青海湖锢囚锋造成的一次大到暴雪天气

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锋,东西两路冷空气势力相当;21日20时逐步减弱,东路冷空气增强推动西路冷空气向西移动,至22日02时西路冷空气变性消失导致锢囚锋消亡,消亡阶段为暖式锢囚锋,生消过程维持时间约24h,影响空间尺度约400km左右,是一个中-α尺度系统。
(2)青海湖锢囚锋附近的降水首先出现于东西两路冷空气相遇之前的地形辐合区域,相遇锢囚之后,降水主要取决于被冷空气锢囚的暖空气抬升的高度及锢囚锋移动方向,一般对于冷式或暖式锢囚锋而言,出现在锢囚锋偏更冷冷锋一侧,而对于中性锢囚锋,降水则对称出现在地面锢囚锋线两侧一定距离之外的区域内,这个距离可能就是暖气团从地面沿两侧冷气团爬升至抬升凝结高度在地面上的投影距离。各类锢囚锋地面锋线位置附近降水均较小。
(3)风廓线雷达对此次锢囚锋演变过程具有较好的反应,边界层风向的转换对于锢囚锋位置移动有较好的捕捉,且锢囚锋过境前后其上空冷暖平流的转换也符合锢囚锋的理论认知。参考文献:
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青海湖锢囚锋造成的一次大到暴雪天气
李昌玉张婷华李京梅
(青海省西宁市气象台,西宁810001)
摘要:为了解青海湖锢囚锋造成的大到暴雪特征,做好降雪天气预报,减小降雪对设施农业生产的灾害。利用常规气象高空和地面观测资料,对2016年3月21~23日青海东部大到暴雪过程进行了分析,结果表明:①此次过程是初春青海东部的大到暴雪,伴局地大风,沙尘天气,降水时间长,范围广,相态复杂,降温幅度小;②此次过程中,高原涡与短波槽是此次大到暴雪天气的主要影响系统。500hPa蒙古冷槽东移引导槽后冷空气南下,与高原涡东移向北输送的西南暖湿气流在青海东部交汇,产生了此次大到暴雪天气;③西路柴达木盆地冷空气和东路从河西走廊东灌进入青海东部冷空气在青海湖形成的青海湖锢囚锋,是此次过程的主要中尺度系统,地面辐合线起到了增幅作用。
关键词:锢囚锋;大到暴雪;中小尺度系统
引言
青海省地处“世界屋脊”青藏高原东北部,平均海拔3000m以上,境内地形复杂,气温较低。青海省内农业和牧业的分界线是青海湖东侧的日月山[1],日月山西部以牧业为主,东部以农业为主。近年来,青海省设施温棚发展迅速,青海省政府提出[2]2020年总体目标是全省以县为单位创建的国家级现代农业
示范区达到10个,东部湟水流域及黄河谷地的各县都成为省级现代农业示范区。在这一形势下,气象服务显得尤其重要。而大到暴雪是青海东部春秋两季的主要灾害之一。大到暴雪的预报准确率直接关系到农业服务的效益。气象研究人员对青藏高原东北侧暴雪进行了很多研究[3-8],周陆生[9]等对青藏高原东南部的大到暴雪过程进行统计和诊断分析,发现雪灾危害日趋严重;李加洛,达成荣等[10]研究得出Q 矢量湿锋生函数、Q 矢量散度场和水汽通量散度场与青海高原暴雪区有较好的对应关系;孙庆伟[11]对1976年5月一次青海湖锢囚锋过程进行了温湿结构分析。对青海湖锢囚锋的研究较少,本文主要研究分析了青海湖锢囚锋造成一次大到暴雪天气的环流背景、影响系统、地面场特征、水汽等,有助于高原预报员了解青海湖锢囚锋造成大到暴雪的天气特征,提高对大到暴雪天气的认识和预报能力,积极探索防灾减灾能力。
1天气实况
2016年3月22日~23日青海出现了大范围的
雨雪天气,强度较大,达到了大到暴雪,最大降水量出现在西宁市湟中县降雪量17.0mm ,雪深达9cm ;其次贵南县降雪量16.0mm ,雪深达16cm 。大到暴雪
分布比较分散,大降水主要集中在青海东部。此次降水时间长,从21日08时持续到23日08时,相态复杂,雨—雨夹雪—雪转化。降温幅度小,全省变温在-1℃~-6℃。
2
环流形势和天气系统
2.1
高空环流形势
前期500hPa 亚欧中高纬度环流形势为稳定的两槽一脊,槽分别位于咸里海和日本,贝加尔湖以西至巴尔克什湖以东为强盛的脊区。随着系统东移,21日20时高压脊受前部低涡的阻挡,径向度拉大(图
1a )。青海西部地区有低窝形成,高原南部有南支槽,槽前有12m/s 以上的西南风,有利于西南暖湿气流的输送。西亚槽底向南分裂小槽,随着高原涡的东移,冷暖空气的交汇,22日08时青海海南州南部和柴达木盆地东部地区出现大到暴雪天气。22日20时青海西南部又有高原涡生成,并进一步加强,500hPa 青藏高原呈北槽南涡型(图1b ),高原涡前暖湿气流北上与北部下滑冷空气在青海东部汇合,造成23日08时青海东部大范围的大到暴雪天气,到24日20时随着系统东移出青海,降水结束。高原低涡与短波槽是此次大到暴雪天气的主要高空影响系统。
图1 3月21日20时(a )和22日20时(b )500hPa 高
2.2
地面形势
此次降雪在青海东部持续时间长达36h 左右,21日20时冷空气分两路东移:一路翻越阿尔泰山进入柴达木盆地,影响青海北部地区;另一路沿着河
