九江一次東北冷回流造成的暴雪天氣分析

梅 婷 張晶晶

（九江市氣象臺(tái) 江西九江 332000）

一、天氣過(guò)程概況

受高空低槽東移，中低層西南急流和地面強(qiáng)冷空氣南下影響，從20日14時(shí)開始，冷空氣前沿逼近我市，開始由零星小雨逐漸轉(zhuǎn)為冰水混合物并逐步降溫，隨著冷空氣進(jìn)一步南下，21日凌晨我市開始自北向南轉(zhuǎn)為固態(tài)降水，至21日14時(shí)降水短暫減弱。在此期間以彭澤4.2厘米雪深最大，都昌4.2毫米雪量最大。由于地面溫度還不夠低，并未出現(xiàn)太厚的積雪，以濕雪為主。而后17時(shí)開始至22日11時(shí)，我市固態(tài)降水進(jìn)一步加大，至22日20時(shí)，降水逐漸減弱。此階段以廬山11.3厘米雪深最大，武寧12.9毫米雪量最大。

23日～25日由于強(qiáng)冷空氣南下的冷高壓持續(xù)控制，全市出現(xiàn)持續(xù)低溫和嚴(yán)重冰凍天氣，尤其25日早晨出現(xiàn)了這次雨雪過(guò)程的最低氣溫，以九江本站-9.0℃為最低，德安-8.8℃次之，其中九江站最低氣溫破1991年-6.7℃記錄（彭澤撤站、九江縣未建站，故無(wú)數(shù)據(jù)）。這次過(guò)程偏北風(fēng)力加大，星子站出現(xiàn)7級(jí)大風(fēng)（14.7m/s），九江、修水、永修、都昌、九江縣、瑞昌站出現(xiàn)極大風(fēng)力6級(jí)。

二、大氣環(huán)流背景場(chǎng)

這次過(guò)程500hPa高空實(shí)況的平均場(chǎng)高緯表現(xiàn)為“兩槽一脊”型。

1.烏拉爾山暖脊強(qiáng)烈發(fā)展且穩(wěn)定維持，東北冷渦勢(shì)力明顯偏強(qiáng)，低渦底部有強(qiáng)西風(fēng)帶；

2.南支槽。此次過(guò)程南支槽表現(xiàn)活躍，我市一直處在南支槽前西南氣流中，中低緯地區(qū)南支槽的不斷東移和轉(zhuǎn)豎的橫槽同位相疊加，利于槽的加深。

3.海平面氣壓。從17日開始在西西伯利亞地區(qū)冷空氣開始堆積，19日08時(shí)貝加爾湖以西有一個(gè)閉合完整的冷高壓中心，中心強(qiáng)度為1060hPa。19日20時(shí)堆積的冷空氣首次開始分裂南下，21日17時(shí)冷舌已經(jīng)伸至湖南地區(qū)。在20～25日之間蒙新高壓冷勢(shì)力強(qiáng)大而穩(wěn)定，不斷分裂強(qiáng)冷空氣南下（圖2b）。降水隨著冷空氣南下而不斷南壓。由于強(qiáng)冷空氣影響，持續(xù)低溫和積雪造成嚴(yán)重冰凍。

圖2 風(fēng)矢量流線剖面圖

三、天氣形勢(shì)分析

圖1a表明21日8時(shí)，500hpa高緯上烏拉爾山以東和鄂霍次克海地區(qū)分別有暖脊和高壓發(fā)展，兩個(gè)脊夾持一個(gè)大的冷渦，其間有一寬廣的低壓槽，形成倒“Ω”型。低渦在蒙古地區(qū)伸出一條橫槽，低渦底部有一條強(qiáng)西風(fēng)帶，強(qiáng)鋒區(qū)位于40°N左右。南支槽位于云南—貴州—四川。700hpa風(fēng)速、風(fēng)向切變線位于長(zhǎng)江流域一帶，長(zhǎng)江以南有一條顯著急流區(qū)，急流核在貴州—福建—浙江南部一帶，風(fēng)速≥24m/s。江淮、江南、西南地區(qū)直至華南地區(qū)都處在顯著濕區(qū)中。850hpa上弱暖切變線位于江西中部，我市位于切變線和暖濕氣流的輻合出口區(qū)左側(cè)。而925hPa上東北冷回流已經(jīng)南下影響沿江，0℃線壓過(guò)我市，冷墊已經(jīng)形成，迫使暖空氣爬升。孟加拉灣有印緬低槽發(fā)展，槽前正渦度平流有利于輻合抬升和南支槽的加深東移。地面圖上西西伯利亞平原和貝加爾湖之間有強(qiáng)大的冷高壓，中心氣壓為1060hPa，此配置符合江西暴雪模型[1-2]。槽前暖濕氣流加強(qiáng)，此時(shí)我市北部大部分地區(qū)降水相態(tài)為純雪，而南部由于冷墊剛形成，開始出現(xiàn)濕雪。到14時(shí)700hPa急流減弱，降水逐漸減弱。

