（1 新疆维吾尔自治区人工影响天气办公室，新疆 乌鲁木齐 830002；2 乌鲁木齐市气象局，新疆 乌鲁木齐 830000；3阿克苏地区气象局，新疆 阿克苏 843000；4 阿勒泰地区气象局，新疆 阿勒泰市 836500）
摘要：利用2001—2005年新疆14个探空站逐日08时和20时高空气象探测资料，计算了比湿、可降水量、水汽通量、水汽通量散度、降水强度。分析表明新疆93%的水汽集中在500hPa以下，比湿由东北向西南逐步递增，夏季最大；新疆整层水汽通量值西高东低、北高南低，夏季最强；夏季水汽辐合强度远高于其它季节，水汽辐合范围在700hPa上比较大，但辐合强度仍然是近地层最大；北疆降水强度大于南疆，夏季降水强度最大，降水强度的季节差异比实际降水量要小。
关键词：比湿；可降水量；水汽通量；水汽通量散度；降水强度
近年来水资源问题成为学者们关注的焦点，尤其是对空中水资源的分析研究。多数学者的研究结果认为在中国90%以上的水汽集中在对流层中低层，空间上呈南高北低的纬向分布，并且在20世纪末对流层低层比湿四季均呈上升趋势，其中夏季上升趋势最为明显。夏季亚洲季风区水汽输送大值带与中国夏季降水有很好的对应关系。为了科学地开发利用新疆空中云水资源，更加有效地组织实施人工增水作业，有必要从降水形成的机制入手，通过对实测探空资料的分析，研究新疆空中水资源的时空分布特征。
1 材料与研究方法
1.1 资料来源
利用新疆阿勒泰、塔城、克拉玛依、北塔山、伊宁、乌鲁木齐、阿克苏、库车、库尔勒、若羌、喀什、和田、民丰、哈密14个探空站2001年1月1日至2005年12月31日逐日08时、20时高空气象探测资料，计算了从近地层到大气层顶各高度层上的比湿，然后计算了逐层水汽通量、水汽通量散度，用来表征空中水汽输送特征。
考虑到大气中高层水汽含量很少，绝大部分集中于中低对流层，所以在统计计算水汽通量和水汽通量散度时最高积分上限取至300hPa，起始积分下限则由各探空站的海拔高度而定。阿勒泰、塔诚、克拉玛依、伊犁、乌鲁木齐、库尔勒、若羌、哈密8站海拔高度均在1000米以下，起始积分下限选择925hPa；北塔山、阿克苏、库车、喀什、和田、民丰6站海拔高度在1000米以上且低于1500米，起始积分下限选择850hPa。这样就将空中水汽输送的垂直结构分为925～850hPa、850～700hPa、700～500hPa、500～400hPa、400～300hPa共5（或4）个层次。
图2 2001—2005年平均新疆水汽通量值南北方向（a）及东西方向（b）变化
由2001—2005年平均各月各站高空各层水汽通量值（表略）可以看出，新疆空中水汽通量值随高度增高而减少，夏季近地面层水汽通量值在2.22～4.70g·s-1之间，300hPa只有0.38～1.03g·s-1。水汽输送最强的高度，北疆5月到7月出现在近地面到850hPa，其它月份出现在850hPa到700hPa；南疆冬季出现在700～500hPa，其它季节出现在850～700hPa。
民丰、和田在7—8月的400hPa高度出现第二层强的水汽输送带，水汽通量值比500hPa高出0.06～0.82 g·s-1﹙图3﹚；喀什在7月和9月500hPa高度也出现第二层强的水汽输送带，其量值比700hPa高出0.08～0.2 g·s-1（图略）。这说明在夏末秋初，源于副热带急流的偏西和偏西南气流携带的阿拉伯海和印度洋的水汽，越过帕米尔高原进入南疆西部和南部。
精确地计算新疆水汽输送总量是比较复杂的，因为水汽输送既受空气湿度、风速、风向的影响，同时与地形地势又有密切关系。根据新疆地貌特点，考虑到全年水汽总的输送方向是自西向东输送的情况下，粗略估算出700～300hPa南北1525km剖面新疆全年水汽通量总量为18799亿吨。也就是说新疆166万km2上空全年有近2万亿吨水汽在参与着大气活动。
2.3 空中水汽通量散度特征
降水的形成首先是水汽输送到降水地区，其次是水汽在降水地区辐合上升冷却凝结形成云滴，再由云滴增长成雨滴而下降形成降水。在这三个降水形成条件中，水汽的辐合辐散极为重要。
