西藏地区不同降水天气系统自然降水特征及人工增雨天气条件分析

央金白姆 益西卓玛 加勇次成 周洪莉

（西藏自治区人工影响天气中心 西藏拉萨 850000）

西藏地区不同降水天气系统自然降水特征及人工增雨天气条件分析

央金白姆 益西卓玛 加勇次成 周洪莉

（西藏自治区人工影响天气中心 西藏拉萨 850000）

文章以2003～2013年汛期 (5～9月 )逐日降水资料及500百帕天气图格点资料为依据，对不同降水天气系统下西藏地区自然降水特征及其增雨条件进行了分析，并探讨了高原地区适合人工增雨的天气条件。得出结论：印度低压、西太平洋副热带高压西伸、西风槽、切变线、高原低涡、伊朗高压东伸、两副热带高压东西伸等天气系统是影响西藏地区汛期降水的主要天气系统，其中印度低压的降水量、降水日数均居首位；受高原动力和热力作用，高原上降水天气形势常常伴有切变线和高原低涡等对流系统出现，在充沛的水汽和上升运动条件下，以上天气系统均具备西藏汛期人工增雨的条件。

西藏地区；天气系统；人工增雨；自然降水特征

引言

目前，对青藏高原降水量分布特征方面的研究较多，认为青藏高原降水量整体上呈现由东南部向西北部递减，超过400mm降水量的区域主要出现在海拔较低的东南部和雅鲁藏布江下游河谷地区。[1-3]因此，西藏开展人工影响天气业务的重点区域应该是有客观需求的西北部或增雨潜力较大的雅鲁藏布江下游河谷农业地区，开发利用空中水资源成为这些地区抗旱减灾最直接、最有效的途径之一。而西藏高原幅员辽阔，地跨多个不同气候带，地理环境差异明显，云和降水物理过程随着地理环境的不同存在差异。本文通过对不同降水天气系统下西藏地区自然降水特征及其增雨条件进行分析，探讨了高原适合人工增雨的天气条件，旨在减少人工增雨的盲目性和提高人工影响天气作业的效果。

1 资料来源及天气系统分类

资料：2003～2013年汛期(5～9月)逐日降水资料及500百帕天气图格点资料（其中缺2004年MICAPS探空格点数据）。资料取自MICAPS系统格点数据。

按有关气象规范规定：日降雨量0.1～9.9mm为小雨,10.0～24.9mm为中雨,25.0～49.9mm为大雨,大于50.0mm的降水为暴雨。考虑到高原主体部分暴雨量级的降水极少发生,本文将西藏地区降水分为小雨(0.1～9.9mm/d)、中雨(10.0～24.9mm/d)和大雨(25.0～50.0mm/d)3个量级。

考虑到拉萨处于西藏地区的中心腹地，在地理位置上具有一定代表性，本课题按照拉萨站在2003～2013年（5～9月）出现降水的日期普查天气图，对各类天气系统进行了详细分类，分析整理出10类降水天气系统，见表1。

表1 天气系统分类表

2 西藏地区汛期（5～9月）各类降水天气系统的月分布特征（见表2）

5月份，西藏地区出现最多的天气系统为西风槽，共出现57次，占5～9月西风槽出现总数的31%。这是由于初夏期间，东亚大气环流发生了从南向北的季节性推移，西风槽经过高原北部时减弱，并在90°E附近加强，东移过程中带来了高原北侧冷空气，在印度低压爆发的条件下，西风槽常常产生降水。其次是印度低压，此时印度低压的出现意味着高原得到充沛的水汽输送，进入有利于降水的季节。第三是高原低涡。

6月份，西藏地区出现最多的天气系统为印度低压，共出现62次，占5～9月印度低压出现总数的25%。其次是西风槽，而西太平洋副热带高压西伸类列第三。这进一步验证了高原进入雨季时的环流配置，即进入6月，东亚环流向夏季特征过渡，印、孟北部的西风减弱、消失，代之以孟加拉湾低压的爆发，高原西北侧的冷槽和中纬度西风减弱，伊朗高压北跳，东亚大槽北缩，副热带高压北跳，高原周围的鞍型场形成，高原各地陆续进入雨季。

