李如琦，唐 冶，阿布力米提江·阿不力克木，李桉孛，孫鳴婧，李 娜，張 俊，伊爾潘江·牙生，張 萌

（1.新疆維吾爾自治區(qū)氣象臺，新疆 烏魯木齊830002；2.中亞大氣科學研究中心，新疆 烏魯木齊830002）

中亞地區(qū)屬于干旱半干旱氣候，生態(tài)環(huán)境脆弱，中亞區(qū)域各國自然災害造成損失巨大，提高災害防御能力、加強災害防御能力建設是區(qū)域各國的共同需求，中亞區(qū)域各國的氣象災害的形成機制以及造成的危害具有高度相似性，同時中亞地區(qū)又是我國西風帶天氣系統(tǒng)的上游地區(qū)，對于新疆乃至中國的能源安全、水資源安全具有重要戰(zhàn)略意義。但中亞地區(qū)氣象觀測資料較少，災害性天氣機理的預報方法的研究缺乏，嚴重制約了“陸上絲綢之路”沿線的氣象預報和服務能力。

本文研究區(qū)為中亞五國，包括哈薩克斯坦、烏茲別克斯坦、吉爾吉斯斯坦、土庫曼斯坦、塔吉克斯坦。中亞五國是北半球大陸溫帶、暖溫帶面積最大的干旱區(qū)，是亞洲中部干旱區(qū)的重要組成部分[1]。王勁松等[2]的研究發(fā)現(xiàn)中亞干旱區(qū)降水整體上表現(xiàn)出增加趨勢。陳發(fā)虎等[3，4]進一步指出中亞干旱區(qū)年降水以冬季的增加趨勢最明顯。黃偉等[5]發(fā)現(xiàn)中亞干旱區(qū)年降水具有顯著的準兩年周期震蕩現(xiàn)象，突變也與其有密切的聯(lián)系。楊蓮梅等[6]指出亞洲中部干旱區(qū)天氣氣候區(qū)域差異很大，中亞五國以冬、春季降水為主。黃秋霞等[7]采用CRU資料分析中亞五國氣候特征發(fā)現(xiàn)該區(qū)域夏季降水主要出現(xiàn)在哈薩克斯坦，且西多東少。迪麗努爾等[8]也發(fā)現(xiàn)中亞地區(qū)年降水量表現(xiàn)為中、南部多，東、西部少，除北部哈薩克斯坦平原地區(qū)外其它區(qū)域降水量均為增多趨勢。目前對中亞降水的研究主要集中于氣候方面，對于中亞五國降水的天氣分析還較為少見，而對于中亞地區(qū)環(huán)流特征的研究也集中于中亞低渦的特征及其對新疆天氣的影響[9-15]，本文在對中亞五國暴雨進行統(tǒng)計的基礎(chǔ)上，分析不同落區(qū)暴雨的大尺度環(huán)流特征，歸納了不同落區(qū)暴雨環(huán)流形勢的天氣學特點。

1 資料

本文采用NCEP/NCAR提供的2001—2017年6—8月全球逐日格點降水再分析資料（分辨率為0.5°×0.5°）和逐日高度、氣溫、氣壓、風向風速、相對濕度等氣象要素場的再分析資料（分辨率為1°×1°）。研究范圍為中亞五國區(qū)域，經(jīng)度 50°～80°E，緯度 35°～55°N?？紤]中亞五國區(qū)域與新疆同屬中亞干旱區(qū)，因此本文參照新疆降水量標準，以24 h降水量＞24.0 mm作為暴雨標準。

由于中亞五國降水資料缺失較多，很難滿足研究需要，本文采用NCEP/NCAR提供的全球逐日格點降水再分析資料作為降水實況進行分析。為了檢驗資料的可用性，對新疆區(qū)域的格點降水資料與新疆實際日降水觀測資料進行對比分析，發(fā)現(xiàn)降水的落區(qū)較為一致，降水中心和暴雨落區(qū)均具有很高的相似性，但部分極值量級偏小?？傮w來看，格點降水再分析資料在替代降水實況分析時具有可用性。

2 中亞五國暴雨的落區(qū)

