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1、简析九华 山地形对降水的影响丁仁海 ?苏化敏2王龙学2( l安徽 省九华 山气象管理 处九华山 2428n ;2 安庆 市气 象局安庆246000 )提要基于 九华 山测站多年降水 资料 , 利用周边气 象观测点及 山区不 同高度的降水对 比观测 资料 ,运 用大气 边界层物理学 及天气学分析方法 , 分析 山区降水特有的气象条件 , 并对 山区下 垫面因子对 强降水 形成机理的影响进行讨论 ?结果表明, 九华山测站的降水 ,无论是多年平均降水量, 还是降水过程的降水强度都明显偏多(强)于周边丘陵地区;山区地表的热力性质和山脉的动力抬升作用使得山区降水日数增多 ? 降水强度 增大 ?关锐词山区
2、地形降水特征天气分析一 ? 引言九华 山风景区位于安徽省池州市境内,为皖南斜列 的三大山系之一 ,整个 九华 山面积约 120 km , ?所属区域地形地貌复杂,沟壑纵横 , 山峰林立, 最高峰海拔 1342 m , 山区特征明显 ,主要山脉接近南北走 向 ?从 山下的柯村新区到最高峰的天台景区, 九华山各景点分布在不同高度上 ,所处地形地貌及气候也不尽相同 ?近年来通过对九华山气候特点的研究发现 ,九华 山不仅有皖南 山区多雨湿润 的气候特征 ,而且降水集 中 ? 强度大 ?统计九华山测站的多年平均降水量 , 明显偏多于周边丘陵地 区;分析几次强降水天气过程 , 山区的降水强度也 明显强于周
3、边测站 ?山洪灾害 的特点是突发性强 ,而山坡地表对 降水渗透性差 ? 蓄水能力弱 , 强降雨极易在山区引发洪水并诱发泥石流 ? 滑坡等地质灾害 ?对景点线路 ? 景区植被 ?生态环境危害较为严重 ,甚至危害人民生命财产安全 ?九华山的降水量偏多是山区地形对降水影响的结果 ?山区地形对降水是如何影响的,过去学者对这方面的专题研究少而零散,并多面 向于较大的山脉 ,涉及 内容可以归纳为:?山脉改变近地层的气流走向L? ?,生成地形性天气系统 ;? 山脉的抬升作用对过山天气系统的影响 ?在实际预报工作中,区域预报较少考虑小山丘地形对降水的影响,使山区单点预报增加了困难 ?本文以海拔高度在 100
4、0m 左右的山丘地形为分析对象,从影响降水天气的山区下垫面人手,试图分析边界层过程如何通过对近地层 的运动场 ? 水汽场及不稳定度 的调整 ,进而影响天气过程的降水量及其降水强度 ?并探讨山区地形触发强降水的物理机制 ,对山区局地热对流天气及不同路径的天气系统过境对山区降水的影响作分类分析 ?这有助于提高旅游景区的降水精细化分析预报水平,提高山洪灾害的防御能力 ?大气科 学研 究与应用 (20 0 8 . 2)二 ?九华山降水特征1.降水资料分析(l ) 年 ? 季降水量及降水 日数在九华 山四周选相邻 的站点 ,各站海拔高度见表 1 ,其中九华 山 ?黄山光 明顶为高山站 ,其余各站地处丘陵
5、 ?分别统计九华山与周边站点年 ? 季平均降水量及妻 0.1 m m 和)50 m m 的年平均降水 日数作对比分析(表 1, 九华山资料取 自 1983一2000 年 ,其他站取 自1971一2000 年),从年平均降水量和各季平均降水量的分布来看, 九华 山和黄 山高山站降水量明显大于周边降水量 ,属系统性偏多 ,尤其是夏季明显偏多 ?从表中的两项降水 日数还可以看出, 高山站 的暴雨 日数 () 5 0m m 降水 日数)明显多于周边 ,一般性降水 日数(表1 中后 2 项降水 日数之差)也多于周边地区 ?裹 l各站点海拔离度? . )?历年平均降水. (. m )及降水日橄 ? d )
