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        近32a石嘴山市不同相態(tài)降水的時空變化特征及預(yù)報概念模型

        2016-08-05 08:06:37何佳徐青孫衛(wèi)武李曉虹陳佳迪石嘴山市氣象局寧夏石嘴山753000
        中國科技縱橫 2016年11期
        關(guān)鍵詞:石嘴山市相態(tài)概念模型

        何佳 徐青 孫衛(wèi)武 李曉虹 陳佳迪(石嘴山市氣象局,寧夏石嘴山 753000)

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        近32a石嘴山市不同相態(tài)降水的時空變化特征及預(yù)報概念模型

        何佳 徐青 孫衛(wèi)武 李曉虹 陳佳迪
        (石嘴山市氣象局,寧夏石嘴山 753000)

        【摘要】利用寧夏石嘴山市5個觀測站最近32a(1981~2012年)的地面降水觀測資料,按照不同的降水相態(tài)進行統(tǒng)計分析。分析表明,汛期6~9月沒有出現(xiàn)過雪和雨夾雪,12月、1月和2月沒有出現(xiàn)過雨;最寒冷的1月份和12月份,石嘴山市降水相態(tài)為固態(tài)。地面冷鋒作為分界線,其后部為降雪,附近為混合性降水,前部為降雨。

        【關(guān)鍵詞】雪 雨夾雪 雨 降水相態(tài)變化

        隨著社會的發(fā)展,人類對天氣預(yù)報準(zhǔn)確率的要求越來越高,不僅僅是天空狀況和降水量級的要求,而且是對不同天氣類型時空精細(xì)化和相態(tài)的要求。因此,在秋末冬初和冬末春初的轉(zhuǎn)換季節(jié),降水相態(tài)的變化也使得預(yù)報精細(xì)化顯得越來越重要。

        近年來,預(yù)報員對暴雨、暴雪、高溫、雷電等極端天氣的時空分布研究很多[1-2],但對不同相態(tài)降水的預(yù)報及其統(tǒng)計特征研究相對較少[3-5]。

        1 資料與方法

        1.1 資料來源

        本文利用石嘴山市5個常規(guī)氣象觀測站1981~2012年的日降水量(≥0.1mm)數(shù)據(jù),對雨、雪和雨夾雪天氣進行研究,5個氣象觀測站分別是石嘴山氣象站53518、惠農(nóng)氣象站53519、平羅氣象站53611、陶樂氣象站53615和石炭井氣象站53517。

        1.2 方法

        本文對山石嘴山市5個氣象觀測站雨、雪、雨夾雪的變化趨勢進行了分析,統(tǒng)計不同相態(tài)降水發(fā)生的臨界值。

        2 不同相態(tài)降水的時空變化特征分析

        2.1 降水相態(tài)的氣候分布特征

        1981~2012年間,石嘴山市平均降雪日數(shù)為5.6d,其中賀蘭山沿山降雪日數(shù)最多,惠農(nóng)區(qū)降雪日數(shù)最少,位于石嘴山市北部;雨夾雪主要位于賀蘭山沿山,且平均日數(shù)不超過2d,其它區(qū)域雨夾雪平均日數(shù)均小于1d;平均降雨日數(shù)平羅最多,陶樂平均降雨日數(shù)最少。石炭井平均降雪日數(shù)和平均雨夾雪日數(shù)較其它4站均較多,說明高地形對石嘴山市固態(tài)降水起重要作用(圖1a、b、c)。

        2.2 不同相態(tài)降水日數(shù)變化趨勢的分布特征

        近32a來,石嘴山市降雪和雨夾雪總體呈增多趨勢,但是降雨呈減少趨勢。全市北部降雪日數(shù)有減少的趨勢,其它大部分地區(qū)降雪日數(shù)都基本持平或有增加的趨勢,賀蘭山沿山及西部地區(qū)是降雪日數(shù)增加趨勢最強的區(qū)域,降雪日數(shù)增加率在0.7d/10a。除賀蘭山沿山以外的石嘴山市大部分地區(qū)雨夾雪日數(shù)為增多趨勢,增多率在0. 1~0.3d/10a之間,其中陶樂是雨夾雪日數(shù)增多率最小的區(qū)域,增多率為0.1d/10a。全市的降雨日數(shù)均為減少趨勢,其中減少趨勢最強的區(qū)域為平羅,降雨日數(shù)減少率在-2.0d/10a,其它地區(qū)降雨日數(shù)減少率在-1.3~-0.7d/10a之間。

        2.3 不同相態(tài)降水的時間分布特征

        石嘴山市1981~2012年,汛期6~9月沒有出現(xiàn)過雪和雨夾雪,12月、1月和2月沒有出現(xiàn)過雨; 最寒冷的1月份和12月份,石嘴山市大部地區(qū)降水相態(tài)為固態(tài),只有惠農(nóng)出現(xiàn)極少數(shù)固液態(tài)混合的降水。10~11月和3~4月份則有固態(tài)、液態(tài)以及固液相混多種降水相態(tài)。

