黑龍江省北部一次局地暴雪天氣分析

韓 冰，王深義，周奕含，王曉雪

（黑龍江省氣象臺(tái)，黑龍江 哈爾濱150030）

1 引言

暴雪是黑龍江省冬半年易發(fā)生的氣象災(zāi)害之一，暴雪會(huì)對(duì)交通、通信、農(nóng)業(yè)、林業(yè)和畜牧業(yè)等造成嚴(yán)重影響，直接危害人民生命財(cái)產(chǎn)安全，甚至破壞生態(tài)平衡。近年來(lái)，我國(guó)在暴雪天氣的影響系統(tǒng)、流型配置和水汽輸送等方面取得了明顯的成效[1-2]，針對(duì)東北地區(qū)的暴雪研究主要集中在降雪的數(shù)值研究和動(dòng)力學(xué)診斷[3-8]。周顯偉等[9]對(duì)黑龍江兩次溫帶氣旋暴雪過(guò)程進(jìn)行了對(duì)比分析，提出冷渦前部強(qiáng)高壓脊使冷渦移動(dòng)緩慢，從而延長(zhǎng)了降水的持續(xù)時(shí)間，促使暴雪的產(chǎn)生。

黑龍江省大-暴雪的出現(xiàn)時(shí)間最早在秋末10月，空間分布上暴雪日數(shù)自西南向東北遞增，大興安嶺西北部以漠河為中心是暴雪日數(shù)的三個(gè)高值區(qū)之一，時(shí)間分布上暴雪常出現(xiàn)在3-4月和10-11月的過(guò)渡季節(jié)里[10]。本文選取2020年秋末冬初一次局地暴雪過(guò)程進(jìn)行研究，分析該季節(jié)降雪天氣的特征，為今后的預(yù)報(bào)工作積累經(jīng)驗(yàn)。

2 天氣實(shí)況

2020年10 月末黑龍江省中西部地區(qū)出現(xiàn)了一次大范圍的雨雪天氣過(guò)程，其中北部地區(qū)降水量達(dá)大到暴雪量級(jí)，此次降水過(guò)程具有強(qiáng)度小、范圍大和持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)的特點(diǎn)。10月31日08時(shí)-11月1日08時(shí)，大興安嶺中部共2個(gè)市縣出現(xiàn)暴雪，24 h降水合量分別為塔河10.7mm、呼中16.8mm。此次過(guò)程主要的降水時(shí)段集中在10月31日夜間（圖1），呼中站小時(shí)最大降雪量1.3mm/h，31日16時(shí)-1日02時(shí)僅11 h累積降雪量就達(dá)到暴雪量級(jí)（10.4mm）。

圖1 2020年10月31日13時(shí)-11月1日08時(shí)呼中站逐小時(shí)降水量實(shí)況圖

3 環(huán)流形勢(shì)

2020年10月31日08時(shí)—11月1日08時(shí)，500 hPa上極渦南部有冷空氣分裂南下，短波槽快速移過(guò)，黑龍江省自西向東開(kāi)始一次雨雪天氣過(guò)程。

850 hPa上（圖2）31日08時(shí)黑龍江省處于低渦前部，溫度場(chǎng)上受暖脊控制，黑龍江省中部地區(qū)有西南風(fēng)急流。31日20時(shí)，低渦向東移入黑龍江省，冷空氣勢(shì)力加強(qiáng)，西南風(fēng)急流加強(qiáng)，冷暖空氣交綏使得北部地區(qū)降水明顯。到1日08時(shí)，黑龍江省西部轉(zhuǎn)為冷空氣控制，降水逐漸結(jié)束。地面氣壓場(chǎng)上表現(xiàn)為冷暖鋒過(guò)境，31日23時(shí)前后西北部地區(qū)轉(zhuǎn)為錮囚鋒控制，這個(gè)時(shí)段出現(xiàn)小時(shí)最大降雪量。

圖2 2020年10月31日(a)08時(shí)、(b)20時(shí)、(c)11月1日08時(shí)500 hPa高度場(chǎng)、850 hPa溫度場(chǎng)及風(fēng)場(chǎng)

整個(gè)降水過(guò)程中，850 hPa渦旋中心和地面氣旋中心始終在黑龍江省西北部地區(qū)維持，低空切變線(xiàn)及地面鋒面則快速滑過(guò)黑龍江省南部地區(qū)，這也是西北部降水量明顯多于南部的原因。

