把 黎，王瀟雅，張文煜

（1.蘭州大學(xué)大氣科學(xué)學(xué)院，甘肅 蘭州 730000；2.中國(guó)氣象局云霧物理環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100081）

研究區(qū)域祁連山位于歐亞大陸腹地，山麓周圍戈壁、沙漠環(huán)抱。由于顯著的高山增水效應(yīng)[1]，祁連山頂發(fā)育有穩(wěn)定性冰川，山間植被覆蓋，且孕育了黑河、石羊河和疏勒河[2]，作為西北地區(qū)的生態(tài)屏障，開(kāi)發(fā)其云水資源，增加有效降水顯得十分重要[3]。山區(qū)風(fēng)場(chǎng)的特點(diǎn)直接影響著動(dòng)量、熱量和水汽的輸送，從而影響著山區(qū)氣象要素的分布[4]。

復(fù)雜地形下，近地面風(fēng)不同區(qū)域差異較大[5]。呂萍[6]等人通過(guò)對(duì)庫(kù)姆塔格沙漠及其周邊地面觀測(cè)分析發(fā)現(xiàn)，近地面風(fēng)場(chǎng)，春季受青藏高原地形影響，偏北氣流向南運(yùn)行在途經(jīng)沙漠的過(guò)程中發(fā)生3 個(gè)分支；Liu Z[7]等人在對(duì)塔克拉瑪干沙漠近地層風(fēng)場(chǎng)的分析發(fā)現(xiàn)，風(fēng)向的變化受盛行氣團(tuán)的控制，具有分支和轉(zhuǎn)向的特征，分支線在東西方向擺動(dòng)；周立波[8]等人研究認(rèn)為，珠峰北坡絨布河谷地面風(fēng)場(chǎng)在局地強(qiáng)風(fēng)期間受青藏低壓控制盛行強(qiáng)西風(fēng),局地弱風(fēng)期間受來(lái)自孟加拉灣和阿拉伯海地區(qū)低壓的影響為弱東南風(fēng)；竇晶晶、曾佩生等人分析北京的觀測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)[9-10]，近地層風(fēng)場(chǎng)受季節(jié)盛行風(fēng)、地形和城市作用共同影響，有繞流現(xiàn)象；王麗榮[11]等人研究發(fā)現(xiàn)，由于太行山地形的影響，在河北中南部，地面存在著幾乎定常的風(fēng)向輻合；趙慶云[12]等人認(rèn)為，關(guān)中喇叭口地形以及秦嶺山脈在六盤山東側(cè)使該地多產(chǎn)生風(fēng)向輻合。夏威夷近地層風(fēng)場(chǎng)分析發(fā)現(xiàn)，夏威夷東北和東南部風(fēng)場(chǎng)存在日變化[13-14]，科羅拉多地區(qū)圣胡安山山脈的上風(fēng)區(qū)經(jīng)常存在一個(gè)風(fēng)場(chǎng)的水平匯合區(qū)[15]。

祁連山區(qū)作為西北地區(qū)的重要生態(tài)屏障，不同下墊面、不同區(qū)域的地面風(fēng)場(chǎng)有何特征，如何分型？對(duì)其研究，將對(duì)深入認(rèn)識(shí)祁連山區(qū)地形云降水過(guò)程以及進(jìn)一步分析適宜人工增雨的氣象條件提供參考。

1 資料和方法

采用歐洲中心的ERA-interim 再分析資料，該資料使用了更新的四維同化（4D-Var）技術(shù)，物理模型更加優(yōu)化，時(shí)空分辨率高[27]。研究選取2018 年94°～104°E，36°～40°N 范圍，空間分辨率為0.125°×0.125°，時(shí)間分辨率為6h 的地面風(fēng)資料。研究區(qū)劃分為祁連山西段（94°E～98°E）、中段（98°E～101°E）和東段（101°E～104°E）。采用統(tǒng)計(jì)分析的方法進(jìn)行研究工作。

