天氣中水汽輸送特征進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，高原上冬季強(qiáng)降水與水汽來源和水汽輸送路徑有直接影響;高空急流軸的方向和位置可以判斷主要水汽的來源和輸送方向，14～16日強(qiáng)降水的主要水汽來源是高原南部70°～90°E，30°N以南的風(fēng)場(chǎng)上一致的西南風(fēng)與聶拉木10 mm以上的降水有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

關(guān)鍵詞 局地強(qiáng)降水;水汽輸送;降雪天氣;聶拉木

中圖分類號(hào) S161.6 "文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A "文章編號(hào) 0517-6611（2014）32-11420-06

作者簡介

次旦巴桑（1979-），女，西藏拉薩人，工程師，從事中短期天氣預(yù)報(bào)研究。

收稿日期 20141008

雨雪天氣的發(fā)生與水汽條件密切相關(guān)， 特別是冬季，高原上降水天氣過程中水汽條件具有重要作用。過去有關(guān)于西藏西南部暴風(fēng)雪天氣過程的環(huán)流形勢(shì)場(chǎng)的研究，在定性預(yù)報(bào)上總結(jié)出了一些指標(biāo)或經(jīng)驗(yàn)，但在具體定量預(yù)報(bào)上遇到了很大的困難。筆者對(duì)2014年2月上中旬中的6 d（5、7、11、14、15、16日）通過水汽輸送特征分析來試圖揭示高原上冬季

局

地強(qiáng)降水天氣過程中的水汽輸送特征和降水強(qiáng)度的相關(guān)性。

1 "降水實(shí)況

2014年2月，西藏北部和南部出現(xiàn)了小到中雨雪，西南部局地出現(xiàn)了暴雪（表1），其中日喀則地區(qū)聶拉木降雪最為明顯，前3 d為中到大雪，后3 d為暴雪，最大積雪達(dá)21 cm。

表1 "2014年2月份西藏南部和東部個(gè)別地方24 h降水量

mm

時(shí)間獅泉河普蘭班戈索縣類烏齊察隅聶拉木帕里錯(cuò)那

5日/0////3.4//

7日//////3.4//

11日/////0.25.900.7

14日3.04.20.52.5/3.311.8/1.4

15日1.61.50.3//6.913.105.5

16日//5.5//11.314.43.15.1

17日///02.54.60.3/1.3

2 "500 hPa形勢(shì)場(chǎng)分析

2.1 " 2月500 hPa環(huán)流背景分析

中高緯為一槽一脊型。烏山到咸里海長波脊明顯，烏山以東寬廣的低壓槽，高原西部75°E附近短波槽，此槽受其北部低槽轉(zhuǎn)豎分裂和脊前西

北氣流影響，不斷有冷空氣補(bǔ)充，同時(shí)，印度半島和孟灣上有強(qiáng)勁的西南氣流維持，使得高原西部短波槽加深加強(qiáng)，移速緩慢，高原大部受西南氣流控制，此環(huán)流形勢(shì)有利于南方暖濕水汽與北部的強(qiáng)冷空氣在西藏西部相遇而出現(xiàn)強(qiáng)降水天氣（圖1）。

圖1 2014年2月500 hPa高空環(huán)流平均場(chǎng)

2.2 "500 "hPa特征線分析

結(jié)合表1中選取的6 d，對(duì)500 "hPa特征線（584、580、564和560 dagpm線）進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)（圖2），560 dagpm線在70°～80°E上有明顯的槽;西太平洋副熱帶高壓較強(qiáng)。5日564 dagpm線槽已移至高原，14日在73°E附近，15～16日在75°～80°E;5～11日，560 dagpm線和564 dagpm線在50°～60°E處環(huán)流平直，緯向環(huán)流為主;14～16日，560 dagpm線和564 dagpm線50°～60°E處經(jīng)向大，有高壓脊控制;14日580 dagpm線副高脊點(diǎn)在21°N、95°E處，比11日19°N、102°E偏西偏北;14、15和16日584 dagpm線上看西太平洋副熱帶高壓脊點(diǎn)處于18°N、100°E，其他時(shí)段相對(duì)偏東偏南。

圖2 2014年2月5～16日500 hPa特征線560、580 dagpm線（a）和564、584 dagpm線（b）分布

3 " 水汽來源和輸送分析

3.1 "500 hPa風(fēng)場(chǎng)和水汽通量場(chǎng)

