兩次強(qiáng)降雪過程EC預(yù)報能力檢驗(yàn)

曹 蕾 ，喬馨慧

（1.哈爾濱市氣象臺，黑龍江 哈爾濱150028；2.黑龍江省氣象局，黑龍江 哈爾濱 150000）

1 過程簡述

2020年2月下旬，哈爾濱市出現(xiàn)了兩次較大降雪天氣過程，分別發(fā)生在2月21-22日、2月28日-3月1日，兩次降雪過程均呈現(xiàn)持續(xù)時間長、降雪總量大、分布不均、相態(tài)變化復(fù)雜等特點(diǎn)，平均降雪量均達(dá)到了大雪或以上量級；降雪期間氣溫波動較大，凍融交替導(dǎo)致道路結(jié)冰，給城市道路清冰雪、交通運(yùn)輸、市民出行及疫情防控等工作帶來一定影響。兩次降雪天氣過程的共同特點(diǎn)一是持續(xù)時間長，降雪量大，哈爾濱東南部為全市的降雪中心。二是天氣形勢類似，兩次過程均有南來暖濕空氣與西來冷空氣交匯影響，天氣系統(tǒng)相對穩(wěn)定。因此，在對該類天氣系統(tǒng)進(jìn)行跟蹤預(yù)報過程及訂正后，基本可以做到提前3 d以上進(jìn)行相對準(zhǔn)確的預(yù)報。

2 環(huán)流背景

2.1 2月21日-22日降雪過程

2月21日高空槽過境，500 hPa有西南來的強(qiáng)暖濕氣流和槽后弱冷平流交匯造成降雪天氣。大風(fēng)速軸出口位于哈爾濱南部地區(qū)，有良好的水汽輸送，呈輻散狀。850 hPa哈爾濱位于槽前，有暖脊影響哈爾濱。哈爾濱西南地區(qū)呈明顯的風(fēng)速輻合。配合地面低壓移入，21日上午冷鋒過境開始降雪。20時渦中心向東南方向移動，哈爾濱西部、北部縣市有兩條切變線，有利于降雪天氣維持。

22日08時低壓主體影響東部縣市，同時低壓北部有一股冷空氣從大興安嶺南下，配合地面弱西南暖濕氣流，在低壓后部形成小尺度渦旋，并對哈爾濱西北部縣市造成影響。地面西南氣流維持至22日午后，為降雪提供水汽條件并與低壓后部的偏北氣流不斷交匯，形成切變，形成了第二個降水時段。22日20時地面高壓逐漸影響黑龍江，轉(zhuǎn)為一致的偏北氣流，降雪過程結(jié)束。

2.2 2月28日-3月1日降雪過程

2月28日高空500 hPa呈兩槽兩脊，08時850 hPa有暖脊影響黑龍江南部地區(qū)，北部貝湖以東有冷中心，結(jié)合風(fēng)場來看，冷空氣輸送較弱，有冷暖平流交匯。850 hPa黑龍江南部有西南方向的大風(fēng)速帶，出口區(qū)位于哈爾濱西北部的巴彥縣附近，對應(yīng)地面降水中心位于哈爾濱西北部區(qū)縣。地面場實(shí)況顯示28日08時，有一個地面高壓中心位于哈爾濱東北部，地面低壓中心位于內(nèi)蒙古東北部地區(qū)，地面高壓的存在導(dǎo)致降水后期低壓移動方向轉(zhuǎn)向東南，系統(tǒng)移速減慢，降雨區(qū)域也隨之南移。降水分為兩個階段，前期受蒙古低壓前部的暖鋒影響開始降水，后期轉(zhuǎn)為暖鋒后的東北冷渦降水。

2.3 物理量場條件

2.3.1 水汽條件

對比兩次強(qiáng)降雪過程中比濕場，在925 hPa上比濕均為2 g/kg左右，在850 hPa上為1.5 g/kg左右。對于黑龍江冬季降水來說，水汽條件較為充沛。

