2018年1月25—28日岳陽(yáng)低溫陰雨雪過(guò)程成因分析

袁泉 蔣帥 黃海波 王彩 陳姣榮

摘要 利用常規(guī)觀測(cè)資料和NCEP再分析客觀物理量場(chǎng)、多普勒雷達(dá)產(chǎn)品資料，就2018年1月25—28日岳陽(yáng)市低溫陰雨雪天氣過(guò)程的形成原因進(jìn)行了分析，指出當(dāng)?shù)剡B續(xù)性低溫陰雨雪天氣發(fā)生的環(huán)流形勢(shì)特征及演變，總結(jié)了應(yīng)用數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品的經(jīng)驗(yàn)以供借鑒。結(jié)果表明：在500 hPa和700 hPa環(huán)流形勢(shì)穩(wěn)定的情況下，降雪地區(qū)的位置與850 hPa～925 hPa的輻合區(qū)位置相對(duì)應(yīng)；活躍的水汽輸送，較強(qiáng)的輻合可以使雨雪天氣得以維持；低層冷空氣對(duì)冬季降水相態(tài)具有關(guān)鍵性作用。

關(guān)鍵詞 岳陽(yáng)；陰雨雪；成因分析

中圖分類號(hào)：P44 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-3305（2018）02-029-03

DOI： 10.19383/j.cnki.nyzhyj.2018.02.013

低溫陰雨雪是岳陽(yáng)市嚴(yán)重的災(zāi)害性天氣之一，是一種大規(guī)模強(qiáng)冷空氣活動(dòng)與西南暖濕氣流結(jié)合所產(chǎn)生的強(qiáng)烈天氣過(guò)程，在雨雪的同時(shí)還常伴有冰凍的發(fā)生，給岳陽(yáng)市工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，交通運(yùn)輸，電力等造成嚴(yán)重的影響。2018年1月25日受地面強(qiáng)冷空氣爆發(fā)南下的影響，岳陽(yáng)市自北向南出現(xiàn)了一次強(qiáng)降溫雨雪冰凍天氣過(guò)程，25—28日出現(xiàn)了大范圍的雨雪天氣，部分地區(qū)出現(xiàn)暴雪和雨淞冰凍現(xiàn)象，給人民群眾生產(chǎn)生活帶來(lái)了嚴(yán)重困擾。了解雨雪天氣成因，為該類天氣的預(yù)測(cè)、預(yù)警和防御提供參考的依據(jù)是廣大氣象工作者研究的課題。通過(guò)對(duì)該次天氣過(guò)程成因的探索分析，以期對(duì)類似的大氣環(huán)流背景條件下發(fā)生的重大天氣過(guò)程的發(fā)生發(fā)展有更進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，以尋求其可能出現(xiàn)的天氣系統(tǒng)特征規(guī)律。

1 天氣實(shí)況與災(zāi)情

2018年1月25日開(kāi)始受強(qiáng)冷空氣影響，岳陽(yáng)市出現(xiàn)一次低溫雨雪冰凍過(guò)程，冰凍影響程度和嚴(yán)寒期日數(shù)均為2008年以來(lái)之最。全市普降凍雨、雨夾雪轉(zhuǎn)大到暴雪，截止到29日8：00，極端最低氣溫達(dá)-5.8℃（山區(qū)-10.8℃），最大積雪深度6 cm，最大積冰厚度3 mm，極大風(fēng)速14.4 m/s（汨羅市磊石站）。具體分縣市天氣實(shí)況如表1所示。

受該次低溫雨雪冰凍影響， 岳陽(yáng)市受災(zāi)人口7.6萬(wàn)，水電基礎(chǔ)設(shè)施受損較重，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)15 950萬(wàn)元。

2 天氣形勢(shì)特征

2.1 中高緯環(huán)流形勢(shì)

1月24日開(kāi)始500 hpa烏拉爾山為阻高形勢(shì)，巴湖至貝湖之間地區(qū)有低渦，貝湖東側(cè)至東北地區(qū)亦有低渦存在。巴湖至貝湖有橫槽形成，出現(xiàn)了相對(duì)穩(wěn)定的阻塞形勢(shì)，隨著烏山阻塞高壓緩慢發(fā)展東移，貝湖東側(cè)的冷渦隨之向東南逐步移入我國(guó)東北地區(qū)上空。低渦南側(cè)有小槽發(fā)展東移，槽前正渦度平流有利于低層系統(tǒng)發(fā)展。中緯度地區(qū)經(jīng)向環(huán)流明顯，巴湖地區(qū)低渦不斷分裂有小槽沿中緯度氣流南移東出。地面圖上，與高空東北地區(qū)冷渦對(duì)應(yīng)，在蒙古至東北地區(qū)維持有一中心氣壓為1 050 hPa的冷中心存在，不斷有冷空氣分裂南下，影響湖南地區(qū)。該形勢(shì)維持至1月29日8：00烏山阻高形勢(shì)崩潰，巴湖地區(qū)低渦減弱，東北低渦東移入海過(guò)程基本結(jié)束。

