09.28～09.29北疆沿天山中东部大降水分析

丁虎

摘要：本文依据实时观测资料和卫星云图资料分析了2015年9月27日夜间至29日白天的沿天山中东部的一次降水（雪）。结果表明，本次大降水过程是在较强冷空南下入侵，高空急流和低空辐合切变线加地形抬升共同作用，存在较深厚的辐合辐散和垂直上升运动背景下产生，其主要水汽来自于西方路径。

关键词：09.28～09.29；北疆沿天山中东部；大降水

1.实况分析

1.1降水和温度实况

受西西伯利亚南下的较强冷空气影响，2015年9月27日到29日北疆地区普遍出现小量雨或雨夹雪，沿天山乌苏市以东除石河子市到昌吉沿线小到中量外均为大量的雨，乌鲁木齐市及以东的天山山区雨转雪，天池、木垒和巴里坤站达暴雪量，雪量分别为25mm、28.2mm、22.4mm，并形成14～25cm的积雪，降雪量大、降雪强度强、持续时间长、积雪深度厚为近年来历史同期所罕见，30日～10月1日北疆最低气温普遍降到0℃以下，出现重霜。9月28～29日白天，天山东部沿山及山区出现暴雪，图1显示从28日08时至29日20 时天池站累积降雪量25mm，木垒站降雪28.2mm。从28日08时至29 日20 时逐6 小时的降雪量演变看，28 日14时后降雪开始降雪明显增大，28 日14时 ～29日14时累积降雪量达到23.3mm，29日02～08时天池站6小时累积降雪量达到8mm，从29日14时以后，降雪明显减弱，降雪过程趋于结束。从降水过程的特点看，分布两个主要降水带，乌苏市至莫索湾一线，以降水为主，另一个在乌鲁木齐以东的沿天山以及天山山区，以降雪为主。

1.2 天气过程

从27日20时500hPa高度场和探空风场看（图2a），中亚到西西伯利亚地区有庞大的深厚冷涡系统，冷中心相对稳定，北疆沿天山处于冷涡底部西西南急流的控制下；从27日20时到28日20 时巴尔喀什湖北侧有横槽转向南下东移，随着高空槽转向东移加深，低槽底部的高空西南急流有明显加强，槽底部西南急流逐渐东移。从27日20时FY2E卫星红外云图上，巴尔喀什湖南部伸向北疆西部北部涡旋状云系。到28日20时，冷空气进一步南下，转向南下低槽与南支低槽系统相结合，新疆西部形成了较深的南北向槽，槽前500hPa的西南风急流进一步加强，此时云系后边缘光滑整齐，表明高空急流在加强；云系具有向偏东方向伸展的纤维状卷云云砧，表明高空流出较清楚，具有较强的高空辐散，有利于中低层垂直运动的发展。受到锋面云系的影响，从28日14时开始，北疆沿天山东部降雪有明显增强，最强的降雪时段出现在28日夜间。

2.水汽条件分析

强降水需要水汽的持续大量输送，本次过程中 水汽通量的分布图（图略）可以看到，27日08时（北京时，下同）水汽通量还比较小，27 日20 时起700hPa水汽通量在上游的边界地区迅速增大至12.8g·hPa-1·cm-1·s-1，其高值区域沿纬向伸向北疆沿天山地区，在高度层上，向下延伸到850hpa，这支高水汽带通过高空急流被大量输送至降水区，降水开始。而在此后这股富集水汽带开始逐渐减弱，在850hpa上反而有所增加，并在降水中心维持大值中心（图略），中心值到4.5g·hPa-1·cm-1·s-1。本次过程最强的水汽通量在700hpa，水汽输送强度偏弱。

水汽通量散度场揭示了水汽辐合汇集与大降水区域的吻合，在9月27日20时水汽通量散度辐合中心区 在克拉玛依至炮台站一带，而此时降水就从这一带开始并逐渐增大，28日20时辐合中心东移到沿天山东部和天山山区，这一带降水也开始增大，并在这一带形成暴雪，从时间垂直剖面图中可以看到水汽辐合中心集中于700hpa附近，850hpa附近有水汽通量的辐散存在，这与降水过程中产生的下沉气流有关（图3）。

