周斌 毛榮 郭翔 哈依夏 李杏 楊丹

摘 要：利用塔城地區(qū)南部烏蘇、沙灣國(guó)家氣象觀測(cè)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(qū)南部暴雪天氣的時(shí)間變化及環(huán)流特征，以500hPa環(huán)流為依據(jù)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(qū)結(jié)合型、烏拉爾山低槽東移型3種類(lèi)型。以期對(duì)塔城地區(qū)南部暴雪天氣過(guò)程有更深入的認(rèn)識(shí)，進(jìn)而提高對(duì)暴雪天氣的預(yù)報(bào)能力。

關(guān)鍵詞：暴雪天氣;環(huán)流分型

中圖分類(lèi)號(hào)：S16文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20190730060

引言

對(duì)于暴雪天氣的研究，國(guó)內(nèi)外學(xué)者在觸發(fā)機(jī)制、不同尺度間的天氣系統(tǒng)的相互作用、發(fā)生發(fā)展機(jī)理等方面進(jìn)行了諸多的探討與分析。我國(guó)對(duì)暴雪的研究始于20世紀(jì)70年代末，暴雪主要發(fā)生在東北地區(qū)和西北及其高原山區(qū)[1]，文獻(xiàn)[2-3]對(duì)暴雪天氣個(gè)例進(jìn)行天氣學(xué)分析和數(shù)值模擬檢驗(yàn);文獻(xiàn)[4-7]針對(duì)不同區(qū)域暴雪天氣的時(shí)空分布、氣候特征及天氣學(xué)分型及應(yīng)用進(jìn)行研究分析;由于新疆深處內(nèi)陸，不可能直接從海面上獲得大量的水汽，對(duì)新疆暴雪天氣產(chǎn)生的水汽來(lái)源問(wèn)題，文獻(xiàn)[8]對(duì)新疆典型暴雪天氣水汽輸送特征、暴雪形成機(jī)理等進(jìn)行診斷分析。

新疆降雪主要發(fā)生在北疆，特別是偏西偏北地區(qū)和北疆沿天山一帶暴雪天氣出現(xiàn)的頻次較高，暴雪及衍生災(zāi)害給國(guó)民經(jīng)濟(jì)和人民生命財(cái)產(chǎn)造成巨大損失。2009年12月—2010年3月，新疆北部地區(qū)出現(xiàn)了持續(xù)性的暴雪天氣過(guò)程，其中極端暴雪過(guò)程多達(dá)10余次，而2010年2月23日塔城地區(qū)南部大暴雪天氣也是其中1例，所造成的災(zāi)害之重為歷史罕見(jiàn)。因此，開(kāi)展對(duì)塔城地區(qū)南部暴雪發(fā)生機(jī)理和變化規(guī)律等方面的研究，對(duì)于防災(zāi)減災(zāi)具有重要的理論價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。

1 資料與方法

應(yīng)用1961—2018年塔城地區(qū)南部烏蘇、沙灣國(guó)家氣象觀測(cè)站逐日降水資料，依據(jù)《新疆降水等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》[8]，以北京時(shí)間20： 00為界，測(cè)站24h累計(jì)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(biāo)，暴雪強(qiáng)度為暴雪總量與暴雪總?cè)諗?shù)的比值。采用最小二乘法對(duì)暴雪日數(shù)（量）進(jìn)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(chǎng)環(huán)流為分型依據(jù)對(duì)暴雪天氣進(jìn)行天氣學(xué)分型。

2 塔城地區(qū)南部暴雪天氣氣候特征

塔城地區(qū)南部烏蘇、沙灣地處天山南麓，準(zhǔn)噶爾盆地西南緣，屬干旱半干旱地區(qū)，年降水量在185.0～210.0mm之間，降雪量占年降水量的25%～30%。根據(jù)《新疆降水等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)1961—2018年間暴雪日數(shù)、暴雪量、暴雪強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)顯示：近58a來(lái)塔城地區(qū)南部共計(jì)出現(xiàn)暴雪41站次，強(qiáng)度為16.0mm/d，大暴雪6站次，強(qiáng)度為28.1mm/d。沙灣暴雪發(fā)生頻次是烏蘇的1.8倍左右，可見(jiàn)暴雪這類(lèi)極端天氣的發(fā)生受環(huán)流、地形、緯度等多個(gè)因素的共同影響。

近58a來(lái)，塔城地區(qū)南部平均暴雪日數(shù)為0.41 d/a，暴雪日數(shù)及暴雪量均表現(xiàn)為增加趨勢(shì)，其中烏蘇暴雪日數(shù)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(guò)了α=0.05顯著性水平檢驗(yàn);沙灣站暴雪日數(shù)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(qū)南部暴雪月、年、年代際變化趨勢(shì)（日降雪量≥12.1mm的降雪均作為暴雪進(jìn)行統(tǒng)計(jì)）。從月際分布來(lái)看，暴雪主要出現(xiàn)在2—5月、10—12月，出現(xiàn)次數(shù)最多的是初春（3—4月）和初冬（11月），這一時(shí)期為季節(jié)轉(zhuǎn)換期，塔城地區(qū)南部開(kāi)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(xiàn)大降雪（雨夾雪）天氣。其中3月、4月和11月出現(xiàn)暴雪次數(shù)分別占全年總次數(shù)的40.1%、19.1%和17.1%。從年際變化來(lái)看，暴雪次數(shù)表現(xiàn)出線性增多趨勢(shì)， 但年際差異較大，近58a中有30個(gè)年份沒(méi)有發(fā)生暴雪天氣，2010年出現(xiàn)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(lái)看，2010年之前年代際間基本呈現(xiàn)出逐漸增加的趨勢(shì)， 2001—2010年間暴雪發(fā)生最多，累計(jì)13站次，1981—1990年間次之，1961—1970年間最少，累計(jì)4站次。

