喀什机场一次大降雪天气过程分析及气象服务.pdf

Climate Change Research Letters 气候变化研究快报气候变化研究快报,2023,12(5),960-967 Published Online September 2023 in Hans.https:/www.hanspub.org/journal/ccrl https:/doi.org/10.12677/ccrl.2023.125099 文章引用文章引用:高俊,刘敏,曼吾拉卡德尔.喀什机场一次大降雪天气过程分析及气象服务J.气候变化研究快报,2023,12(5):960-967.DOI:10.12677/ccrl.2023.125099 喀什机场一次大降雪天气过程分析及气象服务喀什机场一次大降雪天气过程分析及气象服务 高高 俊，刘俊，刘 敏，曼吾拉卡德尔敏，曼吾拉卡德尔 新疆机场集团有限责任公司，新疆 乌鲁木齐 收稿日期：2023年8月18日；录用日期：2023年9月15日；发布日期：2023年9月25日 摘摘 要要 应用常规实况观测资料，应用常规实况观测资料，NCEP1 1资料，资料，FY-2G红外云图资料，分析了红外云图资料，分析了2023年年1月月1314日喀什机场日喀什机场大降雪天气的成因。结果表明：此次大降雪主要是受中亚低槽影响，低槽先加深、后减弱北收持续影响大降雪天气的成因。结果表明：此次大降雪主要是受中亚低槽影响，低槽先加深、后减弱北收持续影响是喀什机场能够长时间降雪的主要原因。大降雪过程中有明显的低层辐合、高层辐散及低空偏东急流；是喀什机场能够长时间降雪的主要原因。大降雪过程中有明显的低层辐合、高层辐散及低空偏东急流；高空西南气流、低层持久的偏东急流为大降水提供了充足的水汽。高空西南气流、低层持久的偏东急流为大降水提供了充足的水汽。关键词关键词 大降雪，环流形势，水汽通量，气象服务大降雪，环流形势，水汽通量，气象服务 An Analysis of a Heavy Snowfall Weather Process and Meteorological Service at Kashgar Airport Jun Gao,Min Liu,MavlanKader Xinjiang Airport Group Co.,Ltd.,Urumqi Xinjiang Received:Aug.18th,2023;accepted:Sep.15th,2023;published:Sep.25th,2023 Abstract Conventional observation data,NCEP1 1 data,geostationary satellite FY-2G infrared cloud im-age data are applied to analyze the cause of heavy snow weather at Kashgar Airport on January 1314,2023.The results show that the heavy snowfall is mainly affected by the Central Asia trough.The main reason why Kashgar Airport can snow for a long time is that the trough first deepens and then weakens the continuous impact of the north end.During the heavy snowfall process,there is obvious low-level convergence,high-level divergence,and low-level easterly jet streams;The high-altitude southwest airflow and the persistent easterly jet in the lower layers 高俊 等 DOI:10.12677/ccrl.2023.125099 961 气候变化研究快报 provide sufficient water vapor for heavy precipitation.Keywords Heavy Snowfall,Circulation Situation,Water Vapor Flux,Meteorological Services Copyright 2023 by author(s)and Hans Publishers Inc.This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License(CC BY 4.0).http:/creativecommons.org/licenses/by/4.0/1.