孫曉光 王騰 卓永 張建春 李白萍 孫祿

摘要 根據(jù)1980～2012年昌都地區(qū)7個測站冰雹資料，結(jié)合NCEP再分析資料，通過數(shù)理統(tǒng)計及小波分析等方法，分析近33年來昌都地區(qū)冰雹天氣的時空分布特征及多少雹年環(huán)流特征。結(jié)果表明，多雹區(qū)位于西北部及東南部，次多雹區(qū)位于昌都、左貢一帶，少雹區(qū)位于洛隆、八宿一帶;近33年來昌都地區(qū)年平均冰雹日數(shù)呈明顯減少趨勢，且存在著準3年、7年、15年、25年的4類尺度的周期變化規(guī)律;冰雹主要集中在5～10月，冰雹月變化呈現(xiàn)明顯雙峰型;冰雹出現(xiàn)時間具有明顯的日變化，一日之中冰雹時段集中在10：00～22：00;多、少雹年存在明顯的環(huán)流差異，多雹年昌都地區(qū)處于負距平區(qū)，少雹年對應(yīng)正距平區(qū)。

關(guān)鍵詞 昌都地區(qū);冰雹;時空分布;環(huán)流特征

中圖分類號 S161.6 ?文獻標識碼

A ?文章編號 0517-6611（2014）34-12190-03

冰雹是在強對流云中生成的固態(tài)降水物，由強對流系統(tǒng)引發(fā)的劇烈天氣現(xiàn)象，通常發(fā)生在暖背景下[1-2]。冰雹因來勢猛、強度大，瞬間即能造成巨大的損失。近些年來，國內(nèi)許多學者對不同地區(qū)的冰雹的天氣特征[3-9]、預(yù)報方法[10-13]、冰雹災(zāi)害[14-16]等進行了大量的分析，如蔡義勇等分析了福建省冰雹時空分布與天氣氣候特征，得出冷暖空氣相遇是春季降雹的主要原因，午后局地上空形成強輻合區(qū)是夏季降雹的主要原因[4];張智等對寧夏省冰雹時空分布特征進行了分析，并對多少雹年代大氣環(huán)流進行了研究[5]。這些研究加深了人們對冰雹天氣過程的認識，也對冰雹預(yù)報預(yù)警提供了參考。

西藏高原冰雹出現(xiàn)頻繁，雹日之多居全國之首，比同緯度其他地區(qū)要高出十幾倍，甚至幾十倍[17]。冰雹是繼干旱和霜凍后對西藏農(nóng)牧業(yè)影響最大的氣象災(zāi)害，為此，氣象工作者對西藏局部地區(qū)冰雹的成因分析、氣候特征及防雹對策等方面進行了大量的研究[18-24]。昌都地區(qū)位于西藏高原東部，地處橫斷山脈和三江（金沙經(jīng)、瀾滄江、怒江）流域，受南北平行峽谷及中低緯度地理位置等因素的影響，氣候具有垂直分布明顯和區(qū)域性差異大的特點，為獨特的地理單元，因此，研究該區(qū)域冰雹天氣的特征對防災(zāi)減災(zāi)具有重要意義。筆者利用1980～2012年昌都地區(qū)7個測站冰雹天氣資料及NCEP再分析資料，分析冰雹的時空分布特征、歷史演變規(guī)律及多、少雹年的環(huán)流特征，以期為冰雹預(yù)報、人工消雹等提供參考。

1 資料與方法

昌都各地建站年參差不齊，為了數(shù)據(jù)的統(tǒng)一性、分析結(jié)果的可信性，在此選取1980～2012年昌都地區(qū)7個測站的冰雹資料;選取同期NCEP/NCAR再分析500 ?hPa高度場資料，格點間距為2.5°×2.5°。規(guī)定凡一個測站在1 d內(nèi)出現(xiàn)一次或一次以上冰雹天氣現(xiàn)象，不論其時間長短均算作一個冰雹日。距平場所用平均為1981～2010年500 hPa環(huán)流平均。所采用分析方法為數(shù)理統(tǒng)計方法。

