朝陽地區(qū)一次小到中雨轉(zhuǎn)大到暴雪過程分析

徐紅梅+李國銀++王曉杰

摘 要： 利用常規(guī)氣象觀測資料， 從天氣形勢、物理量診斷、模式預(yù)報產(chǎn)品檢驗等方面，對2015年4月11—12日朝陽地區(qū)小到中雨轉(zhuǎn)大到暴雪天氣過程的成因和預(yù)報誤差進行分析。結(jié)果表明： 此次降水是在東北冷渦和華北氣旋共同影響下，2系統(tǒng)前部偏南氣流提供了充足的水汽來源；850hPa的切變過境、地面氣旋輻合線作為低層觸發(fā)條件；低層輻合、高層輻散的抽吸作用，低渦位置相對穩(wěn)定，冷鋒云系旋轉(zhuǎn)少動，利于降水的維持。熱力條件和動力條件表明了其穩(wěn)定性降水的性質(zhì)，也為由前期以降雨為主轉(zhuǎn)為降雪提供了條件。此外，本次過程850hPa溫度和2m氣溫預(yù)報準確與否直接關(guān)系到降水相態(tài)轉(zhuǎn)變時間及預(yù)報量級的把握。

關(guān)鍵詞：雨轉(zhuǎn)雪；穩(wěn)定；持續(xù)；模式

中圖分類號：S16 文獻標識碼： A DOI：10.11974/nyyjs.20170105002

1 天氣概況

2015年4月11日白天—12日前半夜，朝陽地區(qū)出現(xiàn)了1次持續(xù)性小到中雨轉(zhuǎn)大到暴雪，局地大暴雪的天氣過程。此次降水過程分為2個降水時段：11日08：00—12日07：00降水相態(tài)為雨，11日08：00—12日07：00朝陽市普降小到中雨，平均降水量為7.3mm，朝陽南部雨量偏大，最大降雨量為喀左白塔子22.5mm；12日7：00逐漸轉(zhuǎn)雪，12日午前為降水停歇期，午后到夜間全市均降純雪，過程平均降水量為19.2mm，各縣均有暴雪站點出現(xiàn)，本文列出12日朝陽5大站雪量見表1。朝陽第94期、97期雨情圖略。

2 成因分析

2.1 資料與方法

利用常規(guī)觀測資料、降雪人工加密觀測資料對此次過程的成因進行分析，利用各數(shù)值模式產(chǎn)品對預(yù)報的不足之處進行總結(jié)。

2.2 天氣尺度系統(tǒng)分析

2015年4月11日08：00高空500hPa（圖略）有貝湖脊前冷空氣在華北至東北地區(qū)堆積，朝陽地區(qū)為東北冷渦底部偏西氣流控制，影響前一波降水過程的渦底短波槽已經(jīng)移至遼寧東部。11日20：00朝陽為弱脊控制，12日08：00朝陽位于冷渦前部，降水間歇期，12日20：00冷渦繼續(xù)加強南落。

11日08：00850hPa（圖1）朝陽位于偏南急流左側(cè)，切變位于朝陽上空，12日白天至夜間逐漸轉(zhuǎn)為偏北氣流。降水期間850hPa溫度露點差在華北至東北一帶的數(shù)值維持在0～5℃，是明顯濕區(qū)。850hPa溫度在10日夜間—11日20：00均大于0℃，在12日08：00 -4℃線正好位于朝陽上空，建平地區(qū)接近-8℃，滿足遼寧降雪標準，與雨雪轉(zhuǎn)換的實況也符合。

11日白天到夜間朝陽市地面一直受處于華北氣旋頂部（圖略），12日08：00，氣旋南落，影響江淮區(qū)域，朝陽市處于氣旋頂部，12日14：00轉(zhuǎn)為氣旋后部，高壓前部影響（圖略）。12日07：00左右開始伴隨溫度的下降，暖區(qū)降水隨之結(jié)束，朝陽市西部凌源、建平等地已經(jīng)在12日7：00左右轉(zhuǎn)雨夾雪，并很快轉(zhuǎn)為純雪，在08：00之前全部轉(zhuǎn)為雪。