        3 降水相態(tài)變化的概念模型

        3.1 統(tǒng)計特征

        1981~2012年,石嘴山市共有86個多相態(tài)降水過程,且主要集中在3月、4月、10月和11月,大體可分為單純的降水天氣過程,寒潮天氣伴隨的降水過程。分析可得:單純的降水天氣過程,主要受來自西北方向的冷空氣和偏南暖濕氣流交匯產(chǎn)生,影響范圍廣,降水量級大;而寒潮天氣伴隨的降水過程,降溫幅度大,降水范圍和量級都較小。另外,受賀蘭山沿山地形的影響,使石嘴山市西部和北部較容易出現(xiàn)固態(tài)降水,而偏東偏南的地區(qū)則容易出現(xiàn)降雨和雨夾雪。

        3.2 概念模型

        3.2.1 單純的降水天氣過程

        單純的降水天氣過程,石嘴山市多相態(tài)降水概念模型:降水前24h,地面冷高壓主體一般位于新疆的中東部,冷高壓中心強度一般達(dá)到1036hPa; 地面冷鋒呈南北向位于河套西部地區(qū);700hPa槽線位于河西走廊偏東一帶,槽前有12m/s的西南風(fēng)低空急流和低渦切變配合;500hPa亞歐中高緯度環(huán)流平直,橫槽位于貝加爾湖附近,橫槽底部不斷有冷空氣擴散下來,溫度槽冷中心可達(dá)-36℃。在此高低空系統(tǒng)配置影響下,降水落區(qū)出現(xiàn)在地面冷鋒與700 hPa 切變線之間,石嘴山市境內(nèi)易出現(xiàn)大范圍降水天氣,隨著高層冷空氣侵入,中低層氣溫逐步下降,降水相態(tài)也相應(yīng)的發(fā)生變化。

        3.2.2 伴隨寒潮天氣的降水過程

        伴隨寒潮天氣的降水過程,石嘴山市多相態(tài)降水概念模型:500hPa鋒區(qū)位于43°~50°N,南支槽位于河西走廊一帶,冷渦位于貝加爾湖;南支槽發(fā)展較好,槽前有20m/s左右的西南風(fēng)急流,貝湖冷

        ············

        渦中心溫度達(dá)-44℃;700hPa低渦切變線位于賀蘭山沿山,切變線北部為強盛的西北氣流,切變線南部為旺盛的西南氣流,西南氣流達(dá)到低空急流標(biāo)準(zhǔn); 850hPa切變線位于平羅和沙湖一帶,切變線前部也配合有西南低空急流;該高低空系統(tǒng)配置為后傾。當(dāng)降水開始時,地面冷鋒呈東北北-西南南向位于中蒙邊界,冷高壓中心強度達(dá)1050hPa; 850hPa24h負(fù)變溫中心達(dá)-20℃,石嘴山處于最大負(fù)變溫中心經(jīng)過區(qū)域,冷空氣移動速度快,影響范圍廣,降溫幅度大。石嘴山市24h之內(nèi)出現(xiàn)寒潮天氣,降水相態(tài)在6h之內(nèi)可由雨轉(zhuǎn)為雨夾雪或雪,而地面冷鋒是降水相態(tài)的分界線,其后部為降雪,附近為混合性降水,前部為降雨。

        4 結(jié)語

        (1)石炭井平均降雪日數(shù)和平均雨夾雪日數(shù)都位于全市之首,說明地形對石嘴山市固態(tài)降水起重要作用。

        (2)近32a來,石嘴山市降雪和雨夾雪總體呈增多趨勢,但是降雨呈減少趨勢。降雪日數(shù)增加率為0.7d/10a;雨夾雪日數(shù)增多率在0.1~0.3d/10a之間;降雨日數(shù)減少率在-2.0~-0.7d/10a之間。(3)單純的降水天氣過程,主要受來自西北方向的冷空氣和偏南暖濕氣流交匯產(chǎn)生,影響范圍廣,降水量級大;而寒潮天氣伴隨的降水過程,降溫幅度大,降水范圍和量級都較小。

        參考文獻:

        [1]尤鳳春,郭麗霞,等.北京降水相態(tài)判別指標(biāo)及檢驗[J].氣象與環(huán)境學(xué)報,2013,29(5);49-54.

        [2]張成軍,胡文東,陳海波,等.寧夏南部山區(qū)雨雪天氣分類模型的構(gòu)建[J].沙漠與綠洲氣象,2013,7(2);15-19.

        [3]孫燕,尹東屏,等.華東地區(qū)冬季不同降水相態(tài)的時空變化特征[J].地理科學(xué),2014,34(3);370-376.

        [4]王亮,王春明.一次雨夾雪轉(zhuǎn)暴雪天氣過程的微物理模擬研究[J].氣象與環(huán)境學(xué)報,2010,26(2);31-39.

        [5]漆梁波,張瑛.中國東部地區(qū)冬季降水相態(tài)的識別判據(jù)研究[J].氣象,2012,38(1):96-102.

        作者簡介:何佳(1986—),女,工程師,主要從事天氣預(yù)報及其分析研究工作。

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