山西省北部一次局部暴雪天氣過程分析

李青青 楊帆 賈顏碧 閆永剛 金磊

摘要：利用常規(guī)的地面和高空氣象觀測(cè)資料，對(duì)2018年3月16—18日出現(xiàn)在山西省北部的1次局部暴雪天氣過程進(jìn)行了分析。結(jié)果表明：這次暴雪發(fā)生在500hPa高空槽、低渦切變線、700hPa低空西南急流和地面倒槽共同作用的天氣系統(tǒng)下;700hPa西南急流為此次暴雪天氣輸送了充足的水汽，并帶來了必要的動(dòng)力條件;地面氣壓場(chǎng)上日本高壓后部的偏東干冷空氣在山西形成了冷墊，有利于暖而濕的偏南氣流沿冷墊爬升，大范圍的增強(qiáng)了上升運(yùn)動(dòng);通過分析發(fā)現(xiàn)，正渦度區(qū)和正渦度平流中心相配合對(duì)強(qiáng)降雪的落區(qū)有一定的指示作用。

關(guān)鍵詞：暴雪;冷墊;急流

中圖分類號(hào)：S161

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20191215049

在山西省的冬半年，暴雪天氣是主要的災(zāi)害性天氣。山西省降雪天氣主要集中在10月—次年4月[1]，降雪給人們生活、交通、經(jīng)濟(jì)和農(nóng)業(yè)帶來了不利影響。趙桂香等[2]對(duì)山西省2類典型暴雪進(jìn)行了比較分析，得出在高空極渦穩(wěn)定加強(qiáng)南壓和南支槽發(fā)展加深期間，河套倒槽與回流形式共同強(qiáng)烈影響下，低層偏南暖式空氣受西北渦東移影響，與北路冷空氣交匯時(shí)，易出現(xiàn)暴雪。低空急流對(duì)于暴雪的形成起著水汽和能量的輸送作用。同時(shí)，起到維持必要的動(dòng)力條件的作用。

1天氣實(shí)況描述

2018年3月16日20∶00—18日08∶00，山西省出現(xiàn)了1次大范圍降水過程，并伴隨有大霧天氣。山西省共有108站出現(xiàn)大于0.0mm降水;全省過程降水量在0.1～19.5mm之間，其中10mm以上的降水有11站，出現(xiàn)在五寨（12.5mm）、原平（11.4mm）、五臺(tái)（17.1mm）、臨縣（10.5mm）、介休（11.2mm）、靈石（11.8mm）、汾西（15.5mm）、隰縣（12.8mm）、古縣（19.5mm）、鄉(xiāng)寧（15.7mm）。本次過程降水主要集中出現(xiàn)在16日夜間到17日白天。由于夜間溫度較低故降水相態(tài)為雪，強(qiáng)降雪出現(xiàn)在16日20∶00—17日08∶00，忻州有3個(gè)國(guó)家站出現(xiàn)暴雪;17日白天較強(qiáng)降水出現(xiàn)在中南部偏西的區(qū)域，由于白天氣溫升高，降水相態(tài)以雨和雨夾雪的形勢(shì)出現(xiàn)。

2環(huán)流形勢(shì)特征

2018年3月16日08∶00，500hPa亞洲中高緯度環(huán)流為“兩槽一脊”型，高壓脊位于貝加爾湖到內(nèi)蒙附近，兩槽分別位于新疆西部和日本海附近，山西受高壓脊控制，下沉氣流為主;700hPa上，偏南急流位于河套以西，急流核風(fēng)速達(dá)26m/s;850hPa上，山西受弱偏東風(fēng)影響;地面上，山西位于地面氣旋前部，冷高壓主體位于京津地區(qū)。16日20∶00，500hPa位于河套地區(qū)的高空槽東移，山西受槽前西南氣流的控制;海平面氣壓場(chǎng)上，地面氣旋東移至河套西部，中心強(qiáng)度為1000hPa，山西位于地面氣旋倒槽前部，并且有明顯的回流形勢(shì)。700hPa上，位于河套的西南急流加強(qiáng)東移影響山西，山西北部有很強(qiáng)的風(fēng)速輻合; 850hPa上，山西受東南氣流影響，強(qiáng)度加強(qiáng);925hPa上，日本海高壓后部偏東干冷氣流影響山西，起冷墊作用，有利于低層暖濕氣流爬升（見圖1）;17日08∶00，高空槽繼續(xù)東移到山西地區(qū)上空;同時(shí)700hPa上存在切變且配合濕區(qū)（（T-Td）<=4℃），切變線前部有偏南風(fēng)急流將水汽不斷向北輸送;850hPa上切變同樣存在，主要位于山西北部，山西中南部受偏南氣流控制，風(fēng)速輻合明顯，水汽不斷增加;地面上，山西位于高壓后部與低壓倒槽前部冷暖空氣交綏。17日20∶00，高空槽壓在山西中南部上空，北部轉(zhuǎn)為槽后偏北氣流控制，中南部受西南氣流影響;地面圖上，地面氣旋減弱南移，山西位于均壓場(chǎng)內(nèi)，氣壓場(chǎng)較弱，風(fēng)力較小。18日08∶00，高空槽東移出山西;山西上空受偏西氣流控制，環(huán)流較平直，700hPa和850hPa上山西逐漸轉(zhuǎn)為西北氣流控制;地面圖上，高壓控制山西，降水結(jié)束。