2 冰雹時空分布特征分析

2.1 空間分布

從昌都地區(qū)年平均冰雹日分布圖（圖1）可以看出，多雹區(qū)位于西北部及東南部，年平均冰雹日在8.8～10.5 d，其中類烏齊站年平均出現(xiàn)10.5次冰雹，為全地區(qū)最多;次多雹區(qū)位于昌都、左貢一帶，冰雹日在5.0～5.2 d;少雹區(qū)位于洛隆、八宿一帶，冰雹日在0.5～1.1 d，而八宿地處念青唐古拉山和伯舒拉嶺背風坡雨影區(qū)，氣候干燥，少雨，年平均雹日為0.5 d，為全地區(qū)最少。

圖1 1980～2012年昌都地區(qū)年平均冰雹日分布

2.2 時間變化特征

2.2.1 年際變化。

由昌都地區(qū)1980～2012年年均冰雹日數(shù)年際曲線（圖2）可見，近33年來昌都地區(qū)平均冰雹日數(shù)年際變化振幅十分明顯，最大值出現(xiàn)在1984年，為14.1 d，最小值出現(xiàn)在2011年，僅為1.4 d;20世紀80年代為冰雹多發(fā)期，90年代初期至今呈波動下降趨勢;1980～2012年昌都地區(qū)年均冰雹日數(shù)變化率為-1.78 d/10a，且通過了顯著性水平ɑ=0.05的信度檢驗，說明近33年來昌都地區(qū)年平均冰雹日數(shù)呈減少趨勢，為了更好地說明這點，在此分別計算了7個站點的冰雹日數(shù)氣候趨勢系數(shù)和傾向率，結(jié)果表明，丁青、類烏齊、芒康氣候傾向率分別為-3.73、-3.28、-3.47 d/10a，且均通過了顯著性水平α=0.05的信度檢驗，說明以上3站呈明顯下降，昌都及左貢也呈現(xiàn)下降趨勢，但未通過檢驗，八宿、洛隆兩地沒有明顯的上升及下降趨勢。

為了更好地了解昌都地區(qū)1980～2012年平均冰雹日數(shù)變化規(guī)律，對平均冰雹日數(shù)作Morlet小波變化。由圖3a可見，在平均冰雹日數(shù)演變中存在著準3年、7年、15年、25年的4類尺度的周期變化規(guī)律，其中，3年周期在整個分析時段表現(xiàn)非常穩(wěn)定，7年周期在20世紀80年代到2000年左右表現(xiàn)穩(wěn)定，進入21世紀以后有所減弱， 15、25年周期在分析時段內(nèi)一直持續(xù)強盛態(tài)勢。從平均冰雹日數(shù)小波方差圖（圖3b）可以看出，圖中存在4個較為明顯的峰值，其中最大峰值對應(yīng)25年左右的時間尺度，說明25年左右的周期震蕩最強，其后分別為15、3、7年的時間尺度。說明以上的4個周期控制著平均冰雹日數(shù)在整個分析時段內(nèi)的變化特征。

2.2.2 月變化。經(jīng)分析，昌都地區(qū)冰雹主要集中在5～10月，占冰雹總?cè)諗?shù)的96.6%，11月～次年1月幾乎沒有冰雹出現(xiàn);冰雹月變化呈現(xiàn)明顯雙峰型，其中9月最多，占全年的

圖2 1980～2012年昌都地區(qū)平均冰雹日數(shù)年際變化

圖3 1980～2012年昌都地區(qū)平均冰雹Morlet小波系數(shù)實部（a）及小波方差（b）

22.6%，6月次多，占全年的19.4%。統(tǒng)計昌都各地的冰雹峰型

發(fā)現(xiàn)，昌都地區(qū)各地冰雹日數(shù)呈雙峰型，峰值多出現(xiàn)在6和9月，丁青、類烏齊峰值出現(xiàn)在6和9月，昌都、洛隆峰值出現(xiàn)在5和9月，八宿峰值出現(xiàn)在6和10月;而左貢、芒康呈單峰型，峰值分別出現(xiàn)在8、9月。

2.2.3 日變化。從1980～2012年昌都地區(qū)一日不同時刻冰雹出現(xiàn)次數(shù)所占比例（圖4）可以看出，冰雹出現(xiàn)時間具有明顯的日變化，一日之中冰雹時段集中在10：00～22：00，占冰雹出現(xiàn)次數(shù)的98.4%，其他時段鮮有冰雹出現(xiàn)。尤其是14：00～18：00，由于高原的熱力作用使午后地面升溫快，層結(jié)極不穩(wěn)定，對流活動強烈發(fā)展而造成了雷暴、冰雹等強對流天氣頻繁的發(fā)生[18]，降雹最多，占冰雹出現(xiàn)次數(shù)的73.8%，其中16：00出現(xiàn)的最多，占18.1%。

