1979—2014年春季西藏东部雪灾及其大气环流特征

2020-08-31 01:36洛桑旺姆丹增扎巴达琼
湖北农业科学 2020年10期
关键词:雪灾西藏

洛桑旺姆 丹增扎巴 达琼

摘要: 利用台站观测积雪厚度等多种气象要素和NOAA大气环流数据,对1979—2014年西藏东部27个台站春季雪灾频次和对应的大气环流异常进行分析。结果表明,西藏东部1979—2014年27站共发生33次雪灾。雪灾主要集中在唐古拉山脉和念青唐古拉山脉之间的地区和山南南部地区;雪灾期间最大积雪厚度越大,总降雪量越多,雪灾平均积雪厚度越大。相对湿度越大,轻灾期间平均积雪厚度越大。风速越大,轻灾和中灾期间平均积雪厚度越大;轻灾和中灾期间,存在从大西洋经高纬度向西太平洋传播的“+-+-+”和“+-+-+-”波列。重灾期间,北大西洋负位势高度场异常强度偏强,存在由大西洋经中纬度向西太平洋传播的“+-+-+-”波列。

关键词: 雪灾; 西藏; 积雪厚度; 春季雪灾; 大气环流

中图分类号:S161.6          文献标识码:A

文章编号:0439-8114(2020)10-0053-05

DOI:10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2020.10.010             开放科学(资源服务)标识码(OSID):

Abstract: Using a variety of in-situ meteorological elements datas such as snow depth and NOAA atmospheric circulation data, the frequency of spring snow disasters at 27 stations in the eastern Tibet and corresponding atmospheric circulation anomalies during 1979―2014 were analyzed. The results showed that there were 33 snowstorms in 27 stations in eastern Tibet during 1979―2014. The snowstorm was mainly concentrated in the area between the Tanggula mountains and the Nyenchenthanglha mountains and the southern part of Shannan; The greater the maximum snow thickness and the total snowfall during the snowstorm, and the greater the average snow thickness of the snowstorm. The greater the relative humidity, the greater the average snow thickness during the light-level disaster. The greater the wind speed, the greater the average snow thickness during the light-level disaster and the middle-level disaster; During the light-level disaster and the middle-level disaster, there were “+-+-+” and “+-+-+-” wave train propagating from the Atlantic to the western Pacific through the high latitude. During the severe-level disaster, the intensity of the North Atlantic negative geopotential height anomalies was stronger than the one during the light-level disaster and the middle-level disaster, and there was a "+-+-+-" wave train propagating from the Atlantic to the western Pacific through the mid-latitude.

Key words: snow disaster; Tibet; snow depth; spring snow disaster; atmospheric circulation

西藏地勢复杂,气候环境恶劣,雪灾是其长期的气象灾害,国内有史料记载,早在藏历第十四绕炯木猴年(公元1824年)就记录了聂拉木地区的雪灾[1],但是从史料记载来看,西藏很少发生全区性的雪灾,这源于藏北和藏南冬春大雪环流型和两地区的积雪日数季节分配不同,藏北积雪日数以11月到次年1月为最多,而藏东南冬季积雪少,积雪主要集中在1―4月,尤以3月最多[2],普布卓玛[3]的雪灾分析也给出了相似的结论。MODIS/Terra卫星积雪产品分析显示,西藏90°E以东地区年平均积雪覆盖最多,且气候变化明显,同时重度、中度、轻度雪灾在西藏东部地区各个季节均有体现[4]。高原降雪日数峰值出现的月份也具有明显的区域性[3],青藏高原雪灾危险性灾害评估也发现,在90°E以东和以西分别有2个雪灾危险性大范围区[5]。

