2016年1月柳州低溫雨雪天氣特點(diǎn)及成因分析

陳茂欽，劉蕾，張凌云，劉洲榮

（1中國人民解放軍95337部隊(duì)，廣西柳州 545001；2廣西柳州市氣象局，廣西柳州 545001）

2016年1月柳州低溫雨雪天氣特點(diǎn)及成因分析

陳茂欽1，劉蕾2，張凌云2，劉洲榮2

（1中國人民解放軍95337部隊(duì)，廣西柳州 545001；2廣西柳州市氣象局，廣西柳州 545001）

利用常規(guī)氣象觀測資料、廣西中尺度自動站資料及NCEP1°×1°、NCEP2.5°×2.5°格點(diǎn)再分析資料分析了2016年1月21－26日柳州低溫雨雪冰凍天氣過程，結(jié)果表明：此過程與歐亞地區(qū)大氣環(huán)流異常密切相關(guān)，烏拉爾山東部阻高與低緯南支槽較常年同期相比偏強(qiáng)，槽前西南暖濕氣流與北方冷空氣不斷在華南上空交匯為低溫雨雪天氣的產(chǎn)生提供了有利的環(huán)流形勢；過程期間，中西伯利亞冷高壓長時間維持為低溫雨雪天氣提供了強(qiáng)大的冷源，850hPa鋒區(qū)強(qiáng)度強(qiáng)；冷空氣南下及補(bǔ)充時段，中低層較好的輻合及抬升運(yùn)動為雨雪的出現(xiàn)提供了較好的動力條件；整個過程中柳州上空的水汽輻合則相對較弱，冷空氣主體南下后，濕層厚度也迅速降低，低溫雨雪天氣過程結(jié)束。

低溫雨雪天氣；冷暖氣團(tuán)；環(huán)流形勢

1 引言

低溫雨雪冰凍是影響柳州的主要?dú)庀鬄?zāi)害之一，對農(nóng)業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)、電力等有重大影響。針對低溫雨雪冰凍天氣，氣象工作者們做了大量的研究工作［1－5］，認(rèn)為歐亞中高緯阻塞高壓的建立，有利于短波槽引導(dǎo)冷空氣南下影響華南，同時活躍的南支波動使得冷暖空氣不斷在華南上空交匯形成強(qiáng)的鋒區(qū)，

為低溫雨雪天氣的產(chǎn)生提供了較好的環(huán)流背景。對于廣西的低溫冷害天氣，陳見等［6］，劉國忠等［7］，黎慧金等［8］，張凌云等［9］從不同方面詳細(xì)分析了2008年廣西的低溫雨雪天氣。

受超強(qiáng)厄爾尼諾事件的影響，2015年入冬以來，柳州大部氣溫偏高，但2016年1月下半月受到19－20日和21－26日兩次冷空氣過程的影響，柳州市出現(xiàn)冷暖急轉(zhuǎn)，其中21－26日冷空氣過程為柳州2015年入冬以來最強(qiáng)，致使柳州多地發(fā)生低溫雨雪冰凍災(zāi)害，并造成一定程度的經(jīng)濟(jì)損失。本文利用常規(guī)氣象觀測資料、廣西中尺度自動站資料及NCEP1°×1°、NCEP2.5°×2.5°格點(diǎn)再分析資料，試圖分析此次低溫雨雪冰凍天氣過程，以期為今后低溫雨雪預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)提供一定的參考依據(jù)。

2 低溫雨雪天氣過程概況及特點(diǎn)

2016年1月21日夜間強(qiáng)冷空氣自北向南影響柳州，受其影響，柳州市各地日平均氣溫降幅普遍達(dá)6℃以上。據(jù)柳州市基本氣象站及自動站監(jiān)測，柳州大部地區(qū)都出現(xiàn)了雨夾雪和6級以上大風(fēng)天氣。1月23－24日，受冷空氣補(bǔ)充影響，全市日平均氣溫為4℃左右，過程極端最低氣溫－6.1℃，出現(xiàn)在24日的三江縣大塘水庫。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，此次強(qiáng)冷空氣影響期間，全市共有34站出現(xiàn)6級以上大風(fēng)，15站最低氣溫≤0℃，126站最低氣溫≤2℃，高寒山區(qū)及北部局部出現(xiàn)霜冰凍和道路結(jié)冰。據(jù)查，此次過程是柳州市自2003年以來的首次降雪過程，因此有必要分析下此次過程的特點(diǎn)及成因。

