2000－2015 年青藏高原切变线统计特征分析外文翻译资料

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2000－2015 年青藏高原切变线统计特征分析

李潇濛 赵琳娜 肖天贵 杨瑞雯

（1.成都信息工程大学大气科学学院，高原大气与环境四川省重点实验室，四川成都 610225;2．中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室，北京 100081）

摘要：为了研究高原切变线特征及其与我国降水的关系，利用青藏高原低涡切变线年鉴统计分析2000到2015年高原切变线的活动特征及其影响下的降水特征。结果表明，高原切变线发生源区主要集中在西藏中部和东部，青海省西南部，高频区位于那曲县附近。2000～2015年高原切变线共生成591条，移除为87次，移除率为14.72%。高原切变线的出现和移除均以高原东部切变线为主。夏季半年的高原切变线活动程度明显高于冬季半年，5—9月是高原切变线发生和移除的最多，8月达到峰值。高原切变线在四川省内移除数量最大，占65.52％。63.45％的高原变切线生命史在12h内；对于移除高原切变线，78.16%生命史为24～36h。移除高原切变线生命史一般比未移除的切变线的生命史长，影响高原切变线移除的系统中，西风槽系统的影响最大，东移除的高原切变线影响的下的降水范围更广，降水强度也更大。

关 键 词: 气象学; 高原气象; 高原切变线; 统计特征; 影响系统; 降水。

CLC number: P426． 6 Document code: A

doi: 10．16836 /j．cnki．jcuit．2018．01．016

1. 引言

青藏高原切变线是在独特的高原地理环境下形成的特殊天气系统。也是影响高原地区降水的重要天气系统。高原切变线不仅影响高原地区的气候变化，而且影响高原下游广大地区的气候变化。高原低涡和切变线东移对中国西南部和东部降水有很大影响。在夏季，暴雨、洪水、泥石流、滑坡等， 我国西部地区频繁发生，这与高原低涡、高原切变线和高原天气系统有很大关系。冬春季，由于高原切变线的活动，高原东部及周边地区发生大雪，造成牧区雪灾。因此，对高原切变线发生发展的背景环流场进行分析研究，高原切变线系统与不同天气系统的相互作用及其对天气的影响，揭示高原切变线系统对暴雨的影响机制将对我国高原及其周边地区的天气预报产生深远的意义。同时，防止夏季洪涝灾害和冬春季大雪方面发挥了重要作用。此外，中国人民的生命和财产安全得到了极大的保障。

高原切变线的研究可以追溯到20世纪60年代初，首先；罗斯维对冬季东部高原切变线的成因进行了综合分析[6]，随后几年，高原切变线的研究全面展开。人们普遍认为，高原切变线包括准东西向和准静止横向切变线以及准南北向移动垂直切变线; 高原横向切变线的发生率是高原垂直切变线的两倍; 切变线通常在6月份频繁发生，而在9月似乎最不活跃。叶笃正1979年指出，当高原边界层浅层系统满足适当的高海拔条件时，切变线会发展并移除高原。此后，进行了第一次和第二次西藏 - 高原气象科学试验。第二次实验更加注重高原切变线动力特性的研究，成为我国高原气象研究取得的重大突破之一。在实验中，Wang Wen，Zhang Xiaoling etc.指出二维非线性对流的不稳定性描述了切变线在向东伸展和向南移动过程中的作用，以及切变线的形成，发展与高原局部涡度中心和涡度带的产生之间的密切关系。Meanwhile，Yu Shuhua etc．表明在高原活动期间低槽和切变线的动能预算存在一些差异，高原切变线是四川盆地西部突发性暴雨增加的主要原因之一。与此同时He Guangbi etc．研究表明，横向切变线处于相对温湿的区域。 它的收敛上升运动与正涡度区重合。此外；西藏—高原气象研究拉萨集团，李乐清等分别利用 1969-197,1998-2004,2000-200,2007-2015的数据分析了高原切变线活动规律，指出与高原向东移动的切变线相比，切变线最终在原地消失更为明显；高原切变线主要维持在高原地区时，对高原地区的天气变化也有影响，当高原切变线移除高原时，主要影响高原东部的天气。2013年，Yu Shuhua et al．总结了近13年来西藏 - 高原切变线对中国降水的影响，指出高原切变线对夏季高原和其他地区降雨的范围和强度的影响越来越大。目前，虽然气象学家对高原切变线进行了大量的研究，但高原切变线的发生和发展对高原和西南地区降水的影响研究还比较薄弱。从上述研究中可以看出，高原切变线的统计年份不连续或近年来缺乏统计结果，以及需要通过统计分析解决的几个问题，包括哪些地区主要受我国高原切变线的影响？它的生命史有哪些特点？什么系统影响高原切变线并使其从高原移除？此举主要关注哪些方面？本文利用成都市气象局气象研究所编制的“青藏高原涡旋切变线年鉴”2000年至2015年影响的时间变化特征和降水特征，并对2010年7月和2012年8月的两次暴雨病例进行对比分析，为这样的天气系统提供参考。

