2018—2019年大連地區(qū)冷流性與非冷流性兩次大雪天氣過程對比分析

李燕 賽瀚 辛明月 劉曉初 程航 李昊

(1.大連市氣象臺，遼寧大連 116001; 2.盤錦市氣象局，遼寧盤錦 124010)

引言

大連地區(qū)位于中國東北地區(qū)的最南端，是中國東北氣候最溫暖的地區(qū)。全區(qū)大雪以上量級的降雪過程相對中國東北其他地區(qū)要少，但局地大雪過程仍會經(jīng)常出現(xiàn)，這種相對小尺度天氣過程預報難度大，容易漏報而無法及時做好應對措施，造成較嚴重的經(jīng)濟損失。

大連地區(qū)西臨渤海，冬季的冷流性降雪天氣頻發(fā)，占所有降雪過程的一半以上[1-2]，這種降雪多發(fā)生在大連南部地區(qū)[3]，具有明顯的局地性特點。在冷空氣較強情況下，冷流性降雪可達到大雪量級[4]。大連地區(qū)局地大雪天氣過程，是否為冷流降雪造成，存在一些模糊的認識，特別是在有低值天氣系統(tǒng)影響時，產(chǎn)生的降雪是冷流降雪、非冷流降雪還是混合降雪存在爭議，因此需要先為局地大雪天氣過程定性，在此基礎上進一步分析這種天氣過程的中小尺度特征。通過中小尺度的結(jié)構(gòu)分析，進一步確定強降雪的強度和落區(qū)[5-8]。

在冷流降雪的物理機制[3,9-10]及其與非冷流降雪的對比分析以及強降雪的中尺度特征方面[5-7]，均已有很多研究。冷流強降雪是發(fā)生在槽后西北氣流里的中小尺度不穩(wěn)定降雪,非冷流強降雪是發(fā)生在槽前西南氣流中大尺度穩(wěn)定性降雪[11]。冷流性強降雪過程存在多尺度作用機制[1]，山東半島冷流性降雪初期，其北部沿海地區(qū)地面存在γ中尺度低壓環(huán)流，雷達徑向速度上表現(xiàn)為低層有β中尺度渦旋[12]，冷流暴雪過程的形成受中尺度海岸鋒的生消過程影響，水平方向上強輻合帶局地環(huán)流中的上升運動觸發(fā)不穩(wěn)定能量釋放，影響暴雪的落區(qū)和強度[13]。中國華北地區(qū)強降雪天氣過程，地面和低層水平風場具有β中尺度渦旋性環(huán)流，是降雪長時間維持的原因[14]。

以上研究多為中國山東半島和華北地區(qū)[15]，遼東半島南部的研究較少。近年，遼東半島冷流性降雪天氣也發(fā)生頻繁。2018年12月7—8日和2019年12月20日大連南部地區(qū)出現(xiàn)大雪天氣，發(fā)生漏報和預報量級偏小情況，造成交通癱瘓，嚴重影響人們出行。本文利用常規(guī)氣象觀測資料、再分析資料、雷達資料等，對大連地區(qū)這兩次降雪天氣過程進行對比，分析兩次過程是否屬于冷流性降雪，以及兩次過程的物理機制等方面的異同點，探討冷流性降雪和非冷流性降雪的預報著眼點，為大連地區(qū)局地大雪預報、預警提供參考。

1 資料與方法

1.1 資料來源

利用來源于大連市氣象局的常規(guī)和加密氣象觀測資料，分析2018年12月7—8日和2019年12月20日大連地區(qū)兩次降雪的實況和環(huán)流形勢差異。利用美國國家環(huán)境預報中心(National Centers for Environmental Prediction，NCEP)逐6 h的0.25°×0.25°再分析資料[16]，分析兩次降雪過程的水汽輸送條件、大氣穩(wěn)定度、垂直運動等物理機制的差異。利用大連加密自動站資料、歐洲中期天氣預報中心(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts,ECMWF)的ECMWF-thin模式產(chǎn)品以及大連本地化(1 km×1 km)網(wǎng)格分析產(chǎn)品進行形勢場和渦度場的中小尺度特征對比。利用多普勒雷達資料分析兩次降雪過程回波移動方向與低層氣流之間的關系、降雪回波持續(xù)時間、回波強度與小時降雪量對應關系等方面的差異。

