仲 夏
內蒙古自治區(qū)氣象臺,內蒙古烏蘭浩特 010051
深秋至初冬、冬末至初春是內蒙古地區(qū)發(fā)生雨雪轉換的主要時期,降雪主要以濕雪或雨夾雪天氣為主。在內蒙古大雪過程中,雨夾雪日較純雪日多4倍,比重較大,這一時期經常發(fā)生雪災[1]。相關資料表明,24 h累積降水量達到5 mm時,如果降水相態(tài)是雨,則只是小雨;如果降水相態(tài)是雪,就會演變?yōu)榇笱?,會對城市的運行、農牧業(yè)生產造成一定的影響;如果降水相態(tài)是冰?;騼鲇陼r,則會嚴重影響城市運行、農牧業(yè)生產[2]。
究其原因,由于降雪、雨夾雪等天氣發(fā)生時的氣溫較低,路面很快會形成積雪和結冰,使得車輛容易發(fā)生打滑、側翻等現(xiàn)象,嚴重影響城市運行和交通運輸。同時,降雪和雨夾雪天氣過程也會對內蒙古地區(qū)的畜牧業(yè)生產造成較大影響。
近年來,很多學者研究了不同地區(qū)、時間尺度下降水相態(tài)的變化特征。劉原峰等[3]分析了黃土高原區(qū)不同降水相態(tài)(雨、雪、凍雨等)的時空變化規(guī)律;孫燕等[4]探討了華東地區(qū)冬季降水相態(tài)的時空變化特征;余金龍等[5]研究了安徽地區(qū)冬季地面降水相態(tài)的判別方法;李江波等[6]分析了一次春季強寒潮過程中降水相態(tài)的變化;尤鳳春等[7]分析了北京地區(qū)凍雨的時空分布規(guī)律和對應的探空溫濕特征。以上研究分析了不同尺度下降水相態(tài)變化的特征,對正確預測、防范極端天氣事件有一定的參考價值。
利用2001—2012年的地面觀測資料,統(tǒng)計分析了12年間的雨夾雪的空間分布特征、時間分布特征,當日出現(xiàn)雨夾雪天氣現(xiàn)象即記為1個雨夾雪日,統(tǒng)計出現(xiàn)雨夾雪日的日數(shù),分析內蒙古地區(qū)雨夾雪的空間、時間分布特征[8]。
統(tǒng)計內蒙古2001—2012年人工觀測數(shù)據(jù),并去除缺測數(shù)據(jù),得到內蒙古年平均雨夾雪日數(shù)分布圖(圖1a)。由圖可知,近12年全區(qū)年平均雨夾雪日數(shù)為2.6 d/年,雨夾雪天氣的空間分布呈明顯的由東北向西南遞減的趨勢。雨夾雪日最多的測站為呼倫貝爾市根河,年平均雨夾雪日數(shù)可達11.9 d/年;雨夾雪日最少的測站為阿拉善盟拐子湖,年平均雨夾雪日數(shù)僅為0.25 d/年。
圖1 2001—2012年內蒙古雨夾雪天氣的空間分布特征
比較同時段年平均溫度、降雨量、降雪量分布特征可知,雨夾雪日數(shù)分布年平均氣溫分布最為相似,均呈東北向西南遞減,說明雨夾雪的發(fā)生與溫度的相關性最好(圖1b),與年平均大雪日數(shù)分布也較為相似,而與年平均降水量分布存在一定偏差,說明雨夾雪分布特征更接近降雪分布而非降雨分布(圖1c、1d)。同時,由圖1a可知,雨夾雪日數(shù)分布受大興安嶺及陰山山脈作用影響較小,說明相比降雨,大地形對雨夾雪天氣的形成作用較小。
2.2.1 年際變化內蒙古雨夾雪日數(shù)年際變化及趨勢演變如圖2所示。2001—2012年,內蒙古年平均雨夾雪日數(shù)為79.2 d/年;2001—2008年,雨夾雪日數(shù)總體呈上升趨勢,其中2008年達到96 d,2008—2012年雨夾雪日數(shù)有所回落,但12年總體趨勢為上升。
圖2 2001—2012年內蒙古雨夾雪的年際變化
