甘南牧区一次历史罕见的低温连阴雪天气成因分析

甘南牧区一次历史罕见的低温连阴雪天气成因分析
汪治桂;王振国
【摘要】针对2008年1月下旬出现在甘南高原上一次历史罕见的低温连阴雪天气对甘南牧区所造成的严重危害,利用MICAPS和T213数值预报产品资料进行此次天气过程的成因分析.结果表明,造成这次低温连阴雪天气过程的主要影响环流背景是冬季典型的横槽型,配合高空强冷空气入侵高原.通过对各种物理量场的诊断和对比分析,发现这次天气过程中高原上各种物理量场的配合也为这次天气过程提供了有利的条件,涡度、散度、垂直速度和相对湿度的高值区与降水区域位置相当吻合.
【期刊名称】《甘肃科技》
【年(卷),期】2010(026)010
【总页数】5页(P51-54,87)
【关键词】甘南牧区;低温连阴雪;历史罕见
【作者】汪治桂;王振国
【作者单位】甘南州气象局,甘肃,合作,747000;甘南州气象局,甘肃,合作,747000【正文语种】中文
【中图分类】T213
2008年 1月下旬至 2月上旬曾经出现的一次全国大范围的,历史罕见的低温冰冻天气至今让全国人民刻骨铭心,这次天气过程从北到南使我国大部分地方的生活、生产都遭受其害。

大到南方的农业,小到北方的畜牧业及全国大部分地方的道路交
通和电力设施等都严重受损[1]。

甘南州地处青藏高原东北部,是青藏高原与黄土高原的过渡地带,牧区海拔最低也在3000m以上。

州内海拔西北高东南低,西北部 (夏河、合作、碌曲、玛曲四县)几乎是纯牧业县,东南部 (卓尼和迭部二县)为半农半牧业县、临潭为农业县,舟曲为林业
县[2]。

全州绝大部分地方是长冬无夏、春秋短暂。

由于常年受大陆性季风的影响,全州降水量四季变化较大,暖季多,冷季少。

低温连阴雪天气在甘南牧区是较为严重
的气象灾害之一。

因为是高寒地区,所以在冬季高原牧区一旦出现这种天气过程,将
会对本地的畜牧业和道路交通造成不可避免的影响。

由于持续低温,甚至比暴雪,寒潮,霜冻天气所造成的损失更为严重[3-8]。

经查阅甘南州气象局重要天气档案历史资料对比,2008年 1月下旬至 2月初的这次低温连阴雪天气,是甘南州各气象站自
有气象记录以来,在曾出现过的低温连阴雪天气过程中是冬季持续时间最长、降温
幅度最大、影响范围最广、积雪时间最长的一次过程。

由于这次低温连阴雪过程与历年出现过的此类天气过程相比,兼有持续时间过长,降雪量特多,气温特低,积雪融化很慢的特征,因此必然对我州畜牧业生产及道路交通等造成了极大的影响。

自 1月
下旬甘南州出现低温连阴雪天气以来,给全州农牧民的生活、生产带来严重的损失。

来自甘南州民政局调查数据资料显示:这次雪灾共造成合作、夏河、卓尼、碌曲、
玛曲等地牲畜死亡近 98000余头(只),农牧业经济损失为 12176. 74万元,全州直接经济损失达 17716.44万元。

甘南州低温连阴雪天气的定义(根据本地气候特征自定)是:(1)连续降雪日≥3天,过程总降雪量≥5.0mm,开始日降雪量≥0.1mm;(2)连续 3天中可有一日降雪量为 0.0 mm,若大于 3天可有一日无降雪,但总量应≥8成;(3)过程中有一日平均气温≤0℃。

