凉山州两次冬季南支槽降水天气过程对比分析

边 茜

(四川省凉山州气象局，西昌 615000)

引言

凉山州位于青藏高原东南侧，境内丘壑纵横，地貌复杂多样，地势西北高、东南低。气候属亚热带季风气候，干湿分明，冬半年日照充足，少雨干暖。州东北部有海拔3km以上的黄茅埂、碧鸡山等，在一定程度上阻挡了北方冷空气的入侵，加之云贵静止锋的北端常在州东北部边缘摆动，使得大多数寒潮天气主要影响州东北部，但若冬季有南支槽与强冷空气结合，则可造成大范围的降温、降雨雪天气，即低纬高原独特的“槽潮”天气。本文通过对凉山州冬季两次有南支槽配合的降温降水天气进行对比分析，探究凉山州冬季降温降水的特征，以期提高对此类天气的认识和预报能力。

1 天气概况

2018年12月28～30日(以下简称过程1)和2019年1月29～31日(以下简称过程2)，凉山州出现两次降温降水天气过程。过程1州内大部地区气温下降5～7℃，州东北部降了中到大雪，大监站中最大降水量出现在布拖，为19.1mm(雨雪混合)，其次是昭觉(15.1mm)，州内其余地区降了小雨雪。过程2布拖、盐源、喜德气温下降了5～10℃，州内其余地区气温下降了2～5℃，大部地区降了小雨，最大降雨量出现在昭觉，为9.8mm，高寒山区降了小雪。

2 环流形势

2.1 高空环流形势分析

过程1主要降水时段为28日夜间到29日。过程开始前28日08时500hPa上(图1a)，欧亚中高纬为两槽一脊型，我国东北经内蒙到新疆北部为一横槽，槽前有中心值为12(单位：10-5/s，下同)的正涡度区，黑龙江北部有-44℃的冷中心，新疆北部有一低涡，青藏高原中东部到川西高原为大片-4～-10℃的24小时负变温区，锋区在35°N以南的长江中下游。位于印度半岛的南支槽，配合有-28℃的温度槽及中心值达24的正涡度区，槽前较强的正涡度有利于低槽发展东移。云南经凉山到盆地形成一条强的西南急流带，风速为32～46m/s。对应700hPa上(图1c)，川西高原北部到四川盆地东部有一切变，九龙低涡生成，昆明-西昌-宜宾-重庆一带为西南气流，风速在6～12m/s，陕南至云贵交界处为一冷舌，0℃等温线位于凉山州西部至滇东。28日20时随着横槽东移，高压脊东北伸加强，槽后脊前的偏北气流引导冷空气迅速南下。南支槽东移，槽前西南暖湿气流维持，凉山州水汽输送通道畅通，对应700hPa上盆地切变线南压，冷舌南压。29日08时500hPa上(图1b)，高原低槽东移，南支槽前西南气流维持，凉山州水汽通道维持，700hPa上(图1d)西南涡东南移至盆地东南部，凉山州位于低涡前的南风气流中，南风气流在凉山州东北部存在风速辐合，0℃等温线南压，自北向南穿过州中部，满足凉山州降雪的一项指标。30日高原槽逐渐东移出凉山州，转为偏西气流控制。

过程2主要降水时段为29日夜间到30日。29日08时500hPa上(图1e)，欧亚中高纬为两槽一脊型，乌拉尔山高压脊东移至西西伯利亚地区，贝加尔湖附近有深厚的低槽，配合有-48℃温度槽和中心值为12的正涡度区。青海中部到甘肃中部有一切变线，西藏中部到孟加拉湾有深厚的南支槽，并配合有-24℃的冷温度槽及中心值为9的正涡度区，高原东部到凉山州为多波动西风气流。对应700hPa上(图1g)西藏与甘孜州交界处有一低涡，盆地西南部经凉山州东北部到西部有一切变线，凉山州到盆地东部为一致的西南急流，风速在12～16m/s，0℃等温线位于凉山州东北部。30日08时500hPa上(图1f)，贝湖低槽东移，槽后有风速达42m/s的偏北风引导冷空气南下，冷平流势力增强。同时低纬度地区南支槽东移，云南经凉山州到盆地为一致的槽前西南急流，风速在22～38m/s，有利于水汽的输送。中纬度槽后西北干冷气流与南支槽前西南暖湿气流在凉山州交汇，有利于降水的发生。对应700hPa上(图1h)，低涡东南移至盆地南部，凉山州处于低涡前偏南气流中，有风速的气旋式辐合。31日08时高原低槽东移出凉山州，转为西风气流控制。