1.2 探空圖的訂正

無明顯平流或天氣系統(tǒng)過境時，可用預報的午后地面溫度和露點溫度作為地面氣塊的起始溫度和露點，訂正探空曲線，再計算CAPE值、K指數(shù)等。有明顯平流或天氣系統(tǒng)過境時，根據(jù)平流過程造成的大氣層結(jié)不穩(wěn)定和水汽條件的變化做定性判斷。

1.3 本地化網(wǎng)格產(chǎn)品

大連本地化網(wǎng)格產(chǎn)品(1 km×1 km)是基于ECMWF-thin模式產(chǎn)品，根據(jù)準對稱滑動訓練期方案，采用MOS等解釋應用技術(shù)訂正后，生成的精細化網(wǎng)格預報產(chǎn)品。選取00時融進加密氣象觀測資料的模式精細化分析產(chǎn)品，該產(chǎn)品空間分辨率較高，可以進行中小尺度特征分析。

2 結(jié)果分析

2.1 實況分析

2.1.1 降雪實況

2018年12月7—8日大連南部地區(qū)(大連市區(qū)、旅順口區(qū)和金普新區(qū))出現(xiàn)了陣雪天氣，其中大連市區(qū)為大雪，旅順口區(qū)和金普新區(qū)為小雪(表1)。其他地區(qū)未出現(xiàn)降雪。從大連市區(qū)逐小時雪量可以看出(圖1a)，降雪為陣性，逐小時降雪量均為1 mm以下，降雪時間從7日19時至8日12時(北京時，下同)，歷時18 h。

表1 2018年12月7—8日大連地區(qū)主要站點降雪量和最大雪深Table 1 The snowfall and maximum snow depth in the Dalian area from December 7 to 8,2018

圖1 2018年12月7—8日(a)和2019年12月20日(b)大連地區(qū)主要站點逐小時降雪量Fig.1 The distributions of hourly snowfall at main stations in the Dalian area from December 7 to 8,2018 (a) and on December 20，2019 (b)

2019年12月20日09—14時，大連南部地區(qū)(大連市區(qū)、旅順口區(qū)、金普新區(qū)及長海縣)出現(xiàn)了降雪天氣(表2)，大連市區(qū)和旅順口區(qū)為中到大雪，長海縣為小雪，金普新區(qū)部分地區(qū)也出現(xiàn)明顯降雪，因區(qū)域自動站冬天遮蓋的原因沒有觀測記錄，金普新區(qū)站點為微量降雪，大連其他地區(qū)未出現(xiàn)降雪。此次降雪時段主要集中在10—13時，最強時段為11—12時，1 h市區(qū)出現(xiàn)了3 mm降雪，旅順口區(qū)出現(xiàn)了2.2 mm降雪(圖1b)。

表2 2019年12月20日大連地區(qū)主要站點降雪量和最大雪深Table 2 The snowfall and maximum snow depth at main stations in the Dalian area on December 20,2019

2.1.2 環(huán)流形勢

2018年12月7—8日大連地區(qū)500 hPa由高空槽底偏西流場轉(zhuǎn)為槽后西北流場，850 hPa及700 hPa為槽后西北氣流場控制，850 hPa溫度較6日下降了10 ℃，存在較強冷平流(圖略)。地面受較強冷高壓控制，中心強度為1070 hPa左右。850 hPa及以下相對濕度較大，但850 hPa 及925 hPa比濕僅為1 g·kg-1，水汽的絕對含量很低。大氣層結(jié)較穩(wěn)定，無明顯低層切變系統(tǒng)，只850 hPa在渤海有非常弱的小切變，抬升觸發(fā)條件較差。925 hPa溫度為-15 ℃，850 hPa溫度為-20 ℃，地面溫度南部地區(qū)最低為-11～-9 ℃，最高為-6～-4 ℃，渤海海面為7級左右陣風。從海水表溫實況看，渤海海表溫度為4 ℃左右，渤海海峽海表溫度為7 ℃左右，海氣溫差較大。渤海相當于暖源，有利于暖濕水汽抬升至低層，強冷空氣經(jīng)過渤海與其上升的暖濕水汽交匯，有利于降水的產(chǎn)生。由于氣溫較低，降水相態(tài)為雪，在西北氣流的作用下，在其下游大連南部地區(qū)產(chǎn)生降雪，即冷流降雪。降雪期間850 hPa溫度偏低，環(huán)流形勢符合冷流降雪特征指標。