2.3.2 T－lnP 圖

兩次強(qiáng)降雪開始時大氣底層均有逆溫，為偏東風(fēng)，底層有強(qiáng)的暖平流，維持時間超過12 h。但是2月28日08時降雪即將開始時，2 km以下水汽條件并不好，水汽較好的層次在2－6 km。這也是東北冬季一種典型的降雪水汽輸送形勢(圖1)。

圖1 2020年2月(a)21日08時、（b）28日08時TlnP

2.3.3 動力條件

兩次強(qiáng)降雪過程中散度場分布來看，2月21日過程中08時400 hPa以下均為輻合上升區(qū)，且各層差異不大。22日08時，當(dāng)?shù)孛娴蛪汉蟛砍霈F(xiàn)偏北風(fēng)與西南風(fēng)的新的切變后，在850 hPa以下出現(xiàn)了中心強(qiáng)度為－3.5*10－4/s的散度場，中心在黑吉邊界124°E，45°N，哈爾濱處于強(qiáng)輻合區(qū)的東側(cè)梯度大值區(qū)；2月28日08時的強(qiáng)降雪過程開始時在散度場看，700 hPa以下均為輻合區(qū)，最小散度出現(xiàn)在850 hPa為－2.5*10－4/s，水汽源明顯。

3 EC預(yù)報能力檢驗(yàn)

3.1 21－23日降雪過程能力檢驗(yàn)

3.1.1 500 hPa高度場預(yù)報能力檢驗(yàn)

EC 預(yù)報場提前 156 h（14日 20時）、108 h（16日20時）、60 h（18 日 20 時）及 12 h（20 日 20 時）的預(yù)報場在中高緯地區(qū)均表現(xiàn)為一槽兩脊的形勢，起報時間越晚越接近實(shí)況。14日東部脊強(qiáng)，冷渦移速會減慢，因此預(yù)報的降雪開始時間晚，且持續(xù)時間長。隨著時間逐漸接近，高度場調(diào)整后東部脊變?nèi)?，?0日20時的預(yù)報場與實(shí)況趨于一致。

3.1.2 EC 850 hPa溫度預(yù)報能力檢驗(yàn)

850 hPa 溫度場在降雪前 1、3、5、7 日的預(yù)報場比較穩(wěn)定，形勢分布上黑龍江南部的暖脊和蒙古的冷中心位置與實(shí)況場相比基本一致，但是強(qiáng)度有一定變化。以21日08時影響本地的暖脊為例，156 h（14日20時）和 12 h（20日20時）的溫度預(yù)報與實(shí)況基本接近，但 108 h（16日20時）和60 h（18日 20時）該暖脊的強(qiáng)度均略強(qiáng)于實(shí)況值，約為2℃左右。同時注意到貝湖東北部的冷渦，各時次的預(yù)報場位置基本接近，但強(qiáng)度均偏弱于實(shí)況。最接近的是16日20時起報的溫度場，高于實(shí)況4℃，其它各時次預(yù)報場高于實(shí)況的6－8℃。

3.1.3 EC 850 hPa風(fēng)場預(yù)報能力檢驗(yàn)

提前156 h起報的850 hPa場可以看出，其對21日08時內(nèi)蒙古東北部的渦預(yù)報的位置與實(shí)況非常接近。且隨著時間的臨近，風(fēng)場強(qiáng)度調(diào)整，850 hPa的風(fēng)力減小，與實(shí)況接近。各時次預(yù)報場的急流（或大風(fēng)速軸）位置與實(shí)況接近，風(fēng)速出口均位于哈爾濱西北部地區(qū)。