2.2 地面形势分析

过程1中28日08时在贝加尔湖西南部有一中心强度为1082.5hPa的冷高压，西藏北部存在一中心强度为1007.5hPa的低压中心，高低压之间存在强的气压梯度，冷锋南压到河西走廊，贝湖冷高压向东南方向发展，冷空气经河西走廊入侵盆地，并继续南下影响凉山州，此时州东北部开始出现阴天有小雨天气。随着冷空气主体的增强南压，29日05时凉山州东北部出现小雪天气，盆地到凉山的气压梯度也继续增大，29日08时盆地南部到凉山州存在东东北—西西南向的气压梯度，100°～105°E内气压梯度达20hPa，等压线密集。凉山州雨雪天气继续。

过程2中29日08时贝加尔湖西南部的冷高压中心强度为1057.5hPa，冷锋位于新疆北部。凉山州南部与云南交界处为低压控制，州内大部地区为晴间多云天气。盆地南部到凉山州的气压梯度无过程1大，仅为7.5hPa。29日20时贝湖冷高压中心强度增强到1065hPa，并向东南方向移动，推动冷锋东南移，冷空气从河西走廊经盆地入侵凉山州，州内转为阴天间多云并伴有小雨雪的天气。

综上：两次过程前期在贝加尔湖西南部均存在强大的冷高压，冷空气主体影响凉山州的路径相同，即随着冷高压的东南移，冷空气南下，从河西走廊经盆地回流影响凉山州。但过程1的冷空气强度及盆地到凉山州的气压梯度均强于过程2，造成过程1的降雪强度及范围强于过程2。

3 物理量分析

3.1 水汽条件

3.1.1 相对湿度

作西昌站相对湿度的时间——高度垂直剖面图可知，在过程1中(图2a)，自28日14时起，中高层(600～400hPa)各层相对湿度从70%迅速增大，29日08时达最大，29日02时～29日20时，700～500hPa相对湿度在95%～100%，空气湿度达饱和。

过程2中(图2b)，29日08时～29日20时，600～400hPa上各层相对湿度从70%迅速增大，29日20时～30日08时700～450hPa相对湿度在95%～100%，之后相对湿度有所减小。

两次过程降水开始前均有一个相对湿度增大、湿层增厚的过程，空气湿度逐渐达饱和，湿度条件好。

3.1.2 水汽通量和水汽通量散度

分别将500hPa、700hPa上的水汽通量、水汽通量散度及风场进行叠加，分析可知：过程1中28日白天500hPa上，凉山州无明显的水汽辐合，水汽通量值较小在0～1(单位：g·s-1·cm-1·hPa-1下同)。700hPa上，有6(单位：10-7g·s-1·cm-2·hPa-1下同)左右的水汽辐合，凉山州东北部的水汽通量在0～1，西南部的水汽通量在1～2，水汽条件一般。28日20时500hPa上(图3a)，滇西北到凉山州西南部为水汽辐散区，凉山州东北部到中部的水汽通量在2～3，州内其余地区大部在1～2。700hPa上(图3c)，凉山州为较强的水汽辐合区，中心值达-18。州东北部水汽通量为4～5，西南部达6～7，且在风场上有明显的辐合，有利于水汽在本地的聚积。29日02时500hPa上(图3b)，凉山州为水汽辐散区，水汽通量值增大到5～6。700hPa上(图3d)仍为强的水汽辐合区，中心值达-36，水汽通量在7～8。29日白天500hPa上凉山州为水汽辐散区，水汽通量仍较大，维持在5～6，700hPa上为水汽辐合区，但辐合中心由州中部东南移，到29日20时强辐合中心位于滇中东一带，水汽通量也逐渐减小。

