卓 永,邊 瓊,黃 鵬,王 騰
西藏昌都市氣象局,西藏昌都 854000
青藏高原是世界上海拔最高、地形復(fù)雜的大高原,青藏高原的存在增強(qiáng)了海陸熱力差異,在大氣環(huán)流季節(jié)轉(zhuǎn)換、亞洲夏季風(fēng)發(fā)展和爆發(fā)過(guò)程中扮演著重要的角色。孟加拉灣風(fēng)暴主要出現(xiàn)在初夏和秋季,孟加拉灣是影響高原中東部降水的主要水汽源地,孟加拉灣地值系統(tǒng)主要對(duì)我國(guó)低緯度地區(qū)產(chǎn)生較大的降水,尤其是高原上有切變線(xiàn)等天氣系統(tǒng)與孟加拉灣低值系統(tǒng)配合情況下,可以使整個(gè)西南地區(qū)將會(huì)出現(xiàn)很強(qiáng)的雨雪天氣;若風(fēng)暴云系在一定條件下北上高原,與北部冷空氣結(jié)合,冷暖空氣交匯在高原上,將會(huì)造成高原的暴雪或強(qiáng)降雨天氣[1-3]。
有研究指出,孟灣風(fēng)暴北上對(duì)高原強(qiáng)降水不僅輸送了水汽,而且暖濕氣流還輸送了大量的能量[4]。普布卓瑪?shù)萚5]根據(jù)2次孟灣風(fēng)暴影響下的個(gè)例,討論了孟灣風(fēng)暴與高原冬季暴雪之間的關(guān)系;劉瑜等[6]研究了初夏孟加拉灣風(fēng)暴與云南雨季開(kāi)始期;但對(duì)孟灣風(fēng)暴對(duì)藏東雨季開(kāi)始影響研究的寥寥無(wú)幾。
初夏5月是藏東由干季轉(zhuǎn)雨季的過(guò)渡月份,雨季能否正常開(kāi)始,與孟加拉灣有無(wú)風(fēng)暴活動(dòng)影響藏東息息相關(guān)[7-8]。因此,認(rèn)識(shí)初夏5月孟加拉灣風(fēng)暴的特征對(duì)藏東的預(yù)報(bào)服務(wù)工作很有必要。
資料來(lái)源:2000—2020年藏東12個(gè)站點(diǎn)的雨季開(kāi)始期、初夏5月份藏東12個(gè)代表站逐日降水資料;臺(tái)風(fēng)警報(bào)中心(JTWC)UNISYS氣候網(wǎng)站的孟加拉灣風(fēng)暴資料;ECMWF每日4次的逐日降水再分析資料(ERA-Interim)。水平分辨率為1°×1°。
鑒于藏東各縣區(qū)的氣候差異較大,雨季開(kāi)始監(jiān)測(cè)主要采用單站標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行監(jiān)測(cè),判斷出藏東各縣區(qū)的雨季開(kāi)始期。雨季開(kāi)始期判別條件:自4月21日開(kāi)始,任意5 d滑動(dòng)累計(jì)雨量(R5)≥5—10月候雨量氣候平均為止,即;其中:為5—10月降水量氣候平均值[9-10]。
(1)在Kb≥1的5 d中,雨量最大的一天確定為雨季開(kāi)始待定日,在之后的15 d內(nèi)又出現(xiàn)Kb≥1的情況,即將雨季開(kāi)始待定日確定為雨季開(kāi)始日,雨季開(kāi)始日所在的候?yàn)橛昙鹃_(kāi)始候。
(2)如果在之后的15 d之內(nèi)再未出現(xiàn)Kb≥1的情況,則重復(fù)(1)的步驟,重新確定雨季開(kāi)始待定日和雨季開(kāi)始日。
(3)如果計(jì)算得到的雨季開(kāi)始期是4月21日,則逐日向前按(1)步驟推算符合雨季開(kāi)始期條件的日期。