引言引言 喀什地区位于南疆西部，常年干旱少雨，属于暖温带荒漠气候。北部有西天山山脉，南部有昆仑山山脉，西部为帕米尔高原，东部为塔克拉玛干沙漠，地形复杂，印度洋的暖湿气流很难到达，因此大降雪天气出现较少。关于南疆西部暴雪成因及其灾害的研究，近年来有学者做了一些有成效的研究。陈春艳等1对南疆西部强降水成因进行分析，指出“东西夹攻”的高空形势，配合“三支”气流的水汽输送是南疆盆地出现强降水的关键原因，而判断南疆西部大降水落区的重要指标是 700 hPa 以下出现辐合和切变线。王江华2对克州地区初冬期一次大降雪天气的环流背景、物理量配置和卫星云图、雷达资料的特征进行了细致分析研究。李圆圆3等分析出低涡的稳定维持是新疆西部暴雪天气的主要影响系统，“三支气流”的有利形势为南疆西部暴雪天气提供了热力、水汽以及不稳定能量的条件。张俊岚等4分析出南疆持续性降雪天气的关键水汽条件是西南气流的水汽输送带，并指出南海、阿拉伯海、孟加拉湾、地中海、北海均为水汽源地。阿布力米提等5、张云惠等6从影响系统、动力条件、水汽条件等方面对南疆西部降水作出分析。张云惠等7从高低空配置、移动路径及辐合机制等对 2 次中亚低涡影响南疆西部降雪进行对比分析。王金辉等8对克州地区强降雪天气的天气形势、高低空环流配置、物理量特征等进行归纳总结，并建立强降雪天气过程预报的概念模型。李娜等9、李桉孛等10、张俊兰等11基于典型暴雪个例，从不同角度分析了暴雪的成因、多尺度特征和物理量配置，为新疆北部暴雪天气分析预报提供了预报思路。杨利鸿12等分析指出当海平面气压场上欧洲至贝加尔湖强冷高压控制，塔里木盆地为热低压，对喀什形成北高南低利于降水的气压场形势。总的来说，专家或学者对南疆暴雪或大降雪的研究较少，位于南疆西部的喀什地区大降雪天气出现概率较小，准确预报难度较大，所以对喀什地区暴雪天气的研究尤为重要。喀什机场位于塔里木盆地西部边缘，三面环山，西北高、东南低，西部距山较近约 7 公里，北部约10.5 公里，东部为开阔地带，南面距机场约 7 公里处有吐曼河，自西向东穿越流过。喀什机场虽然降雪次数较少，但具有短时性、强度大、局地性强等特点，是冬季复杂天气预报难点之一。本文探讨 2023 年1 月 13 日至 14 日喀什机场出现大降雪天气的成因，为今后喀什机场降雪预报服务积累经验，提高预报预警服务能力。2.天气过程概况天气过程概况 2023 年 1 月 13 日早晨至 15 日凌晨，喀什机场出现持续性降雪天气。13 日 05:41 分(北京时间，下同)：风向 90 度，风速 4 米/秒，小雪，轻雾，能见度 2100 米，多云，层积云，云高 800 米，温度零下 5.8 度，湿度 89%，露点温度零下 7.2 度，修正海平面气压 1029.4 hPa。13 日 10:57 分，能见度 900 米，轻雾转为冻雾，中雪；16:42 分，冻雾，中雪转为轻雾，小雪，期间最低能见度 700 米，小雪天气持续至 15 日 03:20分结束。喀什机场 13 日累计降雪 19 小时，14 日累计降雪 24 小时，15 日为 5 小时，最大积雪深度 11 厘Open AccessOpen Access高俊 等 DOI:10.12677/ccrl.2023.125099 962 气候变化研究快报 米，由此可看出，此次降雪虽然以小雪天气为主，但持续时间较长，温度较低，出现了明显的道面积雪及跑道积冰的情况，造成 7 架航班取消，2 架航班返航，严重影响到航班的正常运行。3.环流形势分析环流形势分析 (a)(b)(c)(d)Figure 1.500 hPa high-altitude circulation situation;(a)at 20:00 on January 12;(b)at 08:00 on January 13;(a)at 08:00 on January 14;(b)at 08:00 on January 15 图图 1.500 hpa 高空环流形势；(a)1 月 12 日 20 时；(b)1 月 13 日 08 时；(c)1 月 14 日 08 时；(d)1 月 15 日 08 时 500 hPa 高度场上，过程前期。环流经向度发展较强，高空整个欧亚大陆范围为两槽一脊形势，宽广的低压槽位于西伯利亚至中亚地区，喀什机场处于槽前西南气流控制。降雪前一日(见图 1(a)，欧洲脊东扩，西西伯利亚大槽变宽东移，北段移速较快，南段由于黑海脊顶部顺时针偏转，在中亚至地中海附近形成一横槽，锋区位置进一步南压。13 日15 日 08 时(见图 1(b)(d)，西西伯利亚有一狭长的高压脊发展，北风带强盛，最大风速达 28 m/s，这预示着低槽系统将发展加深，同时贝湖附近生成低槽，它对造成南疆回流东灌天气有着积极的作用。