当一次降雪过程中某个站同时具备以上这三个特征时,则认为该站此次天气过程达
到低温连阴雪标准。

甘南高原主要的牧业县合作、夏河、碌曲和玛曲,四个牧区的气象站由于前后建站
的时间先后时差较大。

考虑到历史资料的统一性,考查自有气象记录以来 50年中(1959～2008年 1～4月,11～12月)甘南州牧区四县的重要天气档案,对这四站出
现过的低温连阴雪天气过程特征的对比、分析发现: 3月份是甘南牧区低温连阴雪
天气的高发时段,1月份和 12月份则是此天气出现频率最低的时段。

综合发现甘南牧区冬季极少出低温连阴雪天气。

以上与徐亮、高青云等作者研究高原牧区的连阴雪天气所得出的结论较一致[9-10]。

但于 2008年 1月下旬出现的这次低温连阴雪天气过程非同寻常,是历年来在我州范围内出现的一次影响范围最广最严重的低温
冻害天气。

因此更加值得我们去探讨这次天气过程的影响特征。

历年 1月份是甘南州降水量在全年中相对较少的时段,次之于 12月份 (全年降水量最少的月份)。

甘南州 1月份累年平均降水量为 1.7～4.0mm,其中各站 1月下旬累年平均降水量为 0.6mm(舟曲)～1.5mm(玛曲)。

2008年 1月 21～26日甘南州大部分地方降小到中雪,27～31日全州大范围普降
小雪,绝大部分地方积雪深度达6～8cm。

其中1月下旬合作、夏河、临潭、卓尼、碌曲、玛曲降水量为历史同期最大值,并且合作、夏河、玛曲、迭部 1月份降水量
均突破了历史同期最大值。

1月下旬全州累年平均降水量在 0.6～1.5mm之间,1
月下旬累年平均气温在 -9.4～2.1℃之间。

从 1月 20日到 31日,各地降水量累计
达到 1.2～14.7mm,与历年 1月下旬降水量相比舟曲偏多 100%,其余各地偏多600%～1125%。

1月下旬大部分地方平均气温为 -18.5～-6.6℃,与历年同期相比偏低 3～7℃,如图 1所示。

2008年 1月 20日以来,高原上在30°～40°N、60°～120°E范围内为纬向环流控制,位于巴湖附近的低值系统比较稳定,移速很慢,在 8～9d时间内基本上在60°～70°E位置持续不变。

另外在贝加尔湖附近有一低值中心,其横槽低部前连续几天内不断有短波槽活动。

这两个低值系统持续时间较长,是造成这次低温连阴雪天气的
关键所在。

从中也进一步验证了白肇烨、徐国昌等专家的结论[11]:冬季常见的低
温连阴雪系统主要有横槽型,横槽大多自蒙古直到北疆。

横槽出现时西面的长波脊多稳定在乌拉尔山附近,高纬常有高压中心。

横槽前平直西风气流中的短波槽容量造成一次次的降水,发生持续阴雪天气,这种流型形成后可以持续较长的时间,长者可达 10～15d,如图 2所示。

这次连阴雪期间的降温也较明显,由于高空冷空气势力较强,造成地面降温幅度很大,分析 21日08时 500hPa高空形势场可以看出:冷空气路径分别来自两路,一路是北路,自内蒙北下的冷空气直侵高原东部,一路是自新疆沿西北方向入侵高原,并且冷中心位置和同一时次高度场上的低值中心位置很吻合,显而易见这是一个冬季比较深厚的降水系统。

位于巴湖和贝湖附近分别有两冷中心,强度分别为-36℃和 -44℃,此冷空气中心强度完全符合吴长平等作者研究此类天气过程所得出的结论[12]:连阴雪天气发生时的冷空气要具备一定强度,其冷中心强度起码应在 -25℃以下。

因此对于这次甘南牧区的低温连阴雪来说,如此之强的冷空气必然会形成强降温,如图 2所示。

考虑到冬季出现如此反常的降水天气,涡度场能较好地反映大气的大尺度运动的特征和本质,分析 T213数值预报的 2008年 1月 21日 20时 500HP涡度场和
700HP涡度场发现:700HP涡度场上在河西中部、青海东南部和甘南西南部分别都有正涡度高值中心,但分布不是很连续,说明低层涡度平流场不很明显。

