本溪市大雪和暴雪天氣特征與預(yù)報(bào)分析

王煥毅++張翹++李冰++佟鈴

摘要 利用本溪市1981—2013年逐年11月至翌年4月降水資料，統(tǒng)計(jì)分析了近33年本溪市大雪和暴雪天氣的氣候特征，結(jié)合天氣學(xué)方法將本溪市大雪和暴雪天氣的高空環(huán)流形勢和地面形勢進(jìn)行分型。結(jié)果表明，本溪市區(qū)冬季共出現(xiàn)大雪和暴雪73 d，大雪主要出現(xiàn)在12月，暴雪主要出現(xiàn)在3月，初冬和初春出現(xiàn)大雪和暴雪占全年總數(shù)的45.2%，其中暴雪占68.2%。本溪市出現(xiàn)大雪和暴雪天氣的環(huán)流形勢大致可分為3種類型，分別為高空槽東移加強(qiáng)型、冷渦影響型、西亞橫槽型。通過分析近10年本溪市出現(xiàn)大雪和暴雪時(shí)的物理量場，給出水汽條件、動(dòng)力條件和熱力條件的預(yù)報(bào)指標(biāo)，以期為今后預(yù)報(bào)服務(wù)提供一定參考。

關(guān)鍵詞 大雪；暴雪；要素場；遼寧本溪

中圖分類號 P457.6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-5739（2017）20-0194-02

降雪預(yù)報(bào)一直以來都是我國北方地區(qū)冬季主要的預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)。目前，國內(nèi)對暴雪的研究多以氣候特征分析和個(gè)例分析為主，陳長勝等[1]分析了東北地區(qū)暴雪天氣的時(shí)空分布特征，閻 琦等[2]分析了1960—2009年遼寧區(qū)域性暴雪的氣候特征，楊曉霞[3]、孫欣[4]、李青春等[5]分別對不同暴雪個(gè)例進(jìn)行了分析總結(jié)。而對于某一地區(qū)的暴雪天氣預(yù)報(bào)研究較少。本文主要通過氣候特征分析得出本溪市大雪和暴雪氣候特征規(guī)律，利用天氣學(xué)方法進(jìn)行形勢場分型研究，并結(jié)合要素場的分析，給出相應(yīng)預(yù)報(bào)指標(biāo)，以期在本溪地區(qū)冬季大雪及以上量級的降雪預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)中提供一定的指導(dǎo)。

1 資料與方法

以本溪市觀象臺(tái)20：00至翌日20：00（24 h）日降雪量（以純雪計(jì)算）≥5.0 mm且<10.0 mm為大雪標(biāo)準(zhǔn)，≥10.0 mm為暴雪標(biāo)準(zhǔn)。通過普查本溪市觀象臺(tái)1981—2013年逐年11月至翌年4月的月報(bào)表選取樣本，運(yùn)用天氣學(xué)方法，得出本溪市大雪及以上量級的氣候特征。應(yīng)用2004—2013年與樣本相關(guān)的歷史天氣圖及NCEP/NCAR提供的逐6 h的2.5°×2.5°再分析資料，對近10年歷史個(gè)例的物理量場進(jìn)行再分析。

2 氣候統(tǒng)計(jì)特征

2.1 年際變化特征

由圖1可以看出，從1981—2013年本溪市區(qū)冬季共出現(xiàn)大雪和暴雪73 d，平均每年2.2 d。年際變化較大，出現(xiàn)大雪和暴雪最多的是2010年和2012年，達(dá)7 d；最少年份無大雪或暴雪出現(xiàn)。從年代分布情況看，1981—1990年為15 d，占總數(shù)20.5%；1991—2000年為19 d，占總數(shù)26%；2001—2010年為30 d，占總數(shù)41.1%；2000年以后大雪和暴雪次數(shù)明顯高于20世紀(jì)80—90年代，且出現(xiàn)了2次波峰?？傮w來看，大雪和暴雪發(fā)生次數(shù)呈現(xiàn)波浪式上升趨勢，這可能與全球變暖有關(guān)，因?yàn)闅鉁仄?、水汽含量較大，大雪和暴雪發(fā)生幾率較大[6]。

2.2 月、旬際分布特征

由圖2可以看出，大雪和暴雪出現(xiàn)在11月至翌年4月，其中1月和2月出現(xiàn)次數(shù)較少，大雪主要出現(xiàn)在12月，而暴雪主要出現(xiàn)在3月。≥5 mm降雪最早出現(xiàn)在11月6日（2012年，6.0 mm），最晚結(jié)束時(shí)間出現(xiàn)在4月20日（2006年，5.7 mm）。

