2009年 11月 15—18日罕見低溫雨雪天氣成因分析

羅京義,鐘有萍,何慶軍

(貴州省銅仁地區(qū)氣象局,貴州 銅仁 554300)

2009年 11月 15—18日罕見低溫雨雪天氣成因分析

羅京義,鐘有萍,何慶軍

(貴州省銅仁地區(qū)氣象局,貴州 銅仁 554300)

2009年 11月 15—18日受北方強冷空氣補充南下影響,銅仁地區(qū)出現(xiàn)歷史同期罕見的低溫雨雪天氣,比 2008年提前了 40d左右,較常年同期提前了 30多天,萬山及中東部地勢較高地區(qū)日最低氣溫降至 0℃以下,且持續(xù) 5d。16日萬山站日最低氣溫達-3.7℃,印江護國寺達-4.5℃,為當時全省最低值。該文分析了 2009年 11月 11—19日 500hPa、700hPa、850hPa環(huán)流形式及地面形勢場實況場、物理量場、探空資料等,結果表明,造成這次低溫陰雨雪天氣的主要原因是：橫槽轉豎東移引導冷空氣東移南下影響中國南方地區(qū);中緯度西風帶位置較常年明顯偏南,且多小槽東移,使得北方強冷空氣過早持續(xù)南下影響;強冷空氣從東北路徑不斷補充,使得滇黔靜止鋒加強維持;700hPa的暖濕氣流在低層回流干冷空氣上爬升的形勢,形成對流層中低層持續(xù)穩(wěn)定的逆溫層。

低溫雨雪;環(huán)流形式;物理量場;分析

1 引言

根據(jù)歷史資料統(tǒng)計,銅仁地區(qū)初雪日中東部一般在 12月 17～23日 (萬山在 12月 9日 ),11月中旬出現(xiàn)低溫雪凝天氣的機率很小。2009年 11月 15～18日,由于北方強冷空氣過早持續(xù)南下影響,造成銅仁地區(qū)歷史同期罕見的低溫雨雪凝凍天氣,其強度和持續(xù)時間僅次于 1976年。我們對這次低溫雨雪天氣提前作出了較準確的預報和服務,但在低溫雨雪凝凍天氣的強度預報上仍存在偏差,因此本文重點分析這次低溫雨雪凝凍天氣形成的主要原因,積累經(jīng)驗,為今后預報此類低溫雨雪凝凍天氣,進一步提高預報準確率提供一定的參考和幫助。

2 過程概況

11月 11日受北方強冷空氣影響,銅仁地區(qū)出現(xiàn)強降溫天氣,24h日平均氣溫東部下降了 7.6～8.1℃,西部下降了 5.1～6.3℃,11日最低氣溫東部降至 2.4(萬山 )～7.1℃(玉屏 ),西部降至 9.2(石阡)～10.5℃(沿河),東部各縣達寒潮降溫標準。12～13日受靜止鋒影響,氣溫繼續(xù)下降,全區(qū)出現(xiàn)持續(xù)低溫陰雨天氣。15～18日受北方強冷空氣補充影響,銅仁地區(qū)氣溫再次明顯下降,出現(xiàn)歷史同期罕見的低溫雨雪凝凍天氣,日平均氣溫降至5.5℃以下,其中東部達-1.6(萬山)～3.7℃(銅仁),西部達 4.1(德江)～5.5℃(沿河),萬山及地勢較高地區(qū)日最低氣溫降至 0℃以下,且持續(xù) 5d,16日萬山日最低氣溫達-3.7℃,印江護國寺降至-4.5℃,為當時全省最低值。16～17日銅仁地區(qū)中東部降下入冬以來第一場雨夾雪,比去年提前了40d左右,較常年提前了 30多天 (萬山提前了20d)。由于低溫雨雪天氣較常年偏早偏強,造成銅仁地區(qū)電力供應、燃煤供應嚴重不足,部分縣市出現(xiàn)片區(qū)輪流停電,給工農業(yè)生產及人們的生活造成嚴重影響。

3 環(huán)流形勢場分析

3.1 500hPa形勢場分析

自 11月 11日烏山以東地區(qū)的阻塞高壓崩潰引發(fā)貴州大范圍的強降溫天氣后,13日 08時～14日又在烏山附近重建一強度更強的阻塞高壓,高壓中心強度為 592dagpm,中高緯度為西高東低,脊前偏北氣流引導西伯利亞的冷空氣在蒙古國到我國新疆北部堆積;14日橫槽南壓位于蒙古到我國新疆北部和西北部,低渦中心在內蒙古東部,強度為528dagpm,冷中心為-41℃,蒙古國到我國東北部為一寬廣的低槽區(qū),致使西風帶位置南壓,我國大部為西西北氣流影響,強冷空氣沿著阻高東側低壓槽分裂南下入侵我國;15～16日 08時阻塞高壓東移減弱,橫槽位于蒙古南部到新疆中部一帶,并開始傾斜,橫槽區(qū)內不斷分裂生成階梯槽東移,位于我國東北部的低壓中心東移出我國;16日 20時至17日橫槽斷裂為 2段,西段仍在新疆西藏的西側,且向南伸展,東段東移到華北到河套東側,并與中低緯低槽疊加,槽后西北氣流引導地面冷空氣南下造成我國大范圍的降溫雪,銅仁地區(qū)處于低槽南段底部,位于冷空氣由東北路徑影響貴州的入口處;18日阻塞高壓減弱為高脊稍東移,脊前不斷產生波動槽東移。從上述分析可見,11月 11～19日中高緯度一直維持西高東低的形勢,至 21日后轉為明顯的兩槽一脊的形勢,我國大部為明顯的西北氣流控制,天氣晴好,銅仁地區(qū)出現(xiàn)初霜凍天氣。