2.1 中亞五國暴雨的落區(qū)分布

本文統(tǒng)計了 2017 年 6—8 月 50°～80°E、35°～55°N中亞五國范圍內(nèi)日降水量值＞24 mm的格點次數(shù)（表1）。為了確保暴雨過程的代表性，在過程統(tǒng)計時去除了暴雨格點在3個以下的值。

表1 中亞五國暴雨統(tǒng)計 次

中亞五國暴雨次數(shù)較少，局地性強，大部分出現(xiàn)在哈薩克斯坦境內(nèi)。暴雨有3個相對集中的區(qū)域（圖1）：一是哈薩克斯坦西部（I區(qū)），位于圖爾蓋臺地西南緣、咸海西北的低地，暴雨頻次約0.41次/年；二是哈薩克斯坦北部（II區(qū)），位于哈薩克丘陵北部，暴雨頻次約0.76次/年；三是哈薩克斯坦東部和吉爾吉斯斯坦東部（III區(qū)），巴爾喀什湖南部、天山山脈西段北側(cè)的伊犁河流域，暴雨頻次約0.76次/年。中亞其它區(qū)域17 a間出現(xiàn)的暴雨次數(shù)均少于5次。

圖1 中亞五國暴雨次數(shù)（陰影，單位：次）及落區(qū)（方框）

2.2 暴雨落區(qū)與地形的關(guān)系

3 不同落區(qū)暴雨的環(huán)流形勢分析

為了分析形成中亞五國暴雨的環(huán)流特征，本文選取了2001—2017年發(fā)生在中亞五國區(qū)域的暴雨個例102個，并根據(jù)暴雨的落區(qū)分為3個區(qū)域，其中哈薩克斯坦西部地區(qū)暴雨個例11個，哈薩克斯坦北部地區(qū)暴雨個例74個，哈薩克斯坦東部地區(qū)暴雨17個。

對不同暴雨落區(qū)的個例對應的500 hPa環(huán)流形勢進行統(tǒng)計分析，根據(jù)影響系統(tǒng)的不同將環(huán)流形勢歸納為不同的類型，得到哈薩克斯坦西部地區(qū)暴雨環(huán)流型3類，哈薩克斯坦北部地區(qū)暴雨環(huán)流型5類，哈薩克斯坦東部地區(qū)暴雨環(huán)流型3類。本文采用合成分析方法對不同落區(qū)暴雨環(huán)流形勢的天氣學特點進行了分析。

3.1 哈薩克斯坦西部暴雨環(huán)流型

3.1.1 伊朗脊發(fā)展北抬，東歐低（渦）槽東南伸（I型）

歐亞范圍環(huán)流經(jīng)向度較大，伊朗脊發(fā)展，脊線略偏東位于巴爾喀什湖附近，脊頂向西北方向伸展至西西伯利亞和烏拉爾山北部地區(qū)，東歐地區(qū)的低值系統(tǒng)向東南方向發(fā)展，在里海北部地區(qū)切渦（有時不形成閉合中心），低渦底部低槽分裂短波槽沿脊后東移北上，影響哈薩克斯坦西部地區(qū),出現(xiàn)降水（圖2a）。低渦底部南伸到地中海地區(qū)，將地中海的水汽輸送到里、咸海地區(qū)，西北部圖爾蓋臺地的阻擋，使水汽抬升凝結(jié)，有利于降水增幅,出現(xiàn)暴雨。此類型環(huán)流形勢約占哈薩克斯坦西部暴雨次數(shù)的46%。

3.1.2 伊朗脊偏弱，里、咸海短波槽東移（II型）

伊朗脊明顯偏弱，伊朗高原以西地區(qū)為低槽活動區(qū)，歐亞范圍內(nèi)中緯度地區(qū)為緯向環(huán)流，較為平直的西風氣流帶上有短波槽活動，受東部哈薩克丘陵地形的影響，短波在里、咸海北部的低地移動緩慢，形成降雨（圖2b）。平直的西風氣流攜帶歐洲沿岸的水汽東移，伊朗高原西部的低槽將地中海地區(qū)的水汽向西北輸送，為暴雨出現(xiàn)提供豐富的水汽。此類型暴雨約占27%。