3.1.4 EC地面風(fēng)場預(yù)報能力檢驗(yàn)

21日08時，地面實(shí)況顯示哈爾濱地區(qū)受地面高壓控制，內(nèi)蒙古東北部有一個地面低壓東移，即將影響黑龍江。四個時次的預(yù)報場對地面低壓中心位置的預(yù)測與實(shí)況接近，中心強(qiáng)度隨預(yù)報時間的臨近逐漸減弱并接近實(shí)況，但對東部高壓的移速預(yù)測過快，高壓的存在可能造成地面低壓移速減慢，方向轉(zhuǎn)向東南向。

在此次降水過程中，造成預(yù)報偏差較大的是對小尺度系統(tǒng)的預(yù)測不夠準(zhǔn)確。22日14時地面低壓后部出現(xiàn)新生切變，地面風(fēng)場的預(yù)報穩(wěn)定性差，實(shí)況顯示，受強(qiáng)暖氣流北上，造成南下的弱冷空氣分流，第二股冷空氣南下過程中與北上的暖空氣在哈爾濱地區(qū)形成一條切變線，而18日、20日20時的預(yù)報場沒有預(yù)測出北上的暖空氣，為一致的脊前偏北氣流，導(dǎo)致降雪量預(yù)報偏小。14日、16日的預(yù)報場有暖空氣北上，但暖平流強(qiáng)度較實(shí)況偏小。

3.2 2月28日降雪過程EC預(yù)報能力檢驗(yàn)

3.2.1 500 hPa高度場預(yù)報能力檢驗(yàn)

EC 預(yù)報場提前 156 h（21日 20時）、108 h（23日20時）、60 h（25日 20時）及 12 h（27日 20時）的預(yù)報場在中高緯地區(qū)均表現(xiàn)為兩槽兩脊的形勢。其中21日20時的預(yù)報場對系統(tǒng)位置預(yù)測整體偏南、強(qiáng)度偏強(qiáng)，其它時次預(yù)報場均與實(shí)況接近。

3.2.2 EC 850hPa溫度預(yù)報能力檢驗(yàn)

850 hPa溫度場預(yù)報在此次降雪過程中與實(shí)況差異較大，對貝湖以東的冷渦預(yù)測，各時次預(yù)報強(qiáng)度均偏弱約6-8℃。21-25日三個時次的預(yù)報場對位于我省西部的暖脊位置預(yù)測不準(zhǔn)確，只有27日20時的預(yù)報場暖脊位置和強(qiáng)度與實(shí)況最接近；21日20時預(yù)報場中暖脊位置較實(shí)況偏西10個經(jīng)度，差異較大，同時未預(yù)測出北部的強(qiáng)冷中心23日20時預(yù)報場對暖脊位置預(yù)測偏西、偏北；25日20時預(yù)報場顯示暖脊強(qiáng)度較實(shí)況強(qiáng)2℃，位置略偏西。

3.2.3 EC 850 hPa風(fēng)場預(yù)報能力檢驗(yàn)

隨著預(yù)報時間的臨近，850 hPa預(yù)報場低渦中心逐漸北調(diào)，中心風(fēng)速逐漸調(diào)整減小，急流軸（大風(fēng)速中心）隨時間臨近東移，逐漸接近實(shí)況。

21日20時預(yù)報場的急流軸較實(shí)況偏西兩個經(jīng)度，出口區(qū)位于內(nèi)蒙古東部；23日20時的預(yù)報場存在低空急流，急流軸位于吉林遼寧的西邊界；25日20時預(yù)報場低渦東側(cè)切變?yōu)槟媳毕颍c實(shí)況的東西向存在偏差，南氣流位置也較實(shí)況偏西；27日20時預(yù)報場顯示，黑龍江南部的低空急流強(qiáng)度、位置與實(shí)況接近，出口區(qū)位于哈爾濱西部。

