青海省冰雹特征分析
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作者: 林春英 王黎俊 韩辉邦
摘要 选取1989―2015年青海省49个站气象资料和中国气象灾害大典等资料，对冰雹时空分布进行统计分析。结果表明：青海地区降雹南部多、北部少，山区多、河谷少；各月平均雹日明显小于年均雹日，相同时段内，高原多于盆地，山区多于河谷。近28年青海省年冰雹日数呈减少趋势。冰雹发生主要集中在下午至傍晚。产生东北部冰雹的高空天气系统主要有蒙古冷涡型、新疆东移小槽型和西北气流冷温槽型；产生南部冰雹的高空天气系统主要有高原小槽型、低涡切变型和副高边缘型。
关键词 冰雹；时空分布；天气系统；青海省
中图分类号 P429 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2016）18-0173-03
冰雹是一种剧烈的天气现象，由暖背景下的强对流系统所引发[1-2]。冰雹具有来势猛、强度大、持续时间短等特点，对农业产生巨大危害[3]。
青海省位于青藏高原东北部，位于东经89°35′～104°04′，北纬30°39′～39°19′，属夏季副热带急流徘徊的纬区（北纬35°～40°），加之境内地形错综复杂，地表性质差异很大，地形起伏较大，高山众多，沟壑相连，冰雹灾害成为影响经济发展的重要因素，青藏高原是我国雹日最多、范围最广的地区[4]。党积明等[5]研究表明青海省平均降雹日数为9.9 d/站，仅次于西藏自治区11.1 d/站，远大于其他省区。目前，冰雹的研究主要集中在预报方法及物理机制方面[5-9]。该文利用青海地区49个站1961―2015年冰雹逐日资料，详细地研究了青海省冰雹的气候特征，并初步探讨了青海冰雹天气形成的气候背景，以期为青海地区农业区域种植规划、防雹减灾和决策服务等工作提供科学参考。
1 资料与方法
资料主要为青海省1989―2015年49个气象观测站冰雹资料。其次为《中国气象灾害大典》（青海卷）同一时期的冰雹资料。如果有1个站或2个站发生冰雹天气，定义为1个局地冰雹日；若持续2 d或以上的局地冰雹天气，则定义为持续性局地冰雹天气过程；若3个站或以上发生冰雹天气，定义为1个区域性冰雹日，若持续2 d以上的区域性冰雹天气，则为持续性区域冰雹天气过程。在某站有降雹现象的1个观测日叫作冰雹日；根据《地面气象观测规范》，气象日界区分为20：00，因此某一次冰雹过程跨越20：00，按2个冰雹日计算[10]。
2 结果与分析
2.1 地理分布特征
青海地处中纬度，是副热带急流和西风带气流交汇、徘徊的地区，加之境内地形错综复杂，地表性质差异大，这一切使青海省成为国内降雹日数最多，雹灾最广的地区。从历史冰雹观测数据来看，一年中发生冰雹天数最多的台站是沱沱河，在1989年有年雹日38 d的记录；其次是久治，2005年曾发生过25 d冰雹。
从图1可以看出，青海南部为年雹日最多的地区，年雹日数大多在8 d以上，其中杂多、清水河、久治多达10 d以上。其次是东北部地区，刚察、门源、互助等地的雹日在4 d以上。柴达木盆地由于极其干燥，所以为本省雹日最少的地区，平均为0.1～2.1 d。冰雹最少的县站是格尔木，几乎不出现冰雹天气。
地形对冰雹的分布有重要影响，山区的地形有利于冰雹的形成，雹日一般多于平原。
在相同时段内，青海雹日高原多于盆地，山区平均雹日明显多于河谷。青海地区冰雹多发生在山区，沱沱河年平均雹日可达16 d，久治14 d以上。沱沱河年平均雹日及6―8月雹日均最多。
2.2 时间分布特征
2.2.1 年际变化。从1978―2015年冰雹发生情况看，青海年平均雹日为33.6 d，年雹日最多58 d（1989年），最少为16.8 d（2013年）。20世纪80―90年代年平均雹日最多，21世纪有所下降，这可能与20世纪90年代青海省在东部农业区开展了高炮防雹作业有关（图2）。
2.2.2 月变化。除了1月、2月和12月以外，其他月份青海省均有冰雹记录，但主要集中在6―8月。从图3可以看出，98.6%的冰雹累计发生在5―9月，其中以7月发生最为频繁，占总站日数的34.9%。