过程2中，29日白天500hPa和700hPa上，孟加拉湾到滇西均有一条东北—西南向的水汽通量大值带，并东移北抬。29日20时水汽通量大值带已东北移到凉山州，500hPa上(图3e)凉山州的水汽通量增加到7～8，但为水汽辐散区，700hPa上(图3g)凉山州东北部的水汽通量增加到5～6，州西南部的水汽通量增加到7～8，凉山州为水汽辐合区，水汽通量散度负值强中心位于州北部，中心值达-18。30日02时，500hPa和700hPa上水汽通量均继续增大，但500hPa上(图3f)凉山州为弱的水汽辐散区，700hPa上(图3h)凉山州东北部为强水汽辐合区，中心值达-24。30日08时之后500hPa和700hPa上水汽通量大值带继续东北移，大值中心逐渐东移出凉山州，水汽通量逐渐减小，500hPa上仍为弱的水汽辐散区，700hPa上从30日14时由水汽辐合转为水汽辐散，降水强度减小。

通过以上分析可知，两次降雨雪天气过程的水汽主要来源于孟加拉湾，暖湿空气随着南支槽前的西南暖气流向凉山州输送，水汽通量中心东移北上，凉山州水汽通量逐渐增大。500hPa上的水汽通量不如700hPa强，水汽通量散度在700hPa上均为负值，且在降雨雪前呈现逐渐增强的趋势，有利于水汽的聚积，而500hPa上为水汽辐散区，故700hPa上水汽通量与水汽通量散度配置较好，低层的水汽辐合对降雨雪天气的水汽起主要作用。500hPa上过程1的水汽条件没有过程2好，但700hPa上过程1的水汽通量和水汽辐合强度均强于过程2。

3.2 动力条件

对两次过程沿102.8°E做垂直速度场和散度场的垂直剖面图。分析可知，在过程1中降水开始前，28日14时(图4a)，在27.6°～28.5°N(凉山州东北部喜德、昭觉、布拖一带)范围内近地面层到650hPa附近有一定的上升运动，26°～30°N(凉山州)范围内近地面层到700hPa附近为弱的辐合，700～500hPa为较强的辐散。28日20时(图4b)上升运动伸展至450hPa附近，上升运动中心在降雪区昭觉近地层700hPa附近，中心强度增强到-6(单位：10-3hPa·s-1，下同)，近地面层到700hPa附近仍为辐合，强度为-2(单位：10-5·s-1，下同)，700～500hPa为辐散，辐散中心在28.5°N，600hPa附近，中心值为10，辐合辐散强度均有所增大。28日夜间到29日白天凉山州东北部上升运动维持，低层辐合中高层辐散的配置仍维持，有利于降水的发生。

过程2中明显降水开始前，29日20时(图4c)在27.6°～28.5°N范围内，近地面层到500hPa附近有上升运动，27.5°～30°N范围内近地面层到700hPa附近有弱辐合，700～500hPa为辐散，在28°N，500hPa附近有辐散强中心，中心值达8。29日夜间州内大部地区开始降小雨。30日08时(图4d)上升运动伸展至400hPa附近，在28°N，600hPa及28.5°N，450hPa附近各有一个垂直速度强中心，中心值分别为-4、-3，上升运动中心处于凉山州东北部。近地面层到700hPa附近仍为辐合，辐合增强，最大值达-4，700～400hPa为辐散，但强度减弱，最大值为4，降水维持但有减弱趋势。

综上：两次过程降水发生前均存在一定的上升运动，上升运动大值区都主要在凉山州东北部，与雨雪大值区相对应，随着降水的发生，上升运动增强；低层辐合，中高层辐散的配置，有利于垂直方向的抽吸作用及上升运动的维持和发展，对降雨雪的发生发展有促进作用。

