內(nèi)蒙古大范圍寒潮降雪過(guò)程的診斷分析

鄒逸航，張 璐，周志花

(內(nèi)蒙古自治區(qū)氣象臺(tái)，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010051)

隨著全球氣候變暖的加劇，極端天氣氣候事件有增加的趨勢(shì)，其中大到暴雪天氣就是典型的極端天氣氣候事件之一[1]。內(nèi)蒙古東南部的大到暴雪是冬半年主要災(zāi)害性天氣之一。前人通過(guò)對(duì)暴雪動(dòng)力熱力結(jié)構(gòu)方面的分析和診斷，對(duì)暴雪的成因進(jìn)行許多的研究[2～5],內(nèi)蒙古東南部大到暴雪過(guò)程與溫帶氣旋及倒槽降雪密切相關(guān);與2支獨(dú)立的高空急流相聯(lián)系的垂直環(huán)流維持了地面氣旋和反氣旋的發(fā)展，使強(qiáng)降雪能夠持續(xù)，高空急流出口區(qū)左側(cè)和入口區(qū)右側(cè)的正(氣旋性)渦度平流與輻散相聯(lián)系[6]。2020年2月13日～15日，內(nèi)蒙古自治區(qū)地區(qū)出現(xiàn)了一次大范圍寒潮天氣，筆者重點(diǎn)分析此次寒潮帶來(lái)的降雪過(guò)程。

1 天氣實(shí)況

2020年2月13日～15日，內(nèi)蒙古自治區(qū)經(jīng)歷了一次明顯的寒潮天氣過(guò)程，全區(qū)大部出現(xiàn)8℃以上強(qiáng)降溫，西部以及中北部地區(qū)伴隨6級(jí)以上的大風(fēng)，且自西向東出現(xiàn)了大范圍降雪。統(tǒng)計(jì)2月13日08時(shí)～15日08時(shí)過(guò)程累計(jì)降雪量，內(nèi)蒙古西中部偏北、東部偏西偏南地區(qū)達(dá)到中雪及以上量級(jí)，暴雪出現(xiàn)在包頭市、錫林郭勒盟和赤峰市,最大降雪站點(diǎn)為錫林郭勒盟正藍(lán)旗12mm，其他暴雪站點(diǎn)為包頭市的滿都拉站和赤峰市的克什克騰旗、喀喇沁旗、赤峰、崗子、林西縣等共6個(gè)氣象站。降雪地區(qū)幾乎全部出現(xiàn)了積雪，錫林郭勒盟、赤峰市、興安盟和呼倫貝爾市出現(xiàn)10cm～25cm的積雪，并出現(xiàn)了不同程度的道路結(jié)冰。

2 環(huán)流背景

500hPa高空?qǐng)錾?，呈兩槽一脊形?shì)，烏拉爾山高壓脊緩慢東移，寒潮延北路入侵我國(guó)，12日20時(shí)(如圖1a所示)形成烏拉爾山阻塞高壓，高壓脊前有強(qiáng)的偏北氣流，引導(dǎo)極地冷空氣南下在橫槽中堆積，橫槽前部鋒區(qū)很強(qiáng)，隨著系統(tǒng)東移南壓，橫槽轉(zhuǎn)豎。到14日08時(shí)(如圖1b所示)，隨著槽不斷向南加深，在內(nèi)蒙古西中部偏北地區(qū)形成切斷低壓，為深厚的冷性中心。

圖1 a.12日20時(shí)；b.14日08時(shí)500hPa位勢(shì)高度場(chǎng)和溫度場(chǎng)疊加

低層850hPa形勢(shì)場(chǎng)上(如圖2所示)，配合高空槽的轉(zhuǎn)豎，低層形成閉合的低渦，切變線東移逐漸發(fā)展成人字形。溫度場(chǎng)上可以看到切變線附近等溫線十分密集，溫度梯度加大，形成鋒區(qū)，鋒區(qū)隨著系統(tǒng)東移南壓。風(fēng)場(chǎng)上有明顯的偏東風(fēng)風(fēng)速大值區(qū)，受偏東急流影響，低層冷空氣回流，形成冷墊，是產(chǎn)生本次降雪的重要原因。

