2017年11月16日至17日博州降雪天氣分析

沈戈弋

摘 要：利用MICAPS資料以及NECP資料，對(duì)比分析了2017年11月16日至17日產(chǎn)生在博州的一次降雪天氣成因。分析結(jié)果表明，此次大尺度環(huán)流特征為兩槽一脊型，烏拉爾山脊脊前冷空氣注入東亞大槽，并在博州至阿勒泰一線地區(qū)切渦，是此次降雪的直接影響系統(tǒng)；西南急流帶來(lái)了大西洋上的充沛水汽，地面至對(duì)流層中低層存在正負(fù)渦度區(qū)交互區(qū)，加強(qiáng)了地面輻合上升，對(duì)流層中低層氣流出現(xiàn)輻散加強(qiáng)，為此次降雪提供了水汽條件和動(dòng)力條件。

關(guān)鍵詞：博州 降雪 渦度

中圖分類號(hào)：S161.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2018）10（c）-0-03

在新疆，暴雪主要集中在北疆準(zhǔn)噶爾盆地四周降水多的地區(qū)，南疆除西部山區(qū)外，其余地區(qū)雪災(zāi)很少發(fā)生。暴雪是新疆冬季的主要災(zāi)害性天氣之一， 暴雪的出現(xiàn)往往伴隨大風(fēng)、降溫等天氣，給交通、林業(yè)、牧業(yè)、冬季農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)嚴(yán)重影響。隨著數(shù)值預(yù)報(bào)模式的發(fā)展，國(guó)內(nèi)對(duì)暴雪成因分析有大量研究。如白惠星和王旭（2001）[1]北疆地區(qū)初雪天氣分析，對(duì)一場(chǎng)雨夾雪轉(zhuǎn)雪的天氣過(guò)程成因做出了分析；莊曉翠、李博淵和陳春艷（2016）[2]新疆北部一次暖區(qū)與冷鋒暴雪并存的天氣過(guò)程分析，指出大西洋水汽沿低空急流接力輸送至北疆，為暴雪的維持提供充足水汽條件；唐秀、王健林和黃曉華（2014）[3]高壓維持下的新疆西北部特大暴雪成因分析，闡述了新疆在地面高壓控制下仍會(huì)出現(xiàn)暴雪的主要形成機(jī)制。由于博州地區(qū)雨夾雪轉(zhuǎn)雪的天氣極為少見(jiàn)，本文從環(huán)流形勢(shì)、物理量分析特征著重分析了16日至17日的降雪天氣。

天氣實(shí)況： 受北方強(qiáng)冷空氣影響，11月16日08時(shí)至17日20時(shí)，博州大部地區(qū)出現(xiàn)降水天氣，博樂(lè)市和溫泉縣為雪或雨夾雪，其中博樂(lè)市為大到暴雪，溫泉縣為小雪，阿拉山口市為小雨，普遍陣風(fēng)3級(jí)，阿拉山口極大風(fēng)力7級(jí)。（詳情見(jiàn)附表）

1 大尺度環(huán)流特征

此次天氣過(guò)程從歐亞范圍上看是以兩槽一脊型為主，是由于大西洋—?dú)W洲沿岸高壓脊脊頂向北延伸至極地，引導(dǎo)極地冷空氣灌輸至歐洲平原堆積形成深厚的歐洲槽，槽底部一直向南延伸至40°N。后歐洲槽分裂南北兩支，南支推動(dòng)烏拉爾山脊東移，烏拉爾山脊東移過(guò)程中，脊前的冷空氣不斷注入進(jìn)東亞大槽中，并在博州至阿勒泰一線地區(qū)切渦，造成了此次降水天氣。

1.1 高空形勢(shì)演變

在此次過(guò)程之前（13日至16日02時(shí)）在200hpa上一直存在有高空急流，高空急流軸大概位于43°N附近，急流中心最大風(fēng)速達(dá)到54m/s。在15日08時(shí)200hpa上又出現(xiàn)了西南急流，高空急流軸的位置大概位于37°N附近。博州正好處于西南急流出口區(qū)北部，高空急流北側(cè)產(chǎn)生高空輻合，急流南側(cè)產(chǎn)生高空輻散。進(jìn)而北側(cè)出現(xiàn)了下沉氣流，南側(cè)出現(xiàn)了上升氣流。使得低層大氣隨之發(fā)生了調(diào)整， 產(chǎn)生了與高層相反的輻散輻合區(qū)和北風(fēng)，從而形成了次級(jí)環(huán)流。次級(jí)環(huán)流的產(chǎn)生，加劇了結(jié)層的不穩(wěn)定。