2.2 低緯環(huán)流形勢(shì)

過(guò)程開(kāi)始前的1月24日8：00湖南地區(qū)受弱脊控制，孟灣地區(qū)有低槽強(qiáng)烈發(fā)展。25日8：00孟灣低槽發(fā)展東出，湖南地區(qū)轉(zhuǎn)為槽前。500 hPa大風(fēng)軸位于湘中一帶，岳陽(yáng)地區(qū)處于500 hPa大風(fēng)軸的東北側(cè)的輻合上升區(qū)中。25日8：00—20：00，700 hPa急流軸逐漸由長(zhǎng)江北岸地區(qū)南退至湘中一帶，岳陽(yáng)位于700 hPa急流軸的左前方。850 hPa至925 hPa東北氣流旺盛，低層冷墊深厚，至26日20：00 850 hPa轉(zhuǎn)為東南風(fēng)，為次過(guò)程降水的第一階段，該個(gè)階段岳陽(yáng)市所屬6縣市降雪量較為均勻，水汽主要來(lái)自700 hPa。溫度圖顯示，25日8：00—20：00，700 hPa逐漸降至-3℃，整層空氣降至0℃以下，降水相態(tài)隨之由雨轉(zhuǎn)為雪。降雪過(guò)程的第2階段為26日20：00至27日20：00，該階段500 hPa環(huán)流形勢(shì)平穩(wěn)，700 hPa急流軸仍然位于湘中一帶，850 hPa至925 hPa轉(zhuǎn)為東南風(fēng)，低層輻合帶位于湘中偏北地區(qū)，岳陽(yáng)市北部三縣市降雪量大于南部三縣市，降雪水汽來(lái)自700 hPa及以下近地面各層相互作用。溫度圖上，850 hPa為-6℃，冷墊維持，降水相態(tài)仍為降雪（圖1）。

降雪過(guò)程的第3階段是27日20：00之后，該階段850 hPa至925 hPa又轉(zhuǎn)為東北風(fēng)至北風(fēng)，中低層切變線位于安慶至長(zhǎng)沙一帶，主要降雪區(qū)與850 hPa切變線位置吻合。

綜上可知，在500 hPa和700 hPa環(huán)流形勢(shì)穩(wěn)定的情況下，降雪地區(qū)的位置與850 hPa至925 hPa的輻合區(qū)位置相對(duì)應(yīng)。對(duì)于岳陽(yáng)市來(lái)說(shuō)，850 hPa為北風(fēng)中低層輻合區(qū)偏南，南部三縣市降雪量大于北部三縣市，反之則北部大于南部。

3 多普勒雷達(dá)資料分析

3.1 基本反射率分析

整個(gè)雨雪過(guò)程中，岳陽(yáng)地區(qū)為層狀云降水回波，反射率因子在30 dbz以下，從1月24—27日長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定影響岳陽(yáng)地區(qū)。充沛的水汽，穩(wěn)定維持的層狀云降水，造成了岳陽(yáng)地區(qū)累計(jì)降水量20～35 mm的雨夾雪或雪的較嚴(yán)重災(zāi)害性天氣過(guò)程。

3.2 基本速度分析

降雪過(guò)程的第1階段近地面東北氣流強(qiáng)盛，岳陽(yáng)雷達(dá)1.5°仰角出現(xiàn)了徑向速度≥12 m/s的正負(fù)速度對(duì)（牛眼）（圖2），東北風(fēng)伸展高度至1.8 km，主要輻合區(qū)位于岳陽(yáng)南部三縣市。降雪過(guò)程的第2階段，近地面東北氣流有所減弱，850 hPa東南氣流加強(qiáng)，岳陽(yáng)雷達(dá)1.5°仰角上可以看出，岳陽(yáng)雷達(dá)周邊0.6 km高度以上出現(xiàn)較強(qiáng)的東南氣流， 0速度線呈S形分布，底層風(fēng)向隨高度順轉(zhuǎn)有暖平流，輻合區(qū)在岳陽(yáng)市區(qū)至岳陽(yáng)縣一帶，這一時(shí)段的主要降水在岳陽(yáng)市的北部縣市。降雪過(guò)程的第3階段和第1階段的雷達(dá)特征類似，強(qiáng)盛的東北氣流延伸到湘中一帶，主要降雪區(qū)亦位于湘中一帶。

3.3 風(fēng)廓線分析

降雪過(guò)程的第1階段，岳陽(yáng)雷達(dá)風(fēng)廓線圖上2.1 km高度以下各層為穩(wěn)定的東北氣流控制，850 hPa冷墊長(zhǎng)時(shí)間維持。2.4～4.9 km高度為風(fēng)速≥12 m/s的西南急流區(qū)，700 hPa水汽輸送旺盛（圖3）。

降雪過(guò)程的第2階段，西南氣流加強(qiáng)擴(kuò)展至低層，1.8～4.9 km高度均為西南氣流控制，中低層水汽輸送有所加強(qiáng)。850 hPa以下東北氣流厚度有所減薄，但氣溫仍為-6℃，降水相態(tài)為雪，岳陽(yáng)北部縣市降雪明顯。

