雞西市一次東北冷渦大暴雪天氣分析

(雞西市氣象局，黑龍江雞西 158100)

1 引言

雞西市屬于溫帶大陸性季風(fēng)氣候，冬季漫長(zhǎng)而寒冷，降水相態(tài)以雪為主。冷渦暴雪是雞西市冬季常見的一種災(zāi)害性天氣，暴雪的出現(xiàn)往往伴隨大風(fēng)、降溫及道路結(jié)冰等天氣，給交通、設(shè)施農(nóng)業(yè)及電力、通信等基礎(chǔ)設(shè)施帶來(lái)不利影響。2019 年11 月17-18 日雞西地區(qū)出現(xiàn)大暴雪天氣，累計(jì)雪量達(dá)歷史極值。降雪期間道路濕滑，路面積雪結(jié)冰，部分時(shí)段出現(xiàn)風(fēng)吹雪現(xiàn)象，同時(shí)降雪強(qiáng)度較大，局部路段出現(xiàn)較嚴(yán)重的雪阻。本文采用常規(guī)觀測(cè)資料及地面資料、各類物理量及衛(wèi)星云圖等資料對(duì)這次冷渦暴雪天氣過(guò)程進(jìn)行了診斷分析研究。

2 降水實(shí)況

11 月17-18 日，黑龍江省大范圍出現(xiàn)降雪天氣，東部雪量較大。其中雞西市普降大暴雪，最大日降雪量為28.3 mm，達(dá)歷史極值[1]；降水相態(tài)為純雪，最大積雪深度出現(xiàn)在虎林市達(dá)31 cm。雞西市降雪于17日22 時(shí)開始，18 日12 時(shí)結(jié)束，主要集中在17 日夜間，小時(shí)最大降雪強(qiáng)度達(dá)5.6 mm。(表1)

表1 2019 年11 月17 日20 時(shí)-18 日20 時(shí)雞西市降雪實(shí)況

3 天氣系統(tǒng)配置

3.1 高空形勢(shì)

500 hPa 環(huán)流呈經(jīng)向型，影響本次降雪天氣的主要系統(tǒng)為東北冷渦，冷渦呈現(xiàn)雙渦旋型，分別位于貝湖西北一側(cè)與貝湖東南一側(cè)，有-40 ℃冷中心配合。冷渦系統(tǒng)深厚，其底部槽后西北風(fēng)有利于冷空氣南下[2]，使低槽徑向度加大，同時(shí)槽前強(qiáng)西南急流有利于暖空氣北上。冷渦前溫度脊強(qiáng)盛穩(wěn)定，使南部冷渦移動(dòng)緩慢，冷渦底部中空急流較強(qiáng)，風(fēng)速大于30 m/s,冷暖空氣在黑龍江東南側(cè)匯合并產(chǎn)生大面積降雪天氣。17 日夜間，冷渦主體逐漸向東移入雞西，后部冷空氣不斷補(bǔ)充，冷渦中心位勢(shì)高度由524 降到512 gpm，降雪強(qiáng)度加強(qiáng)，其中18 日03 時(shí)雞西市小時(shí)雪量在3-6 mm 之間，最大小時(shí)降雪強(qiáng)度達(dá)5.6 mm/h。

700 hPa 及850 hPa 低渦中心位于500 hPa 低渦前側(cè)，系統(tǒng)斜壓性明顯，低渦后部冷空氣勢(shì)力較強(qiáng)，850 hPa 低渦中心位勢(shì)高度由140 gpm 發(fā)展到128 gpm。隨著冷空氣逐漸南下東移，低渦底部槽逐漸加深。雞西處在低渦東南側(cè)，同時(shí)位于西南急流出口區(qū)左側(cè)，700 hPa 急流中心風(fēng)速達(dá)28 m/s，暖濕氣流輸送帶明顯，暖平流在低層較強(qiáng)，暴雪區(qū)有風(fēng)速輻合，在冷暖氣流交匯處產(chǎn)生強(qiáng)降雪天氣[3]。

3.2 地面形勢(shì)

蒙古中部冷高壓勢(shì)力較強(qiáng)，地面氣旋從渤海向東北方向移入黑龍江省，17 日20 時(shí)氣旋中心位于黑龍江省南部，冷鋒位于吉林中部。17 日夜間地面氣旋強(qiáng)烈發(fā)展東移，氣壓中心值由1012.5 hPa 降到1000.0 hPa，等壓線密集，地面冷鋒向東北方向移動(dòng)掃過(guò)雞西市，與此同時(shí)，東部海上高壓強(qiáng)大穩(wěn)定，使鋒面移動(dòng)緩慢，17 日夜間12 h 累計(jì)降雪量超20 mm，降雪大值區(qū)位于地面兩氣旋中心之間。18 日08時(shí)冷鋒東移過(guò)境，地面偏東風(fēng)轉(zhuǎn)為西南風(fēng)，降雪形勢(shì)減弱。

