余燕群 熊秋芬 卓玛

摘要：利用1988—2018 年藏北各站逐日降水资料、逐日天气现象和逐日积雪资料，用气候诊断和小波分析等方法分析了藏北暴雪天气的气候特征。结果表明，近31年藏北暴雪日数、雪量、最大积雪深度和年平均积雪深度的空间分布总体上呈东部多、西部少的趋势，主要集中在东部，区域差异显著。近31年的暴雪次数和暴雪量呈减少趋势，暴雪次数和雪量由多转少的转折年份在2002年，2002年以前为多雪期，2002年以后为少雪期。21世纪00年代后暴雪次数每10年以2站次的速率在下降，暴雪量以每10年2.4 mm的雪量在减少。暴雪季节分布呈双峰性，最大峰值出现在4月和5月。暴雪日数呈3、5、10年的周期变化。利用NCEP再分析资料的高度场和风场对暴雪天气的环流和影响系统进行了总结归纳，得出藏北区域性暴雪的环流形式可分为4型，即印度低压型、北脊南槽型、阶梯槽型和巴尔喀什湖低槽型;南支槽、热带低压、低涡-切变和高原槽为藏北暴雪天气的主要影响系统。

关键词：暴雪;小波分析;气候特征;环流分型;藏北

中图分类号：P446         文献标识码：A

文章编号：0439-8114（2020）17-0031-07

Abstract： Using the daily precipitation data， weather phenomena， and snow accumulation data of observatories in northern Tibet from 1988 to 2018， the climatic characteristics of snowstorms in the northern Tibet were analyzed by methods of meteorological diagnosis and wavelet analysis. The results showed that the spatial distribution of the number of snowstorm days， snow amount， maximum snow depth and annually average snow depth in the northern Tibet in the past 31 years generally showed a trend of more in the east than in the west， mainly concentrated in the east， with a significant regional difference. The number of the snowstorm and the amount of snow in the last 31 years showed a decreasing trend. The turning year of which was 2002， it was a snowy period before 2002， and it was a period of few snowfalls after 2002. After the 2000s， the number of snowstorms decreased at a rate of 2 stops every 10 years， and the amount of snowstorms decreased at a rate of 2.4 mm per 10 years. The season distribution of the snowstorm  was bimodal， with the largest peaks occurring in April and May. The number of snowstorm days showed a periodic change of 3a， 5a， and 10a. Using NCEP to analyze the height field and wind field of the data， the circulation and impact system of snowstorm weather were summarized and concluded. The circulation pattern of the regional snowstorm in north Tibet could be divided into 4 types， namely， the Indian low-pressure type， the north ridge & south trough type， stepped trough type， and Balkhash lake low trough type. The southern branch trough， tropical depression， low vortex-shear and plateau trough were the main influence systems of the snowstorm in the northern Tibet.

Key words： snowstorm; wavelet analysis; climatic characteristics; circulation type; northern Tibet

暴雪是冬季最常見的灾害性天气之一。暴雪天不但能见度低，而且积雪深厚，伴随的降温以及道路结冰是造成灾害的主要原因。青藏高原因海拔高、气温低，每年的春季、秋季和冬季降雪天气成了主要的降水形式，由于降雪天气过多，积雪过深，气温骤降，极易出现大范围的积雪，出现白灾，影响牧区牲畜的正常活动，给人们生产和生活带来不利影响，并造成经济损失[1-5]。

20世纪以来，全球气候变暖非常显著，在此气候背景下，气象工作者对降雪和积雪的研究更为广泛， 尤其是研究青藏高原降雪和积雪的变化，已成为诊断气候变化特征的重要手段。张薇等[6]研究表明，青藏高原东（西）部积雪异常对中国夏季降水分布存在显著差异，对应的大气环流形势也存在明显差异。蒋文轩等[7]研究指出，1997—2010年青藏高原冬季降雪中1980—1990 年降雪呈偏多趋势，降雪的突变现象出现在1988年和2007年，降雪呈减少趋势。孙秀忠等[8]分析表明，1960—2005年年中国平均年降雪量总体呈弱的减少趋势;在气候变暖的背景下，除东北区北部和西北区西部降雪趋势为正值外，其他地区都为负值， 其中长江中下游地区降雪减少最明显。柯长青等[9]研究指出，青藏高原积雪与冬季降雪呈显著正相关，与冬季、春季气温呈明显的负相关。钱永甫等[10]指出，青藏高原积雪异常对中国夏季风气候的影响是显著的，积雪的增加会明显减弱亚洲夏季风的强度，使夏季孟加拉湾及华南的降水减少，而使江淮流域的降水增多。由此可见，青藏高原积雪深度的变化对中国夏季降水的多寡起关键作用，已成为气象工作者预测中国夏季降水的重要因子之一。因此，研究高原的降雪和积雪深度的变化不仅对高原天气和气象服務有指导意义，还对整个气候变化的了解具有重要意义。目前对高原冬季积雪和强降雪天气的研究多集中在青藏高原[11-14]和西藏西南部的暴雪天气[15-17]，对藏北暴雪天气的气候特征以及暴雪天气的环流形势和造成降雪的主要影响系统研究较少。本研究利用藏北各站31年的地面资料，应用气候诊断方法分析出藏北暴雪天气的气候特征，并对造成藏北暴雪天气的环流和影响系统进行分析归纳，以期对藏北暴雪天气气候特征以及变化规律有更清晰的认识，提高该区域的预报准确率，更好地为防灾减灾提供技术支撑。

