赤峰市雨夾雪轉(zhuǎn)暴雪過(guò)程對(duì)比分析

常欣

摘 要：利用常規(guī)資料和探空資料資料，針對(duì)2015年4月2～3日及11～13日內(nèi)蒙古赤峰市2次雨轉(zhuǎn)暴雪過(guò)程進(jìn)行對(duì)比分析。結(jié)果表明，2次過(guò)程是高空槽配合低空低渦及鋒面造成，降水性質(zhì)分別為暖鋒降水和冷鋒降水。系統(tǒng)動(dòng)力抬升條件與大興安嶺余脈地形作用結(jié)合有利于強(qiáng)降水的產(chǎn)生和加強(qiáng)。低層充足的水汽是大到暴雪發(fā)生的重要條件之一，2次過(guò)程的水汽來(lái)源分別是西南水汽和偏東水汽。雨轉(zhuǎn)雪取決于抬升凝結(jié)高度對(duì)應(yīng)的氣層溫度分布。

關(guān)鍵詞：雨夾雪轉(zhuǎn)雪；抬升凝結(jié)高度；溫度層結(jié)

中圖分類號(hào)：P458.121 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20160333213

引 言

赤峰市位于華北北部，內(nèi)蒙古東南部，降雪日數(shù)偏多，且地形復(fù)雜，降水分布不均。4月降水相態(tài)主要包括雨、雨夾雪、雪、冰粒等，由降水產(chǎn)生的氣象災(zāi)害為純雪暴雪和雨或雨夾雪轉(zhuǎn)暴雪，這種固、液態(tài)降水轉(zhuǎn)換時(shí)間和降水的量級(jí)是預(yù)報(bào)中的一個(gè)難點(diǎn)。目前我國(guó)預(yù)報(bào)員對(duì)降水相態(tài)有較多的研究，也提出了一些雨雪識(shí)別判據(jù)。分析方法以天氣學(xué)為主，近年來(lái)探空資料也被應(yīng)用于暴雪過(guò)程分析，為研究雨雪相態(tài)轉(zhuǎn)換和暴雪發(fā)生原因，文中利用常規(guī)分析資料及探空資料，對(duì)2015年4月2～3日及11～13日日內(nèi)蒙古赤峰市2次雨轉(zhuǎn)暴雪過(guò)程（分別簡(jiǎn)稱“過(guò)程1”和“過(guò)程2”）進(jìn)行了對(duì)比分析，試圖揭示前期雨轉(zhuǎn)雪機(jī)制和后期產(chǎn)生暴雪的原因。

1 降水過(guò)程實(shí)況

為分析2次雨轉(zhuǎn)雪的降水過(guò)程實(shí)況，選取赤峰14個(gè)人工站降水資料進(jìn)行分析。過(guò)程1降水出現(xiàn)在2日1時(shí)～3日8時(shí)，過(guò)程降水量為11.5～29.7 mm，主要降水時(shí)段為2日白天，最大雪量出現(xiàn)在經(jīng)棚站為29.7 mm。過(guò)程2降水出現(xiàn)在11日16時(shí)～13日08時(shí)，過(guò)程降水量為0.1～29.6 mm，主要降水時(shí)段為11日夜間～12日凌晨，最大降雪量出現(xiàn)在崗子站，為29.6mm。

2 環(huán)流形勢(shì)及影響系統(tǒng)

對(duì)于過(guò)程1，1日20時(shí)亞歐大陸500hPa環(huán)流形勢(shì)表現(xiàn)為西高東低，烏山阻高強(qiáng)烈發(fā)展，極渦明顯南壓，冷空氣沿阻高前部下滑在新疆北部切斷形成冷渦，并有小股冷空氣快速東移影響內(nèi)蒙古中東部地區(qū)，同時(shí)在中低層有明顯的切變配合，造成河套地區(qū)大到暴雨、蒙東地區(qū)暴雪的天氣過(guò)程。2日08時(shí)，受極地冷空氣補(bǔ)充影響，短波槽在東移過(guò)程中發(fā)展加深，對(duì)應(yīng)高空槽前正渦度平流加強(qiáng)，促使低層輻合中心及地面氣旋發(fā)展，850hPa低渦產(chǎn)生閉合中心，同時(shí)低渦前部進(jìn)入渤海灣且有26m/s的低空急流建立，近海水汽輸送增強(qiáng)。衛(wèi)星云圖上可見(jiàn)，赤峰市位于云圖中逗點(diǎn)云系前部，持續(xù)受暖鋒控制。3日08時(shí)，高空槽移出，對(duì)應(yīng)850 hPa低渦東移消失，赤峰地面系統(tǒng)轉(zhuǎn)為高壓，降雪過(guò)程結(jié)束。