圖1 1月21-22日高空實(shí)況分析綜合圖

21日20時(shí)，700hPa急流再次加強(qiáng)，降水又開始趨于明顯。22日08時(shí)（圖1b），500hPa仍然維持兩槽一脊，印緬低槽加深，南支槽緩慢東移。700hPa切變線仍然維持，急流帶稍向南擺動(dòng)，風(fēng)速突增至28m/s，850hPa發(fā)展出低渦，切變線位于吉安—撫州一線。925hPa冷溫槽明顯加深，東北冷回流影響贛州，0℃線壓至贛南，汕頭至臺(tái)灣海峽一帶轉(zhuǎn)為偏東北風(fēng)，地面冷鋒鋒區(qū)壓至華南沿海一帶。

從圖2也可以反映出我市在降雪開始前，整層風(fēng)的流場(chǎng)變化，從850hPa到500hPa乃至400hPa都是斜升氣流，說(shuō)明其間有風(fēng)速風(fēng)向的切變導(dǎo)致產(chǎn)生傾斜。而在31°N以北1000hPa至700hPa都已經(jīng)出現(xiàn)偏北氣流，層次較厚，說(shuō)明冷下墊面在30°N以北已經(jīng)穩(wěn)定形成，我市冷墊還未穩(wěn)定，地面溫度還不夠寒冷。

四、常規(guī)物理量要素

19日20時(shí)水汽通道還沒有打開，從20日08時(shí)開始由于700hPa西南急流風(fēng)速增加，水汽被源源不斷地輸送到我市，水汽通道逐漸形成并且貫通，此時(shí)我市還是以弱冰水混合物相態(tài)為主。20日20時(shí)水汽通道完全形成，在700hPa上存在一個(gè)10g/(cm2·hPa·s)的正中心，表明水汽條件達(dá)到飽和；此后水汽通道維持，22日20時(shí)水汽通量大值區(qū)逐漸抬升，700hPa以下開始逐漸轉(zhuǎn)干。

而從水汽通量散度場(chǎng)上來(lái)看，我市20日20時(shí)和22日08時(shí)在700hPa和850hpa之間有值為-11×10-7g/(cm2·hPa·s)和-8×10-7g/(cm2·hPa·s)的負(fù)中心，表明此時(shí)水汽輻合作用非常明顯。由于大垂直速度導(dǎo)致上升運(yùn)動(dòng)明顯并且?guī)в谐渥闼?，降水的量?jí)也就愈發(fā)可觀?？梢钥闯鲞@次過(guò)程，700hPa暖濕氣流沿受東北冷回流影響的下墊面被迫抬升造成大量級(jí)降水。

五、大氣層結(jié)溫度特征分析

在九江以北的武漢、安慶兩站，850hPa至700hPa存在逆溫層，表現(xiàn)為冷性（溫度≤0℃）[1]，武漢站逆溫層厚度為1km，而安慶站則有1.5km，逆溫層結(jié)較厚，而南昌此時(shí)從925hPa到700hPa之間也存在逆溫層，但是表現(xiàn)卻是暖性（溫度≥0℃），逆溫層有1.6km。冷鋒鋒區(qū)前沿壓至武漢—合肥—南京一線。故我市以南地區(qū)仍然以雨為主，我市從冰水混合物開始向固態(tài)降水轉(zhuǎn)換。

六、雷達(dá)回波演變分析

（一）雷達(dá)回波強(qiáng)度分析

在降雪初期，回波發(fā)展并不強(qiáng)烈，結(jié)構(gòu)松散稀疏，回波的強(qiáng)度也不強(qiáng)。其后隨著切變線的略微南壓，回波開始逐漸發(fā)展，影響我市的回波達(dá)到30～32dBZ，開始逐漸變強(qiáng)，結(jié)構(gòu)也開始變密且穩(wěn)定東移，回波頂高度增加到5～6km，降水開始加強(qiáng)。由于此時(shí)我市南部溫度較北部高，北部以純雪為主，而南部主體還是以濕雪為主，并未出現(xiàn)深厚積雪。21日14時(shí)之后，回波主體開始減弱，此時(shí)降水逐漸減弱。在21日17時(shí)回波主體在東移過(guò)程中逐漸北抬，強(qiáng)度達(dá)到30～35dBZ，此時(shí)以積云層狀云混合降水為主，由于700hPa西南急流加強(qiáng)更加明顯，北部東移南壓的回波和南邊北抬的回波合并沿切變線南緣加強(qiáng)東移，我市市區(qū)、廬山、德安、星子、都昌等縣市回波強(qiáng)度達(dá)到39dBZ，頂高一度達(dá)到8.2km，此時(shí)由于冷墊穩(wěn)定，地面溫度已經(jīng)達(dá)到0℃以下，故我市降水主要以干雪為主，降雪持續(xù)5～6h，隨后回波主體再次減弱直至消散，降雪減弱后停止。

