1988-2018年藏北強降雪天氣的氣候變化特征

余燕群，熊秋芬，次旦巴桑

(1.西藏自治區(qū)氣象臺，西藏 拉薩 850000； 2.中國氣象局 氣象干部培訓學院，北京 100081)

國內(nèi)外對大到暴雪的研究始于20世紀70年代，采用數(shù)值模擬和動力學診斷等方法相結合進行了大量的研究與分析，并得出許多有價值的研究成果[1-6]，對于揭示此類天氣的成因和提高該類天氣的預報準確率等均具有較大的作用。雪災是西藏冬季的常發(fā)氣象災害之一，幾乎每年都會發(fā)生[7-11]。青藏高原冬季降雪多少對我國夏季降水有一定的影響[12]，研究降雪和積雪狀況，不但對當?shù)貧庀蠓罏臏p災具有一定的指導作用，還對了解我國氣候變化和演變有重要意義。目前，對青藏高原降雪研究多集中在南部暴雪和東部強降雪，強降雪多發(fā)生在南支槽、氣旋和切變線等環(huán)流背景下，西太平洋副熱帶高壓位置也是強降雪發(fā)生的關鍵因子；此外，強降雪的發(fā)生和發(fā)展與地形、低空急流的位置變化有密切的相關性[10,13-18]。針對藏北的強降雪發(fā)生和發(fā)展規(guī)律及成因分析較少，由于西藏南部和東部與藏北相鄰站間的距離較大，不能完全代表藏北的強降雪情況。藏北地理環(huán)境特殊，也是冬季雪災發(fā)生的高頻區(qū)，加上藏北主要以牧業(yè)為主，極易對其生產(chǎn)產(chǎn)生嚴重影響。為此，選擇1988-2018年1-12月藏北11個站點逐日的地面降雪觀測資料，采用小波分析和M-K突變檢驗等方法，研究藏北強降雪天氣的氣候變化特征，以期為該地區(qū)強降雪天氣的預報提供科學依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 降雪資料

1988-2018年1-12月逐日地面降雪資料，選自藏北11個氣象站的逐日地面降雪觀測資料。根據(jù)西藏的氣候和地理特征將西藏分為沿江一線、東部地區(qū)、藏北和南部邊緣[19]，藏北的站點分布見圖1，藏北中東部臺站分布比較均勻，站點較為密集，而藏北西部站點稀疏，只有改則和獅泉河，各地臺站分布很不均勻。

1.2 方法

按08:00至次日08:00或20:00至次日20:00的24 h降雪量(R)≥5 mm為大雪天氣；再根據(jù)降水相態(tài)，為排除每次降水中雨雪難以區(qū)分的站，在滿足降雪量(R)≥5mm同時，需滿足積雪≥1cm，且周圍有3個站以上出現(xiàn)降雪天氣，藏北各站滿足此標準的則判定為1次大范圍強降雪天氣。1988-2018年藏北共計篩選出強降雪天氣448次，應用滑動平均和氣候診斷，分析藏北強降雪天氣年代際變化和雪量強度月際變化等特征規(guī)律；利用小波分析和M-K檢驗確定降水的周期和突變點。

2 結果與分析

2.1 藏北強降雪天氣的時空分布

2.1.1 時間分布

1) 月際變化。從圖2看出，1988-2018年藏北強降雪天氣呈雙峰型，主要集中在10月至翌年5月，除7-8月未出現(xiàn)強降雪天氣外，其余月份基本都出現(xiàn)強降雪天氣，每年9月強降雪天氣逐漸增多，10月出現(xiàn)第2峰值區(qū)，為87次；11月開始強降雪天氣逐步減少，11月至翌年2月為強降雪天氣出現(xiàn)次數(shù)最少的時段，整個藏北出現(xiàn)強降雪天氣次數(shù)較少，為14～22次；3月開始強降雪天氣又逐漸增多，4月強降雪天氣次數(shù)出現(xiàn)峰值，達89次，為第1峰值；5月的強降雪天氣只比4月少4次，為全年的第3峰值區(qū)。從各月的降雪次數(shù)看，藏北強降雪天氣主要發(fā)生在春季和秋季。

2) 年際變化。從圖3看出，在1988-2018年的31年中，1997年是中強降雪天氣次數(shù)最多的一年，為第1峰值，全年藏北出現(xiàn)27次強降雪天氣；2001年出現(xiàn)第2峰值，為22次；2002-2013年間藏北強降雪天氣次數(shù)明顯減少，2011年出現(xiàn)次數(shù)最少，僅5次，為歷史同期最少值。從5年滑動曲線可知，1988-2018年藏北強降雪天氣總體呈減少趨勢，強降雪天氣主要集中在2個時段，1993-1998年和2000-2005年；強降雪天氣次數(shù)減少時段為1992-1995年和2006-2011年。

