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2003-2017年阳泉市降雪变化及成因分析

2019-09-05岳凯杰张娜李润春王妍

现代农业科技 2019年5期
关键词:阳泉市日数风向

岳凯杰 张娜 李润春 王妍

摘要利用阳泉气象站逐日气象观测资料和历史气候资料,采用统计分析、相关分析、合成分析等方法对2003-2017年阳泉市降雪天气特征进行分析。结果表明,2003-2017年阳泉市降雪量和降雪日数均呈减少趋势,但降雪极端性增加;降雪初日和降雪终日年际差异明显,其出现早晚与日平均气温≤2C出现和结束时间的对应关系较好。冬半年气温升高可能是降雪减少和极端性增加的原因之一。冬半年气温距平与降雪日数成反相关关系,入冬时间早,气温低,有利于降雪日数的增加,反之亦然;冷空气活动有利于降雪的产生,但水汽条件对降雪影响更加明显,东北风和东南风风向频率增加有利于水汽条件的改善,利于降雪的产生。

关键词 降雪变化;气象要素;风向频率;冷空气活动;水汽条件;山西阳泉;2003-2017年

中图分类号 P426.63

文献标识码

文章编号 1007-5739(2019)05-0171-02

降雪是中国北方冬半年常见的天气现象之一降雪有利于改善空气质量降低森林火险气象等级,但强降雪也会对道路交通、居民生活等产生不利影响。受太行山地形及冬季回流降雪”影响,阳泉市冬季降雪具有明显的区域特征。为了掌握其降雪变化规律和趋势特点,本文重点对2003-2017年(当年10月至翌年4月,下同)阳泉市降雪量和降雪初终日等特征进行研究,并探讨降雪特征变化的可能原因。

1资料与方法

资料来源于阳泉气象站2003-2017年逐日(20:00至翌日20:00)气象观测资料,包括降水量、天气现象、气温等数据。降雪初日指每年夏季后第一场降雪开始的时间,降雪终日指翌年最后一场降雪结束的时间2。本文的降雪量根据逐日降雪量和天气现象统计,当天气现象为雪、阵雪、雨夹雪及阵性雨夹雪时,将当日的降雪、雨夹雪均累计为日降雪量,并作為1个降雪日。降雪量和降雪日均不包括纯降雨。按照24h降雪量进行量级统计(表1)。

2阳泉市降雪天气特征

如图1(a)所示,阳泉市2003-2017年均降雪日数18.3d,最多为2004年和2009年,降雪日数均为26d,最少为2013年,降雪日数仅为11d,不足最多年份的1/2。从降雪相态看,纯雪日数占多数,占比为82.2%,雨夹雪日数占比17.8%,2003-2017年阳泉市降雪日数呈现逐渐下降趋势,特别是2013年以来降雪日数明显减少,年均仅为13.6d,如图1(b)所示,降雪日数的减少主要是由微量降雪和小雪日数减少造成的。按降雪量级分布看,微量降雪占比37.5%,年均6.8d,降水量≥0.1mm的降雪中小雪占68.6%,年均7.8d;中雪占15.7%,年均1.8d;大雪占9.3%,年均1d;暴雪占6.4%,年均0.7d。

如图2(a)所示,2003-2017年阳泉市降雪初日和降雪终日无明显变化特点,但年际差异明显,初雪最早出现在2007年10月7日,最晚出现在2005年12月28日,平均降雪初日为11月22日。降雪终日最早出现在2014年3月12日,最晚出现在2010年4月26日,平均出现在4月3日。如图2(b)所示,降雪最易出现在1月和2月,占比分别为23.3%和25%,其次为12月、11月和3月,占比分别为18.2%、14.5%和13.8%,4月受强冷空气影响也会出现降雪天气,但出现次数较少,仅占总数的4.7%,10月仅2007年出现1次降雪天气。

从降雪持续时间和极端性看,月最多降雪日数14d,出现在2008年1月;连续降雪日数最多为6d,分别出现在2005年2月5-10日,2008年1月9-14日和1月17-22日;冬半年(11月到翌年3月,下同)全月无降水(降雪)月份共出现了6次。最大连续降雪量为2009年11月10-12日,为64.2mm,创阳泉站建站以来历史极值,其中11日日降雪量42.4mm,为山西省日降雪量极值;2013年4月19日阳泉站降大暴雪,日降雪量25.4mm,近年来阳泉市降雪日数虽有所减少,但降雪极端性有增强的趋势。

3阳泉市降雪天气变化原因分析

3.1冬半年气温及冷空气活动等气象要素的影响

利用相关统计方法对2003-2017年阳泉市冬半年降雪日数与气象要素做相关分析。结果表明降雪日数与冬半年温度距平呈显著负相关系数,即冬半年气温偏低有利于降雪日数的增多,这主要是由于气温低,冷空气活动强,水汽易凝结产生降水,且降水多以降雪的形式出现;日均气温≤2C是降水相态由雨转雪的重要温度指标,其冬半年累计日数与降雪日数的多少没有明显相关性,但其出现和结束时间的早晚与降雪初、终日对应关系较好;冷空气活动(48h最低气温下降6C及以上定义为1次冷空气活动)有利于降雪的产生,但有冷空气活动不一定都伴有降雪天气,分析表明,水汽条件对降雪的影响更加明显;同时人冬时间!较早,往往冬半年气温距平较低,有利于降雪日数的增加;降雪日数与月平均最高气温相关关系较显著间,而与月平均最低气温关系不显著(表2)。

3.2冬半年降水量、降水日数及风向频率的影响

2003-2017年阳泉市冬半年的降水量年际差异明显,降水量多的年份往往伴有大到暴雪天气过程,降水量以2009年最多,为93.5mm,以2017年最少,为8.3mm,平均为36mm,但整体呈减少趋势。降水日数无明显变化趋势,最多为2015年,达34d,最少为2017年,仅为13d,平均为22.8d,但降雪日数占降水日数比例呈下降趋势,使降雪日数减少,这可能与冬季气温较高不利于降水由雨转雪有关;同时冬季平均气温升高,空气能承载的水汽量逐渐加大,特别是在伴有强盛暖湿气流时,空气中的含水量可能比以往更多,在强冷空气的作用下水汽条件比以往更有利于形成极端降雪。

分别选取降雪日数最多的5年(2004年、2009年、201I年、2012年、2015年)和降雪日数最少的5年(2003年、2005年、2006年、2008年、2016年)对冬半年风向频率做合成分析(图3)。结果表明,降雪多年份东北风和冬南风风向频率增加,有利于本地空气湿度的增加,在冷空气的作用下更容易产生降水;而降雪偏少年份,西北风风向频率增加,水汽条件较差,不利于降雪的产生,说明冬半年在气候干燥的背景下,水汽条件是产生降雪的重要因素。

4结论与讨论

(1)阳泉市2003-2017年降雪量和降雪日数均呈减少趋势,但降雪的极端性增强。降雪日数的减少主要是由微量降雪和小雪日数减少造成的。降雪主要出现在1月和2月,占全年降雪日数的1/2左右。

(2)阳泉市降雪初日和降雪终日年际变化大,其出现时间的早晚与日平均气温≤2C出现和结束时间的对应关系较好。

(3)阳泉市冬半年降雪日数与气温距平有显著负相关关系,冬半年气温偏低,人冬时间早,月平均最高气温偏低,有利于降雪日数的增加,反之亦然。

(4)水汽条件是产生降雪的重要条件,冬半年东北风和东南风风向频率增多时,,有利于降雪日数的增加。

5参考文献

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