塔城地區南部暴雪天氣特征及環流分型

周斌 毛榮 郭翔 哈依夏 李杏 楊丹

摘 要：利用塔城地區南部烏蘇、沙灣國家氣象觀測站1961—2018年逐日降水資料、NCEP/NCAR逐6h（1°X 1°）再分析資料，分析了塔城地區南部暴雪天氣的時間變化及環流特征，以500hPa環流為依據將暴雪天氣劃分為西西伯利低槽東移南下型 、南北2支鋒區結合型、烏拉爾山低槽東移型3種類型。以期對塔城地區南部暴雪天氣過程有更深入的認識，進而提高對暴雪天氣的預報能力。

關鍵詞：暴雪天氣;環流分型

中圖分類號：S16文獻標識碼：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20190730060

引言

對于暴雪天氣的研究，國內外學者在觸發機制、不同尺度間的天氣系統的相互作用、發生發展機理等方面進行了諸多的探討與分析。我國對暴雪的研究始于20世紀70年代末，暴雪主要發生在東北地區和西北及其高原山區[1]，文獻[2-3]對暴雪天氣個例進行天氣學分析和數值模擬檢驗;文獻[4-7]針對不同區域暴雪天氣的時空分布、氣候特征及天氣學分型及應用進行研究分析;由于新疆深處內陸，不可能直接從海面上獲得大量的水汽，對新疆暴雪天氣產生的水汽來源問題，文獻[8]對新疆典型暴雪天氣水汽輸送特征、暴雪形成機理等進行診斷分析。

新疆降雪主要發生在北疆，特別是偏西偏北地區和北疆沿天山一帶暴雪天氣出現的頻次較高，暴雪及衍生災害給國民經濟和人民生命財產造成巨大損失。2009年12月—2010年3月，新疆北部地區出現了持續性的暴雪天氣過程，其中極端暴雪過程多達10余次，而2010年2月23日塔城地區南部大暴雪天氣也是其中1例，所造成的災害之重為歷史罕見。因此，開展對塔城地區南部暴雪發生機理和變化規律等方面的研究，對于防災減災具有重要的理論價值和現實意義。

1 資料與方法

應用1961—2018年塔城地區南部烏蘇、沙灣國家氣象觀測站逐日降水資料，依據《新疆降水等級標準》[8]，以北京時間20： 00為界，測站24h累計降雪（含雨夾雪）量≥12.1～24.0mm和≥24.1～48.0mm為暴雪和大暴雪的指標，暴雪強度為暴雪總量與暴雪總日數的比值。采用最小二乘法對暴雪日數（量）進行線性擬合，分析其年際、年代際變化特征。利用NCEP/NCAR逐6h（1°X 1°）再分析資料，以500hPa高度場環流為分型依據對暴雪天氣進行天氣學分型。

2 塔城地區南部暴雪天氣氣候特征

塔城地區南部烏蘇、沙灣地處天山南麓，準噶爾盆地西南緣，屬干旱半干旱地區，年降水量在185.0～210.0mm之間，降雪量占年降水量的25%～30%。根據《新疆降水等級標準》對1961—2018年間暴雪日數、暴雪量、暴雪強度統計顯示：近58a來塔城地區南部共計出現暴雪41站次，強度為16.0mm/d，大暴雪6站次，強度為28.1mm/d。沙灣暴雪發生頻次是烏蘇的1.8倍左右，可見暴雪這類極端天氣的發生受環流、地形、緯度等多個因素的共同影響。

近58a來，塔城地區南部平均暴雪日數為0.41 d/a，暴雪日數及暴雪量均表現為增加趨勢，其中烏蘇暴雪日數以0.07d/10a的速率顯著增加，暴雪量也以1.3 mm/10a的速率顯著增大，均通過了α=0.05顯著性水平檢驗;沙灣站暴雪日數0.05d/10a的速率不顯著增多，暴雪量以1.1mm/10a的速率不顯著增多。

圖1為塔城地區南部暴雪月、年、年代際變化趨勢（日降雪量≥12.1mm的降雪均作為暴雪進行統計）。從月際分布來看，暴雪主要出現在2—5月、10—12月，出現次數最多的是初春（3—4月）和初冬（11月），這一時期為季節轉換期，塔城地區南部開春期在3月中旬中期，入冬期在11月中旬初期，此期冷暖空氣交匯頻繁，天氣多變易出現大降雪（雨夾雪）天氣。其中3月、4月和11月出現暴雪次數分別占全年總次數的40.1%、19.1%和17.1%。從年際變化來看，暴雪次數表現出線性增多趨勢， 但年際差異較大，近58a中有30個年份沒有發生暴雪天氣，2010年出現最多（5站次），其次是1999年和2005年（3站次），其余年份以1站次居多。從年代際變化來看，2010年之前年代際間基本呈現出逐漸增加的趨勢， 2001—2010年間暴雪發生最多，累計13站次，1981—1990年間次之，1961—1970年間最少，累計4站次。

