巴彥淖爾市一次大到暴雪天氣過(guò)程的診斷分析

黃元媛

1 巴彥淖爾市一次大到暴雪天氣分析背景

大雪是冬季常見(jiàn)的災(zāi)害性天氣，經(jīng)常給交通運(yùn)輸、農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)及人民生命財(cái)產(chǎn)造成巨大損失，國(guó)內(nèi)外氣象學(xué)家對(duì)其形成機(jī)理和演變特征開(kāi)展了廣泛的研究[1]。多普勒天氣雷達(dá)能短時(shí)間內(nèi)提供大范圍的降水信息，同時(shí)豐富的雷達(dá)產(chǎn)品為短時(shí)臨近預(yù)報(bào)預(yù)警、定量估測(cè)降水等方面提供了最有力的支撐。

2009年巴彥淖爾市多普勒天氣雷達(dá)投入業(yè)務(wù)運(yùn)行以來(lái)，人們一直致力對(duì)降水云系的識(shí)別和研究。本文將利用多普勒天氣雷達(dá)產(chǎn)品并結(jié)合常規(guī)觀測(cè)資料對(duì)2016年2月12日巴彥淖爾市的一次大到暴雪天氣過(guò)程進(jìn)行診斷分析，以滿足降雪預(yù)報(bào)、預(yù)警業(yè)務(wù)的需要[2]。

2 天氣實(shí)況概述

受新疆強(qiáng)冷空氣及偏南暖濕氣流的共同影響，2016年2月12日0：00開(kāi)始，巴彥淖爾市自南向北迎來(lái)了一次降雪天氣過(guò)程。截至13日8：00，全市63個(gè)雪情站有60個(gè)出現(xiàn)降雪，23個(gè)大于2．5 mm（中雪），10個(gè)大于5 mm（大雪），最大降雪出現(xiàn)在前旗小佘太，為11 mm（暴雪），雪深10 cm。

3 形勢(shì)預(yù)報(bào)分析

2016年2月11日8：00時(shí)500 hPa高空形勢(shì)看出，在新疆北部有高空橫槽形成發(fā)展，并且形成有一條閉合等高線的低壓中心，同時(shí)南支槽建立，但巴彥淖爾市還處于西北氣流控制當(dāng)中，氣層干燥[3]。，

2月11日20：00 500 hPa高空中新疆北部的橫槽東移南壓，且在北部有-44 ℃的冷中心形成，同時(shí)南支槽進(jìn)一步發(fā)展，巴彥淖爾市處于槽前西南氣流控制，此時(shí)降水系統(tǒng)已十分清晰；700 hPa在阿盟中部存在明顯的切變線，且有大濕區(qū)配合。同時(shí)，在新疆北部有較強(qiáng)的冷平流，隨著系統(tǒng)的東移，將影響巴彥淖爾市地區(qū)；850 hPa系統(tǒng)移動(dòng)較快，影響巴彥淖爾市的切變線分別位于巴彥毛道與臨河之間及新疆東部；地面圖中倒槽建立，并且已伸展到鄂爾多斯南部。綜合分析此次降雪過(guò)程將自西南向東北推進(jìn)，預(yù)計(jì)降雪時(shí)間將開(kāi)始于12日0：00。經(jīng)驗(yàn)證實(shí)況與預(yù)報(bào)結(jié)論相符。

2月12日8：00高空形勢(shì)分析看出，500 hPa圖中（如圖1a所示）西南槽略有東移，但仍維持在青海東部，巴彥淖爾市受槽前西南氣流控制，巴彥淖爾市地區(qū)T-Td≤5 ℃。同時(shí)，位于新疆北部的高空槽東移至新疆中部；700 hPa（如圖1b所示）切變線東移至巴彥淖爾市地區(qū)，且巴彥淖爾市地區(qū)T-Td≤5 ℃；850 hPa（如圖1c所示）切變線位于阿盟與巴彥淖爾市交界處，切變線位置略偏南，且巴彥淖爾市地區(qū)T-Td≤5 ℃；地面圖中（如圖1d所示）河套地區(qū)均出現(xiàn)降雪，低壓倒槽已南退，位于蒙古西部的冷高壓東移南壓，未來(lái)巴市將受蒙古冷高壓控制。綜合分析8：00時(shí)巴彥淖爾市地區(qū)500、700、850 hPa T-Td≤5 ℃，整層濕度條件非常好，中低層切變輻合區(qū)也位于巴彥淖爾市，同時(shí)850 hPa切變線位置略偏南，所以預(yù)計(jì)12日白天全市有降雪，且南部地區(qū)偏大，經(jīng)驗(yàn)證實(shí)況與預(yù)報(bào)結(jié)論相符[4]。

圖1a 2016年2月12日8:00 500 hPa形勢(shì)

圖1b 2016年2月12日 8:00 700 hPa形勢(shì)

圖1c 2016年2月12日8:00 850 hPa形勢(shì)

圖1d 2016年2月12日 8:00地面形勢(shì)

3 雷達(dá)回波分析

由于冰晶和雪花對(duì)微波的散射能力比水滴小得多，對(duì)微波衰減作用也較小，雪的回波強(qiáng)度通常比連續(xù)性降水回波弱。根據(jù)回波發(fā)展演變特征，本次降雪過(guò)程為穩(wěn)定的層狀云回波。