各旬分布中，出現(xiàn)大雪和暴雪次數(shù)最多的是12月上旬，為10 d；其次是3月上旬，為9 d；最少的是2月上旬，為0 d。按本溪市的氣候特點(diǎn)和節(jié)氣劃分，11月下旬至12月上旬為初冬，3月為初春。統(tǒng)計(jì)得出，初冬和初春出現(xiàn)大雪和暴雪共計(jì)33 d，占全年的45.2%；其中暴雪占68.2%?？梢姡醵统醮菏潜鞠笱┖捅┭┑氖⑿衅?。

3 環(huán)流背景和地面影響系統(tǒng)

大氣環(huán)流直接影響降水，是天氣預(yù)報(bào)重要的著眼點(diǎn)。通過本溪市1981—2013年大雪和暴雪個(gè)例，分析了本溪市冬季大雪和暴雪的高空環(huán)流形勢和地面影響系統(tǒng)。本溪市大雪和暴雪過程前的500 hPa環(huán)流形勢大致可分為3種類型，分別為高空槽東移加強(qiáng)型、冷渦影響型、西亞橫槽型；地面主要影響系統(tǒng)有蒙古氣旋（華北氣旋）、地面倒槽和江淮氣旋。

3.1 高空槽東移加強(qiáng)型

500 hPa歐亞大陸中高緯為一槽一脊型，環(huán)流較平直，隨著冷空氣南下入侵，高空槽在東移過程中不斷加強(qiáng)發(fā)展。本溪地區(qū)逐漸處于槽前較強(qiáng)的偏南氣流中，南部水汽將沿槽前偏南氣流源源不斷向本溪地區(qū)輸送，為本溪地區(qū)的強(qiáng)降水提供了充足的水汽。

3.2 冷渦影響型

前期歐亞大陸為緯向型環(huán)流形勢，亞洲大陸東部有一冷渦，冷渦位置為100°～130°E、40°～60°N，冷中心強(qiáng)度較大，一般低于-32 ℃。烏拉爾山地區(qū)為暖脊，冷渦后部不斷有冷空氣分裂南下，到達(dá)中緯度地區(qū)后沿偏西氣流向東移動(dòng)，使冷空氣強(qiáng)度逐漸加強(qiáng)。本溪地區(qū)處于渦前與高壓脊后偏南氣流控制中，冷暖空氣交匯，降水強(qiáng)度較強(qiáng)。

3.3 西亞橫槽型

歐洲地區(qū)維持穩(wěn)定的東北—西南向的高壓脊，西亞地區(qū)維持橫槽或切斷低壓，冷空氣在巴爾喀什湖至里海一帶堆積，橫槽中堆積的冷空氣伴隨短波槽自西向東移動(dòng)，鋒區(qū)和槽的位置均偏南或有南槽結(jié)合，均有利于南來氣旋的發(fā)生和發(fā)展。

4 要素場分析

4.1 水汽條件

影響本溪地區(qū)冬季強(qiáng)降雪的水汽來源和輸送通道主要分2種[7]：一種為黃海北部水汽向北輸送（Ⅰ型），配合地面系統(tǒng)為華北氣旋、地面倒槽或江淮氣旋，經(jīng)山東半島東移北上；另一種為渤海水汽向東北方向輸送（Ⅱ型），配合地面系統(tǒng)為蒙古氣旋或地面倒槽。Ⅰ型降雪過程水汽條件比Ⅱ型更好、比濕更大。本溪地區(qū)出現(xiàn)Ⅰ型暴雪時(shí)850 hPa的比濕 >4 g/kg，出現(xiàn)大雪時(shí)比濕>3 g/kg；本溪地區(qū)出現(xiàn)Ⅱ型暴雪時(shí)850 hPa的比濕>3 g/kg，出現(xiàn)大雪時(shí)比濕>2 g/kg。

4.2 動(dòng)力條件

強(qiáng)降雪發(fā)生前500 hPa高空槽位于40°～50°N、90°～120°E范圍內(nèi)，高空槽前部存在東北—西南向較強(qiáng)鋒區(qū)，鋒區(qū)附近5個(gè)緯距內(nèi)有≥3條等溫線通過。溫度場在40°～60°N、95°～125°E內(nèi)有≤-36 ℃冷中心。850 hPa在35°～55°N、100°～125°E內(nèi)有≤-16 ℃冷中心。endprint

