2018年3月7日錦州地區(qū)強(qiáng)降雪天氣過(guò)程分析

高銘 徐玉秀 蔣姍姍 胡明 楊桂娟 溫舟

摘 要：利用MICAPS實(shí)況資料和各數(shù)值模式預(yù)報(bào)產(chǎn)品，對(duì)2018年3月7日出現(xiàn)在錦州地區(qū)的強(qiáng)降雪過(guò)程進(jìn)行了綜合分析。結(jié)果表明：高空槽與低空切變線相互配合、華北氣旋以及渤海上空低空西南急流的水汽輸送是產(chǎn)生這次強(qiáng)降雪的原因；此次降雪過(guò)程中水汽并不十分充沛，但水汽通量條件好，為此次過(guò)程提供了源源不斷的水汽來(lái)源；通過(guò)分析垂直速度條件發(fā)現(xiàn)，此次過(guò)程高空上升運(yùn)動(dòng)發(fā)展到上升運(yùn)動(dòng)逐步消失的時(shí)間段與降雪時(shí)間段基本一致；通過(guò)對(duì)降雪過(guò)程中低層的溫度的分析發(fā)現(xiàn)，850hPa以下的溫度決定了降水的相態(tài)分布；根據(jù)數(shù)值預(yù)報(bào)與實(shí)況對(duì)比可以看出，各數(shù)值模式預(yù)報(bào)對(duì)于降雪預(yù)報(bào)的時(shí)間和量級(jí)比較具有參考意義。

關(guān)鍵詞：錦州地區(qū)；強(qiáng)降雪；水汽條件；垂直速度；降水相態(tài)；數(shù)值預(yù)報(bào)

中圖分類(lèi)號(hào) P458.121 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-7731（2018）22-0135-05

1 引言

降雪是冬季較常見(jiàn)的天氣現(xiàn)象，有利于改善土壤墑情和生態(tài)環(huán)境，但也往往伴有嚴(yán)重的雪災(zāi)出現(xiàn)，尤其強(qiáng)降雪天氣過(guò)程，其導(dǎo)致的低溫凍害、大風(fēng)、地面積雪和道路結(jié)冰常對(duì)農(nóng)業(yè)和交通等產(chǎn)生不利的影響，引發(fā)嚴(yán)重災(zāi)害，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和人民生命財(cái)產(chǎn)安全具有重大影響[1-2]。為有效減少災(zāi)害損失，我國(guó)氣象工作者對(duì)強(qiáng)降雪的預(yù)報(bào)預(yù)警以及相關(guān)的物理過(guò)程和機(jī)制進(jìn)行了深入研究[3]。研究發(fā)現(xiàn)，鋒面、氣旋、倒槽等是造成強(qiáng)降雪的主要天氣系統(tǒng)，在強(qiáng)降雪過(guò)程中，鋒生或者氣旋的發(fā)生發(fā)展雖然伴隨著不同的大氣不穩(wěn)定條件、加熱以及水汽的輻合和蒸發(fā)等物理過(guò)程，但冷暖氣流的劇烈交匯、有利的抬升條件等是必不可少的[4]。盛春巖等[5]利用對(duì)稱(chēng)不穩(wěn)定判據(jù)分析了2001年1月6—7日山東境內(nèi)的暴雪過(guò)程，發(fā)現(xiàn)低空急流促使對(duì)流層低層暖濕氣流輻合上升，觸發(fā)對(duì)稱(chēng)不穩(wěn)定能量釋放，暴雪產(chǎn)生在對(duì)稱(chēng)不穩(wěn)定大氣中，對(duì)稱(chēng)不穩(wěn)定區(qū)能較好地反映氣旋降水中的強(qiáng)降水區(qū)的分布和移向。此外，大尺度的背景條件及外部因子對(duì)強(qiáng)降雪天氣也有一定影響，Wang等[6]研究指出，西伯利亞高壓提前10d左右的突然增強(qiáng)和向東南移動(dòng)使得東亞大槽明顯加深，對(duì)2010年4月東北暴雪事件的發(fā)生起著關(guān)鍵作用。中國(guó)北方有關(guān)強(qiáng)降雪、暴雪的個(gè)例已有很多，但錦州地區(qū)降雪普遍偏小，強(qiáng)降雪個(gè)例分析也相對(duì)較少。2018年3月7日，錦州地區(qū)出現(xiàn)了入冬以來(lái)第1次全區(qū)范圍內(nèi)的強(qiáng)降雪天氣過(guò)程，本文利用MICAPS實(shí)況資料和各數(shù)值模式預(yù)報(bào)產(chǎn)品對(duì)此次錦州地區(qū)強(qiáng)降雪情況、環(huán)流形勢(shì)、水汽條件、動(dòng)力條件、降水相態(tài)和數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品進(jìn)行了分析，總結(jié)預(yù)報(bào)出現(xiàn)誤差的原因，旨在提高今后工作中把握重要天氣變化的能力和決策服務(wù)能力。

