東北低渦造成黑龍江暴雪天氣過程分析

張治，王秋京，趙廣娜，張譯陽

（1.黑龍江省氣象服務(wù)中心，黑龍江哈爾濱150036；2.黑龍江省氣象科學(xué)研究所，黑龍江哈爾濱150030；3.黑龍江省氣象臺，黑龍江哈爾濱150030）

東北低渦造成黑龍江暴雪天氣過程分析

張治1，王秋京2，趙廣娜3，張譯陽1

（1.黑龍江省氣象服務(wù)中心，黑龍江哈爾濱150036；2.黑龍江省氣象科學(xué)研究所，黑龍江哈爾濱150030；3.黑龍江省氣象臺，黑龍江哈爾濱150030）

利用NECP再分析資料、衛(wèi)星云圖資料、新一代天氣雷達資料及實況觀測資料對2010年4月12-13日一次東北低渦產(chǎn)生的黑龍江省暴雪天氣過程進行分析，詳細(xì)討論了此次暴雪的發(fā)生機制及天氣特點。此次降雪過程由地面氣旋北上引發(fā)，高空低渦前部東風(fēng)暖平流和槽后冷平流相遇形成暖鋒鋒生，低渦東北部產(chǎn)生暴雪。低空急流對水汽的輸送作用和低層較強的輻合上升運動為此次降雪過程提供增強機制。云系的發(fā)展、移動與降雪有較好的對應(yīng)關(guān)系，較大降雪出現(xiàn)在逗點云系頂部。

暴雪；東北低渦；急流；多普勒速度

1 引言

對于暴雪天氣，國內(nèi)外對其觸發(fā)、加強機制和各尺度天氣系統(tǒng)間的相互作用等方面做了大量的研究，并分析總結(jié)了暴雪的天氣氣候特征。張小玲、程麟生[1-2]利用“96.1”暴雪期模擬資料對暴雪帶中尺度系統(tǒng)的渦度和散度變率進行了運動學(xué)和動力學(xué)診斷分析，得出運動場和熱力場的相互配置與耦合關(guān)系極有利于暴雪切變線發(fā)展及暴雪形成與維持。張晰瑩等[3]認(rèn)為低空大風(fēng)區(qū)的出現(xiàn)是降雪的開始，大風(fēng)區(qū)的消失是降雪的結(jié)束。王麗榮等[4]認(rèn)為輻合層厚度加大、輻散抬高，則降雪加強；輻合、輻散層高度降低，則降雪減弱。

本文在前人工作的基礎(chǔ)上,利用NCEP再分析資料和實況觀測資料，綜合分析一次東北暴雪的發(fā)生、發(fā)展動力機制,總結(jié)暴雪發(fā)生發(fā)展特點和形成原因。

2 雪情

2010年4月12-13日，黑龍江省東部地區(qū)出現(xiàn)一次大（暴）雪天氣過程，中東部共29個市（縣）過程降水量達到10～36 mm，雪后風(fēng)力較大，并伴有6級左右的偏東轉(zhuǎn)偏北風(fēng)，部分地區(qū)風(fēng)力達到7～8級。4月12日08時-13日08時，黑龍江省有17個市縣出現(xiàn)暴雪，15個市縣出現(xiàn)大雪。

3 環(huán)流形勢分析

3.1 高空環(huán)流形勢場分析

2010年4月12日08時，冷空氣自貝加爾湖北部南移至河套地區(qū)，形成較深低槽，低槽前西南氣流向東北方向輸送暖濕空氣，經(jīng)黃渤海進入黑龍江省南部地區(qū)。槽前西南暖濕氣流和來自黑龍江省北部的偏北冷空氣交匯。12日20時河套低槽東移到120°E附近，500 hPa東亞地區(qū)為“一槽一脊”穩(wěn)定的

經(jīng)向環(huán)流，槽線位于內(nèi)蒙古東部與中國東北交界地區(qū)，槽南端位于長江中下游。日本列島至黑龍江東部處于寬廣的高脊控制中，形成東部阻塞高壓。槽后西北氣流引導(dǎo)冷空氣主體到達華北南部，500 hPa貝加爾湖以北為-44℃冷中心，850 hPa冷中心溫度-16℃。槽前西南急流引導(dǎo)暖濕氣流向東北方向移動進入黑龍江省中東部地區(qū)。12日14時黑龍江省中部地面氣溫為0℃，哈爾濱地區(qū)14時地面溫度已經(jīng)降至0℃以下。12日20時850 hPa高度-4℃線已移至吉林東部，松花江南岸為-8℃。13日08時冷空氣繼續(xù)東移，850 hPa黑龍江省大部為-8℃，500 hPa低槽切斷成低渦，中心位于哈爾濱附近。冷空氣主體從低渦底部南移至黃海北部地區(qū)，東阻加強，溫度脊位于黑龍江省中部，低渦前部東風(fēng)暖平流和槽后西北冷平流相遇，形成強暖鋒鋒生，低渦東北部產(chǎn)生大雪和暴雪天氣。13日20時低渦向東北方向移動（圖略），移動過程中，低渦后部產(chǎn)生大雪天氣。

