2018年春季烏蘭察布市南部暴雪成因分析

于文英 陳 杰 彭俊辰

（1.烏蘭察布市氣象局，內(nèi)蒙古 集寧 012000；2.察哈爾右翼后旗氣象局，內(nèi)蒙古 察哈爾右翼后旗 012400）

2018年4月4日，烏蘭察布市出現(xiàn)了一次大范圍的春季降雪天氣過(guò)程，北部地區(qū)降小到中雪，南部地區(qū)降暴雪。本次大范圍的降雪給農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸和廣大群眾的出行造成了很大的影響，然而對(duì)增加土壤墑情、降低森林草原防火等級(jí)和凈化空氣是比較有利的。本文利用常規(guī)氣象觀測(cè)實(shí)況資料中的渦度、散度、水汽通量、水汽通量散度等物理量參數(shù)，著重分析此次暴雪發(fā)生時(shí)這些物理量參數(shù)的特征，以認(rèn)識(shí)暴雪形成的動(dòng)力學(xué)機(jī)理，為以后的暴雪預(yù)報(bào)積累經(jīng)驗(yàn)，提高本市暴雪預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確率。

1 降雪實(shí)況及預(yù)報(bào)概況

2018年4月3日20時(shí)至4日20時(shí)，烏蘭察布市南部出現(xiàn)了一次暴雪天氣過(guò)程，其中南部6個(gè)旗縣都達(dá)到暴雪量級(jí)，北部的4個(gè)旗縣達(dá)到中雪量級(jí)1個(gè)旗縣達(dá)到小雪量級(jí)（見(jiàn)表1）。4日20時(shí)至5日20時(shí)全市還有分布不均的小到中雪天氣，5日20時(shí)以后全市降雪基本結(jié)束。5日08時(shí)各站點(diǎn)積雪深度為4～16cm。通過(guò)對(duì)中央氣象臺(tái)下發(fā)的EC細(xì)網(wǎng)格等氣象資料綜合分析和判斷，烏蘭察布市氣象臺(tái)在2018年4月4日10時(shí)46分發(fā)布了烏蘭察布市南部的暴雪藍(lán)色預(yù)警信號(hào)，其中有6個(gè)旗縣全部正確；并于4月4日10時(shí)54分發(fā)布全市的大風(fēng)藍(lán)色預(yù)警信號(hào)和4日15時(shí)53分發(fā)布了全市道路結(jié)冰黃色預(yù)警信號(hào)，預(yù)報(bào)與實(shí)況十分吻合。

表1 3日20時(shí)～4日20時(shí)烏蘭察布市11旗縣降雪量（mm）

2 天氣形勢(shì)概況

在降雪前兩天500hPa高空?qǐng)D上，歐洲大部地區(qū)為寬脊，西西伯利亞地區(qū)為冷渦。冷渦向南伸到巴爾喀什湖附近，冷空氣沿脊前西北氣流不斷下滑進(jìn)入冷渦，使得冷渦不斷向南發(fā)展加深。隨著時(shí)間推移,歐洲高脊逐漸移動(dòng)到鳥(niǎo)拉爾山地區(qū),冷渦北抬至70度N,并在貝加爾湖附近形成以高脊，在亞洲中高緯度形成了一槽一脊的形勢(shì)。降雪當(dāng)天,低渦略北抬至73度N,沿著其底部不斷有低槽形成發(fā)展,冷空氣沿著低槽東移南下,烏蘭察布市處于低槽前部。貝加爾湖高脊繼續(xù)東移加強(qiáng),并形成阻塞高脊,有利于冷空氣在烏蘭察布市上空停留。在700hPa圖上(圖略),與500hPa天氣形勢(shì)相似，貝加爾湖以南有一低槽存在，甘肅省中部生成一低渦，亞洲中緯度為緯向鋒區(qū),在鋒區(qū)上有小槽東移,并超前于500hPa低槽。85OhPa圖上(圖略),內(nèi)蒙古西部形成一低渦，華北北部形成阻塞高脊，烏蘭察布市處于低渦前阻高后,暖濕氣流沿著阻高后部東南氣流不斷向我市上空輸送。低槽的形成發(fā)展略比中高層系統(tǒng)偏東,形成后傾系統(tǒng)。總體來(lái)看,從低層到高層,系統(tǒng)的發(fā)展和形成位置大體一致,表明該系統(tǒng)發(fā)展深厚,有利于降水的形成的和持續(xù)。