西走廊南下。河西走廊南下的冷空气在青海东部沿着河湟谷地倒灌进入青海东部,3月22日04时西部柴达木盆地冷空气和东路从河西走廊东灌进入青海东部冷空气在青海湖迎面锢囚,形成青海湖锢囚
锋(图2a ),且维持长达6h ,是此次强降水的主要中尺度系统。此时在青海东部地区地面冷高压达到1020hPa ,之后北部高压逐渐南压,至23日08时增大为1032.5hPa 。受地面锢囚锋的影响,青海东部地区多站达到了大到暴雪。降水量主要集中在锢囚锋维持和消亡之后的时间段。
除了青海湖锢囚锋影响外,地面风场的辐合持续了降水时间。从地面风场分析,23日02时~08时东部河湟谷地西宁—平安、共和—贵德形成西北风和东南风的地面辐合线(图2b ),持续影响约6h ,加之东部河谷地形的辐合作用,对降水增幅作用明显,大降水发生在地面辐合线附近。
图2 3月21日14时~22日08时地面冷锋动态
(a )与23日05时地面辐合线(数值为22日08时~23日08时24h 降水量,阴影为河谷)(b
3水汽条件
从图3a 中可以明显看到,3月21日20时
700hPa 青海东部有湿舌伸入,比湿最大值分布在青海东部地区达4g/kg 。并且700hPa 青海东部有水汽辐合(图3b ),水汽辐合在青海东部维持时间较长,从21日20时维持到23日20时,青海东部700hPa
层水汽通量散度场始终为负值,水汽通量散度中心达-8×10-8g ·cm -2s -1·hPa -1,一直处于青海东部区域。大值区与地面大到暴雪区重合,也与700hPa 偏南暖湿气流走向一致,南部水汽通过低空偏南气流输送到青海东部地区,产生辐合上升,引起大到暴雪天气,说明水汽条件和垂直运动对此次大到暴雪很重要。到24日08时转为正值,降水基本结束。
图3 3月22日20时700hPa 比湿场(a )、水汽通量散度场(b
4
锢囚锋与地面24h 变温
21日20时西路冷锋到达柴达木盆地东部边缘,锋后24h 变温为-3℃,东路冷锋到达兰州一带(图4a ),其后部24h 变温达到-6℃强于西路,此时锢囚锋还未形成,并有24h 变温暖舌自南伸展到青海湖以北到达祁连山一带,暖空气两侧为冷空气控制区。随着河西走廊冷空气倒灌进入青海河湟谷地,东路冷空气加强,并向西推进,而西路柴达木盆地冷空气堆积东移,负变温中心数值由-3℃增大至-5℃,22
日04时两路冷空气在青海湖迎面相遇,暖空气逐渐被抬升到冷空气之上,青海湖锢囚锋形成(图4b )。青海东部强降水区为冷空气控制区,东部24h 变温暖舌控制区南缩至青海湖以南地区。随着冷空气的不断加强,到22日10时东西两路冷空气之间锢囚锋消亡,西路冷锋后部柴达木盆地冷空气堆积增大到-8℃。东部河湟谷地24h 变温为正变温,但河西走廊后部仍有冷空气补充,这也是东部降水持续的原因。锢囚锋消亡,转为东西向的冷锋并逐渐向南移动,锋前24h 正变温暖舌区进一步南移,且范围缩小(图4c )。
图4 锢囚锋形成前
(a )、维持时(b )、消亡时(c )时地面24h
变温场5青海湖锢囚锋与降水的对应关系
在青海湖锢囚锋形成之前,西路冷空气强于东路冷空气,由于西路冷锋上空是500hPa 短波槽后部的西北气流,加之柴达木盆地地表干燥,西路冷锋后部无降水,而东路冷锋后部出现了大范围的降水(图5a ),降水区域接近于地面锋线。22日04时两路冷空气在青海湖形成锢囚之后,暖空气被两侧冷空气抬升,暖空气爬升到冷空气之上,青海东部云层加厚,降上海桂林公园门票
西安真正值得去的景点水量逐渐增大,地面锢囚锋两侧有降水出现(图5b ),
东侧因为其高空是涡前西南暖湿气流控制,地面锋线处降水范围较广。22日08时青海东南部海南州3站和柴达木盆地东部2站降水量均达到了大到暴雪。此后,随着东西两路冷气团热力性质趋于一致,22日10时锢囚锋消亡,地面上以冷锋形式向南部推进,锋后冷空气进一步增强,降水区域也逐渐向东南扩展(图5c )。到23日08时青海东部多站达到了大到暴雪。降水量主要集中在锢囚锋维持和消亡之后的时间段。
图5 锢囚锋形成前
(a )、维持时(b )、消亡时地面冷锋(c
)和降水分布
6结论
(1)高原低涡与短波槽是此次大到暴雪主要的高空影响系统,中尺度系统青海湖锢囚锋维持时间长达6h,东部的地面辐合线和河谷地形抬升作用对降水增幅明显;
(2)东部低层700hPa层持续的水汽辐合,为大到暴雪区提供了充足的水汽条件,水汽的辐合与降水强度有好的对应关系;
(3)24h变温可以清楚地看到锢囚锋形成、发展和消亡阶段;
(4)青海湖锢囚锋的生成,迫使暖空气爬升至冷空气之上。低层冷平流,高层暖平流的配置,为降水发生提供了充足的水汽和能量条件,青海湖锢囚锋生成前,西路冷锋后部无降水,东路冷锋后部出现降水,且锋后降水范围较大。锢囚锋维持阶段两路冷锋后部都有降水,但范围较小,东路地面锋线处降水范围较广。锢囚锋消亡后,冷空气向南部高原爬升,降水范围向南扩展,强度增强。
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