4 物理量

4.1 動(dòng)力條件分析

本次過(guò)程是受短波槽快速移過(guò)影響，1000 hPa-200 hPa整層都表現(xiàn)為渦度大值區(qū)，為降水的發(fā)生發(fā)展提供了動(dòng)力條件。31日20時(shí)，850 hPa呼中站（123°34′E，52°2′N(xiāo)）位于渦度大值中心的北側(cè)，700 hPa以下為輻合區(qū)，垂直速度中心值為-25×10-3m·s-1；1日08時(shí)，正渦度中心向南移至47°N附近，呼中站渦度減小至50×10-6s-1左右，輻合區(qū)上升至500 hPa附近，垂直速度中心值減小至-20×10-3m·s-1(圖3)。

圖3 2020年(a)10月31日20時(shí)、(b)11月1日08時(shí)渦度（陰影）、散度（實(shí)線(xiàn)）和垂直速度（虛線(xiàn)）剖面圖

這種高低空配置為降水的產(chǎn)生提供了垂直方向上的動(dòng)力條件，本次過(guò)程中垂直速度值較小，上升運(yùn)動(dòng)弱。輻合層由低層上升至中層，不利于低層水汽輻合，降水效率低。但是由于上升運(yùn)動(dòng)維持時(shí)間超過(guò)12 h，導(dǎo)致累計(jì)降雪量達(dá)暴雪量級(jí)。

4.2 水汽條件分析

10月31日20 時(shí)，大興安嶺地區(qū)水汽通量散度值在-(0.2-0.4)g·s-1·hPa-1·cm-2的水汽輻合區(qū)，大興安嶺中部水汽通量值為3 g·s-1·hPa-1·cm-1。到1日08時(shí)，氣旋中心東移，大興安嶺地區(qū)的水汽輻合減弱為-(0-0.2)g·s-1·hPa-1·cm-2之間，水汽通量值也有所減弱（圖4）。

圖4 2020年(a)10月31日20時(shí)、(b)11月1日08時(shí)850 hPa水汽通量散度（陰影區(qū)域）和水汽通量（黑色實(shí)線(xiàn)）

本次過(guò)程中，水汽輻合最強(qiáng)、水汽通量最大值相疊加的區(qū)域位于伊春—佳木斯一帶，到1日08時(shí)即轉(zhuǎn)為水汽輻散，持續(xù)時(shí)間短。大興安嶺地區(qū)的水汽條件雖然不是最有利的，但持續(xù)時(shí)間超過(guò)12 h。因此還需要綜合考慮水汽通量大值區(qū)和輻合區(qū)的持續(xù)時(shí)間，時(shí)間越長(zhǎng)降水量越大。

圖5 2020年(a)10月31日20時(shí)、(b)11月1日08時(shí)比濕（陰影）和垂直速度（黑色虛線(xiàn)）剖面圖

從呼中站（123°34′E，52°2′N(xiāo)）垂直方向上的比濕和上升運(yùn)動(dòng)方面分析，31日20時(shí)呼中站925 hPa以下比濕3 g/kg，垂直速度最大為-15×10-3m·s-1，水汽在垂直方向上的輸送利于降水的產(chǎn)生。到1日08時(shí)，比濕降低至2 g/kg，垂直速度減弱為-10×10-3m·s-1，降水逐漸減弱（圖5）。

4.3 急流分析

31日20時(shí)，大興安嶺地區(qū)位于風(fēng)場(chǎng)渦旋中心附近，850 hPa槽前西南風(fēng)急流建立了水汽輸送通道，急流核位于黑龍江省中部，最大風(fēng)速22 m/s。到1日08時(shí)，急流核不斷東移并逐漸減弱，降水也趨于結(jié)束（圖6）。

圖6 2020年(a)10月31日20時(shí)、(b)11月1日02時(shí)、(c)11月1日08時(shí)(c)850 hPa低空急流圖

5 結(jié)論

（1）本次雨雪天氣過(guò)程是短波槽系統(tǒng)快速東移產(chǎn)生的穩(wěn)定性降水，黑龍江省北部地區(qū)受低渦中心與地面氣旋中心的穩(wěn)定少動(dòng)影響，降水明顯；南部地區(qū)影響系統(tǒng)移速快，降水量小。

（2）動(dòng)力場(chǎng)上有垂直方向上的抽吸作用觸發(fā)降水產(chǎn)生，垂直速度較小但維持時(shí)間超過(guò)12 h，導(dǎo)致累計(jì)降雪量達(dá)暴雪量級(jí)。

（3）水汽條件方面，對(duì)流層底層的水汽輻合與急流為降水提供了有利條件，大量級(jí)降水要綜合考慮水汽輸送的強(qiáng)度與持續(xù)時(shí)間。

（4）降水持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)是發(fā)生本次暴雪天氣的關(guān)鍵，這對(duì)于暴雪的預(yù)報(bào)還是有一定的指示意義。