圖2 a.12日20時(shí)；b.13日20時(shí)850hPa位勢(shì)高度場(chǎng)、風(fēng)場(chǎng)和溫度場(chǎng)疊加

12日20時(shí)地面上貝加爾湖西側(cè)冷高壓東移并加強(qiáng)圖(如圖3所示)，14日08時(shí)強(qiáng)度達(dá)1068hPa，其前部與寒潮地面冷鋒間等壓線非常密集，氣壓梯度很大。內(nèi)蒙古中東部受地面倒槽影響，冷鋒東移南壓，伴隨倒槽東移北上，二者共同導(dǎo)致中東部地區(qū)暴雪出現(xiàn)。

圖3 12日20時(shí)海平面氣壓場(chǎng)、地面填圖

3 水汽條件和熱動(dòng)力條件

3.1 水汽通量散度和加相當(dāng)位溫場(chǎng)

局地降水量的多少，基本取決于局地氣柱中水汽輻合的多少，而假相當(dāng)位溫變化體現(xiàn)了冷暖空氣活動(dòng)情況[7],通過(guò)疊加850hPa水汽通量散度和假相當(dāng)位溫(如圖4所示)，分析此次降雪的水汽和動(dòng)力條件。內(nèi)蒙古中部偏南存在明顯的水汽輻合，14日02時(shí)出現(xiàn)超過(guò)-12×10-8g·s-1·hPa-1·cm-2的輻合中心，說(shuō)明不但水汽充分，且低層輻合強(qiáng)烈，有利于垂直上升運(yùn)動(dòng)。而假相當(dāng)位溫場(chǎng)上，水汽輻合區(qū)假相當(dāng)位溫線最密集區(qū)，即假相當(dāng)位溫梯度最大的區(qū)域，而南部存在假相當(dāng)位溫舌，說(shuō)明來(lái)自南方的暖濕空氣與冷空氣交綏于此，形成不穩(wěn)定能量較高的鋒區(qū)降水。

圖4 a.13日20；b.14日02時(shí)水汽通量散度(陰影)、假相當(dāng)位溫(實(shí)線)和風(fēng)場(chǎng)疊加

3.2 單站層結(jié)分析

此次過(guò)程中(如圖5a所示)，降雪量最大站點(diǎn)錫林郭勒盟正藍(lán)旗累計(jì)過(guò)程累計(jì)降雪量為12mm，降雪時(shí)間從2月13日18時(shí)～14日05時(shí)結(jié)束，13日21時(shí)出現(xiàn)最大雪強(qiáng)，為2.4mm/h。從錫林浩特站風(fēng)場(chǎng)、溫度場(chǎng)、相對(duì)濕度和垂直速度垂直層結(jié)隨時(shí)間變化圖(如圖5b所示)上可以看出，13日14時(shí)之后整層的水汽條件逐漸轉(zhuǎn)好，特別是13日20時(shí)和14日05時(shí)，500hPa左右高度存在兩個(gè)相對(duì)濕度的大值區(qū)，且配合很強(qiáng)的垂直上升運(yùn)動(dòng)，低層為東北風(fēng)，高層為西南風(fēng)，風(fēng)隨高度逆轉(zhuǎn)，有較強(qiáng)的冷平流，溫度場(chǎng)上也可以看出13日20時(shí)低層存在明顯的降溫過(guò)程。隨后水汽條件變差，降雪過(guò)程結(jié)束。

圖5 a.錫林郭勒盟正藍(lán)旗降雪量；b.錫林浩特站風(fēng)場(chǎng)、溫度場(chǎng)、相對(duì)濕度和垂直速度垂直層結(jié)隨時(shí)間變化

4 小結(jié)

此次內(nèi)蒙古寒潮過(guò)程降溫幅度大、范圍廣、時(shí)間長(zhǎng)、風(fēng)力大，產(chǎn)生的降雪強(qiáng)度大、積雪深，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，其環(huán)流背景為500hPa烏拉爾山阻塞高壓、850hPa冷墊、地面倒槽和鋒面。低層強(qiáng)烈的水汽輻合，以及急流和上升運(yùn)動(dòng)，為降雪提供了充足的水汽和熱動(dòng)力條件。