基于“配料”的大興安嶺春季暴雪預(yù)報方法

段森瑞,王付華,陸忠濤

（新林區(qū)氣象局，黑龍江 大興安嶺158200）

1 引言

黑龍江省冬季漫長寒冷， 大到暴雪是黑龍江省經(jīng)常發(fā)生的災(zāi)害性天氣， 其中尤其危害最大的是冬末春初的大到暴雪天氣。 對于暴雪物理機制的認(rèn)識方面，白人海[1]通過對東北區(qū)域暴雪天氣分析及水模擬，分析了暴雪發(fā)生的熱力、動力因子的配合以及空間結(jié)構(gòu)的演變， 提出了有利于暴雪天氣預(yù)報的一系列診斷方法， 引入了對暴雪形成的關(guān)鍵物理因子的詳細(xì)分析，優(yōu)于以往的天氣分型方法。 張小玲［2］等在《基于構(gòu)成要素的預(yù)報方法-配料法》中指出，就常用的預(yù)報方法而言，尤其是針對高影響天氣（暴雨、強對流、沙塵暴、暴風(fēng)雪等）的主觀預(yù)報方法中，流型辨識的方法采用的比較多。 針對流型辨識方法的一些缺陷和局限性，Doswell 等［3］于1996年提出了基于構(gòu)成要素的預(yù)報方法，國內(nèi)通常譯為“配料法”。

Doswell 等針對強降水導(dǎo)致的暴洪事件的預(yù)報問題提出了以構(gòu)成要素為基礎(chǔ)的預(yù)報方法。 這是一種基本物理概念，而并非一項具體的預(yù)報技術(shù)。 但是，他所強調(diào)的這種預(yù)報思路不僅僅適用于強降水的預(yù)報，也適用于各種天氣現(xiàn)象的預(yù)報。 只要預(yù)報的構(gòu)成要素能夠形成，問題的關(guān)鍵就顯而易見。 此方法強調(diào)在預(yù)報過程中對氣象原理的理解。

2 “配料法”應(yīng)用

影響黑龍江省暴雪的主要天氣系統(tǒng)大致可分為低渦型，低槽型和西北氣流型。 按照“配料法”的基本要求，從暴雪預(yù)報的角度出發(fā)，對暴雪天氣產(chǎn)生的判斷應(yīng)同時考慮天氣系統(tǒng)的配置以及熱力、 動力條件的綜合效應(yīng)。 下面以2013年4月12-13日發(fā)生于大興安嶺地區(qū)的一場暴雪過程為例， 敘述如何將典型的天氣系統(tǒng)配置與動力和熱力環(huán)境場條件配合，建暴雪預(yù)報“配料”條件。

（1）天氣過程基礎(chǔ)理論的分析。 在對本次暴雪發(fā)生物理過程認(rèn)識的基礎(chǔ)上， 根據(jù)氣象學(xué)原理分析強降水天氣形成的基本因子，按照“配料法”要求選取了其主要要素為相對強的上升運動、觸發(fā)抬升機制、充分的水汽以及提供水汽輸送的低空急流做為暴雪天氣預(yù)報的“配料”。

4月12日20時中高緯度環(huán)流為明顯的兩脊一槽型。 烏拉爾山、鄂霍次克海為明顯的經(jīng)向型脊，貝加爾湖至大興安嶺為階梯槽控制，13日08 高空低槽加強，在大興安嶺上空形成低渦。 12日夜間開始，在低槽加強的過程中， 降雪天氣開始， 降水中心在漠河、 呼中、 加區(qū)等地。 其中， 漠河站24 h 降雪量為10.0 mm，呼中、加區(qū)單站過程降雪量都達(dá)到了暴雪量級，塔河、呼中達(dá)到了大雪量級，呼瑪為中-大雪。

2013年4月12-13日物理量的演變。 通過對各物理量場分析可以看出，降雪主要集中時段12日20時-13日20時， 大興安嶺地區(qū)為大范圍上升氣流控制。13日08時，冷渦中心在大興安嶺中南部，此時位于低空輻合中心偏北的高空輻散區(qū)的抽吸作用使得垂直運動增強，上升運動中心位于漠河、呼中，低層輻合中心也位于漠河、呼中，垂直速度與低層輻合中心的重合區(qū)域與暴雪發(fā)生區(qū)域一致。