在中低緯亞洲地區(qū) 11月 11～14日轉以經(jīng)向環(huán)流為主,15～19日調整為以緯向環(huán)流為主,高原上多短波槽活動,西風帶位置較常年明顯偏南,使得強冷空氣得以較早的到達我國南方地區(qū)。

低緯度地區(qū) 12～13日西北太平洋副熱帶高壓呈東西向帶狀分布,強度增強位置偏西,副高中心的位置穩(wěn)定維持在我國南海上空,中心值達592dagpm,并多次向西伸展,但 588dagpm線北界位置略北抬到云南廣西南部;14～18日西北太平洋副熱帶高壓是減弱維持的過程,588dagpm線北界位置南移南海及以南,副高北側的西風氣流不斷產生南支波動,東移影響貴州。

3.2 中低層形勢分析

700hPa場上 11月 14～20日在蒙自—貴陽—懷化—長沙一線附近一直存在一西南急流,其風速在 16～28m/s,貴州一直維持西南氣流控制,在 15～16日川東到重慶切變南壓到貴州北部,造成銅仁地區(qū)降雨天氣,17日切變減弱南壓到貴州中部以南 .正是這支強盛的急流把孟加拉灣和南海的暖濕空氣源源不斷地向湘黔地區(qū)及長江以南地區(qū)輸送,同時在陜西南部—重慶—貴州北部—云南東北部一帶一直維持一強的冷溫度槽,冷空氣經(jīng)四川盆地不斷向貴州輸送。

850hPa場上,11月 14～18日湖北—湖南—貴州一帶維持較強的東北或偏東氣流,15～16日貴州處于等溫線密集的強鋒區(qū)上,鋒區(qū)主體位置大致一直維持在云南東部—貴州南部—廣西—湘南南部一線,鋒區(qū)最大梯度也維持在 16℃～20℃;說明強冷空氣由東北方向不斷補充南下影響貴州,表明低層強冷空氣由東北方向不斷補充南下影響貴州,有利于西南急流提供的暖濕空氣在其上面爬升,有利上生運動的發(fā)展,造成貴州雨雪天氣;至 19日后鋒區(qū)位置西南移到云南—貴州南部邊緣到廣西,強度也開始逐步減弱,梯度也減小,銅仁地區(qū)的低溫凝凍天氣也隨之結束。

3.3 地面影響系統(tǒng)分析

13日位于西伯利亞的強冷高壓繼續(xù)加強,14日08時高壓中心分裂為 2個中心,中心強度達 1057.5 hPa,高壓區(qū)域南壓到貝加爾湖以西,15日繼續(xù)加強,中心強度達 1062.5 hPa,冷鋒已移到我國中東部,其東北回流的冷氣流經(jīng)湖北影響貴州,由于銅仁地區(qū)位于省東北部,處于冷空氣由東北路徑影響貴州的入口處,首當其沖,影響時間、降溫幅度較省內其他地方要早、要強,16日萬山日最低氣溫達零下 3.7℃,為當時全省最低值。13～20日由于冷空氣的補充影響,使得滇黔靜止鋒一直加強維持,造成貴州長時間的低溫雪凝天氣。

圖 3 2009年 11月 12～16日地面冷鋒動態(tài)圖

圖 4 2009年 11月 15日 20時 700hPa垂直速度 (a)和 850hPa垂直速度 (b)

4 物理量場分析

4.1 垂直運動場分析

15～16日 20時在貴州湖南廣東廣西形成一大片垂直運動上升區(qū),500、700、850hPa三層均為上升氣流區(qū),700hPa是上升氣流大值區(qū),說明雨雪集中時段與 700hPa上升運動區(qū)有密切聯(lián)系,到 18日 20時后 500、700、850hPa三層貴州東北部轉為下沉氣流 ,雨 (雪 )隨之停止 。

4.2 水汽通量場分析

通過分析整個降水過程 700hPa水汽通量場可以看出,此次過程的水汽源地主要是孟加拉灣和南海。11月 14～20日在蒙自—貴陽—懷化—長沙一線附近一直存在一西南急流,貴州一直維持西南氣流控制,西南急流使水汽源源不斷的向長江以南輸送,且在長江以南形成水汽通量大值區(qū),強中心在湖南廣西之間達 16 g/(s·hPa· cm)。分析 11月15日 20時 850hPa的水汽通量場可見 (圖略),水汽通量大值區(qū)在廣東廣西的沿海一帶,貴州處在南側水汽通量小值區(qū),這和銅仁地區(qū)一直受較強的東北或偏東氣流影響有關。