1 资料选取与方法

根据西藏地理和气候特征，将西藏分为藏北、南部边缘、沿江一线和东部地区，图1为藏北观测站分布图。从图1观测站分布可以发现，藏北中东部那曲至丁青一带观测站比较密集，西部的狮泉河至申扎之间的观测站分布较稀疏。

暴雪天气过程的筛选和定义：选取了1988—2018年1—12月39站逐日的地面降水观测资料、逐日天气现象和逐日积雪资料。根据规定，测站  24 h内（前一天20：00至当天20：00或当天8：00时至次日8：00）降雪量≥10 mm、24 h积雪≥1 cm时该测站达到暴雪量级，为了排除各雨雪和雨夹雪难以区分的观测站，在满足降雪量≥10 mm的同时，需满足24 h积雪≥3 cm，同时周围有2个以上站点出现中雪及以上天气，降雪量≥2.5 mm，24 h积雪≥1 cm，记为一次区域性暴雪天气过程。筛选出藏北出现暴雪天气165 次，其中区域性暴雪过程有47次，应用气候诊断、小波分析和显著性检验等方法进行了气候特征分析，在此基础上挑选出造成暴雪天气的环流，并进行分类分型，最后归纳总结出藏北区域性暴雪的典型环流和主要影响系统。

2 结果与分析

2.1 暴雪气候的变化规律

2.1.1 暴雪的空间分布特征 由图2可以看出，31年中藏北一带各站均出现了暴雪，从空间分布看，藏北暴雪具有很明显的地域性，呈西部少、东部多的特征，且各站的暴雪日数分布很不均匀，西部干旱区发生暴雪的频次较少，东部湿润气候区发生暴雪的频次较高。暴雪主要集中在偏东的那曲、嘉黎和丁青，中心位于嘉黎县（89 d），是暴雪出现最多的1个站;暴雪日数在10～30 d的站有那曲、丁青;暴雪日数在5～9 d的站点比较多，主要分布在班戈、安多、申扎、当雄、索县和比如，分布比较广，无明显的地域性;暴雪日数在1～5 d的站主要分布在藏北最偏西的2个站，分别是改则和狮泉河。从图3可以看出，藏北暴雪雪量与暴雪日数的分布有着明显的相关性，具有一致性的分布特征，暴雪日数最多的嘉黎县雪量明显的比其他站多，累积雪量为1 476.5 mm，丁青（466.0 mm）、那曲（219.8 mm）次之;索县、比如暴雪日数与申扎和当雄的暴雪日数相同，均为8 d，但东部各站暴雪雪量比西部申扎和当雄站多，索县、比如暴雪累积雪量均为109.2 mm，而申扎和当雄的累积雪量不足85 mm，由此可见申扎和当雄站的暴雪雪量和暴雪日数无显著相关性;西部的狮泉河和改则的暴雪日数和暴雪雪量有着显著的相关性，2个站暴雪日数均为1 d，且暴雪累积雪量也很少，不足20 mm。从藏北暴雪日数和雪量的空间分布看，暴雪发生的高频区主要集中在藏北偏东的站点，暴雪高频区也是暴雪雪量集中区域，西部暴雪频次和雪量明显少于东部。