3暴雪天氣診斷

3.1有利的環(huán)流背景

2018年3月16日20∶00，500hPa上，隨著冷渦底部槽區(qū)短波槽的繼續(xù)東移，影響山西的西南氣流加強(qiáng)，環(huán)流經(jīng)向度增加，水汽通道建立（圖2）;700hPa上，山西上空的低空急流發(fā)展強(qiáng)盛，急流核風(fēng)速達(dá)22m/s，并且在山西北部有很明顯的風(fēng)速輻合，在水汽通量場(chǎng)上河套地區(qū)和山西有明顯的水汽通道，基本月（T-Td）≤4的濕度飽和區(qū)重合;850hPa上，山西為東南氣流控制，與西南急流耦合增加了大氣的斜壓性，使系統(tǒng)更加深厚;在925hP上回流冷墊為降雪提供了有利的冷卻凝結(jié)條件和動(dòng)力條件;地面氣旋前部倒槽發(fā)展旺盛。

3.2物理量診斷分析

3.2.1明顯的水汽輸送和輻合

降水前和降水過程中水汽的輸送和輻合對(duì)暴雪的發(fā)生有密切的聯(lián)系。2018年16日20∶00，700hP比濕場(chǎng)和水汽通量場(chǎng)在河套地區(qū)和山西均有一條明顯的西南東北走向的水汽輸送帶，水汽通量中心值達(dá)到10.5g·（s·cm·hPa），同時(shí)在山西北部有很強(qiáng)的風(fēng)速輻合，比濕達(dá)2～4g/kg，且在山西北部等比濕線密集。從水汽通量散度場(chǎng)的空間剖面（沿五寨、原平、五臺(tái)山站自西向東劃線做剖面）來看850hPa以上為水汽通量輻合區(qū)，中心值為-9.5×10-7g·（cm2·s·hPa）-1 ，說明850hPa以上整層水汽是時(shí)輻合的。通過對(duì)以上物理量的分析結(jié)果表明，暴雪發(fā)生前，500hPa以下有明顯的水汽輸送和輻合。

3.2.2上升運(yùn)動(dòng)條件

從16日20∶00垂直速度空間剖面圖（沿五寨、原平、五臺(tái)山站自西向東劃線做剖面）分析可知，850～300hPa整層為上升運(yùn)動(dòng)，上升運(yùn)動(dòng)最大值區(qū)中心在500hpa附近，最大值為-140×10-3hPa·s-1，為暴雪的產(chǎn)生提供了有利的上升運(yùn)動(dòng)條件。利用實(shí)況資料分析500hPa渦度平流場(chǎng)以及渦度場(chǎng)的變化發(fā)現(xiàn)，降雪發(fā)生前16日20∶00，高空槽附近為正渦度中心，中心值最大達(dá)到40×10-5s-1，槽前的西南氣流向山西輸送正渦度，西南氣流風(fēng)速達(dá)到14m/s以上，16日夜間較強(qiáng)的降水就出現(xiàn)在有正渦度輸送的山西北中部地區(qū)，從渦度平流場(chǎng)分析來看，強(qiáng)降水落區(qū)位置和正渦度平流中心的位置有一定的匹配性。由此可見，正的渦度平流的輸送，能加強(qiáng)低層輻合上升運(yùn)動(dòng)，有利于地面氣旋增強(qiáng)，促使河套倒槽繼續(xù)加深發(fā)展。

3.2.3降水相態(tài)

2018年16日夜間北部降水以固態(tài)降水為主，17日白天北部降水為雨夾雪，南部降水則以液態(tài)降水為主。分析850hPa、925hPa溫度場(chǎng)及地面填圖可知各層溫度分別為：16日20∶00，山西T（850hPa）>0℃、T（925hPa）>2℃，地面溫度在4℃以上;17日08∶00，850hPa山西北中部溫度-3℃左右、南部溫度-1℃左右，925hPa北中部溫度-1～-3℃之間、南部溫度0～2℃之間，地面溫度北中部溫度-2～-6℃之間、南部溫度2～6℃之間;因此降水相態(tài)南部以雨為主，北中部存在雨雪轉(zhuǎn)換，其中北部地區(qū)固態(tài)降水時(shí)間長(zhǎng)于中部地區(qū)。

4結(jié)論

本次暴雪發(fā)生在500hPa高空槽、700hPa西北渦切邊線和風(fēng)速輻合線、河套倒槽共同配合影響下;700hPa西南急流為暴雪提供了源源不斷輸送水汽的通道，增加了暴雪區(qū)上空的不穩(wěn)定層結(jié);925hPa的高壓后部偏東氣流對(duì)次暴雪提供了冷空氣墊，使得低層暖濕空能夠沿著冷墊爬升，使上升運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)，降水強(qiáng)度增大;正渦度區(qū)和正渦度平流區(qū)相配合可以用來輔助判斷強(qiáng)降水出現(xiàn)的位置。

參考文獻(xiàn)

[1] 趙桂香，徐東蓓.山西兩類暴雪預(yù)報(bào)的比較[J].高原氣象，2008，27（5）：1140-1148.

[2]朱乾根.低空急流與暴雨[J]. 氣象科技，1975（8）：12-18.

作者簡(jiǎn)介：

李青青（1992-），女，本科，助理工程師。研究方向：天氣預(yù)報(bào)技術(shù)。