2.1.1 源地和移動(dòng)路徑2000—2020年初夏孟加拉灣地區(qū)共有18個(gè)熱帶氣旋和風(fēng)暴生成,風(fēng)暴和氣旋生成之后會(huì)沿著不同的方向移動(dòng)。根據(jù)孟加拉灣風(fēng)暴的移動(dòng)方向、路徑特征,可以將風(fēng)暴分為4種類(lèi)型:北上、西北移、東北移、轉(zhuǎn)向。根據(jù)分類(lèi),2000年以來(lái)的18個(gè)風(fēng)暴中有東北移7個(gè)、北上5個(gè)、西北移動(dòng)4個(gè)、轉(zhuǎn)向2個(gè)。其中東北移動(dòng)的風(fēng)暴最多(占總數(shù)的35%),轉(zhuǎn)向的風(fēng)暴最少。
從18個(gè)孟加拉灣風(fēng)暴的生命史分析發(fā)現(xiàn),風(fēng)暴在洋上形成之后,并不是所有的風(fēng)暴均對(duì)青藏高原有影響,只有風(fēng)暴北上、轉(zhuǎn)向北上、東北路徑一直可以到達(dá)印度、孟加拉國(guó)時(shí),向青藏高原東南部輸送暖濕水汽,才能對(duì)藏東降水提供水汽輸送條件。在18個(gè)風(fēng)暴個(gè)例中,北上路徑的降水強(qiáng)度最大,其中2013年風(fēng)暴MAHASEN、2016年風(fēng)暴ROANU、2020年風(fēng)暴ANPAN對(duì)西藏東部降水過(guò)程明顯(表1)。
表1 近20年孟加拉灣風(fēng)暴的路徑分類(lèi)統(tǒng)計(jì)
對(duì)2000—2020年孟加拉灣風(fēng)暴的研究發(fā)現(xiàn),影響藏東雨季開(kāi)始期的初夏孟加拉灣風(fēng)暴系統(tǒng)源地大致位置為4°N~18°N、81°E~94°E,較強(qiáng)的風(fēng)暴從源地北移動(dòng)后,北上、轉(zhuǎn)向北上、東北路徑一直可以達(dá)到印度、孟加拉國(guó),再影響藏東地區(qū);北上路徑的降水強(qiáng)度最大,2020年風(fēng)暴ANPAN對(duì)藏東雨季影響最明顯。
2.1.2 孟灣低壓與藏東雨季開(kāi)始的關(guān)系孟加拉灣低值系統(tǒng)是藏東降水的重要影響系統(tǒng)。2000年以來(lái),初夏受孟加拉灣風(fēng)暴影響造成藏東昌都等地的雨季開(kāi)始期偏早的年份有2007年、2020年、2013年。
2007年5月14日藏東大范圍性的連續(xù)降雨過(guò)程,16站次出現(xiàn)了中雨以上降水,強(qiáng)降水主要集中在藏東南部,左貢、芒康、波密出現(xiàn)25 mm以上大雨,察隅出現(xiàn)52 mm暴雨,為上述4站的當(dāng)年雨季開(kāi)始期,與多年平均雨季開(kāi)始期相比偏早10~16 d ,雨量偏多。
2013年5月10日,藏東出現(xiàn)連陰雨天氣,10個(gè)站次出現(xiàn)≥10 mm以上的降水,為卡若區(qū)、索縣、比如、嘉黎等藏東北部地區(qū)汛期第一場(chǎng)降水,同為當(dāng)年雨季開(kāi)始期,與多年平均雨季開(kāi)始期相比上述4站的雨季偏早15 d左右。
2020年5月16日,藏東出現(xiàn)連陰雨天氣,降水范圍廣、強(qiáng)度大,29個(gè)站次出現(xiàn)≥10 mm以上的中雨,8個(gè)站次出現(xiàn)≥25 mm的大雨,強(qiáng)降水中心在東南部的察隅,連續(xù)2 d出現(xiàn)大雨,為2020年汛期第一場(chǎng)強(qiáng)降水;與常年雨季開(kāi)始期相比,本文所選藏東13個(gè)代表站的當(dāng)年第一場(chǎng)降水,同時(shí)均為雨季開(kāi)始期,與常年相比各地雨季偏早8~24 d。