分析500 hPa水汽通量場(chǎng)和風(fēng)場(chǎng)可以發(fā)現(xiàn)， 因500 hPa風(fēng)場(chǎng)上的風(fēng)向和風(fēng)速的不同，聶拉木的降水強(qiáng)度有明顯的不同，特別是70°～90°E區(qū)間，500 hPa風(fēng)場(chǎng)上30°N以南一致的西南風(fēng)與聶拉木10 mm以上的降水有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系（圖3d～f）。水汽通量場(chǎng)可以判斷主要水汽的來源，5～11日和13～16日過程中主要水汽來源不同，造成的降水強(qiáng)度不一樣，前3 d水汽通量場(chǎng)上南部有弱的水汽，但已經(jīng)偏東（圖3a～c）;而后3 d孟灣和印度半島有明顯的水汽，且沿南風(fēng)分量直接向高原南部伸展，說明南部水汽是后期高原降水的主要水汽來源（圖3d～f）。

3.2 "200 hPa高空急流軸

高空急流軸經(jīng)過高原，但14～

注：a.5日20：00;b.7日20：00;c.11日20：00;d.14日20：00;e.15日20：00;f.16日20：00。

圖3 2014年2月5～16日500 hPa風(fēng)場(chǎng)和水汽通量場(chǎng)

16日急流軸在高原上有明顯的曲率，說明高原西部槽是深厚系統(tǒng)，聶拉木上空為西南急流，因此強(qiáng)降水期間高原上可以得到更充足的南部水汽（圖4）。

3.3 熱力條件和動(dòng)力條件分析

3.3.1

相對(duì)濕度垂直變化。冬季高原降水與水汽來源有非常密切的關(guān)系[1-2]，從500 hPa高濕區(qū)和高空急流圖可以看出，14～16日受南部暖濕氣流影響，為出現(xiàn)更明顯的降水天氣提供了充足的水汽。500～200 hPa相對(duì)濕度沿85°E做垂直剖面圖可以發(fā)現(xiàn)（圖5），高濕區(qū)中心點(diǎn)不在聶拉木（85.58°E、28.11°N）上空，5～11日30°N以南相對(duì)濕度≤10%，而14日以后30°N以南相對(duì)濕度明顯增大，處于60%～80%，說明南部水汽條件明顯好轉(zhuǎn)，且聶拉木（85.58°E、28.11°N）上空大氣變?yōu)樯细衫湎屡瘽瘢什环€(wěn)定層結(jié)狀態(tài)。同時(shí)更暖的暖濕氣流源源不斷北上，造成高原上大氣的更不穩(wěn)定，使其具備動(dòng)力條件。

3.3.2

500 "hPa水汽通量散度。5、7、11日500 hPa主要的水汽輻合區(qū)在高原北部，中心強(qiáng)度達(dá)-3.0 g/（cm2· hPa·s），位置東移，14～16日連續(xù)3 d南部印度半島上水汽輻合區(qū)明顯加強(qiáng)，中心強(qiáng)度為-1.5～3.0 g/（cm2· hPa·s）（圖6）。特別是15日南部水汽輻合中心區(qū)域在20°N、80°～85°E區(qū)域（圖6e），與日常經(jīng)驗(yàn)總結(jié)的南部關(guān)鍵區(qū)域位置基本一致。

注：a.5日20：00;b.7日20：00;c.11日20：00;d.14日20：00;e.15日20：00;f.16日20：00。

圖4 2014年2月5～16日200 hPa高空急流

注：a.5日20：00;b.7日20：00;c.11日20：00;d.14日20：00;e.15日20：00;f.16日20：00。

圖5 2014年2月5～16日相對(duì)濕度沿85°E垂直剖面

安徽農(nóng)業(yè)科學(xué) " " " " " " " " " " " " 2014年

3.3.3

渦度沿85°E垂直變化。分析渦度沿85°E的垂直剖面（圖7）發(fā)現(xiàn)，高層輻散有利于大氣的上升運(yùn)動(dòng)，高原北部35°N附近有明顯的輻合區(qū)，輻合中心在300 hPa附近，中心強(qiáng)度達(dá)7×10-5 s-1，5日和7日高層400 hPa以上的輻合，11、13、14、16日輻合中心仍在300 hPa附近，500 hPa以上為輻合，高原南部25°N附近300 hPa以上有明顯的輻散區(qū)，中心強(qiáng)度達(dá)11×10-5 s-1。

3.3.4

垂直速度剖面。

從垂直速度剖面圖（圖8）上看，聶拉木上空總體上處于上升區(qū)，前3 d和后3 d不同點(diǎn)主要表現(xiàn)在前3 d聶拉木的北部有上升氣流，南部有下沉氣流，而后3 d南北部同時(shí)有上升區(qū)和下沉區(qū)，特別是南部15°～20°E處出現(xiàn)了明顯的上升區(qū)，有利于南部水汽的輸送。