7月份，西藏地区出现最多的天气系统为西太平洋副热带高压西伸，共出现91次，占5～9月西太平洋副热带高压西伸出现总数的38%，其次是印度低压，然后为西风槽。

8月份，西藏地区出现最多的天气系统为印度低压，共出现69次，占5～9月印度低压出现总数的27%，其次是西太平洋副热带高压西伸，两副高东西同时伸列第三。7、8两月，高原基本上已进入雨季，由一次次西太平洋副热带高压西伸或东退以及伊朗高压东伸或西退，加之印、孟低压持续向高原输送水汽，带来降水。

9月份，西藏地区出现最多的天气系统仍然为西太平洋副热带高压西伸，共出现46次，占5～9月西太平洋副热带高压西伸出现总数的19%，其次是印度低压，西风槽列第三。这可能与9月间冷空气南下，在高原西北侧形成相对稳定的冷槽，伊朗高压南撤，副热带西风加强并控制高原，西风波动出现小槽脊，与西太平洋副热带高压西侧带来的偏南暖湿气流在高原汇合带来高原降水有关。

总体上，汛期（5～9月）500hPa欧亚中高纬环流从冬季环流调整为两脊一槽型或两槽一脊型，且经向度较大。而高原南侧副热带低压系统活跃，伊朗高压北跳东伸(西退)，西太平洋副热带高压北跳西伸(东退)，或同时向高原挤压，高原周围的鞍形场形成，高原各地陆续进入雨季，10类天气系统也就是在中低纬系统各成员之间相互联系、相互作用下形成的，它们在不断建立、维持、消失的过程中，交替出现有利于降水和不利于降水的天气形势。

表2 汛期各类降水天气系统的分布

3 不同天气系统自然降水分布特征

3.1 不同天气系统的降水日数出现频率

分析不同天气系统的降水日数可知（见表3），西藏地区汛期印度低压类的降水日数最多，占到总降水日数的25%；西太平洋副热带高压西伸类占24%，夏季，当西太平洋副热带高压西伸到高原时，高原上常常为低值系统控制，带来降水天气；西风槽影响占18%，夏季中高纬度巴尔克什湖冷槽东移时，槽后常有冷高压活动，或者在副热带两个高压东西伸向高原时分裂出高压单体，由于高原地面的热源作用以及印度西南季风的影响，高原上出现高压单体时，在其两侧多形成对流天气，此时西风槽的影响是通过形成切变线和对流云系来实现的；伊朗高压东伸及两副高同时东西伸占7%，伊朗高压伸入高原西部时，造成西部地区地气温差增大，使感热作用增强和高原上空气柱变暖，高空等压面抬高，使得高空有辐散，而低空有辐合气流生成，当高原上水汽条件充足时，上升运动产生对流性降水天气；切变线和高原低涡类均占6%，高原低涡经常与切变线一起出现，可以看成是切变线扰动的结果。此外，孟加拉湾低涡是造成高原中东部地区降水的主要水汽来源。鞍形场类天气系统出现最少。

如前言所述，高原由冬季环流向雨季过渡的标志就是高原上形成东西高南北低的环流形势，普查时发现标准的、典型的配置并不多，仅占0.7%，大多数是副高东西伸的配置与之相像。

表3 各类天气系统降水日数及出现频率

3.2 不同天气系统各等级降水日数出现频率

分析西藏地区不同天气系统各等级降水日数及出现频率可知（见表4），全区各地出现0.1～5mm降水量的日数最多，约占70%，主要由印度低压、西风槽、高原低涡、西太平洋高压西伸、两副热带高压东西伸带来降水；出现小到中雨（5.1～10mm）等级降水量的日数接近12%，影响系统主要是印度低压、西太平洋高压西伸和西风槽类；中雨（10～24.9mm）等级降水量的日数为11%，影响系统主要是印度低压、切变线、高原低涡；中到大雨（25.1～50mm）及50mm以上的暴雨出现频率分别为2%和0.07%，主要影响系统是印度低压和切变线。