2.1.2 暴雪的积雪深度分布特征 雪后大面积的积雪覆盖和堆积以及气温低不易融化极易造成雪灾[18]。积雪深度是气象上用来表征积雪的参数。由图4可知，年平均积雪深度和年最大积雪深度分布都很不均匀，自西向东逐渐递增，西部各站积雪深度明显小于90°E以东的站点。主要表现为2个高值区和2个低值区，年平均积雪深度和年最大积雪深度的高值区比较一致，而低值区略有偏差。年平均积雪深度和年最大积雪深度的高值区都在东部的嘉黎和丁青，嘉黎年平均积雪深度为35.6 cm、年最大积雪深度为39.0 cm，丁青年平均积雪深度为9.6 cm、年最大积雪深度为24.0 cm;年平均积雪深度的低值区为暴雪日数最少的狮泉河（0.2 cm）和改则（0.4 cm），其余各站年平均积雪深度在2.0～5.0 cm。年最大积雪深度的低值区为西部的狮泉河（7.0 cm）和安多（9.0 cm），其他站的年最大积雪深度在11～20 cm。从年平均积雪深度和年最大积雪深度的分布来看，中东部积雪明显比西部深，区域差异明显;年平均积雪深度和年最大积雪深度大值区出现在暴雪日数和暴雪量最集中的区域。

2.2 暴雪的时间变化特征

2.2.1 暴雪的年际变化特征 从年际变化（图5）可以看出，1988—2018年藏北暴雪频次主要呈减少的趋势，1988—1995年为少发期，1996—2002年为暴雪多发期，暴雪的频次比前期略有增长，2003年以后为暴雪少发阶段。20世纪90年代初暴雪次数减少不明显，以每10年0.2站次的频率减少，2000年后暴雪减少的频次很明显，以每10年2站次速度减少，减少的趋势通过0.05水平显著性检验。暴雪日数的减少可能与全球变暖的气候背景有关，近年来高原各地的气温普遍升高不少，尤其是冬季温度升高的幅度最明显[19]，导致了一部分降水为降雨或雨夹雪，不利于暴雪的产生。藏北暴雪最多的一年出现在2002年，出现11次，为同期最大值，比历史同期偏多60%以上，1995年和2015年为暴雪最少年，仅出现1次，为同期最小值，比历史同期偏少40%。

从图6可以看出，藏北暴雪雪量存在明显的年际变化，1988—1995年暴雪雪量呈减少的趋势，1996—2005年暴雪雪量呈上升的趋势，2006年以后暴雪雪量呈持续下降的趋势，每10年分别减少了2.4 mm，减少的趋势通过0.05水平显著性检验。暴雪雪量2002年最多，雪量达207 mm，年暴雪雪量最少的年份是1995年，雪量不足30 mm，为31年中暴雪雪量最少的一年。这说明藏北的年暴雪次数与暴雪雪量存在正相关关系，即藏北暴雪次数偏多的年份雪量也偏多，暴雪次数偏少的年份雪量也少。

2.2.2 暴雪的季节变化 从1988—2018年藏北各月暴雪次数（图7）可以看出，藏北暴雪主要集中在每年的9月至翌年的6月，第一峰值出现在5月，出现53次暴雪;4月为第二峰值，出现27次;7月、8月为暴雪的间歇期，该时期高原平均温度较高，降水基本是以雨为主;12月至次年2月为暴雪的少发期，暴雪出现的次数都比较少。从暴雪的季节分布看，暴雪主要集中在3—5月，春季出现次数最多，共出现93次，春季为暴雪的多发期，其次是秋季（9—11月），共出现28次。

2.2.3 暴雪时间尺度周期明显 对1988—2018年藏北暴雪進行了Morlet 小波变换（图8），发现31年间暴雪次数存在明显的周期变化，其中3、5、10年的周期变化最为明显。3年的周期变化一直存在，强度也比较强，但时间尺度很短;5年的周期变化从20世纪90年代初期出现，强度从21世纪00年代后开始增强;10年的周期变化从20世纪90年代中期出现，强度从20世纪90年代末开始增强，至21世纪00年代末达到最强，近5年的强度有所减弱（图8a）。方差图中，存在2个比较明显的峰值区，分别是3、10年，其中最大峰值对应3年，为第一主周期，10年对应第二峰值，为第二主周期（图8b）。

2.3 暴雪环流分型

对1988—2018年藏北强降雪资料进行统计分析后发现，31年间大雪过程占61%，暴雪过程占39%，其中大暴雪占5%，特大暴雪占3%。统计分析出暴雪165次，挑选出区域性暴雪47次，根据500 hPa影响系统和大尺度环流背景，总结归纳出藏北暴雪天气的环流特征，将环流分为4型，分别为印度低压型、北脊南槽型、阶梯槽型和巴尔喀什湖低槽型。