從圖4看出，1988-2018年的31年中，藏北強降雪過程呈偏少-偏多-偏少-偏多的變化趨勢，1988-1995年是少發(fā)階段，呈持續(xù)偏少趨勢，但沒有出現(xiàn)最小極值，偏少不是很明顯；1996年和1997年為強降雪過程多發(fā)階段，明顯偏多，為31年強降雪偏多年份最集中的時段，出現(xiàn)極大值，其中1997年與常年同期相比偏多13%，1996年比常年同期偏多10%；1998-2000年偏多和偏少年交替出現(xiàn)，但沒有出現(xiàn)極值；2001-2005年為多發(fā)階段，除2001年

偏多10%外，其余各年偏多不明顯；2006-2014年基本為少發(fā)階段，強降雪天氣與歷年同期相比明顯偏少，2006年、2007年和2011年是偏少最明顯的3年，其中2011年強降雪天氣較常年偏少8%以上，是31年中強降雪天氣出現(xiàn)最少的一年；2015-2018年藏北強降雪天氣出現(xiàn)次數(shù)呈增多趨勢?？傮w看，1988-2018年藏北強降雪天氣發(fā)生次數(shù)的年際變化以下降趨勢為主。

2.1.2 空間分布 藏北強降雪天氣空間分布呈西部較少東部較多的變化趨勢，自西北向東南方向逐漸遞增，東部明顯多于西部。1988-2018年的31年中，那曲以東的各站強降雪天氣次數(shù)在30次以上，中心值位于嘉黎，出現(xiàn)199次強降雪天氣，丁青和索縣次之，均在40次以上；90°E以西的各站均在15次以下，其中獅泉河和改則出現(xiàn)次數(shù)不足5次；從氣候分布看，西部屬于干旱區(qū)域，而東部屬于濕潤氣候區(qū)，水汽充足，利于降雪過程，與地理分布較為一致；從強降雪天氣高發(fā)中心看，與地形有著密切的聯(lián)系，藏北的整個地勢由西北傾向東南，強降雪次數(shù)也是東部山區(qū)明顯多于西部(圖5)。1988-2018年的31年中，藏北各站的年平均降雪量自西向東呈逐漸遞增趨勢，強降雪的平均雪量與降雪次數(shù)存在較好的相關性，且中心大值區(qū)域位于嘉黎縣，但整個降雪量分布不均勻，主要集中在東部，西部改則和獅泉河年平均雪量不足2 mm，中西部的申扎、班戈和安多平均雪量為10 mm左右，當雄和索縣平均雪量均>20 mm，中心大值區(qū)位于嘉黎縣，年平均雪量達75 mm(圖6a)。1988-2018年的31年中藏北各站的年平均降雪日數(shù)與年平均降雪量的多少分布較為一致，均為自西向東呈遞增趨勢，且中心值和大值區(qū)都位于東部地區(qū)的嘉黎縣；藏北的年平均降雪日數(shù)為1.3 d，西部改則和獅泉河年平均強降雪日數(shù)為0.1 d，是31年中強降雪平均日數(shù)最少的區(qū)域，中西部各站年平均降雪日數(shù)為0.5 d左右，而東部各站除比如外，其余各站年平均降雪日數(shù)均>1.3 d，尤其是強降雪雪量中心的嘉黎站年平均降雪日數(shù)達6.6 d，比東部其他各站多5 d以上(圖6b)。

2.2 藏北強降雪天氣的強度和初終日

2.2.1 強度 1988-2018年藏北大雪天氣占總過程的62%，暴雪天氣占總過程的30%，大暴雪占總過程的6%，特大暴雪占總過程的2%；暴雪天氣主要集中在1996-2000年，年均7次以上，暴雪天氣最少年份為2004年和2015年，均只出現(xiàn)1次；大暴雪天氣集中在2002年，出現(xiàn)4次；特大暴雪天氣集中在2001年，出現(xiàn)2次。可見，藏北強降雪天氣主要以大雪、暴雪和大暴雪天氣為主，特大暴雪天氣出現(xiàn)次數(shù)最少。

2.2.2 初終日 從表1看出，1988-2018年藏北各站強降雪天氣的最早初日和最晚終日的變化情況。最早初日：90°E以西的各站強降雪初日比東部各站晚，主要集中出現(xiàn)在各年的9月和10月。其中，嘉黎最早，出現(xiàn)在1996年9月2日；獅泉河最晚，出現(xiàn)在1988年12月11日。最晚終日：除比如出現(xiàn)在4月外，其余各站集中出現(xiàn)在各年的5月和6月。其中，比如最早，出現(xiàn)在2018年4月1日；那曲最晚，出現(xiàn)在2002年6月22日。總體看，在31年中，藏北各站強降雪天氣初日東部較西部早，2006年后東部地區(qū)的初雪日均有所推遲；終雪日西部變化不明顯，東部各站均有所提前，尤其是2002年以后終雪日提前最明顯，其中那曲站提前33 d。