3.2.4 EC地面風(fēng)場預(yù)報能力檢驗(yàn)

實(shí)況顯示28日08時有兩個地面低壓，中心分別位于內(nèi)蒙古東北部和黑龍江西南部。隨預(yù)報時間的臨近，系統(tǒng)移度加快。21日20時預(yù)報場顯示，兩個地面低壓中心位置均偏西偏南，預(yù)測系統(tǒng)移速慢，西部低壓中心風(fēng)速更大，對降水開始時間預(yù)測更晚；23日20時預(yù)報場西部低壓位置偏南，東部低壓中心的位置偏西，地面風(fēng)速較實(shí)況強(qiáng)，未預(yù)測出低壓東部的切變線；25日20時預(yù)報場低壓中心位置與實(shí)況接近，但東部低壓偏南氣流較實(shí)況強(qiáng)、風(fēng)速大，切變線偏南；27日20時預(yù)報場與實(shí)況接近，兩個地面低壓中心位置、強(qiáng)度與實(shí)況一致，低壓底部的切變線位置與實(shí)況吻合，東部低壓前側(cè)的切變線，預(yù)報場比實(shí)況略偏南，可能導(dǎo)致降雨落區(qū)預(yù)報偏差。

3.2.5 28日08時地面低壓的預(yù)報檢驗(yàn)

地面實(shí)況顯示28日08時，有一個地面高壓中心位于哈爾濱東北部，地面低壓中心位于內(nèi)蒙古東北部地區(qū)，地面高壓的存在使低壓移動方向轉(zhuǎn)向東南，移速減慢，降雨區(qū)域也隨之南移。21日20時起報的預(yù)報場對低壓的移速均較實(shí)況落后、強(qiáng)度也較弱，其他時次的預(yù)報場相對穩(wěn)定，對地面低壓的預(yù)報較為準(zhǔn)確，但臨近的三個時次均未預(yù)測出東部的地面高壓，導(dǎo)致后期地面低壓在預(yù)報場移速過快，移動路徑有偏差。

4 小結(jié)

(1)兩次過程中EC預(yù)報場對500 hPa環(huán)流背景的預(yù)測穩(wěn)定性好，準(zhǔn)確性高，在降水開始前五日的預(yù)報場可信度已經(jīng)很高，并隨著預(yù)報時次的臨近，與實(shí)況逐漸吻合。

(2)850 hPa溫度場預(yù)報在兩次降雪過程中表現(xiàn)差異大，在21日過程中，溫度預(yù)報與實(shí)況接近，對冷暖中心位置的預(yù)測較為準(zhǔn)確，但在暖脊強(qiáng)度的預(yù)報上有4-6℃的誤差。在28日的過程中溫度預(yù)報較差，對冷渦位置、強(qiáng)度預(yù)測始終存在誤差，對暖脊的預(yù)報在降雪前一天，即27日20時的預(yù)報中調(diào)整到與實(shí)況接近。

(3)850 hPa風(fēng)場預(yù)報隨著時間逐漸調(diào)整接近實(shí)況，在降水開始前36 h的可信度高。21日過程中，850 hPa的風(fēng)場預(yù)報對高空冷渦位置預(yù)測準(zhǔn)確，風(fēng)場強(qiáng)度也隨預(yù)報時間臨近調(diào)整，接近實(shí)況。28日過程的預(yù)報準(zhǔn)確率較21日差，降水開始前7日的預(yù)報場偏差最大，系統(tǒng)整體偏西、偏南，但隨著預(yù)報時次臨近，預(yù)報場進(jìn)行調(diào)整冷渦中心北調(diào)，高空急流位置向東調(diào)整，與實(shí)況接近。

(4)EC預(yù)報場在對地面切變的預(yù)報上，可以預(yù)測出強(qiáng)切變線的出現(xiàn)，但對其定位存在較大偏差，隨著預(yù)報時次臨近可以調(diào)整至接近實(shí)況。對小尺度局地性強(qiáng)的切變無法做出預(yù)測，導(dǎo)致局地性強(qiáng)的降水出現(xiàn)漏報。