注：a.5日20：00;b.7日20：00;c.11日20：00;d.14日20：00;e.15日20：00;f.16日20：00。

圖6 2014年2月5～16日500 hPa水汽通量散度

注：a.5日08：00;b.7日08：00;c.11日08：00;d.14日08：00;e.15日08：00;f.16日08：00。

圖7 2014年2月5～16日渦度沿85°E的垂直剖面

4 "云圖分析

在無云或少云區(qū)TBB是地表黑體輻射亮溫， 其值較高; 云區(qū)中TBB則是云頂輻射亮溫， 其值較低， 尤其在熱帶地區(qū)更是如此。因此， 可以根據(jù)TBB資料的這些特征， 分析天氣系統(tǒng)的生消演變、強(qiáng)度、移動(dòng)以及相應(yīng)的天氣現(xiàn)象， 同時(shí)還可以推斷大氣中的水汽含量和分布[3]。

紅外云圖上發(fā)現(xiàn)（圖9），前3 d北部云系較強(qiáng)，但南部無云，而后3 d南部印度半島上云系明顯變活躍;從黑體亮溫的變化來看，黑體亮溫值gt;280 K區(qū)域大部位于孟灣和印度半島，一方面，TBB越低表明云頂越高，可能伴有對(duì)流云活動(dòng)。另一方面， 大氣中的水汽含量和云的關(guān)系雖然較為復(fù)雜， 但在通常情況下云區(qū)中大氣的水汽含量應(yīng)當(dāng)高于晴空區(qū)， 且TBB值越低，大氣中的水汽含量越充沛。因此，可以用TBB揭示云區(qū)反映大氣中的水汽分布和含量。5日，高原西北部TBB值為240 K，南部大部TBB達(dá)300 K，7、11、14日北部240 K區(qū)沒有加強(qiáng)或南壓，反而南部300 K區(qū)有所北抬與晴空區(qū)對(duì)應(yīng)，到15日黑體亮溫場(chǎng)出現(xiàn)明顯的變化，阿拉伯海東北部和印度半島西北部黑體亮溫下降至260 K，16日西藏大部黑體亮溫在240～260 K（圖9f），與云區(qū)對(duì)應(yīng)（圖9），如果只看紅外云圖很容易出現(xiàn)北部系統(tǒng)強(qiáng)于南部的錯(cuò)誤判斷，而黑體亮溫場(chǎng)上顯示南北都是240 K，直觀的表現(xiàn)形式有利于揭示大氣中水汽含量的變化。南部水汽是此次暴雪天氣過程的關(guān)鍵因子，水汽的主要來源是阿拉伯海和印度半島東北部。

注：a.5日08：00;b.7日08：00;c.11日08：00;d.14日08：00;e.15日08：00;f.16日08：00。

圖8 2014年2月5～16日垂直速度剖面

注：a.5日14：00;b.7日14：00;c.11日14：00;d.14日14：00;e.15日14：00;f.16日14：00。粗線為280 K。

圖9 2014年2月5～16日紅外云圖和黑體亮溫分析

5 地面三線圖

由圖10可見，降水開始前氣壓小幅上升，露點(diǎn)溫度明顯上升，一旦開始出現(xiàn)降水，氣壓明顯下降，露點(diǎn)溫度持續(xù)上升，逐漸接近溫度曲線。氣壓在整個(gè)降水過程中總體趨勢(shì)為下降，但日變化顯著;出現(xiàn)連續(xù)性降水，溫度和露點(diǎn)溫度非常接近，日變化明顯變小。

6 結(jié)論與討論

（1）分析500 hPa水汽通量場(chǎng)發(fā)現(xiàn)，印度半島70°～90°E水汽條件較好的情況下，風(fēng)場(chǎng)上30°N以南一致的西南風(fēng)配合時(shí)聶拉木降水較強(qiáng)。

（2）冬季高原南部黑體亮溫值lt;260 K所對(duì)應(yīng)的云團(tuán)才有可能含有比較豐富的水汽。

（3）冬季強(qiáng)勁的暖濕氣流的向北輸送，造成高原南邊大氣上干下濕的不穩(wěn)定層結(jié)，使其具備動(dòng)力條件。

（4）冬季高原上地面氣壓總體趨勢(shì)為下降，同時(shí)露點(diǎn)溫度持續(xù)上升時(shí)，對(duì)短時(shí)定點(diǎn)強(qiáng)降水預(yù)報(bào)有參考價(jià)值。

（5）2014年2月14～16日強(qiáng)降水的主要水汽來源是高原南部70°～90°E、阿拉伯海和印度半島北部。

圖10 2014年2月5日～16日后期暴雪過程中聶拉木地面要素的變化

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