2 天氣實(shí)況

受華北氣旋影響，錦州地區(qū)3月7日10時(shí)開(kāi)始自西北向東南陸續(xù)出現(xiàn)降雪天氣，截至22時(shí)全區(qū)降雪基本結(jié)束，各城區(qū)降雪量均達(dá)到中到大雪量級(jí)，錦州6.9mm（雪深6.4cm），凌海5.7mm（雪深5.5cm），義縣6.9mm（雪深7.7cm），北鎮(zhèn)5.4mm（雪深8.0cm），黑山4.7mm（雪深5.4cm）。此次強(qiáng)降雪過(guò)程對(duì)交通造成一定不利影響，但由于已進(jìn)入初春時(shí)節(jié)，土壤即將開(kāi)始解凍，對(duì)增加表層土壤墑情和凈化空氣比較有利。

3 環(huán)流形勢(shì)

2018年3月7日08時(shí)500hPa高空?qǐng)D顯示，中高緯地區(qū)為明顯的2槽1脊環(huán)流形勢(shì)，黑龍江西北部至內(nèi)蒙古中西部地區(qū)有一深厚的高空槽，錦州市處于槽前強(qiáng)盛的西南氣流控制中；700hPa與高層系統(tǒng)相對(duì)應(yīng)，在黑龍江西北部至內(nèi)蒙古中西部也存在一條低槽，在低槽西南側(cè)，即遼寧省上空出現(xiàn)風(fēng)速≥16m/s的西南風(fēng)低空急流；在850hPa上，內(nèi)蒙古東北部有一低渦，低渦伸出的兩條切變線分別位于內(nèi)蒙古東北部至山西北部地區(qū)和內(nèi)蒙古東北部至黑龍江南部地區(qū)，切變線東側(cè)西南急流明顯；在地面圖上，華北氣旋位于內(nèi)蒙古與河北交界處，遼寧省位于低壓外圍（圖1）。

7日20時(shí)，500hPa高空槽東移至黑龍江西北部至河北南部，帶動(dòng)冷空氣影響遼寧?。?00hPa低槽東移至黑龍江北部至遼寧西部，正處于錦州市上空，低空急流有所減弱；850hPa低渦移至黑龍江東南部，切變線也隨之東移，正位于錦州市上空；在地面圖上，受貝加爾湖西側(cè)冷高壓向東南方向移動(dòng)影響，使氣旋緩慢減弱南移，遼寧省位于高壓底部（圖2）。

8日08時(shí)，500hPa高空槽已移至黑龍江北部至遼寧省東部一帶，700hPa低槽和850hPa切變線已移出我國(guó)；地面冷鋒也隨之移出我國(guó)，遼寧省位于冷鋒后部，高壓外圍西南側(cè)（圖3）。

4 水汽條件

4.1 相對(duì)濕度 7日08時(shí)（圖4a），降水開(kāi)始前，錦州上空相對(duì)濕度<60%，內(nèi)蒙古北部有一相對(duì)濕度大值中心；7日20時(shí)（圖4b），濕度大值區(qū)向東移動(dòng)，濕度大值中心移至遼寧吉林交界處，錦州上空相對(duì)濕度為80%～90%；8日08時(shí)，濕度大值區(qū)已移至朝鮮一帶，錦州上空相對(duì)濕度<50%。由圖4可以看出，降雪開(kāi)始之前，錦州上空的水汽條件并不好，隨后西南急流不斷加強(qiáng)，將水汽源源不斷的輸送至錦州地區(qū)，相對(duì)濕度逐步接近飽和，降雪開(kāi)始。一般來(lái)講，東北地區(qū)降水系統(tǒng)的抬升條件都十分優(yōu)越，水汽才是關(guān)鍵，而且強(qiáng)降雪所需水汽并不大[7]。

4.2 比濕 據(jù)歷史資料統(tǒng)計(jì)，當(dāng)比濕條件達(dá)到2～4g/kg時(shí)，錦州地區(qū)將出現(xiàn)大雪天氣。07日08時(shí)錦州地區(qū)850hPa比濕為1g/kg左右，而在07日20時(shí)降水過(guò)程中，錦州地區(qū)比濕增加到2g/kg，當(dāng)降水結(jié)束時(shí)，比濕已小于1g/kg（圖5）。

4.3 溫度露點(diǎn)差 溫度露點(diǎn)差也是用來(lái)衡量濕度的參量，溫度露點(diǎn)差越小，表示濕度越大；當(dāng)溫度露點(diǎn)差近于0℃時(shí)，表示空氣中的水汽達(dá)到近似飽和狀態(tài)。在07日08時(shí)，降水開(kāi)始之前，整個(gè)遼寧省850hPa溫度露點(diǎn)差均>4℃。隨著降水開(kāi)始，溫度露點(diǎn)差減小，07日20時(shí)遼寧省上空溫度露點(diǎn)差已小于2℃。