降雪過(guò)程的第3階段和第1階段的雷達(dá)風(fēng)廓線特征類似。

4 物理量分析

4.1 水汽及溫度場(chǎng)條件

降雪過(guò)程中，濕層深厚，由26日20：00長(zhǎng)沙站探空曲線可知，濕層伸展至600 hPa。850 hPa以下為北風(fēng)氣流，以上為旺盛的西南氣流，風(fēng)的垂直切變較強(qiáng)。分析溫度層結(jié)，850 hPa和700平共處hPa之間有淺薄的0℃附近的融化層，但850 hPa在以下≤0℃有利于液態(tài)水滴凝結(jié)為固態(tài)降雪，故岳陽(yáng)地區(qū)降水以固態(tài)降雪為主。

分析水汽通量及其散度可知，降雪過(guò)程中，西南氣流旺盛，西南急流頂端延伸至岳陽(yáng)地區(qū)，岳陽(yáng)位于西南急流大風(fēng)軸的左前方輻合區(qū)，水汽通量散度，整個(gè)中東部地區(qū)均為負(fù)散度的輻合區(qū)內(nèi)，岳陽(yáng)地區(qū)在-10～-15的較大值區(qū)內(nèi)。整個(gè)降雪過(guò)程，水汽輸送活躍含量充足，輻合較強(qiáng)，使得雨雪天氣得以維持且量級(jí)較大。

4.2 垂直運(yùn)動(dòng)

垂直運(yùn)動(dòng)時(shí)成云致雨的關(guān)鍵因素，降水的強(qiáng)度一般與中低層的上升運(yùn)動(dòng)有關(guān)。從圖4可知，1月24日至8：00至29日2：00 omega值有3次負(fù)值時(shí)段，分別對(duì)應(yīng)3次明顯降雪時(shí)段。上升運(yùn)動(dòng)最大絕對(duì)值≥2 Pa/s，上升運(yùn)動(dòng)較強(qiáng)，有利于降水的形成和雨雪維持。

4.3 溫度場(chǎng)及降雪維持分析

雨雪相態(tài)是冬季預(yù)報(bào)的重點(diǎn)之一，實(shí)際業(yè)務(wù)中出現(xiàn)降雪一般需要850 hPa≤-4℃，地面2 m氣溫≤2℃，整層氣溫≤0℃。雨雪相態(tài)轉(zhuǎn)換與各層溫度密切相關(guān)。

從圖5可知， 25—27日，850 hPa 0℃線位置穩(wěn)定位于湘中以南地帶；700 hPa 0℃線由相中以南逐漸往北抬升，說(shuō)明700 hPa西南氣流逐步加強(qiáng)，湘中一帶地區(qū)在700 hPa，26—27日出現(xiàn)融化層，湘中及以南地區(qū)以雨夾雪或凍雨為主，而岳陽(yáng)地區(qū)各層仍處于0℃以下降水相態(tài)以雪為主。且在湖南省區(qū)域850 hPa溫度普遍低于700 hPa，低層溫度低于高層，說(shuō)明高層無(wú)冷平流入侵，冷空氣主要來(lái)自于低層的東路冷空氣，越到低層冷平流越強(qiáng)。因此，低層冷空氣對(duì)冬季降水相態(tài)具有關(guān)鍵性作用，各層的溫度指標(biāo)也具有指標(biāo)性意義。

5 小結(jié)

（1）在500 hPa和700 hPa環(huán)流形勢(shì)穩(wěn)定的情況下，降雪地區(qū)的位置與850 hPa至925 hPa的輻合區(qū)位置相對(duì)應(yīng)。

（2）充沛的水汽，穩(wěn)定維持的層狀云降水可以造成岳陽(yáng)地區(qū)冬季累計(jì)降水量20～35 mm的雨夾雪或雪的較嚴(yán)重災(zāi)害性天氣過(guò)程。

（3）岳陽(yáng)地區(qū)降雪過(guò)程，水汽輸送活躍，輻合較強(qiáng)，使得雨雪天氣得以維持且量級(jí)較大。

（4）低層冷空氣對(duì)冬季降水相態(tài)具有關(guān)鍵性作用，各層的溫度指標(biāo)也具有指標(biāo)性意義。

參考文獻(xiàn)

[1] 楊偉，蔣帥，袁泉，等. 岳陽(yáng)市氣溫變化規(guī)律研究與應(yīng)用[A]. 2016 年湖南省氣象學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)交流年會(huì)論文集[C].長(zhǎng)沙：湖南省氣象協(xié)會(huì)，2016.

[2] 袁泉，袁生保，唐麗君.2008年元月冰凍天氣過(guò)程分析[A].第26屆中國(guó)氣象學(xué)會(huì)年會(huì)論文集[C].北京：中國(guó)氣象學(xué)會(huì)，2009.

[3] 姬雪帥，王淼，黃若男，等.2015年張家口一次暴雪成因分析[J].農(nóng)業(yè)災(zāi)害研究，2017（9-10）：25-27.

責(zé)任編輯：劉赟