2.3 物理量診斷分析

2.3.1 動力條件

之前的分析850hPa有明顯的風切變，地面為氣旋控制，有利于降水發(fā)生和持續(xù)。具體分析11日08：00—12日20：00 4個時次的200hPa、850hPa和925hPa（圖略）散度場可知，在降水過程中，朝陽地區(qū)高空200hPa幾乎處于正散度區(qū)，從1×10-5s-1到10×10-5s-1逐漸增大，說明高層輻散逐漸增強。而低層850hPa，尤其925 hPa處于負散度區(qū)，為輻合運動，這樣高層輻散、底層輻合的垂直動力抽吸作用有利于降水的持續(xù)。至13日08：00，這樣的結(jié)構(gòu)被破壞，降水自西向東逐漸停止。

渦度是用來描述氣流相對于地面之水平方向旋轉(zhuǎn)的物理量。分析渦度場（圖略）得知，整個降水過程在華北到遼西為一個正渦度帶，12日白天朝陽最大渦度接近60s-1，這樣低層較強的正渦度帶比較有利于低層低渦切變的發(fā)展，結(jié)合地面資料，華北氣旋移速慢，12日白天強度有所加強，降雪在12日午后增大。

分析降水過程前期即10日20：00朝陽上游的赤峰探空站（54218）TlogP圖（圖2）可知，降水期間朝陽市無明顯的不穩(wěn)定能量存在，K指數(shù)（-26～20℃）與CAPE值都屬于低值，層結(jié)穩(wěn)定度類的指數(shù)都指示大氣層結(jié)相對穩(wěn)定，所以，此次降水為穩(wěn)定性降水。

2.3.2 水汽條件

造成這次降水的水汽來源主要是500hPa槽前和地面氣旋前部偏南氣流輸送來自南方及渤海灣的暖濕空氣。500、700和850hPa都有較強偏南氣流通過朝陽地區(qū)。分析10日20：00—12日08：00TlogP圖中相對濕度垂直分布可以看出500～700hPa水汽充足，在500hPa和700～850hPa的相對濕度都超過80%。此外，850hPa溫度露點差大多在4℃，表明朝陽處于較好的濕區(qū)，且整層相對濕度較大。

此外，分析4個時次的水汽通量散度（圖略）得知，主降水時段，朝陽市低層850hPa與925hPa水汽通量為負值，表明低層水汽輻合，高層700hPa以上水汽通量散度一直為非負值，表明中層以上水汽輻合。

2.3.3 熱力條件

從850hPa總溫度平流場上（圖略）可以看到，降水主要時間朝陽地區(qū)一直處在總溫度平流正值區(qū)，即偏南急流帶來的暖濕平流，容易出現(xiàn)降水。12日08：00之前高空有冷空氣入侵，氣溫下降，降雨轉(zhuǎn)為降雪。12日午前無降水，為負區(qū)，12日午后至夜間正溫度平流增強，降雪增大，13日08：00轉(zhuǎn)為負值，高空受冷空氣控制，降水停止。

分析850hPa的假相當位溫場（圖略）可以看出，朝陽地區(qū)的假相當位溫并不高（12～26℃），所以朝陽未處于高能鋒區(qū)內(nèi)，因此在朝陽地區(qū)的降水過程一直以穩(wěn)定性降水為主。

2.4 衛(wèi)星云圖分析

從紅外云圖（圖略）可見，11日08：00前，一次降水過程剛過，午后貝湖槽前又一塊冷鋒云系逐漸移至朝陽市，凌源地區(qū)開始被降水云系覆蓋，降水自西向東逐漸開始。

從水汽云圖（圖略）結(jié)合紅外云圖分析，11日夜間，低渦位置相對穩(wěn)定，冷鋒云系旋轉(zhuǎn)少動，使得朝陽市降水持續(xù)。

綜上分析，此次降水過程是在東北冷渦和華北氣旋的影響下，主要受2系統(tǒng)前部偏南氣流的共同作用，為本次降水提供了充足的水汽來源；850hPa的切變過境、地面氣旋輻合線作為低層觸發(fā)條件；低層輻合、高層輻散的抽吸作用，以及低渦位置相對穩(wěn)定，冷鋒云系旋轉(zhuǎn)動少，均有利于降水的維持；雖然熱力條件和動力條件不是很理想，但這恰恰表明了其穩(wěn)定性降水的性質(zhì)，也為由前期以降雨為主轉(zhuǎn)為降雪提供了條件。