4.4 水汽通量 從水汽通量場(chǎng)上可以看出，7日08時(shí)，內(nèi)蒙古北部有一大值區(qū)，隨著系統(tǒng)東移影響，7日20時(shí)，錦州地區(qū)處于水汽通量大值區(qū)，為此次強(qiáng)降雪提供水汽來(lái)源。從水汽通量散度場(chǎng)上可以看出，從7日08—20時(shí)，錦州地區(qū)水汽通量散度一直為負(fù)值，水汽輻合明顯。

5 動(dòng)力條件

從垂直速度時(shí)間剖面圖中可以看出，7日02時(shí)開(kāi)始隨著系統(tǒng)東移影響，動(dòng)力抬升加強(qiáng)，14—20時(shí)上升運(yùn)動(dòng)最強(qiáng)，向上擴(kuò)展至200hPa。到7日20時(shí)，錦州地區(qū)925hPa高度上為垂直速度大值區(qū)，最大垂直速率為16m/s。而到了8日02時(shí)，隨著系統(tǒng)局部移出錦州，動(dòng)力下沉增強(qiáng)，925hPa以上全部轉(zhuǎn)為正垂直速度，上升運(yùn)動(dòng)消失，降雪已經(jīng)結(jié)束。

6 降水相態(tài)分析

圖6為錦州站6日14時(shí)至8日08時(shí)溫度變化曲線。由圖6可以看出，6日夜間，隨著低層冷空氣侵入，錦州地區(qū)溫度下降明顯，7日6時(shí)開(kāi)始溫度有所回升，10時(shí)降雪開(kāi)始，溫度迅速下降。

850hPa以下的低層溫度也是決定降水相態(tài)的關(guān)鍵因素。由圖7可以看出，在降雪開(kāi)始之前，低層850hPa溫度已低于-4℃，隨著降雪開(kāi)始，低層溫度逐步降低，到了8日08時(shí)錦州地區(qū)850hPa溫度降至-12℃左右。此次過(guò)程開(kāi)始前，低空溫度已低于0℃，降雪開(kāi)始后溫度迅速下降決定了此次過(guò)程的降雪相態(tài)為純雪。

7 數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品分析

從EC細(xì)網(wǎng)格7日08時(shí)至8日08時(shí)高度場(chǎng)、風(fēng)場(chǎng)與實(shí)況對(duì)比可以看出，EC預(yù)報(bào)的高空形勢(shì)及地面形勢(shì)與實(shí)況基本接近。EC降水模式、T639降水模式、日本降水模式、GRAPES模式在6日20時(shí)預(yù)報(bào)的7日08時(shí)至8日08時(shí)降雪量分別為7mm、6mm、6mm、5mm，降雪量級(jí)均為大雪，主要降雪時(shí)段均在7日白天，預(yù)報(bào)結(jié)果與實(shí)況基本一致。

8 結(jié)論

對(duì)2018年3月7日錦州地區(qū)出現(xiàn)的強(qiáng)降雪天氣進(jìn)行分析，得出以下結(jié)論：

（1）產(chǎn)生這次強(qiáng)降雪的原因是高空槽與低空切變線相互配合、華北氣旋以及渤海上空低空西南急流的水汽輸送。

（2）從水汽條件上看，此次降雪過(guò)程中水汽并不十分充沛，但水汽通量條件好，為此次過(guò)程提供了源源不斷的水汽來(lái)源。

（3）從垂直運(yùn)動(dòng)條件上看，高空上升運(yùn)動(dòng)發(fā)展到上升運(yùn)動(dòng)逐步消失的時(shí)間段與降雪時(shí)間段基本一致，這也對(duì)以后降雪時(shí)間的預(yù)報(bào)提供了思路。

（4）通過(guò)對(duì)降雪過(guò)程中低層的溫度的分析可以發(fā)現(xiàn)850hPa以下的溫度決定了降水的相態(tài)分布。

（5）根據(jù)數(shù)值預(yù)報(bào)與實(shí)況對(duì)比可以看出，各數(shù)值模式預(yù)報(bào)對(duì)于降雪預(yù)報(bào)的時(shí)間和量級(jí)比較具有參考意義。

綜上所述，此次降雪過(guò)程前期預(yù)報(bào)效果較好，但由于過(guò)于集中在濕度條件，導(dǎo)致降水量級(jí)預(yù)報(bào)偏低，這也說(shuō)明冬季預(yù)報(bào)降雪并不能過(guò)分考慮水汽條件，需結(jié)合各項(xiàng)指標(biāo)綜合考慮。此次強(qiáng)降雪過(guò)程為預(yù)報(bào)員今后的降雪天氣過(guò)程提供了預(yù)報(bào)思路，積累了經(jīng)驗(yàn)。

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（責(zé)編：張宏民）