1. 数据与方法

2.1研究数据

1. 青藏高原涡旋切变线年鉴“由成都市气象局气象研究所编制（2000-2015），以下简称”年鉴“。
2. 中国国家地面气象站的每小时的降水数据，从2010年7月至2012年8月的常规6小时高空观测数据。

2.2方法

为了便于在统计分析中描述高原切变线的活动特征，给出以下定义：

高原切变线：它在500 hPa等压面上反映在青海西藏高原上，温度梯度较小，3个或2个风向相反站的辐合线长度大于5个经度/纬。

高原东（西）切变线：根据高原切变线的不同位置，位于东经92.5°E的切边线被称为高原东（西）切变线。

高原水平和垂直切变线：根据高原切变线的不同方向，可分为准东西向横向切变线和准南北向垂直切变线，高原垂直切变线与经度的夹角小于45°。

从高原上移除的高原切变线：在高原切变线的运动过程中，超过一半的长度从高原区域移除。

高原切变线的移除概率：高原切变线移动的数量与高原切变线的总数之比。

冬季和夏季半年：冬半年是指当年的11月至12月，以及次年的1月至4月; 夏半年是指五月至十月期间。

选择2010年7月和2012年8月受高原切变线影响的两次暴雨过程，其中影响2010年7月暴雨的切变线S1019最终从东南方向移除东部高原; 2012年8月影响暴雨的S1224高原切变线最终移至高原东南，但未从高原移走。基于地面气象站的1小时降水资料和NCEP再分析资料，结合同期观测资料，分析了两个暴雨期过程降水量与切变线路径的差异，并进一步分析了切变线活动对降水发生发展的影响特征。

3.高原切变线的活动特征

从2000年到2015年，共有591条高原切变线。从图1中可以看出，高原切变线的出现主要集中在西藏中部和东部以及青海西南部，高频区位于那曲县附近。图1（b）是切变线的末端位置分布，表明高原切变线的末端位置集中在四川省，切变线可以到达的最北端位置是甘肃北部，最东端是西部湖南，最南端是云南南部，可以看出高原切变线的运动路径范围较大，影响范围相对较宽，其中四川省受影响最大。

1. 源区 (b) 结束位置

图1高原切变线从2000到2015的分布图

图2（a）表明，过去16年中，高原切边线次数呈现缓慢增加的次数，其中2000年至2015年共出现578条高原东切变线，其中次数最多的是 2009,59次; 高原西切变线共出现13次，年平均发生次数不到一次。高原东切变线的概率达到97.80％，因此高原切变线集中在高原东部。

2000年至2015年，夏季半年高原切变线总计449次，占76.75％，冬季半年为136次，占23.25％，夏季高原切变线出现较多，如图2（b）所示，高原切变线的月变化呈先上升后下降的趋势，月平均值为49.25倍。高原切变线在主要集中在5月至9月，共计401次，占全年的67.85％，其中，8月是最频繁的一个月，为98次。高原东切变线出现次数的月变化趋势与切变线总数大致相同，即8月是最频繁的月份，而高原西切变线除了2月，4月，11月，12月份外均未出现。其余月份的发生次数较平均，稳定在1至3次。可以得出结论，夏半年的切变线比冬半年的切变线活跃得多，发生和发展的次数也高于冬半年。因此，夏半年， 尤其是5月至9月，是研究切变线形成和运动的最佳时机，这是造成中国西部和高原夏季降水的重要原因之一。