表4 10年38个站各月不同等级降水日数的频率（%）

4 不同降水天气系统降水量贡献

综合以上数据，本文以拉萨站为例，分析了2003～2013年（5～9月）各月份不同天气系统对不同等级降水量的贡献。

表5 5月各类降水天气系统各等级降水量及出现频率

如表5所示，5月份，拉萨地区印度低压带来的降水量占月总降水量的百分比最大，为36%，中雨以上降水主要由该系统造成，出现10mm以上的降水概率为65%；其次为西风槽，该天气系统带来的降水量占月总降水量的22%，主要为10mm以下的降水，出现概率为76%；第三位是高原低涡位带来的降水量占总降水量的12%，主要带来20mm以上的降水，该等级降水出现概率为58%。

如表6所示，6月份，印度低压仍然贡献最大，带来的降水量占月总降水量的百分比最大，为28%，主要造成10mm以上的降水，该等级降水概率为61%；其次是高原低涡位，该天气系统带来的降水量占月总降水量的21%，主要带来10mm以上的降水，概率为87%；第三位是西风槽13%，主要带来10mm以下的降水，概率为80%。

如表7所示，7月份，印度低压仍然贡献最大，带来的降水量占月总降水量的百分比最大为44%，带来10mm以上的降水概率为91%，20mm以上的降水概率为72%；其次是西太平洋副热带高压，该天气系统带来的降水量占月总降水量的19%，主要带来10mm以下的降水，概率为70%；第三位是高原低涡位11%，带来10mm以上的降水概率为93%。

如表8所示，8月份，印度低压仍然贡献最大，带来的降水量占月总降水量的百分比最大为46%，出现10mm以上的降水概率为89%；其次是西太平洋副热带高压西伸，该天气系统带来的降水量占月总降水量的11%；第三是两副热带高压东西伸占9%，出现10mm以上的降水概率为60%。

如表9所示，9月份，西太平洋副热带高压贡献最大，带来的降水量占月总降水量的百分比为33%，主要带来10mm以下的降水，概率为80%；其次是印度低压，该天气系统带来降水量占月总降水量的19%，带来10mm以上的降水概率为81%；第三是高空槽19%，带来10mm以下的降水概率为70%。

表6 6月各类降水天气系统各等级降水量出现频率

表7 7月各类降水天气系统各等级降水量出现频率

表8 8月各类降水天气系统各等级降水量出现频率

表9 9月各类降水天气系统各等级降水量出现频率

综上所述，在10类降水天气系统中，≥5mm的降水量出现频率约占30%，为整个汛期总降水量的82%。其中降水总量及降水日数贡献较大的主要天气系统依次是印度低压、西太平洋副热带高压西伸、西风槽、高原低涡、两副热带高压东西伸。除以上5类影响较大的天气系统外，20mm以上强降水的高影响天气系统还有印度低压、切变线、高原低涡、伊朗高压北跳东伸、孟加拉湾低压。

5 人工增雨条件及云系识别分析

总体上，汛期5～9月，500hPa欧亚中高纬环流呈现为两脊一槽型或两槽一脊型，且经向度较大。分析表明，汛期高原上＜5mm的降水约占70%，文中分析的10类天气系统均具备人工影响天气作业条件。目前，西藏人工增雨作业以火箭作业为主，作业时机易把握，但火箭存在射程短、可催化影响范围小、发射成本高的特点，因此有利的大尺度环流背景、水汽条件充沛、上升运动强的对流性降水系统人工增雨效果最佳。