3 塔城地區南部暴雪天氣分型

參照《新疆短期預報手冊》[9]、《新疆大降水概論》[10]以歐亞500hPa高度場、風場、海平面氣壓場的演變進行環流分型，利用1961—2018年NCEP/NCAR再分析資料分析塔城地區南部47站次暴雪天氣的環流特征，將暴雪天氣形勢劃分為3類，即西西伯利亞低槽東移南下型、南北兩支鋒區結合型、烏拉爾山低槽東移型。其中西西伯利亞低槽型最多（44%），其次是南北2支鋒區結合型（30%），烏拉爾山低槽型（19%），其它占（7%）。各類型天氣形勢主要特征如下（附圖500hpa高度場、海平面氣壓場典型環流）：

Ⅰ型（西西伯利亞低槽東移南下型）：500hPa高度場上北歐地區有一個逐日增強發展的脊，脊前偏北氣流引導冷空氣南下，在西西伯利亞地區低槽加深發展，有時槽的主體部分伸進中亞地區。Ⅰ型主要演變特征為：500hPa高壓脊在入侵新疆前常連續幾日不斷發展增強;脊前低槽有規律東南（南）移;500hPa正變高一般位于脊線后部或脊線附近，并向東（東北）移動;脊前偏北風帶逐日增強;地面高壓自西向東移動。

Ⅱ型（南北2支鋒區結合型）：中緯度地區維持緯向環流，前期2支鋒區較明顯，北支由北歐東移的淺脊或是在里海發展加強的脊引導北方弱冷空氣南下，北支槽不穩定并發展東南移，與中亞地區的南支槽結合;或是南支槽在波動中東移，在東移北上過程中得到北支冷空氣的補充，南北兩支波動的疊加，使低槽得到進一步加強。Ⅱ型主要演變特征為：歐亞范圍內500hPa高空存在一支西北風帶;北支鋒區上有小槽連續東南下并不斷發展;地面高壓多沿中緯度有規律東移，強度變化不大;槽脊較有規律自西向東移動，但移速不同，多表現為北支帶南波。

Ⅲ型（烏拉爾山低槽東移型）：過程前期為經向環流，500hPa歐洲高壓脊不斷發展，烏拉爾山地區為長波槽，隨后高壓脊向東南衰退，推動烏拉爾山低槽東移入侵新疆。Ⅲ型主要演變特征為：高壓脊從歐洲地區發展、東移;槽前有偏西急流或強的偏西風區，高壓脊前維持一支較強的偏北（西北）急流;地面高壓自西北向東南有規律東移。

4 暴雪天氣災害及影響

暴雪天氣造成道路交通嚴重受阻，車輛被困，同時對設施農業、牧區養殖業等都造成了極大的影響，牲畜棚圈、禽舍倒塌，致使牲畜、家禽被困，甚至死亡，部分車輛、農機具損毀，企業廠房坍塌。另外暴雪天氣產生了一些次生災害，冬小麥雪腐、雪霉病的大面積發生。暴雪天氣積雪深度偏厚，初春如遇階段性升溫天氣，積雪迅速融化，造成冬小麥田土壤濕度較大，導致地面與積雪間形成冰水夾層，出現表面雪蓋，下部冰層的狀況，使麥苗浸泡在冰水中，導致麥苗窒息而死。積雪偏厚，初春氣溫持續偏低，播種期推遲。暴雪天氣致使積雪偏厚，積雪面積偏大，大面積的雪面，可形成冷源性下墊面和近地層逆溫層結，對局地氣溫的上升有制約作用，使近地面氣溫下降好幾度（℃），積雪融化緩慢，田間積水嚴重，人機無法進地，使春耕春播生產延遲，作物生長期縮短，對作物產量、品質均產生不利影響。

5 小結

塔城地區南部暴雪發生次數、暴雪量均表現為增加趨勢，年際分布差異明顯，近58a來年代際間以增多趨勢為主。暴雪天氣發生頻次最多的是初春（3—4月）和初冬（11月），暴雪天氣造成道路交通嚴重受阻， 道路封鎖、車輛被困。同時對設施農業、牧區養殖業等都造成了極大的影響，造成蔬菜大棚、牲畜棚圈、禽舍倒塌，致使牲畜、家禽被困，甚至死亡。

參考文獻

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