3 塔城地區(qū)南部暴雪天氣分型

參照《新疆短期預(yù)報(bào)手冊(cè)》[9]、《新疆大降水概論》[10]以歐亞500hPa高度場(chǎng)、風(fēng)場(chǎng)、海平面氣壓場(chǎng)的演變進(jìn)行環(huán)流分型，利用1961—2018年NCEP/NCAR再分析資料分析塔城地區(qū)南部47站次暴雪天氣的環(huán)流特征，將暴雪天氣形勢(shì)劃分為3類(lèi)，即西西伯利亞低槽東移南下型、南北兩支鋒區(qū)結(jié)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(qū)結(jié)合型（30%），烏拉爾山低槽型（19%），其它占（7%）。各類(lèi)型天氣形勢(shì)主要特征如下（附圖500hpa高度場(chǎng)、海平面氣壓場(chǎng)典型環(huán)流）：

Ⅰ型（西西伯利亞低槽東移南下型）：500hPa高度場(chǎng)上北歐地區(qū)有一個(gè)逐日增強(qiáng)發(fā)展的脊，脊前偏北氣流引導(dǎo)冷空氣南下，在西西伯利亞地區(qū)低槽加深發(fā)展，有時(shí)槽的主體部分伸進(jìn)中亞地區(qū)。Ⅰ型主要演變特征為：500hPa高壓脊在入侵新疆前常連續(xù)幾日不斷發(fā)展增強(qiáng);脊前低槽有規(guī)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(dòng);脊前偏北風(fēng)帶逐日增強(qiáng);地面高壓自西向東移動(dòng)。

Ⅱ型（南北2支鋒區(qū)結(jié)合型）：中緯度地區(qū)維持緯向環(huán)流，前期2支鋒區(qū)較明顯，北支由北歐東移的淺脊或是在里海發(fā)展加強(qiáng)的脊引導(dǎo)北方弱冷空氣南下，北支槽不穩(wěn)定并發(fā)展東南移，與中亞地區(qū)的南支槽結(jié)合;或是南支槽在波動(dòng)中東移，在東移北上過(guò)程中得到北支冷空氣的補(bǔ)充，南北兩支波動(dòng)的疊加，使低槽得到進(jìn)一步加強(qiáng)。Ⅱ型主要演變特征為：歐亞范圍內(nèi)500hPa高空存在一支西北風(fēng)帶;北支鋒區(qū)上有小槽連續(xù)東南下并不斷發(fā)展;地面高壓多沿中緯度有規(guī)律東移，強(qiáng)度變化不大;槽脊較有規(guī)律自西向東移動(dòng)，但移速不同，多表現(xiàn)為北支帶南波。

Ⅲ型（烏拉爾山低槽東移型）：過(guò)程前期為經(jīng)向環(huán)流，500hPa歐洲高壓脊不斷發(fā)展，烏拉爾山地區(qū)為長(zhǎng)波槽，隨后高壓脊向東南衰退，推動(dòng)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(qū)發(fā)展、東移;槽前有偏西急流或強(qiáng)的偏西風(fēng)區(qū)，高壓脊前維持一支較強(qiáng)的偏北（西北）急流;地面高壓自西北向東南有規(guī)律東移。

4 暴雪天氣災(zāi)害及影響

暴雪天氣造成道路交通嚴(yán)重受阻，車(chē)輛被困，同時(shí)對(duì)設(shè)施農(nóng)業(yè)、牧區(qū)養(yǎng)殖業(yè)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(chē)輛、農(nóng)機(jī)具損毀，企業(yè)廠房坍塌。另外暴雪天氣產(chǎn)生了一些次生災(zāi)害，冬小麥雪腐、雪霉病的大面積發(fā)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(dǎo)致地面與積雪間形成冰水夾層，出現(xiàn)表面雪蓋，下部冰層的狀況，使麥苗浸泡在冰水中，導(dǎo)致麥苗窒息而死。積雪偏厚，初春氣溫持續(xù)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(jié)，對(duì)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(yán)重，人機(jī)無(wú)法進(jìn)地，使春耕春播生產(chǎn)延遲，作物生長(zhǎng)期縮短，對(duì)作物產(chǎn)量、品質(zhì)均產(chǎn)生不利影響。

5 小結(jié)

塔城地區(qū)南部暴雪發(fā)生次數(shù)、暴雪量均表現(xiàn)為增加趨勢(shì)，年際分布差異明顯，近58a來(lái)年代際間以增多趨勢(shì)為主。暴雪天氣發(fā)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(yán)重受阻， 道路封鎖、車(chē)輛被困。同時(shí)對(duì)設(shè)施農(nóng)業(yè)、牧區(qū)養(yǎng)殖業(yè)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。

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