4 物理量診斷

4.1 水汽條件

從相對(duì)濕度場(chǎng)看，17 日夜間降雪期間黑龍江省中東部相對(duì)濕度均在90%以上，水汽凝結(jié)條件較好，850 hPa 比濕大值區(qū)在渤海及黃海一帶，低層水汽通量大值區(qū)在韓國(guó)東部，低層強(qiáng)西南急流將渤海、黃海及日本海水汽源源不斷輸送至降雪區(qū)，急流區(qū)有明顯水汽通量大值區(qū)與之配合，水汽通道明顯，降雪區(qū)有水汽輻合。

4.2 垂直速度

在降水前期，降水區(qū)整層垂直速度不明顯，18 日08 時(shí)垂直速度明顯加強(qiáng)，500-850 hPa 有負(fù)的垂直速度，中低層上升運(yùn)動(dòng)明顯加強(qiáng)，強(qiáng)上升速度中心位于黑龍江以北，500 hPa 垂直速度中心最大值達(dá)-60*10-3 hPa/s。200 hPa 降水前期有弱上升運(yùn)動(dòng)相配合。強(qiáng)烈的上升運(yùn)動(dòng)是本次降雪持續(xù)的重要?jiǎng)恿C(jī)制。

4.3 渦度及散度

降水前期，正渦度大值中心位于黑龍江省西部，雞西市位于弱負(fù)渦度區(qū)，降水開始后，雞西市200-850 hPa 整層均處在正渦度范圍，且降雪區(qū)上空對(duì)流層中層渦度值最強(qiáng)，達(dá)140/s。本次降雪的強(qiáng)渦度中心與降雪區(qū)有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。降水區(qū)中低層有弱的負(fù)散度值，低層弱輻合，降水開始后對(duì)流層中層500 hPa 有明顯輻合區(qū)，高層200 hPa 有明顯輻散，深厚的冷渦系統(tǒng)為本次降雪提供了良好的動(dòng)力條件，強(qiáng)烈抽吸作用對(duì)降雪天氣的維持有重要意義。

5 云圖特征

17 日20 時(shí)冷渦云系開始影響黑龍江省，從紅外云圖來(lái)看，云帶范圍較寬，整體表現(xiàn)為斜壓葉狀發(fā)展階段，后邊界光滑呈“s”型，東半段亮溫低，云頂伸展高度高，亮溫低值中心位于黑龍江省中部。23 時(shí)槽前帶狀云系逐漸發(fā)展為逗點(diǎn)狀，槽后冷空氣加強(qiáng)，尖點(diǎn)明顯，帶狀云系邊東移邊發(fā)展，頭部強(qiáng)中心自西向東影響黑龍江省，雞西市上空被強(qiáng)云帶中心覆蓋，開始造成大范圍降雪天氣。18 日02 時(shí)，氣流不斷旋轉(zhuǎn)發(fā)展成熟，整體呈渦旋狀，05 時(shí)尾部逐漸分裂，強(qiáng)度減弱，08 時(shí)冷渦云系主體移出雞西市，降雪強(qiáng)度隨之減弱。

水汽云圖較紅外云圖云區(qū)更寬廣，水汽區(qū)更連續(xù)完整，冷渦前部水汽帶白亮，暖濕輸送帶中水汽豐富，其左邊界光滑整齊，西北冷平流強(qiáng)度較強(qiáng)，色調(diào)對(duì)比明顯，暗區(qū)逐漸向東入侵，西北干冷平流逐漸卷入氣旋中心，直至降雪結(jié)束。

6 結(jié)論

（1）本次大暴雪天氣過(guò)程主要影響系統(tǒng)為高空冷渦，高空形勢(shì)為冷渦深槽型，低層西南暖濕氣流輸送明顯，強(qiáng)降雪中心位于冷渦前部及地面冷鋒上。

（2）渤海、黃海及日本海為本次降雪的主要水汽來(lái)源[4]，降水區(qū)整層均處在正渦度范圍，高層配合輻散作用，強(qiáng)烈的上升運(yùn)動(dòng)是本次暴雪天氣發(fā)生的重要?jiǎng)恿C(jī)制。

（3）本次降雪過(guò)程，冷渦底部低空急流作用明顯，西南急流強(qiáng)度較強(qiáng)，低空急流中心最大風(fēng)速達(dá)28 m/s，急流軸左側(cè)的抬升作用和風(fēng)速輻合為暴雪天氣的發(fā)生提供良好的動(dòng)力條件。

（4）云系的變化特征與東北冷渦的發(fā)展演變有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。