在500hPa以上的对流层中高层，全年新疆都是弱的水汽辐合，只有南疆南部在春夏秋三季是弱的辐散区。在700hPa上，水汽通量散度的四季分布形式基本相似，北疆中西部和南疆中东部为水汽辐合区，南疆西南部及北疆偏东地区是辐散区，只是最强辐合中心由春季开始从新疆中心位置向东南移动，冬季移至南疆东南边，辐合中心值也由春季的0.13g·s-1·cm-2·hPa-1升到夏季的0.35g·s-1·cm-2·hPa-1，再降回秋季的0.14g·s-1·cm-2·hPa-1、冬季0.15g·s-1·cm-2·hPa-1。850hPa上水汽辐合辐散四季变化比较明显，春季新疆西边辐散东部辐合，最强辐合中心在南疆南部，中心值0.22g·s-1·cm-2·hPa-1；夏季北疆中西部及南疆偏西地区辐散，北疆偏东和南疆中东部辐合，最强辐合值在南疆南部达0.62g·s-1·cm-2·hPa-1；秋季新疆中部辐合，东、西部辐散，有南北两个辐合中心，中心值均是0.19g·s-1·cm-2·hPa-1；冬季只有北疆中部有一个弱的水汽辐合中心，此外为辐散区。
可见，夏季水汽辐合强度远高于其它季节，这也是夏季降水处于一年之最的原因之一。新疆水汽辐合范围在700hPa上比较大，但近地层的辐合强度仍然是最强的。
2.4 降水强度和可降水量分布特征
2.4.1 降水强度
新疆各个季节最大降水强度中心从春到冬由新疆腹地向北移到北疆中部，中心值在夏季最大，达0.6 mm·h-1。新疆降水强度四季均保持中部高、东西部较低，北部高于南部的分布形势。
2.4.2 可降水量
新疆各个季节2001—2005年平均可降水量，其分布特征同降水强度的分布特征是一致的，北疆可降水量大于南疆，夏季可降水量最大，冬季最小；最大可降水量出现在天山南麓的库尔勒，最小可降水量出现在喀什；可降水量的季节差异比实际降水量要小。这与西北地区大气可降水量空间分布及季节变化特征基本一致。
降水强度和可降水量在一定程度上反映了气柱的含水量和降水潜力。由于形成降水是个复杂的过程，气柱中的水汽不可能全部凝结形成降水，而各地出现的大降水过程其实际降水量也超过各地的可降水量，这是因为各地的实际降水量除与气柱的含水量有紧密关系外，更重要的是取决于在降水过程中水汽自源地的不断输送及强烈辐合。
3结论
（1）北疆90%的水汽集中在700hPa以下，在冬季从近地面到850hPa比湿有逆增现象。南疆91～94%的水汽集中在500hPa以下，没有逆湿层存在。新疆比湿夏季最大，其次是秋季、春季，冬季最小。新疆的地形地貌造成了比湿由东北向西南逐步递增的分布格局。
（2）新疆整层水汽通量值西高东低、北高南低，夏季最强，其次是春季和秋季，最弱的是冬季。新疆整层水汽通量值只有中国东部地区的一半，新疆整层水汽通量偏弱是降水少的主要原因。新疆空中水汽通量值随高度增高而减少，水汽输送最强的高度，北疆5月到7月出现在近地面到850hPa，其它月份出现在850hPa到700hPa；南疆冬季出现在700～500hPa，其它季节出现在850～700hPa。南疆西部在盛夏500～400hPa高度出现了第二层强的水汽输送带。
（3）夏季水汽辐合强度远高于其它季节，这是夏季降水最多的原因之一。新疆水汽辐合范围在700hPa上比较大，近地层的辐合强度最强。
（4）新疆降水强度四季均保持中部高、东西部较低，北部高于南部的分布形势。北疆可降水量大于南疆，夏季可降水量最大，冬季最小；最大可降水量出现在天山南麓的库尔勒，最小可降水量出现在喀什；可降水量的季节差异比实际降水量要小。
参考文献
[1] 郭艳君，丁一汇．1958～2005年中国高空大气比湿变化［J］．大气科学，2014，38（1）：1-12．
[2] 周长艳，何金海，李薇，等．夏季东亚地区水汽输送的气候特征［J］．南京气象学院学报，2005，28（1）：18-27．
第一作者简介：荆海亮（1980-）男，汉族，新疆乌鲁木齐市人，大学本科，工程师，从事人工影响天气工作。
论文作者:荆海亮 梁菲菲 朱晓华 胥执
论文发表刊物:《科技新时代》2018年9期
论文发表时间:2018/11/15
标签：水汽论文; 辐合论文; 新疆论文; 南疆论文; 降水量论文; 通量论文; 夏季论文; 《科技新时代》2018年9期论文;