4 高低空急流配置

过程1中，28日08时200hPa上凉山州上空急流风速达60m/s，位于高空急流轴的右后方，700hPa上云南到凉山州的西南低空急流尚未建立。28日20时，200hPa上高空急流维持，700hPa上孟加拉湾北部、滇东经贵州到湖南各有一条西南急流，高原东部有切变。29日02时(图5a)，凉山州上空200hPa上高空急流东移南压，风速增强到70m/s，700hPa上原位于孟湾及云贵的两急流带连通，急流轴风速中心值达18m/s，凉山州位于急流轴的左上方，强大的西南急流，将孟加拉湾水汽源源不断大量的输送到凉山州，为降水的形成提供了“原料”。加之高原切变线加强东南移至高空急流和低空急流之间，影响凉山州，其动力抬升作用，有利于降水的增强。同时(图5b)在四川地区200hPa高空急流附近有两个较强的辐散区，位置偏南的辐散区正好处于凉山州中部到西南部，700hPa上西南急流左侧凉山州范围内有辐合，辐合强中心位于凉山州中部，中心值达-6(单位：10-5·s-1，下同)。随着高空急流的增强，辐散运动增强，有利于垂直方向上的抽吸作用，低空急流的增强，促进低层水汽的辐合上升，这种高低层配置，对降水的发生发展提供了有利的动力和水汽条件。

过程2中，29日08时200hPa上凉山州上空急流风速>50m/s，位于高空急流轴的右后方，700hPa上滇东北经重庆到华中有一西南急流。29日20时，200hPa上急流风速增大到60m/s，700hPa上孟加拉湾—云南—凉山—盆地的西南急流带建立，凉山州位于西南急流的左前方。30日02时(图5c)，200hPa高空急流东移南压，风速增强，凉山州大部在70m/s以上，700hPa上西南急流亦增强，急流轴中心值风速达22m/s。同时(图5d)在200hPa高空急流轴的右后方四川盆地内有一辐散大值区，凉山州西北部也处于辐散区，700hPa上凉山州东北部、中部到西部均处于辐合区，辐合强中心位于凉山州中部，中心值达-3。30日白天高低空急流维持。

综上：两次过程均有强盛的高低空急流配合，凉山州处于高空急流的右后方、低空急流的左前方，低层辐合、高层辐散的耦合作用，形成强烈的上升运动，为降水提供了有利的动力和水汽条件。过程1中配合有更强的高原切变，其动力抬升作用有利于降水的增强。

5 结论

两次过程均有高空槽与南支槽的配合，高空槽后强的干冷气流与南支槽前西南暖湿气流在凉山州交汇，配合地面冷空气造成了降温降雨雪天气。两次过程冷空气主体移动路径相同，但过程1的冷空气强度强于过程2。

降雪天气的发生和700hPa切变线及0℃等温线位置密切相关。过程1中切变线及0℃等温线自北向南影响凉山州，过程2中切变线在凉山州东北部到西部生消，0℃等温线在州东北部摆动，故过程1的降雪强度及范围比过程2大。

两次过程水汽主要来源于孟加拉湾，降雨雪开始前均有一个相对湿度、湿层、水汽通量增大的过程。700hPa上水汽通量与水汽通量散度配置均优于500hPa，低层的水汽辐合对降雨雪天气的水汽起主要作用。

两次过程降水发生前均存在一定的垂直上升运动，降雨雪过程中上升运动增强，上升运动大值区都主要在凉山州东北部，与雨雪大值区相对应，均存在低层辐合、高层辐散的配置，有利于垂直方向的抽吸作用及上升运动的维持和发展，对降雨雪的发生发展有促进作用，但过程1的上升运动及高低空配置优于过程2。

两次过程凉山州均位于高空急流的右后方，低空急流的左前方，高低空急流的耦合为降水的发生发展提供了有利的动力和水汽条件。