圖1 祁連山地區(qū)地貌

2 祁連山地面風(fēng)場(chǎng)分析

2.1 祁連山西段地面風(fēng)場(chǎng)分析

祁連山西段為94°E-98°E，36°N-40°N 之間的部分，主要包括大雪山、托勒南山、野馬南山、疏勒南山、黨河南山、土爾根達(dá)坂山、宗務(wù)隆山。

祁連山西段常見(jiàn)的風(fēng)場(chǎng)類型為以山體為中心，氣流向外輻散，但輻散中心的位置并不確定，可能出現(xiàn)在山體的很多地方，由于輻散中心位置的變化，祁連山區(qū)西段山系不同區(qū)域的風(fēng)場(chǎng)存在差異。輻散中心最常出現(xiàn)的位置是黨河南山至土爾根達(dá)坂山的中西部，此時(shí)祁連山西段整個(gè)山區(qū)的北部野馬南山、大雪山、托勒南山及黨河南山盛行西南氣流，土爾根達(dá)坂山及宗務(wù)隆山中北部盛行偏西氣流，南部盛行西北或偏北氣流，而土爾根達(dá)坂山的西部盛行偏東氣流；當(dāng)偏西中心特別偏西時(shí)，土爾根達(dá)坂山全區(qū)盛行偏西氣流；當(dāng)青藏高原南風(fēng)強(qiáng)盛時(shí)，土爾根達(dá)坂山及宗務(wù)隆山的南部邊緣常有氣流的匯合。有時(shí)輻散中心位于祁連山西段偏北的位置，即北坡黨河南山至野馬南山一帶時(shí)，北部山區(qū)野馬南山、大雪山、托勒南山盛行偏南氣流，其西端黨河南山盛行偏東氣流，疏勒南山盛行偏西氣流，土爾根達(dá)坂山盛行偏南或偏東北氣流，宗務(wù)隆山盛行西北氣流。當(dāng)輻散中心位于祁連山西段偏南的位置，即土爾根達(dá)坂山南部時(shí)，基本上全區(qū)盛行西南或偏南氣流。有時(shí)整個(gè)祁連山西段都為輻散中心，此時(shí)祁連山西段北部山區(qū)、土爾根達(dá)坂山北部及疏勒南山為偏南氣流，土爾根達(dá)坂山西部為偏東氣流，土爾根達(dá)坂山南部及宗務(wù)隆山為偏北氣流。

對(duì)偏西或西北來(lái)向的氣流，在經(jīng)過(guò)祁連山時(shí)有以下特征：除了在祁連山區(qū)西段表現(xiàn)為一致的偏西或西北氣流以外，大部分氣流均產(chǎn)生繞流現(xiàn)象，即在北部山區(qū)為西南氣流，在土爾根達(dá)坂山南部及宗務(wù)隆山為西北氣流，土爾根達(dá)坂山中北部及疏勒南山以偏西氣流為主；另一部分偏西或西北氣流在整個(gè)祁連山西段主體表現(xiàn)為偏西或西北氣流，在托勒南山至疏勒南山一帶會(huì)有偏北氣流匯合的現(xiàn)象。

當(dāng)北部邊坡盛行偏東風(fēng)而祁連山西段主體盛行偏西風(fēng)時(shí)，容易在祁連山西段北部邊坡處形成氣旋式環(huán)流。

圖2 祁連山西段地面風(fēng)場(chǎng)類型

2.2 祁連山中段地面風(fēng)場(chǎng)分析

祁連山中段為98°E-101°E，36°N-40°N 之間的部分，包括走廊南山、冷龍嶺的西段、托來(lái)山、大通山以及青海南山。

祁連山中段主體受偏西氣流影響，整體氣流呈現(xiàn)輻散形勢(shì)，在北坡走廊南山、托來(lái)山及冷龍嶺處轉(zhuǎn)為西南氣流，大通山處為偏西氣流，在南坡青海南山處轉(zhuǎn)為西北、偏北甚至是東北氣流，并且在青海南山的最南部邊坡受青藏高原而來(lái)的偏南風(fēng)影響，在此處形成氣流的匯合，有時(shí)南坡輻散形勢(shì)表現(xiàn)的不太明顯時(shí)，青海南山受偏西氣流影響，不會(huì)在邊坡形成氣流的匯合。當(dāng)高原南風(fēng)強(qiáng)盛時(shí)，青海南山轉(zhuǎn)為偏南氣流。當(dāng)高原南風(fēng)強(qiáng)盛且南坡輻散形勢(shì)較弱時(shí)，祁連山區(qū)中段為一致的西南氣流。

當(dāng)祁連山中段主體為偏西氣流，沿河西走廊為西北、偏北或東北氣流時(shí)，氣流在走廊南山及冷龍嶺邊坡處形成匯合西北氣流，有時(shí)河西走廊的西北氣流比較強(qiáng)盛時(shí)，會(huì)沿走廊南山及冷龍嶺之間的埡口流入，在達(dá)坂山的西端形成匯合西北氣流。

祁連山主體為偏西或西南氣流，河西走廊為偏東或東北氣流，容易在祁連山中段北坡形成氣流的匯合，該氣流匯合帶基本維持在38.5°N-39°N，99°E-100°E 之間。

有時(shí)來(lái)自河西走廊的偏東風(fēng)較強(qiáng)，爬上祁連山主體可到達(dá)青海南山，在青海南山與來(lái)自高原的偏南氣流及來(lái)自祁連山主體的偏西氣流匯合。