邹进上等[6]研究结论表明,青藏高原降雪主要集中在4―5月和9―10月,即集中发生在冬夏环流的转换季节,同时给出了降雪的3个主要气象条件:①500 hPa温度在-2~-12 ℃,4―6月有利于降雪的温度是-6~-10 ℃, 9―10月有利于降雪的温度是-2~-6 ℃;②有充分的水汽供给,4―6月有利于降雪的水汽条件是2~4 g/kg,9―10月有利于降雪的水汽条件是3~5 g/kg;③有触发上升运动的低值系统,如西风槽、低涡切变线、孟加拉湾风暴等。这些低值系统与普布卓玛[3]的研究结论一致,同时主成分分析显示,影响一场积雪能否成灾主要原因包括最大积雪深度、积雪日数、一场积雪的降水总量和风速[7]。

西藏东部地区气候独特,森林茂密,水资源丰富,是西藏的粮食主产区,为西藏带来了宝贵的物质财富。农作物的生长发育以及畜牧业的维持都与雪灾息息相关[8],雪灾经常给农牧业造成直接的经济损失和人员伤亡[1,2,9],春季雪灾具有突发性强、频次少、受灾强度大的特点,总结西藏东部地区春季雪灾与气象要素和环流背景的联系,对提高防灾减灾能力和雪灾气候监测预测准确率有着重要的意义。

1  材料与方法

使用西藏气象局信息网络中心提供的90°E以东27个气象台站积雪厚度、降雪量、平均温度、最高温度、最低温度、风速和相对湿度数据,时间分辨率为1979―2014年3―5月逐日数据。台站分布参考黄晓清等[4]的研究,大气环流数据采用同时间段的NOAA-CIRES Twentieth Century Reanalysis (V2c, https://www.esrl.noaa.gov/psd/data/gridded/data.20thC_ReanV2c.html),数据的空间分辨率为2.0°×2.0°,垂直方向有24层。

黄晓清等[4]参考西藏东西部草场类型和牧草高度,总结出适用于西藏东西部的雪灾判别方法。在西藏东部地区,积雪厚度在5~10 cm且持续日数在7~10 d的情况下,判定发生轻等雪灾;积雪厚度在5~10 cm且持续日数在10~15 d的情况下,判定发生中等雪灾;积雪厚度大于10 cm且持续日数大于等于10 d的情况下,判定发生重等雪灾;参考黄晓清等[4]雪灾的评判标准,对1979―2014年3―5月逐日的27站积雪厚度进行雪灾分析。

2  雪灾的时空分布及与基本气象要素的联系

如图1所示,1979―2014年西藏东部地区27站共发生33次雪灾,其中17次为轻灾,12次为中灾,4次为重灾。灾害的空间分布见图2。轻灾(图2a)主要分布在那曲市东部4个台站,林芝市南部1个台站和山南市南部1个台站;中灾(图2b)主要分布在那曲市东部2个台站,林芝市北部1个台站和山南市南部1个台站;重灾(图2c)主要分布在那曲市东部1个台站和山南市南部1个台站;总的雪灾空间分布主要集中在唐古拉山脉和念青唐古拉山脉之间的嘉黎县等6个台站和山南市南部的措那站[9,10]。嘉黎站和错那站是主要的雪灾发生台站,嘉黎站发生轻灾7次、中灾2次、重灾1次,共10次雪灾,错那站发生轻灾6次、中灾8次、重灾3次,共17次雪灾。