500hpa上14日08時(shí)，表現(xiàn)為“北脊南槽”。西伯利亞高壓脊向極地延伸發(fā)展，引導(dǎo)脊前冷空氣一直灌輸至蒙古高原，并在脊前配合有一個(gè)完整的低值中心，中心強(qiáng)度為520位勢(shì)什米，并對(duì)應(yīng)有一個(gè)-40℃的冷中心。中亞低槽的槽前西南暖濕氣流灌輸至塔里木盆地。15日08時(shí)，西伯利亞高壓脊受到上游氣旋的正渦度平流影響，脊頂削弱。西伯利亞高壓脊脊前的偏北急流和偏西急流形成了一支波狀急流。使得冷空氣停滯在烏拉爾山到西西伯利亞。位于黑海的中亞低槽同東亞低槽有同相位疊加的趨勢(shì)，溫度槽落后于高度槽，使得槽不斷加深。16日08時(shí)，受烏拉爾山槽東移影響，使得中亞低槽槽前的暖平流向東北方輸送，導(dǎo)致新疆脊略微發(fā)展。西西伯利亞的冷空氣補(bǔ)充至巴爾喀什湖地區(qū)，降水開(kāi)始。

1.2 地面形勢(shì)

地面形勢(shì)場(chǎng)上13日20時(shí)，影響博州的蒙古高壓逐漸分裂東移，850hpa溫度場(chǎng)上等溫線有明顯加密，0℃等溫線位于博州最東側(cè)，溫度呈現(xiàn)西高東低的趨勢(shì)。14日20時(shí)，由于蒙古高壓分裂東移南下，自西南方向上的暖空氣重新北上控制我區(qū)。溫泉縣西側(cè)存在有一閉合中心強(qiáng)度1020hpa的暖中心在里咸海地區(qū)存在一高壓中心1025hpa的冷中心。中西伯利亞地區(qū)存在一高壓中心為1037.5hpa的冷中心，由于受到西南方向上的暖空氣阻擋，中西伯利亞的冷空氣向西西伯利亞至烏拉爾山一帶輸送補(bǔ)充。15日20時(shí)，中西伯利亞高壓與里咸海高壓打通合并，兵呈現(xiàn)東南壓的趨勢(shì)，使得巴爾喀什湖至貝加爾湖一線出現(xiàn)了一道綿長(zhǎng)的冷鋒。16日08時(shí)中西伯利亞高壓與里咸海高壓徹底合并，冷中心位于貝加爾湖以西。巴湖至貝加爾湖冷鋒逐漸東北上，冷鋒尾部掃過(guò)博州開(kāi)始出現(xiàn)降水。地面配合有明顯的3h正變壓，850hpa上存在等溫線密集區(qū)，0℃線移至精河縣以西，但是-4℃線仍在塔城以北，導(dǎo)致博州前期降水以雨夾雪為主。

1.3 溫度場(chǎng)的變化

從中低層的溫度變化上來(lái)看，14日至16日間溫度變化極為明顯。在冷空氣入侵之前，14日500hpa高空南支冷槽位置主體在烏拉爾山一帶，北支冷槽在中亞地區(qū)，槽底部接近阿曼灣，東西分別對(duì)應(yīng)著一冷中心和一高中心，850hpa之間有著密集的等溫線。15日500hpa上南支槽快速東移同北支槽同位向疊加，并在巴爾喀什湖以西形成了一個(gè)-29℃的冷中心，存在明顯的暖平流輸送，進(jìn)一步促使新疆脊的北抬。此時(shí)博州上空氣溫為-22℃左右，700hpa氣溫在-1℃～-3℃，850hpa氣溫在-2℃～7℃之間。在16日冷空氣入侵后，500hpa上下降至-30℃以下，伊寧站-34℃，降溫幅度達(dá)到5℃～8℃。700hpa上降溫至-15℃，850hpa上也降至-5℃，低層的降溫幅度更是達(dá)到了8℃～12℃。在此次北疆24h降溫中可以看出，影響博州的冷鋒鋒區(qū)有著明顯的加強(qiáng)并且南壓至了45°N左右。在此次降水的大值時(shí)段（16.20），中低層的氣溫有著劇烈的下降，850hpa上最低氣溫達(dá)到-5℃，也滿足新疆降雪的最低氣溫閾值。降水時(shí)的降低氣溫也是滿足雨夾雪轉(zhuǎn)雪的條件之一。

2 物理量分析

此次降水的前期水汽是由大西洋東岸沿東北方向輸送水汽至里咸海一帶并得到一定的水汽補(bǔ)充，后經(jīng)低空西南急流輸送至巴爾喀什湖再經(jīng)歷水汽補(bǔ)充輸送至博州上空。從水汽通量散度上看，在降水前期（16日08時(shí)）500hpa到850hpa博樂(lè)至若羌一線存在有明顯的水汽輻合，降水水汽輻合區(qū)在850hpa，輻合中心位于石河子市附近，中心強(qiáng)度為（-7.0×10-5g/cm2·hPa·s），博樂(lè)市位于水汽輻合區(qū)外圍，隨后水汽輻合逐漸減弱。

以博樂(lè)市作為站點(diǎn)，從水汽通量散度散度剖面上分析，水汽輻合中心位于44°N，輻合區(qū)中心在850hpa，由于受到新疆脊前西北氣流影響，所以輻合區(qū)中心位置略偏南，博樂(lè)市處于水汽輸送帶的西段，輻合區(qū)位于700hpa位置偏北，主要受到槽底的西南急流的影響。隨著降雪的開(kāi)始，這種結(jié)構(gòu)隨著槽低的西南氣流導(dǎo)致由于主體呈現(xiàn)東傾，700～850hpa存在風(fēng)速輻合及切變。低層的這種水汽輻合的條件直到17日08時(shí)減弱分裂成東西兩個(gè)中心，西部中心位于44.47°N，輻合區(qū)位于600hpa，水汽輻合迅速減弱，降水基本結(jié)束。