圖3 祁連山中段地面風(fēng)場(chǎng)類型

2.3 祁連山東段地面風(fēng)場(chǎng)分析

祁連山東段為101°E-103.5°E，36°N-38.5°N 之間的部分，包括冷龍嶺的中東段、烏鞘嶺、達(dá)坂山以及拉脊山。

祁連山東段最常見(jiàn)的地面風(fēng)場(chǎng)受偏西氣流影響，氣流在北部山區(qū)冷龍嶺中東段、烏鞘嶺、達(dá)坂山和南部山區(qū)拉脊山呈現(xiàn)出不同的態(tài)勢(shì)，在北部山區(qū)氣流呈輻散形勢(shì)，偏西氣流在冷龍嶺山脈段轉(zhuǎn)為西南氣流，在達(dá)坂山脈段轉(zhuǎn)為西北氣流，冷龍嶺和達(dá)坂山之間的谷地以及烏鞘嶺為偏西氣流，而南部山區(qū)拉脊山受青藏高原輻散氣流影響，為西南氣流，有時(shí)青藏高原的影響不明顯，且北部山區(qū)的輻散形勢(shì)強(qiáng)烈時(shí)，拉脊山受輻散氣流邊緣的西北或東北氣流影響。當(dāng)北部山區(qū)的輻散形勢(shì)不明顯并且青藏高原的輻散氣流強(qiáng)烈時(shí)，整個(gè)祁連山東部都轉(zhuǎn)為西南或偏南氣流，當(dāng)北部山區(qū)輻散形勢(shì)明顯且青藏高原的南風(fēng)強(qiáng)烈時(shí)，易在拉脊山形成輻合。

東南來(lái)向的風(fēng)在下半年影響范圍可達(dá)整個(gè)祁連山東部，在夜間東南氣流呈輻散形勢(shì)，東南氣流沿拉脊山至達(dá)坂山的谷地北上，并以谷地呈中心向外輻散，在達(dá)坂山至冷龍嶺一線轉(zhuǎn)為偏南氣流，白天，東南氣流在北上的同時(shí)在冷龍嶺呈匯合形勢(shì)。東南氣流在北上時(shí)有時(shí)只到達(dá)冷龍嶺處就轉(zhuǎn)為偏東氣流，此時(shí)冷龍嶺北部常為偏北氣流與南來(lái)的東南氣流在冷龍嶺處匯合向東流去，此時(shí)拉脊山、達(dá)坂山東部、烏鞘嶺均為東南氣流，冷龍嶺為偏北氣流，達(dá)坂山中西部為偏東氣流。

西北來(lái)向的氣流也是祁連山東部常見(jiàn)的氣流類型，與東南氣流類似，白天在冷龍嶺及達(dá)坂山處常呈匯合形勢(shì)，夜間在冷龍嶺及達(dá)坂山的谷地呈輻散形勢(shì)。有部分氣流沿河西走廊南下時(shí)在冷龍嶺處轉(zhuǎn)為偏東氣流，有時(shí)東北氣流強(qiáng)盛時(shí)，在整個(gè)祁連山東部均受東北氣流影響。

冷龍嶺北坡為西北氣流，冷龍嶺中部及達(dá)坂山中西部為偏西氣流，拉脊山及達(dá)坂山東部為西南氣流，烏鞘嶺及冷龍嶺東部為東南氣流，此時(shí)容易在冷龍嶺形成氣旋式輻合。冷龍嶺、達(dá)坂山、烏鞘嶺西部為一致西北氣流，拉脊山為偏西氣流，烏鞘嶺中東部為東南氣流，此時(shí)容易在烏鞘嶺形成氣旋式輻合。當(dāng)山脈北部盛行偏東氣流時(shí)，輻合中心在冷龍嶺和達(dá)坂山的谷地處、或?yàn)跚蕩X和達(dá)坂山的谷地處、或者在達(dá)坂山處。

圖4 祁連山東段地面風(fēng)場(chǎng)類型

3 結(jié)論

利用2018 年ERA-interim 再分析資料，統(tǒng)計(jì)分析了祁連山地區(qū)的地面風(fēng)場(chǎng)分布特征發(fā)現(xiàn)，受大氣環(huán)流及地形的影響，祁連山區(qū)存在一些定常性的風(fēng)場(chǎng)環(huán)流特征，研究結(jié)果表明：祁連山區(qū)盛行氣流主要有7 種類型；西北氣流型，西北轉(zhuǎn)東北氣流型，東南或偏南氣流型，東南轉(zhuǎn)東北氣流型，西北-東南氣流輻合型，東北-西南氣流輻合型，偏西或西南氣流型。