在指挥人工增雨作业过程中，由于西藏雷达探测范围有限，借助高分辨率卫星云图跟踪天气系统的演变是西藏人影指挥作业的有效手段。降水天气系统中，高原切变线附近在可见光云图上多为白亮、不规则的细胞状云系[5]，在其北部有线条状或盾状卷云线，卷云区预示降水系统的发展程度。如果卷云区呈反气旋旋弯曲，云区后有卷云带与云区合并，则预示降雨云系将加强并维持。高原低涡在云图上呈现出东西向的对流云带中的螺旋状云系，其前部细长的卷云线方向指示涡旋云系及对应天气系统的移动方向，向低涡中心辐合的积云线预示对应的低压低涡要发展，云系合并有利于对流系统的加强、维持。另外，雨季由于下垫面加热较快且水汽较充分，积雨云团、细胞状云系、逗点状云系、斜压叶状云系在高原上也较为多见，因此识别跟踪上述云系对人工影响天气作业指挥具有十分重要的意义。

6 结论

①印度低压、西太平洋副热带高压西伸、西风槽、切变线、高原低涡、伊朗高压东伸、两副热带高压东西伸等天气系统是影响西藏地区汛期降水的主要天气系统。

②不同的天气系统在不同的月份对降水量的贡献不同。其中印度低压的降水量、降水日数均居首位。其它依次是西太平洋副热带高压西伸、西风槽和切变线等。

③在西太平洋副热带高压西伸及西风槽的影响下，西藏地区出现≤5mm降水日数最多，约占总降水日数的70%。

④在印度低压、高原低涡、两副热带高压东西伸影响下出现小到中雨（5.1～10mm）等级日数接近12%。

⑤在印度低压、切变线、高原低涡影响下，20mm以上的大雨分别占总降水量的84%、78%和76%，这三个天气系统影响下的过程降水量比较大。

⑥受高原动力和热力作用，高原上降水天气形势常常伴有切变线和高原低涡等对流系统出现，在充沛的水汽和上升运动条件下，汛期西藏地区10类天气系统均具备人工增雨的条件。

⑦借助卫星云图可进一步识别跟踪降雨天气系统。

[1]杜军,马玉才.西藏高原降水变化趋势的气候分析[J].地理学报,2004,59(3)：375-382.

[2]杜军,建军,拉萨近半个世纪降水的变化特征[J].干旱区地理,2008,31(5)：397-402.

[3]王传辉,周顺武,唐晓萍,等.近48a青藏高原强降水量的时空分布特征[J].地理科学,2011,31(4)：370-377.

[4]乔全明,张雅高.青藏高压天气学[M].北京：气象出版社,1994：15-17.

[5]中国气象局科教司.省地气象台短期预报岗位培训教材[M].北京：气象出版社,1998：137-149.

Study on the characteristicsofprecipitation over TibetPlateau under different weather patternsand theweather conditions for cloud seeding

Yangjin Baimu YixiZhuoma Jiayong Cicheng Zhou Hong-li
(Weathermodification center,Tibetan AutonomousRegion,Lhasa 850000,Tibet)

Based on the daily precipitation data for flood season(May-September)during the period of 2003 and 2013 and 500 hPaweathermaps,we analyzed the characteristics of precipitation over Tibet Plateau(TP)under differentweather patterns,and discussed the favorable weather conditions for cloud seeding.The results show that themain weather patternswhich influence the rainfallduring flood season are India low pressure,westwardstretchingWestPacific subtropicalhigh,westerly trough，shear line，TPvortices，eastward-stretching Iran High，eastward-and westward–stretching subtropical high.Furthermore,itwas found thatamountof precipitation and number of dayswith precipitation are highest for India low pressure.Due to dynamic and thermal impactsof TP, precipitation over TP occurred often alongwith shear line and TP vortices,and under the conditionswith abundantwater vaporand upward-movements,theseweather patternshave the potential for cloud seeding.

Tibetan area;weatherpattern;cloud seeding;characteristicsofprecipitation

10.16249/j.cnki.54-1034/c.2016.02.007

P458.121

A

1005-5738（2016）02-045-007

[责任编辑：索郎桑姆]

2016-06-05

央金白姆，女，藏族，西藏山南人，西藏自治区人工影响天气中心工程师，主要研究方向为人工影响天气。

简介：周洪莉，女，汉族，四川成都人，西藏自治区人工影响天气中心高级工程师，主要研究方向为人工影响天气。