（2）關(guān)鍵物理量的“配料”。 這次區(qū)域性暴雪天氣過程， 強大的上升氣流中心與低層輻合中心基本重合滿足了動力條件；850 hPa 切渦后，500 hPa 階梯槽攜帶冷空氣不斷補充并與低層暖濕氣流交匯， 是這次暴雪天氣的觸發(fā)機制； 太平洋副熱帶高壓外圍的水汽在鄂霍次克海以東的低渦和以西阻塞高壓的配合下，不斷的向大興安嶺北部上空輸送，且在低槽加強為低渦的過程中， 850 hPa≥20 m/s 和700 hPa≥24 m/s 的中低空急流攜帶渤海和日本海的水汽，滿足了水汽以及提供水汽輸送的低空急流條件。 此處需要注意的是，由于大興安嶺地區(qū)緯度較高，沒有較強的中低空急流為水汽的輻合提供通道， 是不會產(chǎn)生較大降水的。

（3）模式輸出預(yù)報。 中央氣象臺和美國MM5 均預(yù)報出12-13日我國東北地區(qū)有較大降水過程，在實際業(yè)務(wù)中，根據(jù)“配料法”，綜合分析各條件，預(yù)報“12日夜間至13日， 全區(qū)有一次較大降水過程，漠河、呼中有出現(xiàn)暴雪的可能”，與實況基本一致。

由此可見，利用各種“配料”的空間分布，也可以做出暴雪落區(qū)的潛勢預(yù)報。

3 討論

（1）“配料法”是一種在天氣過程物理機理認(rèn)識基礎(chǔ)上的預(yù)報方法。 每次暴雪天氣過程的產(chǎn)生，雖然天氣形勢有所不同， 但都具有共同的基本配料， 使用“配料法”的基礎(chǔ)在于選取了合適因子以及對這些因子正確搭配的預(yù)測。 這一預(yù)報思路未來還可應(yīng)用到大興安嶺的暴雨、冰雹等強對流天氣預(yù)報中。

（2）對于配料建立過程的診斷因子多樣化，主要取決于對不同天氣過程的認(rèn)識。 對本次暴雪個例的分析，主要說明了如何運用“配料法”進(jìn)行分析和預(yù)報，不是建立大興安嶺的暴雪預(yù)報的“模型”。 不同的暴雪天氣過程， 其配料的建立也有所不同， 固有的“模型”， 有可能會模糊對天氣演變過程內(nèi)在機制的認(rèn)知。

（3）局地性暴雪天氣是一種小概率事件，大興安嶺的暴雪天氣必須具備關(guān)鍵的物理量“配料”，但有時滿足暴雪發(fā)生的配料條件在其臨近時才能發(fā)現(xiàn)，因此， 在實際業(yè)務(wù)中易出現(xiàn)預(yù)報量級偏小的問題。解決的方法之一就是將 “配料法” 與數(shù)值預(yù)報模式相結(jié)合， 充分利用各種模式提供的診斷暴雪天氣的參數(shù)。 所以， 基于數(shù)值模式預(yù)報， 運用 “配料法”做出強降水的潛勢預(yù)報， 也是一種數(shù)值預(yù)報解釋應(yīng)用的思路。

［1］白人海，張志秀，高煜中．東北區(qū)域暴雪天氣分析及數(shù)值模擬［J］.氣象，2008，34（4）：22-29．

［2］張小玲，陶詩言，孫建華．基于構(gòu)成要素的預(yù)報方法-配料法［J］.氣象，2011，37（8）：913-918．

［3］Doswell IIICA，Brooks HE，Maddox RA.．Flash flood forecasting;An ingredients based methodology［J］.Wea Forecasting，1996,11：560-581．

［4］張小玲，陶詩言，孫建華．基于“配料”的暴雨預(yù)報［J］.大氣科學(xué)，2010，34（4）：754-764．

［5］李俊，李武階，廖移山．基于“配料”的梅雨鋒強降水預(yù)報方法［J］.氣象，2006，32（9）：3-8．