3 探空層結(jié)分析

由分析博樂(lè)市的探空曲線（圖略）可得知，16日08時(shí)（降水形態(tài)為雨夾雪）850hpa以下溫度大于0℃，925hpa至850hpa存在有較弱的逆溫層存在，對(duì)流層底層存在有幾近180°的風(fēng)向切變，加劇了低層的對(duì)流不穩(wěn)定。700hpa至底層1000hpa露點(diǎn)溫度差<2°，存在有飽和濕區(qū)。20時(shí)，博樂(lè)市出現(xiàn)降雪，零度層高度1601m。700～925hpa存在有下沉有效位能，低層存在西南風(fēng)補(bǔ)充水汽有利于暖濕空氣抬升，中高層有西北風(fēng)下沉入侵至零度層中，為降雪制造了條件。

4 動(dòng)力條件

以博樂(lè)市作為站點(diǎn)，由渦度剖面圖可知，16日08時(shí)、20時(shí)降水主要落區(qū)位于正渦度區(qū)前側(cè)，負(fù)渦度后側(cè)，槽前的正渦度平流使地面氣旋發(fā)展，使得地面輻合上升增強(qiáng)。隨著20時(shí)降雪強(qiáng)度開(kāi)始增加，負(fù)渦度開(kāi)始向上層延伸至250hPa左右，呈現(xiàn)上強(qiáng)下弱的形勢(shì)，中心強(qiáng)度達(dá)到-7×10-5 ·s-1，中心位于44°N300hpa附近。對(duì)16日20時(shí)渦度坡面分析可以看出，暴雪發(fā)生區(qū)域位于負(fù)渦度區(qū)與正渦度區(qū)交匯曲率最大處，呈現(xiàn)“W”型。在700～400hpa中有正渦度區(qū)侵入，呈現(xiàn)為“<”。近地面至700hpa被負(fù)渦度控制，中層至低層正負(fù)渦度區(qū)呈現(xiàn)交錯(cuò)狀態(tài)，交匯區(qū)域?yàn)榻笛┐笾德鋮^(qū)。

5 結(jié)語(yǔ)

本文micaps實(shí)況資料對(duì)2017年11月16日至17日發(fā)生在博州的一次降雪天氣過(guò)程進(jìn)行分析，得到的結(jié)論如下。

（1）歐洲阻高的穩(wěn)定維持，使得其引導(dǎo)的脊前冷空氣灌輸進(jìn)入歐洲平原，形成深厚的歐洲槽并分裂成南北兩支，南支推動(dòng)推動(dòng)烏拉爾山脊東移，烏拉爾山脊東移過(guò)程中，脊前的冷空氣不斷注入進(jìn)東亞大槽中，并在博州至阿勒泰一線地區(qū)切渦，是此次降雪天氣的大尺度環(huán)流背景；此次降水的前期水汽是由大西洋東岸沿東北方向輸送水汽至里咸海一帶并得到一定的水汽補(bǔ)充，后經(jīng)低空西南急流輸送至巴爾喀什湖再經(jīng)歷水汽補(bǔ)充輸送至博州上空，為此次的降雪提供了充足的水汽條件。

（2）降雪前、中對(duì)流層中低層均出現(xiàn)有冷暖平流的交替和風(fēng)的垂直切變；此次降雪發(fā)生在冷鋒東移過(guò)境加壓、降溫的區(qū)域，在對(duì)流層的中低層具有較強(qiáng)的對(duì)流不穩(wěn)定結(jié)層，產(chǎn)生了強(qiáng)烈的水汽上升輻合運(yùn)動(dòng)。

（3）此次降雪由于槽前正渦度平流使地面氣旋發(fā)展，地面輻合上升增強(qiáng)，對(duì)流層中低層氣流出現(xiàn)輻散加強(qiáng)，為此次降雪提供了降雪的動(dòng)力條件；此次降雪的主要大值落區(qū)位于正負(fù)渦度區(qū)的交互地區(qū)，并且地面至對(duì)流層中低層均被負(fù)渦度控制。因此渦度變化可以作為預(yù)報(bào)博州降雪的一個(gè)新指標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

[1] 白惠星，王旭.2000年北疆地區(qū)初雪天氣分析[J].沙漠與綠洲氣象，2001，24（1）：7-8.

[2] 莊曉翠，李博淵，陳春艷.新疆北部一次暖區(qū)與冷鋒暴雪并存的天氣過(guò)程分析[J].氣候與環(huán)境研究，2016（1）：17-28.

[3] 唐秀，王健林，黃曉華.高壓維持下的新疆西北部特大暴雪成因分析[J].沙漠與綠洲氣象，2014，8（S1）：70-73.