极地冷空气沿北风带不断南下，在巴尔喀什湖附近形成32的冷中心，24 小时移动 10 个经距，随着中亚低槽不断北收东移，降水强度逐渐减弱至结束。高俊 等 DOI:10.12677/ccrl.2023.125099 963 气候变化研究快报 (a)(b)(c)Figure 2.Sea level pressure;(a)at 20:00 on January 12;(b)at 08:00 on January 13;c)at 08:00 on January 14 图图 2.海平面气压场；(a)1 月 12 日 20 时；(b)1 月 13 日 08 时；(c)1 月 14 日 08 时 12 日 20 时(见图 2(a)海平面气压场上，东欧地区受宽广的冷高压控制，中心强度为 1060 hPa，新疆地区形成北高南低的气压场形势。南疆盆地西南部，国境线附近仍有一个持续稳定少动的高值系统，该系统形成冷空气的堆积，地面冷高压辐散，高空冷低压附近辐合，这种地面辐散高空辐合的配置易造成下沉运动，将高空暖湿气流下传至近地面。13 日 08 时(见图 2(b)，冷高中心东移，中心强度增至1067.5 hPa，盆地内低值与北部高值系统压差达+37.5 hPa，强气压梯度有利于冷空气翻山进入盆地，冷高压略东移南下，至 14 日 08 时(见图 2(c)冷空气大举南下到达南疆盆地东部，盆地西部减压，进一步加大盆地东西部气压梯度，冷空气由东向西迅速进入盆地西部，造成东灌天气。盆地内的偏东气流有冷垫作用，导致盆地西部的暖湿空气抬升凝结产生降水。与低空温度场上对比，12 日 20 时至 13日 20 时 850 hPa 图中(图略)，天山山脉一线有20的等温线密集带，受此锋区的影响，喀什机场出现持续性降雪天气。高俊 等 DOI:10.12677/ccrl.2023.125099 964 气候变化研究快报 4.物理量场分析物理量场分析 4.1.相对湿度相对湿度 降雪时段相对湿度大值区与实况降雪落区基本一致(见图 3)。相对湿度只能把握降雪大体落区，但是对于单点大降雪，不能单从相对湿度来判断。比湿时间垂直剖面图(略)上，400 hPa 以下水汽条件较好，其中 700 hPa 比湿均在 24 g/kg 之间，500 hPa 比湿均在 2 g/kg 左右，喀什地区正好处于高湿区，水汽条件较好，有利于降雪的产生，与降雪区也较吻合。(a)(b)Figure 3.850 hPa relative humidity;(a)at 08:00 on January 13;(b)at 08:00 on January 14 图图 3.850 hPa 相对湿度；(a)1 月 13 日 08:00；(b)1 月 14 日 08:00 4.2.水汽通量水汽通量 通过分析水汽通量与流场叠加图(见图 4)，可以得出南疆盆地中部及天山南部有一支强盛的水汽通道，并源源不断地加强，最大中心值为 5 gcm1s1hPa1，天山山脉南部的水汽由偏东气流集中输送到盆地西部，受地形阻挡，水汽辐合抬升，从而产生降雪，在降雪过程中维持两支水汽输送带，为喀什机场大降雪天气提供了充足的水汽条件。南疆西部上空从低到高整层水汽辐合，南疆西部表现宽广的高湿区，T-Td 4，相对湿度 R 80%；当高空有明显的影响系统时，除它自身携带的水汽外，低层 700 hPa、850 hPa 两层的东部均有明显的偏东向的水汽输送通道伸到南疆西部。降雪天气过程中主要的水汽和能量输送通道表现为低空急流和最大水汽输送轴基本重合，此条通道在 850 hPa 高度上表现更为显著。(a)(b)高俊 等 DOI:10.12677/ccrl.2023.125099 965 气候变化研究快报 (c)(d)Figure 4.Superposition of water vapor flux and flow field;700 hPa(a)850 hPa(b)at 08:00 on January 13;700 hPa(c)850 hPa(d)at 08:00 on January 14(unit:gcm1s1hPa1)图图 4.水汽通量与流场叠加；1 月 13 日 08 时 700 hPa(a)850 hPa(b)和 1 月 14 日 08 时 700 hPa(c)850 hPa(d)(单位：gcm1s1hPa1)4.3.垂直速度垂直速度 通过对垂直速度场分析(见图 5)，垂直速度的最大中心值位于 76E 和 78E，与强降雪落区基本吻合，850600 hPa 上有明显的上升运动，其值为1.4 105 hPas1，大降雪区正好处于强烈的上升运动区。该垂直速度强中心为大降雪提供了有利的动力条件。500 hPa 高度层以上，大降雪区两侧表现为明显的辐散，盛行下沉运动，最大中心值为 0.4 105 hPas1。