6、站名九华山(街)黄山区石 台黄山光明顶绷 2 4 1 7 2 0姗 1 7 8朋 6 8 5 2 3 5 5 3 8 1 9 1服 2 0 7 6 2 2 7 1 2 2 2 43 . , 1 7 4 0 5 9 7 5 4 8 . 1 1 8驯FS已烈尔引l 八曰洲 L 7 2 . (2 4 6 6 2 6 9 2 0 3 8 2海拔 高度年平均 降水量12 月至 2 月降水最3 月至 5 月降水t6 月至 8 月降水t9 月至 11 月降水t) 0.1 m m 降水 日数) 50 m m 降水 日数64 7. 3珍县227 .5 6 4. 718 40 .4154 .6152. 918 0
7、. 39 .44 . 36 . 15. 84 .96. 96(2 ) 九华山降水垂直分布特点在景区内选取有 代表性 的 3 个测点分别为桥庵 ?百岁宫 ?天台, 其海拔高度分别为35o m ? 825 m ?1138 m , 桥庵 ?百岁宫分别位于山脉的东西两侧 ,天台接近山顶 ?1983 年 7月至 1986 年 6 月对 3 个测点曾作过 3 年垂直对 比观测, 现将不同高度测点 的逐月降水 3年平均与九华街测点(即九华山站 ,位于山脉的西侧 ,海拔高度为 64 7 .3 m )同年月的 3 年平均降水量差值绘制于图 1,从图中很清楚看出, 降水量随高度的变化在不同季节有很大区别 ?在 5
8、一9 月份的主汛期 ,天台降水量远多于九华街 ,桥庵降水量少于九华街 ,而百岁宫降水量略多于九华街 ? 即山区雨季降水量随高度增加而增大, 非雨季降水量随高度分布规律性不明显 ?(3)2007 年安徽全省降水分布情况气候统计表明 ,安徽省降水量的空间分布呈南多北少 ,2007 年为降水异常年份 ,与常年 同期相比北多南少 ?图 2 为安徽省 2007 年降水距平百分率的空间分布,合肥以南正常或偏少,合肥以北偏多,其 中淮北中东部显著偏多 5 8 成 ?安徽南部降水距 平百分率在一25% 以下 , 同属该地区的九华 山年降水量 2084.5 m m , 和常年 (2174 m m )相近 ,其降
9、水 距平百分率为一4%?显然 ,在降水异常年份九华 山降水量仍偏多于周边地区 ?另外, 该年 5一9 月份九华山汛期降水量为 13 2 9.7 m m ,居全省同期最多 ?简析九华 山地 形对降水的影 响8 0 6 0 4 0 2 0 0 0月份 o n?0叮? 通月 且O一一一? ? 划翎关世喇图 l各 测点月平均降水量 与九华街月平均降水量逐 月差值变化图 22007 年安徽省降水距平百分率(% )(4 ) 强降水过程的雨量分布特点山区雨量分布特点还表现在降水强度上 , 当降水天气系统过境时 , 由于山区地形对天气系统的影响, 过程降水量多于周边地区 ?如 2007 年 7 月 1 0日,
10、 受南压雨带影响 , 九华山出现了 日降水量 26 4 .1 m m 的特大暴雨 , 降水之强为历史上少见 ?受第 1 3号台风 ?韦帕 ?减弱后的热带风暴影响 ,同年 9 月 1 9 一2 0日, 安徽 中东部有 3 8个市 ? 县 出现暴雨 ,其中 1 5个市 ?县出现大暴雨, 九华山最大(2 ? .s m m ) ?受较强冷空气和台风 ?罗莎 ?外围云系共同影响 , 1 0月 7一8 日江南东部 9 个 县 ?市 出现暴雨 , 最大 出现在 九华 山 , 为 1 9 4.0m m ?2006 年 7 月 2 5日至 2 6日受 台风 ?格美 ?减弱后 的低压环流影响 ,安徽大部分地 区
11、出现阵雨或雷雨 ,沿江到江南 中到大雨 ,皖西部分暴雨, 九华山降水量为 6 4 .1 m m (表 2) ?表 2九华 山与周边站 点各过程降水t (单位 :m m )日期九华山铜陵贵池青 阳黄 山区黔县石 台黄 山光 明顶200 7 .0 7. 102 64 .10 .336 .5182 .33 22 .35 1. 85 4. 112 1. 22 00 7. 0 9. 19 一 202 65 .814 0. 380 .4130 . 18 4. 23 7. 77 4. 490 .02 00 7 .10 .0 7 一 08194 .044 . 313 .569 .83 6 .016. 59 .