圖4 1980～2012年昌都地區(qū)一日不同時刻冰雹出現(xiàn)次數(shù)所占比例

3 多少雹年的環(huán)流特征分析

對冰雹日數(shù)進行排序，從最大值年份選出5年為多雹年份，從最小值中選取5年為少雹年份，如果數(shù)值相同，則選入代表年份。按上述方法選取1980、1982、1983、1984、1986、1989、2012年共7年為多雹年代表年份，選取2003、2006、2008、2009、2011年共5年為少雹年代表年份。昌都地區(qū)的冰雹天氣主要發(fā)生在5～9月，占全年的89.8%，在此主要利用5～9月500 hPa平均高度場及多少雹年5～9月500 hPa平均高度與歷年同期的距平場，分析多雹年與少雹年環(huán)流背景的差異。

從昌都地區(qū)多冰雹年5～9月500 hPa平均高度場及距平合成場（圖5a）可以看到，巴爾克什湖西部高壓脊強盛，西太平洋副熱帶高壓明顯偏弱，伊朗高壓偏弱，東伸脊點位于55°E附近，昌都地區(qū)處于孟灣低槽槽前西南氣流控制區(qū)域，這對孟灣的暖濕氣流北上高原、發(fā)展對流性不穩(wěn)定層結(jié)、形成強對流天氣非常有利;從距平場上看，巴爾克什湖西部高壓脊區(qū)表現(xiàn)為很強的正距平區(qū)，其底部為負距平區(qū)，昌都地區(qū)處于負距平區(qū)，距平值在-2～-6 Pa，這樣的分布有利于冷空氣南下高原，進而影響昌都地區(qū)。與多雹年相比，少雹年巴爾克什湖西部高壓脊高壓脊偏弱，對應(yīng)負距平區(qū)，西太平洋副熱帶高壓及伊朗高壓明顯偏強，對應(yīng)正距平區(qū)，584 dagpm線在孟灣地區(qū)形成閉合中心，槽區(qū)明顯偏弱，昌都地區(qū)仍處于槽前西南氣流控制區(qū)域，對應(yīng)為弱的正距平區(qū)，距平值在0.5～2.0 Pa，冷空氣活動減弱、水汽來源不充分，致使昌都地區(qū)冰雹天氣減少（圖5b）。

注：實線表示高度場，虛線表示距平場。

圖5 昌都地區(qū)多冰雹年（a）和少雹年（b）5～9月500 hPa平均高度場及距平合成場

4 結(jié)論

（1）多雹區(qū)位于西北部及東南部，次多雹區(qū)位于昌都、左貢一帶，少雹區(qū)位于洛隆、八宿一帶，而八宿由于地形因素影響，年平均雹日為0.5 d，為全地區(qū)最少。

（2）近33年來昌都地區(qū)年平均冰雹日數(shù)呈明顯減少趨勢，且存在著準3年、7年、15年、25年的4類尺度的周期變化規(guī)律，且4個周期控制著平均冰雹日數(shù)在整個分析時段內(nèi)的變化特征。

（3）昌都地區(qū)冰雹主要集中在5～10月，占冰雹總?cè)諗?shù)的96.6%，其中9月最多，占全年的22.6%;冰雹月變化呈現(xiàn)明顯雙峰型，各地大部也均表現(xiàn)為雙峰型，而左貢、芒康呈單峰型。

（4）昌都地區(qū)冰雹出現(xiàn)時間具有明顯的日變化，一日之中冰雹時段集中在10：00～22：00，其他時段鮮有冰雹出現(xiàn)，其中16：00出現(xiàn)的最多，占18.1%。

（5）對比分析多、少冰雹年5～9月500 hPa平均高度場及距平合成場，在多雹年巴爾克什湖西部高壓脊強盛對應(yīng)很強的正距平區(qū)，西太平洋副熱帶高壓偏弱，伊朗高壓偏弱，昌都地區(qū)處于負距平區(qū)，這樣的分布有利于冷空氣南下高原，進而影響昌都地區(qū);少雹年巴爾克什湖西部高壓脊高壓脊偏弱，對應(yīng)負距平區(qū)，西太平洋副熱帶高壓及伊朗高壓明顯偏強，對應(yīng)正距平區(qū)，昌都地區(qū)正距平區(qū)，冷空氣活動減弱、水汽來源不充分，致使昌都地區(qū)冰雹天氣減少。

安徽農(nóng)業(yè)科學 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 2014年

參考文獻

[1]

KNINGT C A，KNIGHT N C.Hailstones[J].Scientific American，1971，224（4）：96-103.