江大亮也不是第一次做愛，也是有過經(jīng)歷的人了，人的第一次永遠是最難忘的，包括第一次談戀愛，第一次約會，第一次做愛等等，反正這些都是人生中最難忘的。

圖2 哈薩克斯坦西部暴雨環(huán)流型

3.1.3 伊朗脊偏弱，西西伯利亞低渦底部低槽南伸東移（III型）

歐亞范圍內(nèi)為南北兩只鋒區(qū)，西伯利亞為深厚的低值系統(tǒng)，中緯度為多波動的偏西氣流帶，伊朗脊強度較弱，在巴爾喀什湖地區(qū)略有北抬，西伯利亞低渦系統(tǒng)西部外圍低槽南伸，與里、咸海地區(qū)短波槽連接，影響哈薩克斯坦西部地區(qū)降水天氣（圖2c）。水汽主要來源于地中海地區(qū)，由低槽前部西南氣流沿伊朗高原西部東北輸送到降水區(qū)。哈薩克斯坦西部約27%的暴雨在此類環(huán)流形勢下出現(xiàn)。

3.2 哈薩克斯坦北部暴雨環(huán)流型

3.2.1 伊朗脊偏弱，烏拉爾山槽東南伸（I型）

歐亞環(huán)流經(jīng)向度較大，但伊朗脊偏弱，脊線偏東，脊頂北抬至巴爾喀什湖北部，西西伯利亞為脊區(qū)，脊頂向西北伸展至北冰洋沿岸，東歐和烏拉爾山地區(qū)低槽向東南方伸展，槽線南伸至哈薩克斯坦北部地區(qū)，使該地區(qū)出現(xiàn)降水（圖3a）。降水的主要水汽來自于大西洋，經(jīng)歐洲向東輸送，沿槽后西北強氣流輸送至降水區(qū)，在地形的作用下形成輻合，有利于暴雨的出現(xiàn)。此型環(huán)流約為哈薩克斯坦北部暴雨的16%。

3.2.2 伊朗脊北抬至東歐，里咸海東北切渦（II型）

歐亞范圍內(nèi)為經(jīng)向環(huán)流，伊朗脊強烈發(fā)展北抬，與東歐脊疊加，脊頂略向東北伸展，西西伯利亞低值系統(tǒng)在脊前里、咸海東北部地區(qū)切渦，低渦底部低槽旋轉(zhuǎn)東移，有利于哈薩克斯坦北部偏西地區(qū)的降水（圖3b）。水汽主要來源于烏拉爾山北部北冰洋沿岸，沿低渦西部偏北氣流南下，為暴雨的出現(xiàn)提供水汽條件。哈薩克斯坦北部暴雨中該型約為21%。

3.2.3 歐洲槽東南伸，巴爾喀什湖北部切渦（III型）

該環(huán)流型與II型相似，但此型中伊朗脊北抬與歐洲脊合并東擴至烏拉爾山，西西伯利亞低渦主要位于巴爾喀什湖以北地區(qū)，形成降水的位置也略偏東（圖3c）。降水所需的水汽主要為歐洲行動輸送的水汽與地中海地區(qū)向北輸送的水汽在降水區(qū)的匯合。此型約占31%。

3.2.4 西西伯利亞低渦底部槽東移（IV型）

圖3 哈薩克北部暴雨環(huán)流型

伊朗脊較弱，45°N以南為較為平直的西風氣流，歐洲和西伯利亞大部為脊區(qū)，西西伯利亞為低渦，其底部的槽向南伸展至45°N附近，低槽持續(xù)影響哈薩克斯坦北部的降水天氣。主要水汽為歐洲向東輸送的水汽，部分北冰洋南下的水汽也在與其匯合后到達降水區(qū)，有利于暴雨出現(xiàn)。約14%的哈薩克斯坦北部暴雨為此環(huán)流型。

3.2.5 伊朗脊北抬，西西伯利亞低槽西南伸（V型）

歐亞范圍內(nèi)環(huán)流經(jīng)向度較大，伊朗脊發(fā)展北抬，與東歐脊合并，脊頂向東北方向伸到北冰洋沿岸，脊前西西伯利亞低槽發(fā)展并向西南方向伸展，緩慢東移影響哈薩克斯坦東北部地區(qū)形成降水（圖3e）。北冰洋南下的冷空氣與地中海向東移動的暖濕空氣在降水區(qū)匯合，為哈薩克丘陵的東北部暴雨提供水汽。此型環(huán)流約占北部落區(qū)暴雨的18%。