通过对各时次剖面图分析指出，上升运动最强时段与大降水时段有很好的对应，700500 hPa 本场降水时段一直有辐合区，盛行上升运动，这种高层辐散中低层辐合的环流配置也为大降雪提供较好的动力条件，有利于气流抬升。(a)(b)Figure 5.Vertical velocity meridional profile;(a)at 14:00 on January 13;(b)at 08:00 on January 14(unit:hPa/s)图图 5.垂直速度经向剖面；(a)1 月 13 日 14:00；(b)14 日 08:00(单位：hPa/s)5.云图分析云图分析 12 日 20 时(见图 6(a)降雪过程前，从云图中可以明显看出中亚低槽系统云系特征的变化，短波槽在南疆西部国境线附近开始表现为叶状云系，随着云系不断变化，13 日 08 时(见图 6(b)变化为涡旋云系，高俊 等 DOI:10.12677/ccrl.2023.125099 966 气候变化研究快报 (a)(b)Figure 6.FY-2G infrared cloud image;(a)at 20:00 on January 12;(b)at 08:00 on January 13 图图 6.FY-2G 红外云图；(a)1 月 12 日 20 时；(b)1 月 13 日 08 时 云团继续东移南下，云系主体较松散，边界较光滑，降雪期间云系随西南气流不断进入南疆西部，此时云系比较紧密，中亚南部为晴空少云区，而在南疆盆地中西部和田与阿克苏之间有气旋性辐合。6.气象服务保障气象服务保障 1 月 12 日，集中预报室提前组织临时天气会商，根据会商结论在 19:48 发布一份喀什机场强降雪机场警报通过预报平台转发至相关单位，机场警报内容如下：喀什机场预计 1 月 13 日 02 时至 17 时出现降雪天气。与实况对比，警报时间与实况出现时间偏差略大；1 月 13 日，值班预报员准确预报出喀什机场有小雪天气，且 13 日 06 时至 10 时之间短时能见度 1200 米，预报持续时间与实况相吻合，但预报的强度较实况相比偏弱；1 月 14 日，预报出现漏报，未预报出小雪天气，通过会商讨论，及时发布修订预报及趋势预报，弥补了预报的不足，为航空公司及时作出决策提供了有利的支撑。7.结论结论 1)此次喀什大降雪天气的水汽来源有三个：一是位于中亚地区的低压槽本身携带水汽，二是高空引导气流将暖湿空气输送到喀什上空，三是偏东急流将盆地低空的水汽集中并输送至喀什地区。2)此次降雪过程的影响系统为中亚低槽，受槽前西南气流控制持续时间较长，南疆西部暖湿气流长时间堆积，高空水汽条件较好，北方的冷空气翻越天山山脉进入盆地内，冷暖气流结合，进而出现持续时间较长的降雪天气。3)500 hPa 槽前西南气流是降雪过程中水汽的主要来源，而 850 hPa 偏东急流对南疆盆地水汽的辐合起关键作用，其建立的时间及强弱直接影响降水的大小。4)强盛的上升运动以及与低层辐合、高层辐散的环流配置有利于大降雪的发生。参考文献参考文献 1 陈春艳,秦贺,唐冶,等.2012 年 3 月新疆大范围暴雪天气诊断分析J.沙漠与绿洲气象,2014,8(2):12-18.2 王江华.2009 年克州地区初冬期一次大降雪天气分析J.安徽农业科学,2012,40(6):3451-3453.3 李圆圆,肖开提多莱特,杨莲梅,等.一次中亚低涡造成的新疆暴雪天气过程分析J.气象科学,2014,34(3):299-304.4 张俊岚,刘勇达,杨柳,等.2008 年初南疆持续性降雪天气过程水汽条件分析J.气象,2009,35(11):56-63.5 阿布力米提,向帆,玛依努尔.克州地区一场特大暴雪天气过程分析J.新疆气象,2004,27(6):13-15.6 张云惠,钱文新.新疆西部一次暴雪天气诊断分析J.新疆气象,2005,28(z1):21-23.7 张云惠,于碧馨,谭艳梅,于艳.2011 年两次中亚低涡影响南疆西部降雪机制分析J.高原气象,2016,10(5):1-9.高俊 等 DOI:10.12677/ccrl.2023.125099 967 气候变化研究快报 8 王金辉,刘涛,孟超,井立红,热孜瓦古丽.新疆克州地区强降雪天气气候特征及预报J.陕西气象,2011(5):18-21.9 李娜,李如琦,秦贺,等.2018 年 10 月乌鲁木齐暴雪过程锋面分析J.沙漠与绿洲气象,2020,14(5):36-43.10 李桉孛,李如琦,李娜,等.新疆北部持续暖区暴雪过程动力特征分析J.沙漠与绿洲气象,2020,14(5):53-60.11 张俊兰,杨霞,李建刚,等.2015 年 12 月新疆极端暴雪天气过程分析J.沙漠与绿洲气象,2018,12(5):1-9.12 杨利鸿,周宏,玛依热艾海提,等.2011 年 2 月喀什一次暴雪天气过程分析J.沙漠与绿洲气象,2015,9(5):69-74.