圖1給出的是柳州市各縣1月下旬平均氣溫（a）及距平圖（b）。分析圖1可以看到，2016年1月下旬柳州各縣平均氣溫為5.7－7.4℃，各縣旬平均氣溫較歷史同期偏低1.3－2.7℃，南部偏低幅度大于北部，其中鹿寨縣最低，較歷史同期偏低2.7℃。

3 大氣環(huán)流形勢分析

3.1 1月份大氣環(huán)流背景分析

大氣環(huán)流形勢異常是華南地區(qū)大范圍低溫雨雪的直接原因。從2016年1月500hPa平均位勢高度和距平場（圖2，見彩頁）可見，中高緯烏拉爾山東部地區(qū)呈現(xiàn)明顯的阻塞形勢，烏拉爾山以西及貝加爾湖－日本一帶為槽區(qū)；低緯地區(qū)南支槽較為寬廣，柳州處于南支槽前的西南氣流中。分析距平場（陰影），可以看到，烏拉爾山東部的阻高強(qiáng)大而穩(wěn)定，并伴有28dagpm的位勢高度正距平；同時在鄂霍次克海地區(qū)有個4dagpm的位勢高度負(fù)距平的低值系統(tǒng)。兩個強(qiáng)盛的系統(tǒng)之間形成了東北－西南向的強(qiáng)氣壓梯度，有利于冷空氣不斷分股南下影響華南地區(qū)；南支槽較常年同期偏強(qiáng)，槽前西南暖濕氣流與北方冷空氣不斷在華南上空交匯，為低溫雨雪天氣的產(chǎn)生提供了有利的環(huán)流形勢。

圖1 柳州市2016年1月下旬平均氣溫（a）和距平（b）分布圖（單位：℃）

3.2 低溫雨雪過程的環(huán)流形勢分析

分析過程發(fā)生前的環(huán)流形勢發(fā)現(xiàn)，柳州市一直為冷高壓控制，1月21日，850hPa上鋒區(qū)在南嶺一帶逐漸加強(qiáng)，隨著低層切變線快速南壓，強(qiáng)冷空氣主體在22日白天南下影響柳州。圖3給出的是1月22日20時各層的環(huán)流形勢，由圖可以看到，500hPa上，強(qiáng)大的冷渦盤踞在我國東北地區(qū)上空，冷渦后部的偏北氣流引導(dǎo)冷空氣南下與南支槽前的西南暖濕氣流在華南交匯，為850hPa鋒區(qū)的增強(qiáng)與維持提供了有利的背景條件；低層850hPa的切變線南壓至廣西南部，柳州市上空為較強(qiáng)的東北氣流控制，0℃線也隨之南壓至柳州市區(qū)附近，整個華南上空的等溫線非常密集，廣西上空的南北最大溫差達(dá)22℃，說明鋒區(qū)強(qiáng)度很強(qiáng)；分析地面圖，我國大部地區(qū)為強(qiáng)大的高壓控制，中西伯利亞冷高壓中心強(qiáng)度達(dá)1076hPa。隨著500hPa低渦中心的東移南壓，低渦后部的偏北氣流不斷引導(dǎo)冷空氣從東路補(bǔ)充南下影響柳州，850hPa鋒區(qū)也進(jìn)一步加強(qiáng)，0℃線于23日20時南壓至沿海一帶，地面冷高壓加強(qiáng)至1082hPa，為低溫雨雪天氣提供了強(qiáng)大的冷源。后期隨著500hPa低渦東移入海后減弱填塞，冷空氣勢力減弱，過程趨于結(jié)束。

4 鋒區(qū)強(qiáng)度分析

冷暖空氣交匯形成強(qiáng)的鋒區(qū)是低溫陰雨的重要

原因之一，為了較好的了解此次過程鋒區(qū)的強(qiáng)度特征，采用T20°N－T30°N表征鋒區(qū)特征［2］。圖4（見彩頁）給出的是沿109.5°E剖面的鋒區(qū)強(qiáng)度時間變化圖，由圖分析可見，1月21日開始，鋒區(qū)強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)，最強(qiáng)時中低層10個緯度內(nèi)溫差超過24℃；同時，中高層400hPa附近溫度梯度也在23日開始明顯增大，溫差在24日達(dá)到18℃以上，這可能是高空冷渦東移不斷引導(dǎo)冷空氣南下造成的。而邊界層23日以后溫差則縮小到10℃以下，說明冷空氣主體已南下，近地層為強(qiáng)大的冷高壓控制。25日以后，隨著鋒區(qū)強(qiáng)度的逐漸減弱，低溫過程趨于結(jié)束。