垂直運(yùn)動(dòng)造成的水汽、熱量、動(dòng)量、渦度等物理量的垂直輸送對天氣系統(tǒng)的發(fā)展有很大的影響，大氣中的能量轉(zhuǎn)換主要是通過垂直運(yùn)動(dòng)才得以實(shí)現(xiàn)[8]。垂直速度是實(shí)際大氣中造成天氣現(xiàn)象的最直接的原因。本溪地區(qū)出現(xiàn)暴雪時(shí)垂直速度<-0.9 Pa/s，而出現(xiàn)大雪時(shí)垂直速度只需達(dá)到-0.7 Pa/s。

4.3 熱力條件

強(qiáng)降雪之前的增溫增濕是產(chǎn)生強(qiáng)降雪天氣的重要條件。強(qiáng)降雪前遼寧地區(qū)受暖脊影響，本溪市出現(xiàn)大雪天氣之前850 hPa氣溫受暖脊影響回升到-5 ℃以上，而暴雪天氣升溫更加明顯，回升到-3 ℃以上。遼寧東南部都受偏南氣流影響，大雪天氣風(fēng)速>8 m/s，暴雪天氣風(fēng)速>12 m/s。

5 結(jié)論與討論

（1）1981—2013年本溪市冬季年均出現(xiàn)大雪和暴雪日數(shù)為2.2 d，年際變化較大，2000年以后明顯高于20世紀(jì)80—90年代，且出現(xiàn)2次波峰，總體上呈波浪式上升趨勢。大雪主要出現(xiàn)在12月，暴雪主要出現(xiàn)在3月，初冬和初春出現(xiàn)大雪和暴雪天氣次數(shù)占全年總數(shù)的45.2%，其中暴雪占68.2%。

（2）本溪市大雪和暴雪過程前的500 hPa環(huán)流形勢大致可分為3種類型，分別為高空槽東移加強(qiáng)型、冷渦影響型、西亞橫槽型；地面影響系統(tǒng)主要為蒙古氣旋、地面倒槽和江淮氣旋。

（3）在要素場分析中應(yīng)注意水汽通道的路徑，當(dāng)同時(shí)出現(xiàn)東北上和北上水汽條件時(shí)，降雪量級更大；強(qiáng)降雪出現(xiàn)之前氣溫有明顯的回升。

（4）在實(shí)際預(yù)報(bào)過程中應(yīng)注意，影響降雪的落區(qū)及強(qiáng)度的因素還有很多，例如地形的作用。此外，本文所討論的內(nèi)容適用于大尺度強(qiáng)降雪的預(yù)報(bào)，中小尺度強(qiáng)降雪還有待今后進(jìn)一步研究。

6 參考文獻(xiàn)

[1] 陳長勝，王盤興，楊秀峰，等.東北地區(qū)暴雪天氣的統(tǒng)計(jì)學(xué)劃分方法及其時(shí)空分布特征[J].地理科學(xué)，2012，32（10）：1275-1281.

[2] 閻琦，蔣大凱，陳傳雷，等.1960—2009年遼寧區(qū)域性暴雪氣候特征[J].氣象與環(huán)境學(xué)報(bào)，2012，28（4）：43-48.

[3] 楊曉霞，吳偉，萬明波，等.山東省兩次暴雪天氣的對比分析[J].氣象，2012，38（7）：868-876.

[4] 孫欣，蔡薌寧，陳傳雷，等.“070304”東北特大暴雪的分析[J].氣象，2011，37（7）：863-870.

[5] 李青春，程叢蘭，高華，等.北京一次冬季回流暴雪天氣過程的數(shù)值分析[J].氣象，2011，37（11）：1380-1388.

[6] 劉玉蓮，任國玉，于宏敏.中國降雪氣候?qū)W特征[J].地理科學(xué)，2012，32（10）：1176-1185.

[7] 蔣大凱，閔錦忠，閻琦，等.遼寧兩類降雪過程的對比及定量降雪預(yù)報(bào)指標(biāo)[J].氣象科學(xué)，2012，32（2）：219-225.

[8] 朱乾根，林錦瑞，壽紹文，等.天氣學(xué)原理[M].北京：氣象出版社，2007：619.endprint