[2] CHANGNON S A，CHANGNON D.Long-term fluctuations in hail incidences in the United States[J].Journal of Climate，2000，13（3） ：658-664.

[3] 顧光芹，史印山，池俊成，等.河北省冰雹氣候特征及其與環(huán)流異常的關(guān)系[J].高原氣象，2011，30（4）：1132-1138.

[4] 蔡義勇，王宏，余永江.福建省冰雹時空分布與天氣氣候特征分析[J].自然災(zāi)害學報，2009，18（4）：43-48.

[5] 張智，林莉，馮瑞萍，等.寧夏冰雹時空分布特征[J].氣象科技，2008，36（5）：567-569.

[6] 張芳華，高輝.中國冰雹日的時空分布特征[J].南京氣象學院學報，2008，31（5）：687-693.

[7] 劉曉梅，李晶，戴萍，等1951～2008年遼寧冰雹的時空分布特征[J].氣象與環(huán)境學報，2009，25（2）：24-26.

[8] 張俊蘭，張莉.新疆阿克蘇地區(qū)50a來強冰雹天氣的氣候特征[J].中國沙漠，2011，31（1）：236-241.

[9] 熱蘇力·阿不拉，牛生杰，王紅巖.新疆冰雹時空分布特征分析[J].自然災(zāi)害學報，2013，22（2）：158-164.

[10] 馬旭潔，陳樹，任余龍，等.甘肅臨夏州冰雹氣候特征及短期預(yù)警系統(tǒng)[J].干旱氣象，2012，30（2）：293-297.

[11] 王正旺，龐轉(zhuǎn)棠，姚彩霞，等.長治市冰雹氣候特征及預(yù)報研究[J].自然災(zāi)害學報，2007，16（2）：34-39.

[12] 許炳南，周穎.貴州春季冰雹短期預(yù)報的高空溫壓場相似法[J].高原氣象，2003，22（4）：426-430.

[13] 王學良，付朝，喬艷君，等.蘭州市冰雹預(yù)報方法研究及系統(tǒng)介紹[J].干旱氣象，2004，22（3）：63-67.

[14] 李麗華，陳洪武，毛煒嶧，等.基于GIS的阿克蘇地區(qū)冰雹災(zāi)害風險區(qū)劃及評價[J].干旱區(qū)研究，2010，27（2）：221-229.

[15] 王秋香，任宜勇.51a新疆雹災(zāi)損失的時空分布特征[J].干旱區(qū)地理，2006，29（1）：65-69.

[16] 包云軒，覃文娜，高蘋，等.江蘇省近30年冰雹災(zāi)害的時空變化規(guī)律[J].自然災(zāi)害學報，2012，21（5）：197-206.

[17] 中科院青藏高原綜合考察隊.西藏氣候[M].北京：科學出版社，1984：77-80.

[18] 假拉，杜軍，邊巴扎西，等.西藏氣象災(zāi)害區(qū)劃研究[M].北京：氣象出版社，2008.

[19] 李韜.西藏冰雹的氣候分析[J].氣象，1990，16（4）：35-37.

[20] 張雷，石漢青，燕亞菲，等.西藏冰雹的氣候特征[J].高原山地氣象研究，2012，32（1）：56-60.

[21] 張核真，假拉.西藏冰雹的時空分布特征及危險性區(qū)劃[J].氣象科技，2007，35（1）：53-56.

[22] 李白萍，次仁玉珍，次仁拉姆，等.昌都地區(qū)近40年冰雹氣候特征分析[J].西藏科技，2010（11）：49-51.

[23] 曾勇，陳定梅，史華鋒.西藏山南地區(qū)浪卡子縣罕見強冰雹成因分析[J].西藏科技，2009（3）：50-52.

[24] 王元紅，邊巴扎西，邊巴次仁，等.林芝地區(qū)冰雹發(fā)生發(fā)展規(guī)律及防雹對策研究[J].西藏科技，2000（1）：45-51.