圖3 2016年1月22日20時500hPa、700hPa、850hPa以及地面的形勢圖

5 雨雪成因分析

2016年1月下半月以來，我市受19－20日和21－24日兩次冷空氣過程的影響，前一次冷空氣過后，氣溫還沒有明顯回升，后一次全國性大范圍的寒潮過程又接踵而至，造成我市氣溫驟降，發(fā)生低溫雨雪冰凍災(zāi)害。下面將從溫度層結(jié)、水汽條件及動力條件三方面來分析此次雨雪的成因。

5.1 水汽條件分析

相對濕度大是造成廣西低溫雨雪的前提條件［10］。從1月20日－26日柳州上空相對濕度的變化來看（圖5a，見彩頁），1月20－23日，850hPa的相對濕度均在90%以上，在強(qiáng)冷空氣南下時段（1月22－23日），相對濕度＞90%的濕區(qū)陡伸到450hPa附近，濕層變得非常深厚，為雨雪天氣的出現(xiàn)提供了較好的濕層厚度。對應(yīng)地面氣象站觀測實(shí)況，1月23日柳州大部地區(qū)均出現(xiàn)了雨夾雪，局部地區(qū)出現(xiàn)了雪。但隨著冷空氣主體南下，地面為強(qiáng)冷高壓控制后（1月24日以后），700hPa以下的中低層相對濕度迅速降低到40%左右，僅在中層有比較淺薄的濕區(qū)，不利于雨雪天氣的維持。

為了更好地揭示此次低溫雨雪過程期間水汽輸送和聚集情況。分析了1月21日－24日柳州上空的平均水汽通量及水汽通量散度。從平均水汽通量的分布情況看（圖略），此次過程中邊界層（925hPa以下）的水汽通道主要為偏東氣流，為西太平洋上回流的水汽輸送；中層的水汽輸送主要來自孟加拉灣與南海。從1月21日－24日柳州上空925hPa上平均水汽通量散度及風(fēng)場分布（圖5b，見彩頁）可以看到，自22日強(qiáng)冷空氣南下后，邊界層以下為較強(qiáng)的東北氣流控制；廣西上空水汽輻合的大值區(qū)位于廣西南部及沿海一帶，中心值在－5×10－7g·hPa－1cm－2s－1，整個過程中柳州上空的水汽輻合則相對較弱，為－3×10－7g·hPa－1cm－2s－1。結(jié)合實(shí)況，此次過程中，廣西南部的雨雪情況較北部明顯，這和低層水汽的聚集情況有很大的關(guān)系，由于過程中廣西北部的水汽條件相對欠缺，柳州只是出現(xiàn)了陣性的雨夾雪或雪。

5.2 溫度層結(jié)分析

此次過程雖然850hPa的氣溫較2008年初低溫雨雪過程低，但由于冷空氣南下速度較快，維持時間短，因此柳州并沒有出現(xiàn)大范圍的低溫雨雪冰凍災(zāi)害。0℃線的位置，尤其是850hPa上0℃線位置在業(yè)務(wù)預(yù)報(bào)中非常重要，是考慮雨雪分界的一個重要指

標(biāo)，因此很有必要分析此次過程期間溫度的垂直分布情況。1月22日以前，柳州上空0℃層的高度大概在600hPa附近（圖6，見彩頁）；22日，隨著冷空氣主體的南下，0℃層的高度迅速降低至950hPa，并一直維持到25日，其中在24日，850hPa的溫度達(dá)到了－6℃。中低層持續(xù)的降溫及較低0℃層高度，使得天空中固態(tài)顆粒物能有效的降落至地面而不被融化。25日以后，地面冷高壓主體東移，低層850hPa轉(zhuǎn)偏南氣流，0℃層的高度逐漸抬升至700hPa附近，低溫雨雪過程結(jié)束。

5.3 動力條件分析

從柳州上空的渦度和散度的時間變化分析來看：冷空氣前鋒南下時段，正渦度區(qū)的伸展高度僅到700hPa左右，1月22日白天開始，隨著低層切變線及地面冷空氣主體南下，正渦度區(qū)逐漸加強(qiáng)且向上伸展，23日伸展至400hPa附近，渦度值也明顯增大，最大值出現(xiàn)在700hPa附近，為6×10－5s－1，說明動力抬升條件增強(qiáng)，為23日柳州出現(xiàn)雨雪提供了較好的動力機(jī)制；對應(yīng)散度場，1月22日－24日，即冷空氣主體南下影響和補(bǔ)充時段，中低層有較強(qiáng)的輻合，最大值出現(xiàn)在22日20時的850hPa左右，為－6×10－5s－1，中高層為弱的輻散，有利于低層上升運(yùn)動的維持。結(jié)合渦度場和散度場，中低層較好的輻合及抬升運(yùn)動為雨雪的出現(xiàn)提供了較好的動力條件。