12、012 0. 12 00 6 .0 7. 25 一 266 4 .163 . 642 . 197 .03 1. 90 . 86 4. 017 . 1大气科学研 究与应用(2008 , 2 )针对以上几次典型的强降水天气过程 ,将九华山与周边站点降水作对 比(表 2),九华山降水强度明显大于周边其他站点的次数 占多数,不 明显的却 占少数(如 2006 年 7 月 2 5一26 日的降水过程) ? 2.降水空间分布特征九华山因山区特征明显 ,决定其 降水时空分布不均匀性极为显著川 ?丁仁海等川对九华山旅游景区气象要素资料作过统计分析 ,认为山区降水主要集 中在 5一9 月 的雨季,并具有明显的区
13、域性 ?本文将九华山与周边降水作 了对 比分析, 概括九华山降水特征为:年平均降水量偏多于周边丘陵地区 3 成左右 ,在适宜天气背景下 的强降水天气过程其降水量更明显偏多 ;强降水和一般性降水的日数均多于周边 ?同时由表 1 可见 ,九华 山的雨季降水量随高度上升呈增多趋势 ?三 ?山区降水特点的成因分析1.山区成云致雨的有利条件从云雾形成的机制来说 , 大气中的云雾都是空气湿度达到饱和时开始凝结才形成的,经 过 云 滴 不 断 增 长 成 为 雨 滴 最 终 形 成 降 水?由少一少 一 *瞥(由;一 丢推 导 ,*为 常一 一 ? ,?一 R 一 /碑? 一 ? ?犷?T ?碑 一?re?
14、一T?E.卜 ? 一?.?数) s ? 可见 ,使空气相对湿度( ; )增大( d; 0 ) 到饱和状态,有 2 种途径 :增加水汽( d ?0 ) 和降低温度 ( d丁 o) ?山区成云致雨的有利条件表现在 :? 山区充沛的水 汽条件 ?从九华山与周边站点历年逐月平均相对湿度和雾 日的 比较 3 j 可见, 九华山相对湿度 比周边大 3 成 ,能见度低于1 km 雾 日数是周边地区的 5 8 倍 ?充沛的水汽使山区近地层相对于周边地区较易形成云雾 ? ? 地形的抬升作用 ?低层的湿度大于高层 ,地形抬升使低层水汽向空中输送 ?这样, 在一定高度的山地表面, 由于山坡抬升作用使水汽的增量( d
15、 ?)远远大于周边 同高度气层的增量 ?同时 , 山坡抬升作用使上升空气膨胀冷却又使气温下降( dT o) ?增湿降温过程皆能加速空 中水汽的凝结过程 ?另外, 影响水汽通量辐合的一个 因子是风的散度(7 ? V ) ,地形的摩擦辐合增大了该项对水汽通量辐合的贡献 , 因此 山区地形的抬升及摩擦辐合都会加速云滴的形成和水滴的增大 ? ? 云滴增长过程 ?地形抬升引起 的上升气流对云滴增长 ?水滴的增大起到了加强作用 ?上升气流促使水汽迅速凝结成为水滴 ,随着云内水分的积聚,上升的水滴吞并沿途的小水滴并不断增 长 ?特别是外来 的云与山区地形云由于不同云间的云滴性质 ? 滴谱不同, 这种混合作用
16、也增强了水滴合并效率川 ?因此,山区的水汽条件使凝结高度降低 ,抬升作用又使饱和水汽层的顶部抬高 ,这样 山区上空的水汽饱和层变厚,有利于云滴增长,从而使降水过程的雨量增大 ?2.山区的地形作用(1 ) 下垫面的热力性质对天气的影响一是表现为局地热对流天气 ?夏季的午后 , 山脉地表受太阳直射加热,升温高于周边 自由大气 ?这种温差常在近地层形成不稳定层结, 并在局地形成小型环流 ?而上升空气可以触发对流发展 ,产生热雷暴 ,其强弱取决于地表加热程度 ?大气稳定度 等 ?热 力抬升作用 比系统性上升运动要弱 , 只能造成强度不大 的局地性降水 , 且时间短,量 不大 ?表 1简析九华 山地 形对降水的影响中九华山的降水 日数多于周边 ,正是 山区热雷暴及地形抬升形成的对流云产生的局地天气所致 ?二是对过境 降水系统的影响 ?据统计 , 以九华 山平均高度相近 的百岁宫与山脚处的青阳测点年平 均气温相差 一2. 1 ? 3 j ,若 以他们 的高度差 7 9 4 m ?大气