2.3.1 印度低压型 每年4—5月和10—11月为孟加拉湾风暴多发时期，南部热带系统活跃[20]。中高纬环流呈径向型，印度至孟加拉湾一带的低值系统或孟加拉湾风暴登陆减弱后的低值系统外围云系携带充沛的水汽和能量，云系沿西南风北上与北部冷空气在高原汇合，造成暴雪。此型在藏北的暴雪中发生较少，共4次，只占藏北暴雪的8.5%，多发生在10月和5月。500 hPa环流上（图9a）中高纬度地区为二槽一脊型，西太平洋副热带高压（下称副高）位置偏西，西脊点在东经90°E附近，巴尔喀什湖附近有一深厚的低压槽区，高原上主体受西南气流控制，印度半岛至孟加拉湾附近热带低压位置偏西位于83°E、17°N附近，低压中心附近风速增大至18 m/s以上时，西南低空急流的建立有利于南部水汽输送，西北侧巴尔喀什湖低压槽不断分裂冷空气上高原，冷暖空气在藏北汇合，造成藏北的暴雪天气。

2.3.2 北脊南槽型 从500 hPa环流上看，中高纬度地区为两槽一脊控制，巴尔喀什湖至贝加尔湖附近为高压脊区，高压脊区加深向东北方向扩展，逐步形成北高南低的环流场，脊前西北气流在东移的过程中分裂冷空气南下上高原，南支槽位于高原西部，与北部冷空气配合造成暴雪天气，共有17次暴雪属于此型，占藏北暴雪的36.2%。根据环流形式和影响系统的配置可将此型分为西部型和东部型。

西部型：伊朗高压向东发展，中心位置偏南，藏北东部为弱脊控制，短波槽位于藏北西侧，受地形和高原东侧脊区的影响，高原西部的短波槽北抬，且移速较慢，南部暖湿气流沿西南风输送至高原，暴雪区位于藏北西部狮泉河至安多一带，但强度不是很强（图9b）。

东部型：伊朗高压中心位于70°E附近，向东北方向发展，高原西部受伊朗高压外围的西北气流控制，高原东部受一东北西南向的切变线控制，南支槽在83°E附近，受伊朗高压的影响不断东移，南支槽前西南气流引导南部水汽上高原，冷暖空气在藏北偏东一带汇合，造成藏北偏东一带的暴雪天气，藏北偏西各站受伊朗高压边缘西北气流的影响出现降温天气（图9c）。经统计，此型中藏北一带受低涡和切变造成的暴雪有11次，占北脊南槽型的64.7%。暴雪区主要出现在低涡、切变的东南侧和南支槽槽前。

2.3.3 阶梯槽型 500 hPa环流上，中高纬自西北向东南方向可以分析出两个或多于两个的西风槽，两槽呈阶梯状配置，在暴雪过程中北支槽为暴雪天气提供强冷空气，南支槽提供充沛的水汽，共有13次暴雪属于此型，在藏北暴雪中占27.7%。北支槽在500 hPa环流上可分为东北-西南向的竖槽和东西向的横槽。根据阶梯槽的位置和暴雪落区的不同，环流分为西部型和东部型。

西部型：南北两支槽呈阶梯状配置，北支槽位于80°E、45°—55°N，南支槽位于70°E、30°—40°N附近时，北支槽加深东移，分裂冷空气上高原，南支槽前西南暖湿气流与北支槽后强盛的冷空气在藏北西部交汇，形成暴雪天气（图9d）。

东部型：南北两支槽的位置比较偏东，北支槽位于85°E、40°—50°N，南支槽位于75°E、20°—30°N附近时，巴尔喀什湖附近的高压脊向东北向扩展，北支槽进一步加深南压，在东移南压的过程中分裂冷空气上高原，当巴尔喀什湖附近的高压脊发展缓慢，易在高原北侧形成冷涡，冷涡附近多短波槽活动，加上南部南支槽的东移影响，使得南支槽前西南风增大，有利于南部水汽输送，冷空气与暖湿气流在藏北那曲至丁青一带交汇，形成暴雪天气（图9e）。

2.3.4 巴尔喀什湖低槽型 500 hPa上巴尔喀什湖附近有冷涡或冷槽活动时，在东移的过程中分裂冷空气南下上高原，加上南部南支槽的影响，冷暖空气在高原上汇合，形成大面积的降雪天气（图9f），此型在藏北的暴雪过程中占27.7%，有13次暴雪属于此型。巴尔喀什湖北侧高压脊附近的西北气流引导冷空气东移，使巴尔喀什湖附近冷涡不断南压，分裂短波槽上高原，藏北一带受切变线影响，南支槽位置比较偏南，槽前西南风速均在20 m/s以上，槽前的西南风有利于南部暖湿气流的输送，冷空气与暖湿气流在藏北交汇，暴雪区易出现在槽前和切变线附近。