2.2.3 日变化。青海高原冰雹的日变化非常明显。据统计资料，青海地区冰雹发生在白天的占86.4%，晚上占13.6%。降雹时间主要在12：00―20：00，尤其是集中在14：00―18：00，占降雹总次数的52%。据对互助县的多年观测，成灾冰雹绝大部分发生在12：00―20：00，夜间（20：00至次日6：00）虽也有降雹，但所占比例很少，仅仅9%左右；8：00―12：00约占4%；6：00―8：00全省均未出现过降雹，10：00―12：00约占降雹总数的3.5%；20：00―22：00全省降雹也较多，约占总数的5.5%。
2.3 冰雹强度
一般情况下，冰雹直径越大，越容易成灾，直径 >15 mm的强冰雹成灾概率为70%。从表1可以看出，弱冰雹（直径<5 mm）占总观测次数的51.2%；中等冰雹（直径5～15 mm）占43.4%；强冰雹（直径>15 mm）占4.8%。青海的冰雹出现在4―10月，但造成灾害的冰雹出现在6―8月，在此期间出现得也最多，占全年的60%～80%。这正是大部分农业区的主要作物处于抽穗至成熟的发育阶段，损失较大。
2.4 主要冰雹移动路径和产生源地
受大气气流及山形走势的影响，西北―东南走向和从西向东是青海地区冰雹移动的主要路径。而青海地区冰雹产生则有3个源地：一是黄南州和果洛州东南久治冰雹源地，发源于祁连山，影响青海东北部；二是刚察县冰雹源地，发源于祁连山，影响青海东北部；三是称多县清水河和曲麻莱县冰雹源地，发源于山脉巴颜喀拉山和阿尼玛卿山，影响青海南部。
2.5 产生冰雹的天气系统
根据历史资料和青海省冰雹的特点，将青海省冰雹的天气系统分为东北部地区冰雹的天气系统和南部地区冰雹的天气系统。 2.5.1 东北部地区冰雹的天气系统。新疆东移小槽型、蒙古冷涡型、西北气流冷温槽型是青海省东北部冰雹天气的500 hPa天气高空环流形势的3种类型。新疆东移小槽型在巴尔喀什湖到新疆为一高压脊，青海省主要受脊前西北气流控制，在哈密或柴达木盆地常有小槽沿西北气流下滑。蒙古冷涡型在欧亚上空为两槽一脊，在乌拉尔山及蒙古地区分别为低压槽，新疆为一高压脊，青海省处于脊前西北气流中，高原主体为反气旋控制，这种形势常比较稳定。西北气流冷温槽型在西西伯利压为一低值区，新疆到青海省上空处于该低压底部的西北气流中，温度槽南压到青海湖以南地区，或者在北纬35°～40°、东经95°～100°附近有一 -12 ℃或-16 ℃的闭合冷温度中心。
2.5.2 南部地区冰雹的天气系统。高原小槽型、低涡切变型和副高边缘型是青海南部地区冰雹天气的500 hPa天气高空环流形势的3种类型。高原小槽型在乌拉尔山东部到帕米尔高原为一深厚的低压槽，青海省南部地区处在该槽底部的偏西南气流中，并伴有小波动。低涡切变型在500 hPa环流形势上，巴尔喀什湖附近为一低槽，槽底分裂的冷空气活动较频繁，青海省南部有低涡或切变生成，常造成青海省南部地区的冰雹天气。副高边缘型在副热带高压西脊点已经西伸到东经100°，北纬30°附近，500 hPa 584等高线控制青海省南部地区，当地处在副热带高压西侧的偏南气流中，并不断有小波动产生，有源源不断的水汽向高原输送。
3 结论
从空间分布来看，青海地区降雹南部多、北部少；在相同时段，高原多于盆地，山区平均雹日明显多于河谷。
从时间分布来看，青海地区冰雹具有明显的年、月和日变化特点：20世纪90年代以来，青海省年冰雹日数呈减少趋势；从月份来看，5―9月冰雹占全年总数的98.6%，其中7月发生最多，占34.9%；按昼夜来看，白天冰雹占86.4%，晚上占13.6%。
青海地区冰雹发生后常沿山前向东或东南移动，主要有3个冰雹产生源地。
青海省冰雹的天气系统分为东北部地区冰雹的天气系统和南部地区冰雹的天气系统。产生东北部冰雹的高空天气系统主要有蒙古冷涡型、新疆东移小槽型和西北气流冷温槽型；南部冰雹的高空天气系统主要有高原小槽型、低涡切变型和副高边缘型。
4 参考文献
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