對(duì)于過(guò)程2，11日20時(shí)500hPa環(huán)流形勢(shì)同樣為西高東低，極渦位置較過(guò)程1略偏北，冷空氣在阻高前部偏北氣流的引導(dǎo)下形成低槽并于12日08時(shí)切斷形成冷渦，低層850hPa同樣有低渦生成，但位置較過(guò)程1偏南，且低渦中心和對(duì)應(yīng)西南急流強(qiáng)度比過(guò)程1偏弱，本次過(guò)程低層?xùn)|風(fēng)風(fēng)速達(dá)20m/s，在赤峰市的地形抬升下，對(duì)于降水強(qiáng)度有較強(qiáng)增幅。本次過(guò)程為冷鋒降水。

3 動(dòng)力條件診斷分析

通過(guò)分析赤峰站的散度變化可見(jiàn)，對(duì)于過(guò)程1，2日凌晨赤峰低層轉(zhuǎn)為輻合，08時(shí)低層輻合達(dá)到為-2.6×10-5s-1，輻合中心高度接近700hPa，200 hPa輻散中心為5.8×10-5s-1，抽吸作用強(qiáng)烈，上升運(yùn)動(dòng)機(jī)制以高層驅(qū)動(dòng)為主。20時(shí)后，輻合減弱，降水強(qiáng)度同時(shí)減弱，3日凌晨開(kāi)始低層轉(zhuǎn)為輻散，降水趨于結(jié)束。

對(duì)于過(guò)程2，11日20時(shí)低層風(fēng)場(chǎng)轉(zhuǎn)為輻合，12日08時(shí)低層散度達(dá)到-4.8×10-5s-1，輻合中心高度位于925hPa附近，強(qiáng)度接近過(guò)程1的2倍，輻散中心則為3×10-5s-1，為過(guò)程1輻散中心強(qiáng)度的1/2。且輻合層高度遠(yuǎn)較過(guò)程1更低，說(shuō)明過(guò)程2的動(dòng)力機(jī)制主要是低層?xùn)|風(fēng)急流的風(fēng)速輻合和地形抬升造成。綜合來(lái)看，2次過(guò)程動(dòng)力條件都比較好，滿足低層輻合、高層輻散有利的上升運(yùn)動(dòng)條件，但過(guò)程1的動(dòng)力來(lái)源以高層抽吸為主，低層輻合作用稍弱，過(guò)程2的動(dòng)力主要源自低層輻合抬升運(yùn)動(dòng)，高層抽吸稍差。

4 水汽條件分析

對(duì)比分析赤峰站比濕場(chǎng)時(shí)間垂直剖面，對(duì)于過(guò)程1，2日白天比濕達(dá)3.8g/kg，且在較高層次上仍有3.2g/kg的大值區(qū)存在，說(shuō)明大氣中整層的水汽含量較高，對(duì)產(chǎn)生季節(jié)性強(qiáng)降水十分有利。而過(guò)程2，11日夜間比濕為2.4g/kg，絕對(duì)濕度比過(guò)程1略差，大于2g/kg的區(qū)域也均在700hPa以下，說(shuō)明過(guò)程2的水汽來(lái)源于低層，中低層的水汽貢獻(xiàn)比過(guò)程1差。

5 雨雪轉(zhuǎn)變分析

15年4月2次降水過(guò)程都是由降雨轉(zhuǎn)為雨夾雪并發(fā)展成大到暴雪的過(guò)程，通過(guò)分析2次過(guò)程的地面三線圖及探空資料，尋找雨雪轉(zhuǎn)換的時(shí)間節(jié)點(diǎn)和要素場(chǎng)的關(guān)系。