3.3 哈薩克斯坦東部暴雨環(huán)流型

3.3.1 伊朗脊偏弱，中亞短波槽東移（I型）

歐洲至西西伯利亞為寬廣的低值系統(tǒng)，新疆為淺脊，伊朗脊較弱，脊頂位于里、咸海地區(qū)，中緯度西風帶主要位于50°～60°N之間，西西伯利亞低槽南伸至中亞，沿新疆脊后東移北上，影響西天山北部形成降水（圖4a）。由于西天山的阻擋，來自地中海向東輸送的水汽與來自歐洲北部的水汽在中亞地區(qū)匯合，在地形的作用下成云致雨，有利于暴雨的出現(xiàn)。約35%的東部落區(qū)暴雨屬于此環(huán)流型。

3.3.2 伊朗脊發(fā)展與東歐脊連通，中亞低（渦）槽東移（II型）

圖4 哈薩克斯坦東部暴雨環(huán)流型

歐亞范圍內(nèi)環(huán)流經(jīng)向度較大，脊線位于45°N附近的伊朗脊發(fā)展，并與東歐脊疊加，西西伯利亞為低槽（渦）控制，其底部的低槽南伸到中亞地區(qū)，并沿新疆脊脊后東移北上，影響西天山北側(cè)形成降水（圖4b）。水汽自北冰洋南下到達中亞地區(qū)，在西天山北側(cè)聚集，地形的抬升作用有利于暴雨的出現(xiàn)。此環(huán)流型形成的暴雨約為東部落區(qū)暴雨的41%。

3.3.3 伊朗脊強烈發(fā)展，西西伯利亞低（渦）槽南伸（III型）

歐亞范圍內(nèi)為經(jīng)向環(huán)流，呈Ω型分布，伊朗脊強烈發(fā)展北抬，與烏拉爾山脊疊加，脊頂伸到北冰洋，歐洲和西西伯利亞為低槽或低渦，冷空氣沿脊前偏北氣流南下，西西伯利亞低槽（渦）分裂短波槽南下影響形成降水（圖4c）。降水所需的水汽主要來自北冰洋，南下的水汽受西天山的阻擋匯合抬升，有利于出現(xiàn)暴雨。東部落區(qū)約24%的暴雨屬此型環(huán)流。

4 結(jié)論與討論

（1）中亞五國夏季暴雨較少，局地性強。從暴雨出現(xiàn)的次數(shù)來看，暴雨的出現(xiàn)受地形的影響較大，主要出現(xiàn)在哈薩克斯坦。從暴雨的落區(qū)來看，主要出現(xiàn)在三個區(qū)域：哈薩克斯坦西部、北部和東部。

（2）通過對中亞五國不同落區(qū)暴雨500 hPa環(huán)流形勢的合成分析，可歸納出11個環(huán)流型，其中哈薩克斯坦西部地區(qū)的暴雨有3個環(huán)流型，哈薩克斯坦北部地區(qū)的暴雨有5個環(huán)流型，哈薩克斯坦東部地區(qū)的暴雨有3個環(huán)流型。

（3）影響中亞五國暴雨的天氣系統(tǒng)主要為東歐東南伸的低渦或低槽，西西伯利亞西南伸的低渦或低槽，以及中緯度西風氣流帶上的短波。伊朗脊是控制中亞五國降水的主要天氣系統(tǒng)。中亞五國降水所需的水汽主要是有地中海經(jīng)伊朗高原西部東移北上的水汽、歐洲大西洋沿岸向東輸送的水汽和北冰洋向南輸送的水汽。

暴雨的形成過程中，環(huán)流形勢只是背景條件而不是決定因素，多尺度系統(tǒng)的相互作用和影響，以及動力、熱力、水汽等因子演變的物理過程才是暴雨的決定因素，因此，本文的研究只是中亞暴雨研究的初步成果，我們將繼續(xù)開展中亞暴雨物理機制的研究，最終為暴雨的預報提供技術(shù)支撐。