2.4 暴雪的影响系统

通过对47次藏北区域性暴雪的环流分析，总结出造成此类天气的主要影响系统有南支槽、低涡-切变、热带气旋、高原槽和西南气流。

2.4.1 南支槽 南支槽是中纬度西风急流遇高原阻挡，分为南、北两支气流，北支移速很快，南支受地形影响，移速减慢，强度增强，每年的11月至次年1月维持稳定少动[21]。南支槽位置在70°—85°E、20°—30°N时对高原降雪的水汽输送起着重要作用。造成暴雪天气的关键是冷暖空气的配置，南支槽前的西南暖湿气流引导南部水汽北上高原[22]，尤其是暴雪过程中南支槽前的西南暖湿气流与西太平洋副高外围西南暖湿气流汇合时，增强了南部水汽的输送，与北部冷空气在藏北汇合，造成大范围的暴雪天气。

2.4.2 低涡-切变 低涡-切变是造成高原降水的影响系统之一[23，24]，高原上冬季低涡-切变没有夏季活跃，但也是造成降雪的主要系统。高原上冬季和春季受低涡-切变的影响，高原以及周边易出现大到暴雪天气，并造成灾害[25]。巴尔喀什湖附近的高压脊东北向扩展，高原上冷空氣活动频繁，藏北经常有低涡-切变线活动，低涡-切变线与南支槽前西南暖湿气流配合，造成藏北大范围的降雪过程，暴雪区常发生在低涡的东南侧或切变线的南侧，随着南支槽的东移减弱，降水过程结束。

2.4.3 热带低压 暴雪天气的形成除了有强盛的冷空气外，源源不断的水汽输送也是形成暴雪的关键。孟加拉湾是高原上造成强降水的水汽源地之一[26]，南部热带低压外围云系沿西南风北上高原，为暴雪天气提供了充足的水汽，加之每年的秋季和春季是南部孟加拉湾热带风暴的暴发期，热带风暴登陆减弱为低压时，外围云系携带大量水汽和能量，云系沿南支槽前的西南气流将水汽输送至高原，与西风槽带来的冷空气在藏北汇合，造成暴雪。

2.4.4 高原槽 高原槽是冬季高原降雪的主要影响系统。500 hPa高空上，巴尔喀什湖附近有冷涡或冷槽活动时，不断分裂短波槽上高原，高原西北部西风槽活动频繁，暴雪形成除了有充足的水汽外还需要有强盛的冷空气影响，南支槽引导南部充沛水汽输送至暴雪区时，北部的冷空气就起着关键作用。

2.4.5 西南气流 500 hPa强盛的西南气流将孟加拉湾和阿拉伯海水汽输入降雪区。低空急流的配置更有利于暴雪的发生和发展，暴雪前24 h 500 hPa 环流上高原及周边西南风变得密集且强度有所增强。由风速可以看出，暴雪发生前藏北风速比前期有所增大，藏北以南地区西南风速增大的尤为明显，都增加了4 m/s以上，印度半岛至孟加拉湾一带的西南风速从原来的8 m/s增大至14 m/s以上，尤其是暴雪发生时南部的西南风风速增大至18 m/s，此时高原南侧西南低空急流的建立更利于南部水汽的输送，为暴雪区提供了充沛的水汽。

3 结论

1）1988—2018年藏北暴雪日数、暴雪雪量、年平均积雪深度和年最大积雪深度的空间分布具有很明显的地域性，呈西部少、东部多的特征，区域差异很明显。

2）1988—2018年藏北暴雪次数和暴雪雪量年际变化均呈减少的趋势，20世纪90年代初暴雪次数以每10年0.2站次的频率减少，2000年后以每10年2站次的速度减少;2006年以后暴雪雪量每10年减少2.4 mm，减少的趋势通过0.05水平显著性检验。

3）1988—2018年藏北暴雪的季节分布呈双峰型，主要集中在每年的9月至翌年的6月，第一峰值出现在5月，4月为第二峰值;暴雪次数存在明显的周期变化，但周期变化的时间和强度不同，各有不同显著区域。

4）藏北暴雪天气的主要环流特征可分为4型，分别为印度低压型、巴尔喀什湖低槽型、北脊南槽型和阶梯槽型;主要影响系统有南支槽、低涡-切变、热带低压、高原槽和西南气流。

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