對年際變化數(shù)據(jù)進行分區(qū)域處理可見,一區(qū)除2001、2005年外,總體日數(shù)呈波動分布,日數(shù)無明顯變化趨勢(圖3a);二區(qū)2001年存在明顯峰值,這與該年內蒙古東南部降水異常偏多有關,其余年份出現(xiàn)次數(shù)均較少,2005年后有小幅增加的趨勢,與該時段降雪時間演變特征較為一致(圖3b);三區(qū)呈現(xiàn)2個高值區(qū),分別為2002—2004年和2006—2010年(圖3c)。
圖3 2001—2012年內蒙古分區(qū)域雨夾雪的年際變化
2.2.2 月際變化雨夾雪站次的月際演變特征表明,雨夾雪的分布與氣溫有著密切的關系,同時不同區(qū)域受氣候影響又有著不同的分布特征。通過分析2001—2012年逐月數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn),3個區(qū)域春季均為雨夾雪第一高發(fā)季節(jié),秋季次之,3個區(qū)域3月均為雨夾雪發(fā)生最多月份(圖4)。
圖4 分區(qū)域雨夾雪站次的月變化特征
分區(qū)域統(tǒng)計結果表明,一區(qū)3、4月發(fā)生次數(shù)較接近,這與內蒙古東北及偏北地區(qū)春季氣溫回升慢的特征相吻合;三區(qū)秋季雨夾雪日數(shù)明顯多于一、二區(qū),說明其與內蒙古西部地區(qū)秋季氣溫較東部高的特征相關性較好。
3.2.3 日變化與一般降水的日變化特征相似,雨夾雪也存在著較為明顯的日變化特征。從12年累計雨夾雪觀測結果(圖5)可見,雨夾雪最多出現(xiàn)在14:00,約占出現(xiàn)總數(shù)的39%,最少出現(xiàn)在02:00,僅占出現(xiàn)總數(shù)的12.5%;出現(xiàn)次數(shù)從08:00—14:00呈遞增趨勢,這與氣溫升高關系密切,而14:00—20:00明顯減少,這與內蒙古地區(qū)春秋季最高氣溫出現(xiàn)在午后有著很好的一致性。
從分區(qū)統(tǒng)計結果來看,內蒙古由東北向西南雨夾雪日變化更加明顯,一區(qū)4個時次統(tǒng)計站次相差約1.5倍,而三區(qū)最大相差約5.5倍。三區(qū)為內蒙古西部地區(qū),春季降水少,日照充足,使得氣溫日變化極大,這為一般降水過程由雪向雨的相態(tài)轉換提供了溫度條件,也是引起雨夾雪日變化的主要原因。
通過對內蒙古地區(qū)雨夾雪時空分布特征進行統(tǒng)計分析可以得出以下結論:
(1)內蒙古地區(qū)雨夾雪分布呈明顯的由東北向西南遞減的趨勢,比較純雨、純雪及溫度分布特征可見,雨夾雪分布與多年平均氣溫分布最為一致,和純雪空間分布較為一致,表明氣溫是雨夾雪出現(xiàn)的最重要影響因素。
(2)從年際變化特征來看,2001—2012年,全區(qū)雨夾雪呈總體上升趨勢,其中2008年為最多。比較東北、東南及西部3個區(qū)域,雨夾雪存在1個5年為周期的年際變化規(guī)律,這一規(guī)律隨雨夾雪增多更加明顯。
(3)從月變化特征來看,雨夾雪主要出現(xiàn)在春秋兩季,以春季為最多,秋季次之。分區(qū)結果表明雨夾雪最常發(fā)生在3月,東部地區(qū)秋季發(fā)生雨夾雪的次數(shù)較少,而西部地區(qū)秋季雨夾雪發(fā)生也較多,這與內蒙古中西部秋季降水比東部偏多,入冬比東部偏晚的特征一致。
(4)雨夾雪存在明顯的日變化特征,午后最多,午夜最少,對比內蒙古春秋季溫度日變化特征可見,溫度的日變化與雨夾雪的日變化極為相似。