2000年至2015年高原切变线的发生

从图1(b)中可以看出，高原切变线的活动范围较广，其移动往往伴随着下游地区的暴雨。那么2000年到2015年之间高原切变线的数量和概率的变化是什么？在过去的16年中，高原切变线被移除了87次，移除概率为14.72％。其中，高原东切变线为86次，占98.85％; 高原西切变线仅在2003年被移除一次。因此，高原切变线的移除也受东切变线的支配。从月移除变化来看，8月份也是高原切变线移除最多的月份。图3（a）显示了不同类型和不同时期的高原切变线的移除概率的年变化。如图所示，高原东切变线的移除概率在2007年和2009年达到最大值，移除概率分别为44.12％，45.76％，剩余年份的移除概率稳定在0％至20％之间，其中2014年的最低值为2.33％; 虽然高原西切变线的移除数量与高原东切变线的移除数量相差不大，但2003年西切变线的移除概率达到了100％，这意味着一年内产生的高原西切变线全部被移除。

在过去的十六年中，高原切变线在夏半年中被移除了69次，在冬半年中移除了18次，分别为79.31％和20.69％。夏季半年高原切变线的移除概率与东部高原相似，表现出“M”型变化，最大值也出现在2007年和2009年。此外，仅在2000,2007,2008和2010年，冬季半年有切变线移除，移除概率在20％至40％之间。

图3（b）显示了不同地区高原切变线的移除数量的变化，其中四川省高原切变线的移除率最大，为57次，占总移除次数的65.52％。此外，在甘肃，山西和云南，有8次，7次和7次移除，占25.29％; 湖南和重庆分别有3次，贵州和宁夏有1次。

图3为从2000到2015的高原切变线

表1是根据年鉴统计数据影响高原切变线移除的主要系统，如表中所示，主要系统共有10个类别，其中最具有影响力的系统是西风槽，影响率达28.74％，其次是青藏高压和副高，分别为19.54％和18.39％。

表1影响2000〜2015年青藏高原切变线移除的主要系统

主要影响系统 高原切变线移除次数

青藏高压 4

副热带高压 16

北支槽 4

河套高压 3

南亚高压 17

西风槽 25

亚洲高压 3

青海高压 3

西藏高压 8

伊朗高压 1

合计 87

不同类型的切变线的持续时间是不同的，如图4所示，当生命史为12 h时，切变线数最多，共375次，占63.45％，而当生命史为24小时，共计149次，占25.21％。随着生命史的逐渐延伸，高原切变线的数量呈下降趋势，其中高原切变线的最长持续时间为72 h，仅出现一次，切变线最终从高原东部移除。对于未移除的高原东切变线，其生命史与高原切变线的生命史相似。对于移除的高原东切变线，其生命史集中在24～36h之间，高原东部共有68次移除，占78.16%；高原西部只有一条切变线移除，持续时间为60小时。可以看出，被移除的高原切变线的生命史一般比未移除的高原切变线的生命史长。

图4、高原切变线2000～2015的生命史分布图

1. 高原切变线对中国降水的影响

高原切变线与高原及其下游地区夏季暴雨的原因密不可分。高原切变线对暴雨提供了充足的水汽条件，流场收敛性、正涡度和上升运动使降水能够不断地发展与持续。图5是2000年至2015年不同省份降水极值数的统计，近16年来，共有574条高原切变线导致降水发展，占97.12％，可见受高原切变线影响的降水过程概率极高，不容忽视。如图5所示，高原切变线引起了大范围的降水，其最北端的位置是内蒙古，最南端是云南，最西端是西藏，最东端是安徽;在切变线降水的影响下，四川省出现的降水极值最多，达195次；其次是西藏，共149次，青海、云南、甘肃和重庆降水极值也较多，分别为78、53、26和19次。其中，西藏和青海的降水极值在0.1~30 mm范围内，与其高原气候特征有关。四川省高原切变线影响下极端30

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