雪灾的发生与降雪量、积雪持续日数、风速等气象要素密不可分[7]。雪灾的平均积雪厚度与雪灾期间的最大积雪厚度密切相关(图3a),雪灾期间最大积雪厚度越大,雪灾平均积雪厚度越大,轻灾受最大积雪厚度的影响小于中灾和重灾;从图3b可以看出,积雪日数和平均积雪厚度点的集中度与雪灾等级密切相关,轻灾、中灾和重灾点均集中分布,积雪日数可以很好地区分雪灾等级,连续积雪日数越大,雪灾严重等级越高;一场降雪是否致灾与降雪总量密不可分,从图3c可以看出,无论轻灾、中灾还是重灾,总降雪量越多,平均積雪厚度越大;大气湿度是决定降雪发生与否的关键因素,从图3d可以发现,轻灾期间平均积雪厚度与相对湿度密切相关,相对湿度越大,平均积雪厚度越大,而中灾和重灾期间平均积雪厚度对相对湿度并不敏感;青藏高原由于特殊地形,风吹雪现象普遍存在,从图3e可以看出,风速越大,平均积雪厚度越大,轻灾和中灾期间这种风速与平均积雪厚度的关系最明显;平均积雪厚度与地表温度的高低密切相关,如图3f至图3h所示,轻灾期间,地表温度变化明显,中灾和重灾期间地表温度集中分布在-8~-3 ℃,最高温度集中分布在-2~2 ℃,最低温度集中分布在-13.5~-6.0 ℃。

3  雪灾与大气环流的联系

降雪是雪灾发生的主要原因,有利于降雪发生的大气环流型是雪灾的首要分析对象。黄晓清等[4]对区域性雪灾异常年和无雪灾年分布进行前冬、隆冬和春季的合成分析,发现前冬和隆冬北半球500 hPa环流非常相似,自大西洋东海岸向东至西太平洋有显著的“+-+-”波列,而春季中高纬度从欧洲西部为“-+-+-+”波列;3个时段欧洲大陆长波槽脊异常加强,经向环流发展;前冬和隆冬欧亚大陆高度距平场为西高东低,春季正好相反;雪灾年与无雪灾年极涡、乌拉尔山高压脊、贝加尔湖高压脊和北美大槽的强度、位置有较大的差异,而东亚大槽除在春季有所差别外其他时段不明显。

由于青藏高原地区地处中纬度的特殊性,其降雪的异常不仅与高纬度的环流相联系,而且与低纬度的水汽输送也有联系。对大气可降水量和水汽输送通量散度分析表明,孟加拉湾水汽输送是高原东部地区降雪的主要水汽来源[11]。通过对唐古拉山脉δ18O在1989年5月25日前后的变化特征分析也可以得出,高原降雪除与局地水分蒸发密切相关外,与印度洋经孟加拉湾输送的水汽也联系密切[12]。

对轻灾、中灾和重灾期间500 hPa位势高度和比湿逐日气候态异常场进行7 d滑动平均后合成,得到图4和图5。在轻灾发生期间,有从大西洋经高纬度向西太平地区传播的“+-+-+”波列,高原上存在弱的闭合等高线小槽异常分布,槽前的西南气流有利于印度洋和孟加拉湾地区的水汽输送至西藏东部(图4a)。在西藏东部,存在比湿的正异常区(图5a),这将有利于西藏东部降雪的生成[3,7];在中灾发生期间,有从大西洋经高纬度向西太平洋地区传播的“+-+-+-”波列,高原上位势高度场偏低的范围明显大于轻灾发生期间的位势高度场异常区,中灾发生时的高原上空小槽异常强于轻灾(图4b),500 hPa比湿异常区明显强于轻灾期间水汽异常(图5b),这将有利于西藏东部降雪的持续时间增加,造成西藏东部发生中灾;在重灾发生期间,环流型异常明显不同于轻灾和中灾情况。北大西洋负位势高度场异常强度明显强于轻灾和中灾情况,挤压高纬度波列向南移动,由大西洋经中纬度向西太平洋地区传播的“+-+-+-”波列位置明显比轻灾和中灾情况偏南,这导致原本处于高原上空小槽的异常位置偏南偏东,同时北侧波列在黑海和里海北侧的正位势高度场异常南压,其前方易于引导对流层低层西北干冷气流,更有利于将北侧干冷的空气带上高原,南侧的小槽异常位于华南地区,强于轻灾和中灾情况,其北侧的东南风异常有利于将西太平洋上空的暖湿气流输入高原,形成冷暖空气交汇的有利降雪环境,形成更多的降雪量,从而形成重灾(图4c)。在500 hPa比湿场上, 重灾正比湿异常区明显大于轻灾和中灾情况(图5c),这说明华南地区上空的位势高度场异常形成了大范围的水汽异常区,给重灾的发生提供了充足的水汽。