3.1 組合反射率分析 2月12日0：00，在測(cè)站西南部有弱回波生成，并向東北方向移動(dòng)。3：04組合反射率圖中（如圖2a所示）弱回波演變成結(jié)構(gòu)密實(shí)、強(qiáng)度較強(qiáng)的層狀云降雪回波，回波覆蓋范圍主要是磴口、臨河、杭后，回波強(qiáng)度為20～30 dBz，回波高度在3～5 km，回波繼續(xù)向東北方向移動(dòng)，且回波面積在不斷擴(kuò)大，這種大范圍地降雪回波持續(xù)了5 h。從8：00開(kāi)始，回波減弱，強(qiáng)度在10～20 dBz，降雪量也明顯減小。11：00～12：00磴口東部、杭后南部、臨河、五原南部地區(qū)回波有再次增強(qiáng)，回波強(qiáng)度達(dá)20～25 dBz。之后，回波開(kāi)始減弱消散，12日20：00降水基本結(jié)束[5]。

3.2 徑向速度場(chǎng)分析 回波的生消演變與環(huán)境場(chǎng)的變化密切相關(guān)大面積降水(雪)的徑向速度圖零速度線的變化、正負(fù)速度區(qū)的面積和相對(duì)位置的變化以及速度數(shù)值的大小可以為人們提供風(fēng)場(chǎng)結(jié)構(gòu)和輻合輻散信息。因此，人們可從多普勒雷達(dá)提供的徑向速度產(chǎn)品的分析中了解環(huán)境風(fēng)場(chǎng)的結(jié)構(gòu)及演變。

在相應(yīng)的徑向速度場(chǎng)上，其低層強(qiáng)輻合高層弱輻散特征明顯。3：00在雷達(dá)站西南55 km內(nèi)，負(fù)速度區(qū)面積大于正速度區(qū)面積，低層風(fēng)場(chǎng)出現(xiàn)風(fēng)向性輻合，說(shuō)明有降水天氣出現(xiàn)或降水將持續(xù)。從4：09徑向速度4．3°圖（如圖2b所示），100 km的等距離圓上負(fù)速度區(qū)面積大于正速度區(qū)面積，為風(fēng)向性輻合，且零等速度線呈反“S”型，有冷平流。8：00負(fù)速度最大值大于正速度最大值，但負(fù)速度區(qū)面積小于正速度區(qū)面積，中上層輻合減弱，降雪減弱。11：00在雷達(dá)站北部為大片負(fù)速度區(qū)，南部為大片正速度區(qū)，負(fù)速度區(qū)面積大于正速度區(qū)面積，輻合再次增強(qiáng)，降雪強(qiáng)度增大。13：00以后，中上層負(fù)速度區(qū)面積逐漸減小，輻散增強(qiáng)，不利于降雪天氣系統(tǒng)的維持，降雪趨于結(jié)束。

3.3 風(fēng)廓線產(chǎn)品分析 垂直風(fēng)廓線產(chǎn)品演變圖分析，3：00～8：00，低層為西北氣流，中高層為西南氣流，3～4 km存在風(fēng)向由西北風(fēng)到西南風(fēng)的垂直切變，有利于低層水汽的輸送。西南風(fēng)層厚度為4 km，說(shuō)明西南氣流非常深厚，水汽充沛，有利于降雪的產(chǎn)生。10：00～11：00，中層的西南氣流減弱，降水強(qiáng)度小于之前。14：30以后，中高層轉(zhuǎn)為西北氣流，風(fēng)切變被破壞，降雪很快減弱。

4 結(jié)論

一是此次降雪過(guò)程由貝湖的高空橫槽分裂出短波槽與南支槽共同影響，南北低值系統(tǒng)的結(jié)合即構(gòu)成北槽南渦型。北槽提供了冷空氣條件。它不僅起動(dòng)力抬升作用，還使南支槽斜壓性加大。南支槽前的偏南氣流提供了良好的暖濕氣流輸送條件，為降雪輸送水汽和不穩(wěn)定能量。二是中低層明顯的輻合切變?yōu)榻笛┨峁┝藙?dòng)力條件，擾動(dòng)觸發(fā)了氣流的上升和不穩(wěn)定能量的釋放。三是降雪的回波通常為穩(wěn)定的層狀云回波，回波強(qiáng)度為20～30 dBz，回波高度在3～5 km，回波強(qiáng)度減弱后，降雪量也明顯減小。四是在徑向速度場(chǎng)上，其低層強(qiáng)輻合高層弱輻散特征明顯，負(fù)速度區(qū)面積大于正速度區(qū)面積，低層風(fēng)場(chǎng)出現(xiàn)風(fēng)向性輻合，說(shuō)明有降水天氣出現(xiàn)或降水將持續(xù)，當(dāng)中上層負(fù)速度區(qū)面積逐漸減小，輻散增強(qiáng)，不利于降雪天氣系統(tǒng)的維持，降雪趨于結(jié)束。五是垂直風(fēng)廓線產(chǎn)品中，在3～4 km存在風(fēng)向由西北風(fēng)到西南風(fēng)的垂直切變，同時(shí)西南風(fēng)層厚度為4 km，說(shuō)明西南氣流非常深厚，水汽充沛，有利于降雪的產(chǎn)生，當(dāng)中高層轉(zhuǎn)為西北氣流，風(fēng)切變被破壞，降雪很快減弱。

圖2a 3：04組合反射率

圖2b 4：09 4.3°徑向速度