對河?xùn)|春季一次暴雪天氣的診斷分析

郭俊瑞 郭俊文

暴雪是冬季的主要?dú)庀鬄?zāi)害之一，雪災(zāi)、結(jié)冰對西北農(nóng)、牧業(yè)及交通運(yùn)輸、人民生命財(cái)產(chǎn)安全帶來不利影響。氣象工作者對暴雪天氣做了大量的分析研究，如梁軍等[1]對大連的區(qū)域暴雪天氣進(jìn)行了診斷分析，并應(yīng)用中尺度非靜力模式MM5對暴雪進(jìn)行了數(shù)值模擬，模式較好地模擬了降雪中心強(qiáng)度、位置及強(qiáng)降雪的變化時(shí)間；黃海波等[2]對新疆秋季暴雪分析，下層干冷空氣的侵入有利于干層的形成和堆積，干層的存在使水汽和不穩(wěn)定能量得以累積，增加了降水過程的對流性不穩(wěn)定。甘肅地處內(nèi)陸高原，遠(yuǎn)離海洋，地形復(fù)雜，空氣中水汽含量小[3]，暴雪預(yù)報(bào)難度大。本文通過對2017年3月11日至13日甘肅河?xùn)|地區(qū)暴雪過程，從環(huán)流特征、物理量等方面進(jìn)行了診斷分析，研究暴雪形成的物理機(jī)制，為天氣預(yù)報(bào)、預(yù)警及決策氣象服務(wù)提供參考依據(jù)。

1 天氣實(shí)況

2017年3月11日至13日在甘肅河?xùn)|大部出現(xiàn)降雪量大于10 mm的暴雪天氣，在隴南、天水和平?jīng)龅木植康胤匠霈F(xiàn)大于20 mm的降雪。此次天氣過程在整個(gè)河?xùn)|地區(qū)都帶來了暴雪天氣，在甘肅地區(qū)來說范圍和量級都較大，在歷史時(shí)期中也比較罕見。降雪天氣給人們的日常出行帶來嚴(yán)重的不利影響，給河?xùn)|地區(qū)設(shè)施農(nóng)業(yè)造成了重大的災(zāi)害。

11日 8：00至 12日 8：00、12日 8：00至 13日 8：00在河?xùn)|大部分別出現(xiàn)降水量大于10 mm的暴雪天氣，最大日降水量出現(xiàn)在12日8：00至13日8：00平?jīng)鋈A亭24 mm。在河?xùn)|出現(xiàn)大面積的積雪，最大積雪深度出現(xiàn)在平?jīng)鋈A亭22 cm（如圖1所示）。

圖1 2017年3月11日8:00至13日8:00甘肅省降水量

2 高低空環(huán)流形勢

2.1 500 hPa、700 hPa分析 12日8：00 500 hPa圖上（如圖2所示），歐亞中高緯度為三槽兩脊型。在新疆西北部有一冷渦存在，冷渦底部不斷有冷空氣分裂南下。在冷渦的南部有一南支槽生成，發(fā)展東移?？梢钥闯?，巴湖西部的冷渦維持，南支槽東移至孟灣北部，低層700 hPa槽前西南氣流影響到河?xùn)|地區(qū)，青海南部至河?xùn)|地區(qū)有一橫向切變線。兩者為此次降水提供了良好的水汽輸送條件和動(dòng)力抬升機(jī)制。

圖2 12日8:00 500 hPa高空

13日8：00 500 hPa（如圖3所示）巴湖以西的冷渦穩(wěn)定少動(dòng)，繼續(xù)維持。南支槽東移青藏高原東部，強(qiáng)度減弱。河?xùn)|地區(qū)繼續(xù)受低槽影響。

圖3 13日8：00 500 hPa高空

從高低空環(huán)流形勢演變可看出在河?xùn)|地區(qū)一直有切變線存在，在南支槽下方有明顯的低空西南風(fēng)急流。切變線和低空急流分別為此次降水過程提供了較好地抬升機(jī)制和水汽來源?？梢钥闯?，此次過程在700 hPa上也有良好的背景場。

2.2 地面圖 從地面圖上可以看出，在新疆東部有一冷高壓緩慢東移南下。冷鋒在此段時(shí)間內(nèi)緩慢掃過河?xùn)|地區(qū)，受冷鋒過境影響，氣溫明顯下降。在河?xùn)|地區(qū)有較明顯的地面輻合線，降雪主要出現(xiàn)在輻合線附近。

3 物理量診斷

3.1 水汽條件 從12日、13日8：00 700 hPa比濕場，500 hPa、700 hPa相對濕度場可以看出，在降雪時(shí)段河?xùn)|地區(qū)比濕在2 g/kg，甘南、隴南、天水的部分地方比濕大于3 g/kg，在該季節(jié)的降水過程中比濕值較大。在降水時(shí)期，河?xùn)|地區(qū)的整層相對濕度都很大，12日8：00 500 hPa上河?xùn)|中部相對濕度達(dá)到了100%，11日夜間開始到13日上午，整個(gè)河?xùn)|地區(qū)的高低層相對濕度都在90%。

從12日8：00榆中的探空圖上可以看出（如圖4所示），從地面到高空300 hPa上整層的溫度露點(diǎn)差都在2 ℃以內(nèi)，此次過程的濕度條件非常有利。風(fēng)場上來看，中低層垂直風(fēng)切邊不明顯，也有利于大降水的產(chǎn)生。

圖4 12日8:00榆中（52983）探空

3.2 動(dòng)力條件 從12日8：00 500 hPa和700 hPa的渦度場上看，在降水產(chǎn)生時(shí)段，整個(gè)河?xùn)|地區(qū)中低層都是正渦度，500 hPa上渦度中心值達(dá)到40×10-5/s。中低層正渦度，有利于水汽、能量的輻合上升。從散度場上來看，在降雪前期，上游有明顯的散度負(fù)值區(qū)，11日8：00 500 hPa上在甘南有小于-20×10-5/s的負(fù)值中心，即在該地區(qū)為明顯的輻合區(qū)。從垂直速度場看出，12日白天，500 hPa和700 hPa上都有明顯的上升運(yùn)動(dòng)。隴東南部分地方最大上升速度達(dá)到-40×10-5hPa/s。大降水區(qū)和強(qiáng)的抬升區(qū)位置疊加顯著。

4 結(jié)論

一是500 hPa上新疆西部的冷渦不斷分裂出的冷空氣和南支槽前強(qiáng)盛的氣流為此次降雪形成了良好地背景場條件。二是700 hpPa上西南風(fēng)低空急流為降雪帶來了充足的水汽供應(yīng)和不穩(wěn)定層節(jié)。三是地面圖上冷鋒過境導(dǎo)致的顯著降溫為積雪帶來了有利的溫度條件。四是暴雪發(fā)生前后，低層正渦度、輻合與高層負(fù)渦度、輻散的配置，加強(qiáng)了上升運(yùn)動(dòng)，形成較強(qiáng)的溫度、濕度能量動(dòng)力抬升。孟加拉灣低槽前西南暖濕氣流沿云南、四川北上到達(dá)甘肅東部，是暴雪的重要水汽來源。