3 地面影響系統(tǒng)分析

海平面氣壓場(chǎng)上,降雪前兩天),在巴爾略什湖到貝加爾湖一帶為發(fā)展強(qiáng)盛的高壓系統(tǒng),華北到東北為一閉合低壓帶。3日08時(shí),高壓移至蒙古國(guó)以北地區(qū),隨著高壓的東移,低壓帶分裂成兩個(gè)中心，一個(gè)低壓中心北上至鄂霍次克海南部一個(gè)南下至華中地區(qū) ,烏蘭察布市處于高壓底部偏東氣流控制當(dāng)中。4日08時(shí)(圖略),高壓繼續(xù)東移到內(nèi)蒙古興安盟,同時(shí),華中地區(qū)氣旋西退至甘肅省南部,強(qiáng)度加強(qiáng),烏蘭察布市開(kāi)始上云增濕。到4日14時(shí)，氣旋加強(qiáng)形成河套倒槽，受其影響,烏蘭察布市南部都出現(xiàn)降雪。之后,河套倒槽不斷加強(qiáng),并受下游東北高壓系統(tǒng)的阻擋，倒槽移動(dòng)緩慢，到4日20時(shí),烏蘭察布市南部地區(qū)降雪都達(dá)到暴雪量級(jí)，水汽被西退南下的東北高壓截?cái)?，降雪開(kāi)始減弱，到5日08時(shí)降雪也趨于結(jié)束。

圖1 2018年4月4日700hPa（c:08時(shí)，d:20時(shí)）、850hPa（a:08時(shí)，b:20時(shí)）水汽通量和風(fēng)場(chǎng)疊加

圖2 2018年4月4日a:集寧站相對(duì)濕度及風(fēng)場(chǎng)的時(shí)間高度剖面圖，b:850hPa20時(shí)比濕和風(fēng)場(chǎng)疊加

4 成因分析

4.1 抬升條件

暴雪發(fā)生前，4日08時(shí)300hPa高空存在一條偏西風(fēng)急流，其入口區(qū)右側(cè)與低空850hPa東南風(fēng)入口左側(cè)耦合(圖略)。高空急流入口區(qū)右側(cè)為強(qiáng)輻散區(qū)，即有高空“抽吸”作用，有利于上升運(yùn)動(dòng)的形成和維持，導(dǎo)致入?yún)^(qū)低層?xùn)|南風(fēng)急流的形成，對(duì)該區(qū)域?qū)α鲗拥蛯拥牡椭迪到y(tǒng)形成和發(fā)展也極為有利，同時(shí)也有利于低空急流對(duì)暖濕氣流的輸送，高層則造成干冷平流，從而使大氣產(chǎn)生強(qiáng)的潛在不穩(wěn)定。高低空急流的耦合還可以在垂直方向激發(fā)次級(jí)環(huán)流，其上升支將觸發(fā)潛在不穩(wěn)定能量的釋放,容易使得降雪加大。

4.2 水汽條件

冬季降水過(guò)程與夏季主要不同的是水汽條件,因此著重分析此次過(guò)程的水汽條件。5月4日08時(shí)700、850hPa水汽通量和風(fēng)場(chǎng)疊加(見(jiàn)圖1)，從圖中可見(jiàn),此次降水的水汽通量大值區(qū)配合西南氣流將水氣輸送到烏蘭察布市，中心值在 2～6g·s-1·hpa·cm-1。 而水汽輻合主要集中在風(fēng)場(chǎng)切變線附近，與降水中心基本重合，說(shuō)明水汽伴隨東南氣流源源不斷地向?yàn)跆m察布市輸送并在烏蘭察布市上空堆積。

為分析水汽的垂直分布情況，沿降雪量較大的集寧處做相對(duì)濕度及風(fēng)場(chǎng)的時(shí)間高度剖面圖 (見(jiàn)圖2)。降雪發(fā)生當(dāng)天，集寧站相對(duì)濕度大值區(qū)主要集中在700hPa以下，且低層一直保持著東南氣流；而700hPa以上基本為相對(duì)濕度干值區(qū)，且中高層一直保持著偏西或西北氣流。這說(shuō)明此次暴雪的水汽輸送主要來(lái)源于700hPa以下的低層。比濕場(chǎng)上(圖2b),伴隨著東南氣流，烏蘭察布市上空的比濕值＞2g·kg-1，降雪發(fā)生時(shí)本市上空有水汽的堆積,說(shuō)明東南低空急流對(duì)水汽輸送起重要作用。

5 總結(jié)

通過(guò)對(duì)2018年4月4日烏蘭察布市南部暴雪過(guò)程的環(huán)流形勢(shì)、影響系統(tǒng)和天氣動(dòng)力學(xué)診斷分析，可得到如下一些主要結(jié)論：

(1)本次降雪過(guò)程是產(chǎn)生在歐亞中高緯度兩脊一槽型的環(huán)流形勢(shì)下，500hPa上低槽是主要的影響天氣系統(tǒng)。

(2)在700hPa圖上,從蒙古國(guó)北部有低渦生成。內(nèi)蒙古中部有東北-西南向的鋒區(qū)，并低槽加強(qiáng)為低渦。

(3)地面上在河套地區(qū)有河套倒槽的生成，隨著它的北挺加強(qiáng)為河套氣旋，地面輻合條件加強(qiáng)。

(4)300hPa高空存在一條偏西風(fēng)急流，其入口區(qū)右側(cè)與低空850hPa東南風(fēng)入口左側(cè)耦合。

(5)此次暴雪的水汽輸送主要來(lái)源于700hPa以下的低層。在850hPa有東南風(fēng)的低空急流存在，配合相對(duì)濕度≥90%，比濕＞2g/kg-1。