分析風(fēng)暴影響藏東期間700 hPa~200 hPa風(fēng)場(chǎng)和高度場(chǎng),發(fā)現(xiàn)藏東雨季開(kāi)始的降水過(guò)程都是孟加拉灣風(fēng)暴不斷北移或東北移動(dòng)的過(guò)程,在700 hPa、500 hPa環(huán)流場(chǎng)上孟加拉灣區(qū)域熱帶氣旋生成之后北移,在85°E~90°E、20°N附近登陸,副熱帶高壓偏強(qiáng)并西伸,高原北側(cè)青海一帶有小高壓東移南壓,同時(shí)在高原東南側(cè)有切變線(xiàn)或槽與登陸的低值系統(tǒng)連接。主要風(fēng)暴影響藏東的環(huán)流形勢(shì)以切變線(xiàn)與孟灣低值系統(tǒng)相結(jié)合型為主。
同時(shí)在高原東部存在東北—西南向的切變線(xiàn),并且切變線(xiàn)連接到孟灣風(fēng)暴中心,藏東處于西南氣流控制,并且經(jīng)向度較大,在700 hPa上偏南氣流維持在12~30 m/s以上,在500 hPa上西南氣流維持在16 m/s以上,在系統(tǒng)影響期間西南氣流最為強(qiáng)盛,輸送了充沛的水汽,與切變線(xiàn)后青海高壓脊前的偏北氣流交匯,造成了藏東強(qiáng)降水,觸發(fā)了雨季的開(kāi)始。
為了研究昌都初夏雨季開(kāi)始期強(qiáng)降水的水汽軌跡特征,選取藏東北部的昌都站、藏東南部的八宿站為模擬初始站點(diǎn)經(jīng)緯度。一般研究認(rèn)為,最大水汽輸送量出現(xiàn)在距離地面2 km高度附近[11-15], 后向軌跡模式向前推導(dǎo)出72 h的質(zhì)點(diǎn)軌跡,得到昌都、八宿站點(diǎn)每一次降水的后向軌跡圖。水汽主要來(lái)源于偏南方向;即強(qiáng)降水發(fā)生時(shí)水汽路徑主要為南方路徑,3個(gè)等壓面的水汽軌跡方向基本一致,也就是來(lái)自高原南部洋上的水汽輸送對(duì)降水等級(jí)起著決定性作用,水汽主要來(lái)源于印度洋、孟加拉灣、阿拉伯海,最遠(yuǎn)可以追溯到大西洋(圖1)。
(1)2000—2020年 初 夏 孟 加 拉灣地區(qū)共有18個(gè)熱帶氣旋和風(fēng)暴生成,移動(dòng)方向、路徑特征,可以將風(fēng)暴分為北上、西北移、東北移、轉(zhuǎn)向4種類(lèi)型;北上路徑的降水強(qiáng)度最大,其中2013年風(fēng)暴MAHASEN、2016年風(fēng)暴ROANU、2020年風(fēng)暴ANPAN對(duì)西藏東部降水過(guò)程明顯。
(2)影響藏東雨季開(kāi)始期的初夏孟加拉灣風(fēng)暴系統(tǒng)源地大致位置為4°N~18°N,81°E~94°E之 間;2000年以來(lái),初夏受孟加拉灣風(fēng)暴影響造成藏東昌都等地的雨季開(kāi)始期偏早的年份有2020年、2013年、2007年;未出現(xiàn)孟灣熱帶低壓或風(fēng)暴,導(dǎo)致藏東地區(qū)雨季明顯偏遲的年份有2005年、2014年,其中2014年較常年偏遲15~40 d。
(3)藏東雨季開(kāi)始過(guò)程都是孟加拉灣風(fēng)暴不斷北移或東北移動(dòng)的過(guò)程,在700、500 hPa環(huán)流場(chǎng)上孟加拉灣區(qū)域熱帶氣旋生成之后北移,在85°E~90°E、20°N附近登陸,副熱帶高壓偏強(qiáng)并西伸,高原北側(cè)青海一帶有小高壓東移南壓,同時(shí)在高原東南側(cè)有切變線(xiàn)或槽與登陸的低值系統(tǒng)連接。主要風(fēng)暴影響藏東的環(huán)流形勢(shì)以切變線(xiàn)與孟灣低值系統(tǒng)相結(jié)合型為主。
(4)孟灣風(fēng)暴影響下的強(qiáng)降水過(guò)程不同環(huán)流之間的水汽軌跡基本一致,以偏南方向?yàn)橹鳎饕獊?lái)源于印度洋、孟加拉灣、阿拉伯海。
圖2 孟灣風(fēng)暴影響下的強(qiáng)降水過(guò)程水汽軌跡