4  结论

通过使用台站观测的积雪厚度、降雪量、温度、最高温度、最低温度、风速和相对湿度等多种气象要素观测数据和NOAA大气环流数据,对1979―2014年高原90°E东部27个台站春季雪灾频次和相对应的大气环流异常进行了统计, 地表温度集中分布在-8.0~-3.0 ℃,最高温度集中分布在-2.0~2.0 ℃,最低温度集中分布在-13.5~-6.0 ℃。

轻灾期间,存在从大西洋经高纬度向西太平洋地区传播的“+-+-+”波列,高原上存在异常小槽分布,槽前的西南气流有利于将水汽输送至西藏东部,从而有利于降雪的生成;中灾期间,存在从大西洋经高纬度向西太平洋地区传播的“+-+-+-”波列,高原上空异常小槽强于轻灾;重灾期间,北大西洋负位势高度场异常强度偏大,存在由大西洋经中纬度向西太平洋地区传播的“+-+-+-”波列,黑海和里海北侧的正位势高度场异常易引导对流层低层盛行西北气流,有利于北侧干冷空气爬升至高原上,高原南侧小槽异常位置偏南偏东,利于西太平洋上空暖湿气流输入高原,从而形成强降雪和重灾。

参考文献:

[1] 周  炜.西藏近代雪灾档案研究[J].西藏研究,1990(1):125-137.

[2] 林振耀,吴祥定.历史时期(1765—1980年)西藏水旱雪灾规律的探讨[J].气象学报,1986(3):3-10.

[3] 普布卓玛.西藏高原雪灾中期成因研究[J].西藏科技,2000(3):58-64.

[4] 黄晓清,楊  勇,石  磊.西藏高原不同时段雪灾的空间分布及大气环流特征[J].中国沙漠,2013,33(2):396-402.

[5] 崔  鹏,苏凤环,邹  强,等.青藏高原山地灾害和气象灾害风险评估与减灾对策[J].科学通报,2015(32):3067-3077.

[6] 邹进上,曹彩珠.青藏高原降雪的气候学分析[J].大气科学,1989,13(4):400-409.

[7] 鲁安新,冯学智,曾群柱,等.西藏那曲牧区雪灾因子主成分分析[J].冰川冻土,1997,19(2):180-185.

[8] 邹志伟.西藏雪灾对高原牧业的影响探析(1824-1957)[J].西北大学学报(自然科学版),2011,41(6):1059-1063.

[9] WANG S J,ZHOU L Y,WEI Y Q. Integrated risk assessment of snow disaster over the Qinghai-Tibet Plateau[J].Geomatics natural hazards & risk,2019,10(1):740-757.

[10] 高懋芳,邱建军.青藏高原主要自然灾害特点及分布规律研究[J].干旱区资源与环境,2011,25(8):101-106.

[11] 梁潇云,钱正安,李万元.青藏高原东部牧区雪灾的环流型及水汽场分析[J].高原气象,2002,21(4):359-367.

[12] 姚檀栋,丁良福, 蒲建辰,等.青藏高原唐古拉山地区降雪中δ_“18”O特征及其与水汽来源的关系[J].科学通报,1991,36(20):1570-1573.

猜你喜欢
雪灾西藏
都是西藏的“错”
基于气象要素的青藏高原牧区雪灾等级监测数据集
青海海西地区近41年雪灾时空分布特征
我们一起去西藏
一个人的西藏
西藏:存在与虚无
西藏非遗
历史时期以来山西省雪灾特征与气候变化
1960-2014年新疆气象雪灾时空分布特征研究
近51 a青藏高原雪灾时空分布特征