6 結(jié)論與討論

（1）受強(qiáng)冷空氣影響，柳州市各地日平均氣溫為4℃左右，降幅普遍達(dá)6℃以上，大部地區(qū)都出現(xiàn)了雨夾雪和6級以上大風(fēng)天氣，高寒山區(qū)及北部局部出現(xiàn)霜冰凍和道路結(jié)冰。

（2）通過對比分析2016年1月和歷年同期的環(huán)流形勢：歐亞中高緯呈現(xiàn)典型的阻塞形勢，烏拉爾山東部的阻高較常年同期相比偏強(qiáng)28dagpm；同時鄂霍次克海地區(qū)低壓較常年同期偏低；南支槽較常年同期偏強(qiáng)，槽前西南暖濕氣流與北方冷空氣不斷在華南上空交匯，為低溫雨雪天氣的產(chǎn)生提供了有利的環(huán)流形勢。

（3）過程期間，東北冷渦后部的偏北氣流不斷引導(dǎo)冷空氣補(bǔ)充南下影響廣西，中西伯利亞冷高壓長時間的維持為低溫雨雪天氣提供了強(qiáng)大的冷源，850hPa鋒區(qū)強(qiáng)度強(qiáng)，廣西上空的南北最大溫差達(dá)22℃。

（4）通過物理量場分析發(fā)現(xiàn)，整個過程中柳州上空的水汽輻合則相對較弱，冷空氣主體南下后，濕層厚度也迅速降低，不利于低溫雨雪天氣的維持；冷空氣南下及補(bǔ)充時段，中低層較好的輻合及抬升運(yùn)動為雨雪的出現(xiàn)提供了較好的動力條件，較低的零度層高度是柳州地區(qū)出現(xiàn)降雪的重要原因。

此次過程中柳州上空850hPa的溫度雖比2008年初低溫雨雪低，但鋒區(qū)的維持時間沒有2008年長；另一方面冷空氣南下速度較快且維持時間短，冷空氣南下后中低層迅速轉(zhuǎn)干冷的偏北氣流控制，因此柳州并沒有出現(xiàn)大范圍的低溫雨雪冰凍災(zāi)害，溫度預(yù)報(bào)也出現(xiàn)了一定的失誤。在以后的預(yù)報(bào)中，不能簡單的類比某一特征要素，而要全面分析天氣的演變形勢。

［1］汪瑛，高亭亭，林良勛，等.2010年春節(jié)前后廣東全省性低溫陰雨過程成因［J］.廣東氣象，2011，33（1）：1－4.

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［5］唐潔，周靜，李厚偉.肇慶持續(xù)低溫天氣的氣候背景與前期海氣異常特征［J］.廣東氣象，2013，35（6）：7－10.

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［9］張凌云，李家文.2008年初柳北罕見低溫雨雪冰凍災(zāi)害分析［J］.氣象研究與應(yīng)用，200829（2）：19－21，29.

Causation Analysis of Cryogenic freezing rain and Snow weather in Liuzhou during January of 2016

Chen Mao-qin1,Liu Lei2,Zhang Lin-yun2,Liu Zhou-rong2
(1.The Chinese people's Liberation Army 95337 Unit,Liuzhou Guangxi 545001;2.Liuzhou Municipal Meteorological Service,Liuzhou Guangxi 545001)

Based on the meteorological observation data,medium scale data of Guangxi and NCEP 1°×1°、2.5°×2.5°reanalysis data,the characteristics and the possible cause of the cryogenic freezing rain and snow weather during January of 2016 of Liuzhou were analyzed.The results show that:this case is associated with the anomalous atmospheric circulation in Eurasian region,the blocking in eastern of Ural and the south trough in low level are stronger than normal over the same period.Active southwest warm air and cold air which interested over South China provide favorable circulation situation;During this case,long-time maintenance of Siberria high pressure provides a strong cold source,when cold air moving southwards,both strong frontal zone at 850hPa,low-level convergence and ascending motion are all beneficial to the emergence of snow-rain weather;but poor water vapor convergence and the thickness of wet layer decrease rapidly when cold moving southwards are disadvantage to the persisting of freezing rain and snow weather.

cryogenic freezing rain and snow weather;cold and warm air;circulation feature

P458

A

1673-8411（2016）03-0065-04

2016-03-18

陳茂欽（1983－），男，工程師，主要從事短期預(yù)報(bào)。