（二）徑向速度產(chǎn)品分析

這次過(guò)程開始前，在雷達(dá)有效探測(cè)范圍內(nèi)風(fēng)場(chǎng)逐漸調(diào)整為在1.5°仰角零速度線呈現(xiàn)出“S”型，零速度線狹窄，低層西南風(fēng)隨高度順轉(zhuǎn)為南風(fēng)，暖層深厚，在低層有充足的暖濕空氣輻合上升，暖平流加強(qiáng)，風(fēng)速梯度增加，入流度相對(duì)較高，為降水發(fā)展做了充分的水汽準(zhǔn)備條件。

此后，暖平流遭到破壞，風(fēng)場(chǎng)再次調(diào)整。零速度線開始由“S”型曲線轉(zhuǎn)為反“S”型曲線，風(fēng)隨高度逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，冷平流開始向上發(fā)展，此時(shí)在低層出現(xiàn)90°折角，說(shuō)明風(fēng)向垂直切變大，并且此時(shí)出現(xiàn)了對(duì)稱的“牛眼”結(jié)構(gòu)，中心最大速度值達(dá)到15m/s，但正負(fù)速度面積不大，在對(duì)應(yīng)于25km左右有一切變層，可以看出低層冷墊面已經(jīng)形成，冷鋒過(guò)境，降水加大，反“S”型曲線維持，而后“牛眼”結(jié)構(gòu)模糊，中心最大速度減弱。21日17時(shí)后，反“S”型曲線再次變得清晰，“牛眼”結(jié)構(gòu)再次清晰建立，中心最大速度值再次達(dá)到15m/s，隨著低層冷平流向上發(fā)展，零速度線開始慢慢變寬，風(fēng)場(chǎng)結(jié)構(gòu)變得不清晰，雨雪過(guò)程則逐漸減弱停止[2]。

七、結(jié)束語(yǔ)與討論

1.從形勢(shì)上看，高層200hPa有84m/s的西風(fēng)急流帶穩(wěn)定維持，500hPa中高緯表現(xiàn)為“兩槽一脊”，南支槽活躍東移和轉(zhuǎn)豎的橫槽同位相疊加，低槽得到發(fā)展加強(qiáng)。中低層表現(xiàn)為強(qiáng)西南急流（24m/s到28m/s）突增，暖濕氣流和輸送明顯，但925hPa上卻表現(xiàn)為從東北南下影響的一支冷性回流，導(dǎo)致冷墊面先形成，地面溫度降低。冷墊維持穩(wěn)定是造成這次持續(xù)低溫和嚴(yán)重冰凍的主要原因。

2.從850hPa至500hPa乃至400hPa上存在一支斜升氣流，風(fēng)速和風(fēng)向都存在一定的切變，高低空急流耦合作用是導(dǎo)致這次降水的動(dòng)力抬升機(jī)制和主要原因。

3.逆溫層相對(duì)較厚，不利于降雪的發(fā)生發(fā)展。地面溫度低于0℃并且存在暖性逆溫層時(shí)，主要還是以液態(tài)降水為主，當(dāng)暖性逆溫層變?yōu)槔湫阅鏈貙訒r(shí)，有利于降雪的發(fā)展和維持。

4.降雪開始前，反射率因子上表現(xiàn)為回波的主體一般不強(qiáng)，結(jié)構(gòu)松散，以層狀云降水為主，回波頂高不高。徑向速度場(chǎng)表現(xiàn)為狹窄清晰呈“S”型的零速度帶，有利于暖濕水汽的相對(duì)入流度增加，降水云團(tuán)發(fā)展。當(dāng)降水明顯時(shí)，反射率場(chǎng)表現(xiàn)為積云或積狀云層狀云混合降水回波，強(qiáng)度一般能達(dá)到30～35dBZ，回波頂高在8～9km左右，徑向速度場(chǎng)表現(xiàn)為一對(duì)對(duì)稱的正負(fù)速度中心，“牛眼”結(jié)構(gòu)維持。零速度帶變寬且模糊，風(fēng)場(chǎng)結(jié)構(gòu)不清晰，可以預(yù)示著雨雪過(guò)程逐漸減弱停止。

5.當(dāng)東北風(fēng)影響低層后，冷墊逐漸形成，降雪開始。低層到高層逐漸由南向北轉(zhuǎn)換，當(dāng)東北風(fēng)完全控制整層后，降雪趨于結(jié)束。但降雪強(qiáng)度與南北風(fēng)向轉(zhuǎn)換的快慢是否有一定的聯(lián)系，還需要再進(jìn)一步的討論。