5.1 地面溫度分析

對(duì)兩次過(guò)程赤峰地面氣象要素進(jìn)行分析，過(guò)程1中，2日凌晨赤峰站氣溫較高，在4℃左右，原因是高空槽前部暖平流開(kāi)始影響赤峰；暖鋒前部云區(qū)開(kāi)始覆蓋赤峰地區(qū)，低云造成保溫作用。08時(shí)降水出現(xiàn)后氣溫降為0℃左右并全天維持，其原因是低云對(duì)太陽(yáng)輻射的阻擋；上升運(yùn)動(dòng)較強(qiáng)，凝結(jié)潛熱被帶至高空；本次降水相態(tài)為雨夾雪，地面溫度處于雨雪融化和凝結(jié)之間的動(dòng)態(tài)平衡，在平衡過(guò)程中吸收熱量使氣溫維持。

對(duì)于過(guò)程2，12日02時(shí)前后降水發(fā)生，地面氣溫迅速降至0℃，降水相態(tài)為雨夾雪，冷鋒從低層移過(guò)赤峰地區(qū)，氣溫在08時(shí)降低并維持在零度以下，降水相態(tài)歷經(jīng)雨、雨夾雪和純雪3個(gè)階段。

5.2 探空資料分析

應(yīng)用探空資料分析大氣層結(jié)中溫度水汽分布情況，判斷云中水凝物的相態(tài)，對(duì)赤峰站雨夾雪轉(zhuǎn)雪過(guò)程進(jìn)行分析。

過(guò)程1中整層氣溫較高，低層暖平流明顯，但上升運(yùn)動(dòng)較強(qiáng)，熱量被輸送到中層，形成逆溫。抬升凝結(jié)高度與0℃層高度接近，說(shuō)明水汽凝結(jié)時(shí)即為雨雪混合，故降水性質(zhì)為雨夾雪。從濕度場(chǎng)上看，可以看出濕層擴(kuò)展到400hPa上下，濕區(qū)較為深厚，可降水量較大，對(duì)產(chǎn)生強(qiáng)降水有利。

過(guò)程2同樣有逆溫層出現(xiàn)，但過(guò)程2中整層氣溫均在零度以下，比過(guò)程1低，同時(shí)濕層比過(guò)程1淺薄。抬升凝結(jié)高度在-5℃左右，降水相態(tài)為純雪。

5.3 分析這2次過(guò)程探空資料可以發(fā)現(xiàn)

近地面層在0℃層附近時(shí)，降水相態(tài)為雨夾雪；低于0℃時(shí)，為純雪；850hPa在-4℃層附近時(shí)，降水相態(tài)為雨夾雪；低于-4℃時(shí)，為純雪；當(dāng)抬升凝結(jié)高度與地面高度接近時(shí)，降水相態(tài)取決于地面氣溫。

6 小 結(jié)

文中利用常規(guī)分析資料及探空資料，對(duì)2015年4月2～3日及11～13日赤峰市2次雨轉(zhuǎn)暴雪過(guò)程對(duì)比分析得到結(jié)論：2次過(guò)程500hPa環(huán)流形式接近，均為阻高強(qiáng)烈發(fā)展，迫使極渦南壓，有冷空氣沿脊前偏北氣流南下，與西南暖濕空氣交匯形成降水；2次過(guò)程低層均有低渦、切變和低空急流的建立發(fā)展，但過(guò)程1低層系統(tǒng)偏北，赤峰北部降雪量較大，而過(guò)程2低層系統(tǒng)偏南，赤峰北部降雪量較小，故降雪位置更多的取決于低層系統(tǒng)的位置；2次過(guò)程地面均有鋒面氣旋發(fā)展，但過(guò)程1為暖鋒降水，過(guò)程2為冷鋒降水；2次過(guò)程動(dòng)力條件都比較好，滿足低層輻合、高層輻散有利的上升運(yùn)動(dòng)條件，但過(guò)程1的抬升機(jī)制以高層強(qiáng)迫抬升和抽吸作用為主，過(guò)程2的抬升機(jī)制以低層輻合及地形抬升為主；2次過(guò)程水汽來(lái)源不同，過(guò)程1水汽來(lái)源為中低層西南水汽及近海水汽輸送，過(guò)程2水汽為邊界層?xùn)|風(fēng)急流的輸送；準(zhǔn)確預(yù)報(bào)冷空氣侵入時(shí)段、降水時(shí)間及抬升凝結(jié)高度的氣層溫度是做好降水相態(tài)預(yù)報(bào)的關(guān)鍵點(diǎn)。

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