3.2 高空流場特征

此次暴雪天氣過程500 hPa流場表現(xiàn)為南北雙渦旋型。12日20時，極渦南下，西西伯利亞至貝加爾湖為大范圍低值區(qū)，隨著冷空氣東南移動，極渦南部西風(fēng)急流的北側(cè)激發(fā)出低槽。13日08時，低槽發(fā)展成渦旋，東亞流場呈南北雙渦旋形勢，南部渦旋控制黑龍江省，黑龍江省中東部位于西北氣流與西南氣流交匯處，氣流輻合區(qū)產(chǎn)生暴雪天氣。

4 衛(wèi)星云圖特征分析

12日08時，斜壓葉狀云系較寬，高空急流由西向東進入云系西側(cè)和北側(cè)的上部邊界。隨著槽前偏南暖濕氣流加大，斜壓葉云系向北凸起，范圍擴大。14時由于槽后冷空氣入侵云區(qū)，云系后界向云內(nèi)凹，并緩慢向東移動。20時，高空槽振幅加大，槽后偏北氣流加強并侵入斜壓葉云區(qū)，由于高空干冷的下沉氣流作用，使得云區(qū)西北一側(cè)的云頂降低變暖。由于高空西北氣流以氣旋性方式侵入云區(qū)，斜壓葉云系后界向云內(nèi)彎曲越來越明顯，呈清晰的螺旋結(jié)構(gòu)。23時干舌侵入，云系演變?yōu)槎狐c云系。逗點云系北部偏東氣流不斷將豐沛水汽輸送至逗點云頭部，偏東風(fēng)與干冷空氣交匯處出現(xiàn)大（暴）雪。

5 物理機制分析

5.1 急流

4月12日20時，200 hPa 40°N以北出現(xiàn)西南急流，中心最大風(fēng)速達到60 m／s。急流北側(cè)的低渦東移速度明顯落后于西風(fēng)急流的傳播，低渦東南部的質(zhì)量堆積使得南風(fēng)分量加大，速度逐漸增加到30 m／s以上，13日08時形成了南風(fēng)分支急流，黑龍江中東部位于分支急流的左側(cè)，并在急流作用下形成高層輻散，高層的抽吸作用促進了該地區(qū)的垂直上升運動。

4月12日20時850 hPa低渦前部的西南氣流與脊后的偏南氣流輻合增強，致使偏南風(fēng)速不斷增大，日本海至黑龍江省東部形成一條急流帶，急流呈東南—西北走向，黑龍江省中東部位于急流出口區(qū)左側(cè)，急流從海上為大（暴）雪落區(qū)輸送了大量的水汽。925 hPa上西北-東南向的急流，由日本海向黑龍江東部輸送水汽。黑龍江中東部地區(qū)處于北支高空急流出口區(qū)右側(cè)的輻散區(qū)和低空急流出口左側(cè)的輻合區(qū),高低空急流的配合加速了該地區(qū)低層輻合上升運動。低空急流對水汽的不斷輸送和低層上升運動的加強使降雪增強。13日08時，低空急流進一步向北擴展，暖濕空氣輸送至黑龍江省東北部地區(qū)，促使了強降雪落區(qū)的北移。

5.2 暖濕空氣的輸送與加強

哈爾濱是本次降雪的強中心，哈爾濱本站過程降雪量在32 mm，為61 a以來最強降雪。哈爾濱新一代天氣雷達圖上，降雪天氣表現(xiàn)為層狀云降水，回波強中心為25 dBz，降水回波高度4 km左右，強中心高度2 km。12日20時，1.5°仰角層徑向30 km范圍高度上有較強的風(fēng)切變，風(fēng)隨高度強烈順時針旋轉(zhuǎn)，雷達站上空暖平流強，暖濕氣流輸送強。徑向速度圖10 km高度上，有“牛眼”特征，低層存在東北急流，有較強冷空氣向南擴展。高空為偏南氣流，23時轉(zhuǎn)為北向。13日04時，高層冷渦移動較快，低層低壓移動較慢，低層出現(xiàn)明顯的暖式切變，有利于暖濕氣流的聚集。13日08時風(fēng)隨高度順時針旋轉(zhuǎn)，雷達站上空依然有暖平流，低層有偏北風(fēng)急流，水汽輸送強。