3 模式檢驗

根據(jù)朝陽本地經(jīng)驗，T639模式中700hPa垂直速度產(chǎn)品對于本地降水的預(yù)報有較好的參考價值，一般-20hPa/h以下就可以考慮降水。此次降水過程的預(yù)報，T639模式中700hPa垂直速度很強，11日08：00的24h預(yù)報和11日20：00的12h預(yù)報，即為12日08：00預(yù)報，雖然不同時次對于12時效700hPa垂直速度預(yù)報減弱，但仍為高值，降水預(yù)報結(jié)束提前。

日本模式對于11日—12日降水過程的預(yù)報也很好，10日20：00預(yù)報11日夜間—12日08：00 850hPa氣溫-4℃，切變位于朝陽地區(qū)， 700hPa垂直速度中心為-54hPa/h，朝陽達到-30hPa/h。11日08：00預(yù)報11日夜間700hPa垂直速度中心為-75hPa/h ，850hPa氣溫-3℃，12日白天700hPa垂直速度減小，但仍為負值區(qū)。12日08：00預(yù)報夜間降水結(jié)束。日本模式預(yù)報降水提前結(jié)束，降水量偏大。

東北WRF預(yù)報（圖3、圖4）降水量略偏大，比其他模式略好，降水持續(xù)時間以及雨雪轉(zhuǎn)換的時間均較為準確，只是12日上午降水空窗期未預(yù)報出來。

4 預(yù)報技術(shù)著眼點與難點

4.1 預(yù)報技術(shù)著眼點主要是

初春、初冬是東北地區(qū)暴雪易發(fā)期；東北冷渦活躍；本次過程之前一場降水剛剛結(jié)束，水汽充沛，整層水汽條件很好；溫度適宜。根據(jù)省臺850hPa溫度指標-4℃為遼寧省雨雪轉(zhuǎn)變的臨界溫度，參考EC850hPa溫度預(yù)報。EC850hPa溫度預(yù)報（圖略），11日08：00 850hPa溫度預(yù)報12日08：00朝陽市全部低于-4℃，11日08：00 850hPa溫度預(yù)報12日20：00朝陽市全部低于-4℃，但是預(yù)報員主觀預(yù)報存在較大偏差，導致降水相態(tài)把握不準。

根據(jù)經(jīng)驗，參考東北WRF數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品，包括集成降水和站點預(yù)報，尤其是站點預(yù)報對于降水相態(tài)轉(zhuǎn)變的預(yù)報參考性較好。

4.2 此次過程的預(yù)報難點（誤差原因）

主要是氣溫預(yù)報，11日20：00本地預(yù)報12日最低氣溫出現(xiàn)在12日20：00，白天風力較大，溫度下降不會很快，預(yù)報低溫3℃左右，考慮雨夾雪，量級考慮10mm左右，有投機成分，考慮不論雨雪10mm左右差不多，一般性降水報對即可。但是實況是12日08：00—20：00維持在-1～1℃，整個白天全部為降雪。

因此，朝陽的溫度預(yù)報仍是重點，氣溫預(yù)報準確與否直接關(guān)系到降水相態(tài)轉(zhuǎn)變時間的把握。此外，本次降水高空為冷渦系統(tǒng)影響，短波槽活躍，冷空氣移速不穩(wěn)定，降水相態(tài)的轉(zhuǎn)變考慮不準確直接導致量級預(yù)報差別較大。

參考文獻

[1]朱乾根.天氣學原理[M].北京：氣象出版社，2007.

[2]壽紹文.天氣學分析[M].北京：氣象出版社，2006.

作者簡介：徐紅梅（1987-），女，本科，朝陽市氣象局，工程師，天氣預(yù)報方向。