同一时次的 500HP涡度场,如图 3所示,在整个青藏高原的东南部,有西北东南向的正涡度高值区,可见涡度平流场随高度增强。

在 500HP涡度场和 700HP涡度场上共同的特点是最大值均达到为4×10-5/s,并且均在横槽槽线的右前方,并且此正涡度高值区一直持续到 1月 25日 20时,说明气旋一直都在发展。

21日至 26日期间降雪没有停止。

(考虑到分析具有一致性和有代表性下图均选取 2008年 1月 21日 20时的T213数值预报资料分析场。

)。

从 1月 20日至 27日的 T213数值预报资料的500HP散度场来看,位于本地降水
区内的高值中心一直存在,和 700HP散度场比较分析,可以看出在本地范围内(33～35°N,102～104°E)在 700HP散度场上无高值中心并且负值更小,这说明从 700HP 到 500HP,气流是从辐合到辐散发展,这样低层辐合高层辐散的作用更有利于整个气层的上升运动而形成降水,如图 4所示。

从这次天气过程的降水开始到结束,长达 10多天的时间内,除了来自南部孟加拉弯的水汽一直很充足外,高原上本地也保持了很充沛的水汽。

高原东部在本地的西南部和南部都是相对湿度高值区。

河西中东部的相对湿度高值中心一直保持在60%～90%之间。

本地范围 (约在 33～35°N,102～104°E之间)内从低层到高层都有强的湿舌。

由于甘南牧区的平均海拔高度基本超过 3000m,所以700HP层在高原上基本上为大气的近地面层 (接近于地面湿度)。

从 T213数值预报的每日 20时的相对湿度场上分析,可以看出,除低层(700HP)上连续持续湿度高值区外,500HP上同样有这种连续高湿度中心值的特征。

因为从 29日开始州内大部分地方降水停止,所以在 28-29日 20时 500HP湿度场上显示本地范围内为 20%的低值区。

这样本地的相对湿度突然降低也跟天气实况较吻合。

(表 1为连阴雪期间位于 33～35°N,102～104°E范围内相对湿度中心值)。

从垂直速度场上反映出高原南部的大气运动很强,整个青藏高原的东南部基本上都为垂直速度高值区。

这种强烈的大气垂直运动对水汽输送创造了很有利的条件,即使大量的水汽由南向北输送,也为本地的高层辐散和低层辐合的大气运动提供了动力因子,如图 5所示。

1)这次低温连阴雪天气过程是甘南高原牧区各站自有气象纪录以来 50年一遇的灾害性天气。

跟以往的低温连阴雪天气相比具有明显的持续时间长,降雪量多,持续低温时间过长,影响范围大的特点,本地的畜牧业 (农、林业)及道路交通所遭受的损失和危害是前所未有的。

2)影响这次低温连阴雪天气的高空主导环流系统是典型的冬季常见的横槽型。

其横
槽低部前的高原上短波槽配合高空强冷空气的不断南下,加之青藏高原上来自孟加
拉湾充足的水汽不断输送北上,是形成这次持续时间较长的低温降雪天气的主要原因。

3)在这次低温连阴雪持续过程中各种物理量场配合比较好。

涡散度的高、低值中心与降水区基本吻合,尤其是从低层到高层的正涡度平流明显加强,正涡度高值中心区
域也在扩大,促使了地面低压系统的不断发展,对本地的连续性降水很有利。

4)由于甘南高原上地形和气候的特殊性,每一种灾害天气都有可能对本地的农、林、畜牧业造成影响,所以我们的预报员的责任不应限于日常的一般性天气的预报中,更
应考虑到季节性灾害性天气的预报。

本着一年四季不放松,每一次天气过程不放过
的原则,总结预报经验,提高灾害性天气的预报准确率,减少灾害性天气所造成的损失。

【相关文献】
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