海上的水汽是本次降雪的主要水汽來源,低空西南急流和偏南急流的輸送使得暖濕氣流被源源不斷地輸送到黑龍江中東部,并得以聚集,從而為降雪的增強提供了有利條件。水汽通量及其散度的分析表明，此次降雪過程水汽來源主要為500 hPa以下，以850 hPa最為明顯。12日20時，850 hPa偏南暖濕氣流自渤海灣向北輸送，東南暖濕氣流自日本海向黑龍江省東部地區(qū)輸送，強水汽輸送中心為4 g·cm-2·hPa-1·s-1。哈爾濱地區(qū)附近為水汽通量中心，達-10×10-8g·cm-2·hPa-1·s-1。13日08時，隨著低渦系統(tǒng)向東北方向移動，來自日本海的暖濕氣流轉(zhuǎn)為近東西向，水汽通量輻合中心向北移動，移至綏化與黑河交界處，輻合強度明顯減弱。

6 結(jié)論與討論

通過對2010年4月12-13日黑龍江暴雪過程的初步研究,可分析得出:

（1）此次黑龍江降雪過程是由地面氣旋北上帶來的南來倒槽所引發(fā)，500 hPa高空低渦的發(fā)展是產(chǎn)生黑龍江暴雪天氣的主要背景環(huán)流。

（2）云系發(fā)展、移動與降雪有較好的對應(yīng)關(guān)系，降雪主要發(fā)生在渦旋云系頂部。

（3）此次過程水汽主要來源為渤海及日本海。低空急流穿越日本海，為大（暴）雪落區(qū)輸送了豐沛的水汽，低空急流的水汽輸送和低層強上升運動使降雪強度增大。低空急流北移使暖濕空氣輸送到黑龍江省東北部地區(qū)，促使大的降雪落區(qū)由南向北移動。

（4）多普勒雷達圖像信息對較大降雪區(qū)位置及變化的預(yù)報具有較好的指示意義。

[1]張小玲,程麟生.“96.1”暴雪期中尺度切變線發(fā)生發(fā)展的動力診斷.Ⅰ渦度和渦度變率診斷[J].高原氣象,2000,19(3):285-294.

[2]張小玲,程麟生.“96.1”暴雪期中尺度切變線發(fā)生發(fā)展的動力診斷.Ⅱ散度和散度變率診斷[J].高原氣象,2000,19(4):459-466.

[3]張晰瑩,張禮寶,袁美英.一次降雪過程的多普勒雷達探測與分析[J].氣象科技,2003,31(3):179-182.

[4]王麗榮,湯達章,胡志群,等.多普勒雷達的速度圖像特征及其在一次降雪過程中的應(yīng)用[J].應(yīng)用氣象學(xué)報,2006,17(4):452-457.

Analysis of the weather process of blizzard caused by Northeast Cold Vortex in Heilongjiang province

ZHANG Zhi1,WANG Qiu-jing2,ZHAO Guang-na3,ZHANG Yi-yang1
(1.Heilongjiang Province Public Service Center,Heilongjiang Harbin 150036;2.Heilongjiang Province Meteorological Institute, Heilongjiang Harbin 150030;3.Heilongjiang Province Observation,Heilongjiang Harbin 150030)

Analyzed the weather process of blizzard which caused by Northeast Cold Vortex and happened during April 12-13,2010 in Heilongjiang province with the NECP data,satellite data,Doppler radar data and the real-time data.Also,the mechanism and the weather characteristics of this process was discussed in detail.It found that the blizzard was caused by the ground vortex moving to the north,and the confluence of east wind warm air current in the front of high vortex and the cold air current in behind of trough caused the warm front frontogenesis,then the blizzard was formed on the north east part of vortex.The lower level jet and the strong convergence provided the enhancing mechanism.And there was a good corresponding between the development and the moving of cloudy system and the heavy snow happened on the top parts of comma cloud.

Blizzard;Northeast Cold Vortex;Jet;Doppler velocity

P458.1+2

A

2012－2－1

張治（1979-），男，吉林省農(nóng)安縣人，蘭州大學(xué)，本科生，工程師.

1002－252X(2012)02－0008－02