2.2 藏北強降雪天氣的周期變化

從圖7a看出，在31年中，強降雪天氣經(jīng)歷少發(fā)期-多發(fā)期-少發(fā)期-多發(fā)期的循環(huán)交替變化，強降雪天氣次數(shù)存在準3 a、6 a和20 a的周期變化，準6 a周期變化一直存在降雪次數(shù)正負位相變化特別明顯，但由于時間尺度不長，強度較20 a周期弱，25 a的震蕩周期未閉合，表明強降雪天氣偏少年仍會持續(xù)。經(jīng)方差分析，存在較為明顯的峰值，依次是3 a、6 a、19 a和21 a，其中最大峰值出現(xiàn)在21 a，為第1主周期(圖7b)。

2.3 藏北強降雪天氣的環(huán)流形勢

經(jīng)對1988-2018年藏北448次強降雪過程的環(huán)流特征分析發(fā)現(xiàn)，500 hPa高空圖上造成藏北強降雪的主要環(huán)流形勢可分為南部印度低壓型、西風槽型、低渦-切變型和倒槽型。南部印度低壓型的環(huán)流特點(圖8a)：每年10-11月是孟加拉灣熱帶氣旋活躍時期[20]，孟加拉灣熱帶風暴登陸后減弱為印度低壓，外圍云系沿584 dagm線邊緣的西南風北上影響高原，北部阿里至那曲西部有短波槽活動，冷暖空氣在高原上匯合，當584 dagm線西脊點位于90°E以西時，藏北偏西的各站點易出現(xiàn)強降雪天氣；584 dagm東撤位于95°E附近時，藏北有短波槽或切變線活動，冷暖空氣在中東部交匯，藏北中東部易出現(xiàn)強降雪天氣，此型最易出現(xiàn)暴雪以上的天氣。西風槽型環(huán)流特點(圖8b)：高原以西或巴爾喀什湖底部有西風槽活動，在南支槽的配合下，兩槽在東移過程中呈階梯狀配置，影響路徑為自西向東，利于藏北中西部先出現(xiàn)降雪，后隨著槽的東移，藏北偏東的地方出現(xiàn)強降雪天氣。低渦-切變型環(huán)流特點(圖8c)：冬季藏北低渦和切變線活動雖然沒有夏季頻繁[21]，但仍是強降雪天氣的主要影響系統(tǒng)之一，低渦或切變線位于藏北，在南支槽的配合下，造成藏北大范圍的強降雪天氣過程，低渦和切變線移速較慢時，藏北易出現(xiàn)強降雪天氣，低渦和切變的東南側(cè)易出現(xiàn)特大暴雪天氣。伊朗高壓型環(huán)流特點(圖8d)：中高緯呈緯向型環(huán)流，伊朗高壓東北向發(fā)展，南支槽位于高原西南側(cè)，青海南部至藏北受高壓底部的切變線影響，主體位置偏南，偏東南氣流與南支槽的西南暖濕氣流在藏北匯合，藏北形成明顯的輻合區(qū)，強降雪天氣發(fā)生在切變線底部。

3 結論

1988-2018年藏北強降雪過程次數(shù)呈減少趨勢，強降雪主要集中在10月至翌年5月；年平均降雪量、年平均降雪日數(shù)和空間分布地域差異特別明顯，自西向東南方向逐漸遞增，東部明顯多于西部。

1988-2018年藏北強降雪過程的強度主要以大雪、暴雪和大暴雪天氣為主，特大暴雪過程出現(xiàn)次數(shù)最少；藏北強降雪天氣初日東部地區(qū)比西部早很多，最早出現(xiàn)在9月上旬，最晚出現(xiàn)在10月下旬，東部地區(qū)的初雪日從2006年后均有所推遲；強降雪天氣終日西部和東部都主要集中在5月和6月，2002年以后終雪日提前最明顯，其中那曲站提前33 d。

1988-2018年藏北強降雪天氣經(jīng)歷少發(fā)期-多發(fā)期-少發(fā)期-多發(fā)期的循環(huán)交替變化，強降雪天氣次數(shù)存在準3 a、6 a和20 a的周期變化，準6 a的周期變化一直存在。藏北強降雪天過程的環(huán)流形勢可分為南部印度低壓型、西風槽型、低渦-切變型和倒槽型。