3.动力和热力条件分析

天气学原理表明降水区的位置和强度与高层辐散场和低层辐合场有较好的对应关系。分析散度的垂直演变图（图略）可以看到，27 日20 时北疆沿天山中西部上空925-500hPa高度层出现-7.5×10-5s-1的辐合大值区，与存在于天山北坡中段的850hpa切变线相对应，500-200hpa高度层也叠加着辐合中心东，位置较925-500hPa高度层偏东，沿天山中西部降水开始。可以看到辐合运动十分深厚。到28 日20时925-500hPa高度层辐合区向东扩展，辐合中心出现在天山山区，达到-9.1×10-5s-1，沿天山地区全部为辐合运动覆盖，而在500-200hpa高度层存在范围广泛的辐散运动区，散度场的这种分布有利于垂直运动加强，高层辐散和中低层深厚辐合导致上升运动加强，与此对应，沿天山东部的天池站6h降雪量达8mm 左右，是降雪最强时段。29日20时高层辐散中心减弱消失，低层辐合也明显减弱，降雪逐渐停止，炮台和天池站散度时间剖面分布与降水始终相对应。

垂直速度的变化（图4），在降水（雪）期间上升运动比较强盛，27日20时大值区从低层925hPa一直伸展到高层300 hPa，最大中心位于600hPa，中心值达-0.52Pa·s-1。此后上升运动区逐渐东移，且强度有所加强，到28日20时，上升运动大值区已东移到乌鲁木齐移动的沿天山和天山山区，最大中心上升到500hpa，并维持到29日08时。综合散度的垂直分布可知，27日20时低层辐合、高层辐散中心出现在北疆沿天山中部，造成了该区域的大降水中心。28日08时以后上升运动大值区逐渐东移，沿天山中西部降雪趋于结束，而随着上升运动大值区东移，最强上升运动区出现在乌鲁木齐以东的沿天山地区，最强降水落区也出现在东天山山区。

4.大尺度和中尺度的配合分析

从500hPa高度场以及风场上看，造成此次强降水过程过程的天气系统演变还是相当清楚的。27日20时随着巴尔喀什湖北部低槽转向东移，低槽底部的急流也向东偏北北方向伸展，自西向东横跨天山山脉；槽前方的偏西急流也迅速加强。沿天山北坡中西部处于槽前高空急流入口区右侧，有利于垂直运动的加强，也对上游地区水汽输送起到了强有力引导作用，同时南下冷空气受到天山地形阻挡作用，加强了该区域的上升运动，27日夜间到28日白天乌苏到莫索湾一带产生了较强降水。28日午后开始巴尔喀什湖北部冷涡转向东移与南支小槽结合，槽前西南急流进一步加强并缓慢东移，随着急流入口区的东移，强降水区随之东移至沿天山以东，29日08时以后，随着低槽东移南压，降水过程趋于结束。

从27日20时到28日20时850-700hPa北疆沿天山地区持续维持西北或偏北风，850hpa图上在沿天山附近长时间维持东西向切變线，这加强了地形的辐合抬升作用，有利于中低层水汽汇合和降水。

5.云图特征

从云图的连续监测和分析（图略）可以看出，本次降水过程水汽主要来自于西方路径，其水汽输送分成两条路径，一条是27日白天至28日上午自塔什干经伊犁东北上至乌苏、炮台，最后经阿勒泰青河出境，这条路径是造成乌苏至莫索湾大雨的主要水汽来源；另一条是28日白天至29日上午自塔什干沿天山南麓东进至乌鲁木齐、天池木垒和巴里坤后出境，这条路径是造成乌鲁木齐以东沿天山及天山山区大降水的主要水汽来源。

6.结论

6.1 本次大降水过程是高空急流和低空辐合切变线加地形共同作用背景下产生。

6.2 存在较深厚的辐合辐散和垂直上升运动背景下产生，其主要水汽来自于700hap以下西方路径。

6.3 云图跟踪分析表明，本次降水过程主要水汽来自于西方路径，分别是经伊犁过天山东北上和沿天山南麓东移至东天山。