圖 5 2009年 11月 15日 08時 700hPa水汽通量 (a)和 20時 700hPa水汽通量 (b)

4.3 水汽通量散度場分析

850hPa 14日 20時云南東部貴州西部維持強水汽通量輻合中心,15日 20時在兩廣間又形成一個強輻合中心,在貴州和廣東廣西之間形成水汽輻合大值區(qū)和等直線密集區(qū),而對應 700hPa上空卻為水汽通量輻散區(qū),說明中地層存在明顯的上升氣流,對應垂直速度場分析,500、700、850hPa三層均為上升氣流區(qū),700hPa是上升氣流大值區(qū)。

圖 6 2009年 11月 14日 20時 700hPa水汽通量散度 (a)和 15日 20時水汽通量散度 (b)

4.4 相對濕度場分析

相對濕度越大越有利于強降水的產生。分析整個降水過程 700hPa、850hPa的相對濕度場 (圖略),貴州均處在較高的濕度區(qū)。14日 08時 700hPa在貴州東北部存在明顯等值線密集區(qū),20時后等值線密集區(qū)東移到湖南中部及以東,貴州轉為明顯的高濕度區(qū)控制,相對濕度值在 90%以上,有利于大范圍的雨雪產生。

5 探空資料分析

銅仁地區(qū)位于貴陽和懷化之間,東鄰懷化,因此,我們選取貴陽和懷化兩個探空站 11月 11日 08時至 19日 08時的 500、700、850hPa的溫度和萬山測站 08時氣溫、降水等資料,分析了溫度、層結特征和地面測站溫度降水關系。結果表明：①貴陽站降溫時間滯后懷化站 1d,懷化降溫幅度明顯大于貴陽站、溫度均低于貴陽站 (見表 1),說明強冷空氣影響從東北路徑而來。②13～19日 850～700 hPa存在明顯的逆溫層,16～18日懷化站 850 hPa溫度低于-5℃(見圖 7),對凍雨和降雪天氣形成較為有利。③700hPa附近是一個正負溫度的交互層,是一個融化層;而 750hPa到地面基本都是負溫度層,說明這是一個冷卻層;同時測站上空一直有微量降水產生,雨滴通過這層大氣迅速降溫形成過冷卻水滴,降落到地面形成凍雨。④15～18日 2站從地面到500 hPa濕度接近飽和,濕層較厚,云頂高度較高,有

利

冰晶的形成。

圖 7 懷化站層結曲線 15日 20時 (a)和 16日 08時 (b)

表 1 2009年 11月 11～19日 08時貴陽、懷化探空站及萬山氣溫 (℃)與降水量 (mm)統(tǒng)計

6 小結與討論

本文通過分析 11月 11～19日 500、700、850hPa環(huán)流形式及地面形勢場實況場、物理量場、探空資料等,得到形成這次低溫陰雨雪天氣的主要原因如下：

①中緯度西風帶位置較常年明顯偏南,且多小槽東移,使得北方強冷空氣過早南下持續(xù)影響我國南方地區(qū)。低緯度西北太平洋副熱帶高壓呈東西向帶狀分布,強度較常年偏強西脊點位置偏西,副高北側不斷產生的南支波動,促使暖濕氣流長時間向貴州輸送。

②700hPa較強的西南急流把暖濕空氣源源不斷地向湘黔地區(qū)及長江以南地區(qū)輸送,低層強冷空氣由東北方向不斷補充南下影響貴州,即為 700hPa的暖濕氣流在低層回流干冷空氣上爬升的形勢,形成對流層中低層持續(xù)穩(wěn)定的逆溫層。

③地面強冷空氣不斷補充影響貴州,使得滇黔靜止鋒加強維持,是造成這次低溫陰雨天氣的重要原因[1]。由于銅仁地區(qū)位于貴州東北部,處于冷空氣由東北路徑影響貴州的前沿迎風坡,首當其沖,雖然海拔高度相對較低,但影響時間、降溫幅度較省內其他地方要早、要強。

④有中低空西南急流水汽輸送、水汽輻合、濕度鋒區(qū)和較強的上升運動等配置的維持[2],有利于降水的持續(xù)。

[1] 羅喜平,黃紅,等 .2004年冬季貴州省凝凍特征及天氣分析[J].貴州氣象,2005,29(S1)：12-14.

[2] 羅增強,等 .對 2008年初貴州持續(xù)冰凍災害天氣分析[J].貴州氣象,2008,32(5)：26-27.

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1003-6598(2010)增刊-0088-05

2010-09-10

羅京義 (1968-),男,工程師,主要從事天氣氣候研究和業(yè)務管理工作。