2019年12月20日08時大連地區(qū)500 hPa受槽后偏西氣流控制，700 hPa為穩(wěn)定的偏西到西北流場，850 hPa為偏西氣流，無明顯切變線。地面形勢整體處于弱高壓內(nèi)部，渤海北部位于低壓底部，而山東半島存在一個弱倒槽，渤海北部和海峽存在地面輻合線和風的氣旋性彎曲。從08時大連站探空曲線來看，大連南部地區(qū)及渤海海峽低空存在一定濕區(qū)，并且呈喇叭口結(jié)構(gòu)。受前期冷空氣影響，850 hPa溫度達到-13 ℃，并且其上有逆溫層，逆溫層上為明顯的干冷空氣(圖2a)，相當于在850～925 hPa相對濕層(溫度露點差為3 ℃)上“加蓋”，上升運動在近地層和低空內(nèi)維持，有利于水汽的堆積[16-17]。近地面和850 hPa存在弱的垂直風切變，有利于低層輻合抬升，為降雪提供動力條件。由09時大連站訂正后的探空曲線可知(圖2b)，隨著日照強度增強及海風風速增大，地面溫度和濕度有所上升，近地面至850 hPa出現(xiàn)弱的不穩(wěn)定層結(jié)，有利于低空輻合運動的維持和加強，此時大連南部降雪開始，并且不斷向北部發(fā)展增強。

綜上，兩次降雪過程均發(fā)生在12月，出現(xiàn)在大連南部地區(qū)，容易把兩次過程界定為冷流性降雪，但通過對比分析發(fā)現(xiàn)，兩次降雪過程存在較大差異。2018年12月7—8日降雪過程時間長，且降雪比較均勻，500 hPa以下均為冷渦后部偏北流場，850 hPa溫度降至-20 ℃，屬于強冷空氣影響時段，此次過程為冷流性降雪。而2019年12月20日降雪發(fā)生時間短，有短時強降雪特征，850 hPa以上為偏西流場，850 hPa以下在渤海有弱切變線，地面場中渤海南部有輻合線，此次降雪過程為非冷流性降雪，由于系統(tǒng)局地性以及系統(tǒng)較弱的原因出現(xiàn)漏報。

2.2 物理量場差異

2.2.1 水汽輸送條件

對比2018—2019年大連地區(qū)兩次降雪過程的水汽輸送條件(圖略)，2018年12月7日08時至8日20時大連地區(qū)700 hPa水汽通量均小于2 g·cm-1·hPa-1·s-1，表明有水汽輸送，但輸送并不明顯。2019年12月19日08時大連南部地區(qū)700 hPa水汽通量為2～3 g·cm-1·hPa-1·s-1，19日14時至20日08時均小于2 g·cm-1·hPa-1·s-1，表明南部的水汽輸送條件更明顯。由水汽通量散度場分布可知(圖3)，2018年12月降雪過程從降雪開始前(7日08時)到降雪結(jié)束(8日14時)，大連上游地區(qū)為-5×10-6～0 kg·hPa-1m-2s-1的水汽輻合區(qū)，即渤海為水汽輻合區(qū)，大連地區(qū)位于水汽通量低值區(qū)。2019年降雪過程中，12月19日08時大連北部地區(qū)為-5×10-6～0 kg·hPa-1·m-2·s-1的水汽輻合區(qū)，南部為水汽輻散區(qū)，表明大連南部雖然水汽輸送條件較好，但并沒有輻合，不利于水汽累積。19日14時大連全區(qū)均為水汽輻合區(qū)，20時北部為水汽輻合區(qū)，南部為輻散區(qū)，20日02時全區(qū)均為水汽輻合區(qū)，此時水汽輻合較弱，不太穩(wěn)定。08時大連南部為-5×10-6～0 kg·hPa-1·m-2·s-1的強水汽輻合區(qū)，北部為水汽輻散區(qū)，此時大連南部水汽輻合條件穩(wěn)定，開始降雪。

850 hPa、925 hPa與700 hPa的水汽通量散度基本一致。2018年12月降雪過程從7日14時至8日08時在金普新區(qū)東部、普蘭店市區(qū)東南部及長?？h為-5×10-6～0 kg·hPa-1·m-2·s-1的水汽輻合區(qū)，其他時段全區(qū)均為水汽輻散區(qū)。2019年19日20時大連南部為-5×10-6～0 kg·hPa-1·m-2·s-1的水汽輻合區(qū)，20日02時至08時全區(qū)均為-5×10-6～0 kg·hPa-1·m-2·s-1的水汽輻合區(qū)。

綜上，2018年12月7—8日降雪過程前，大連上游地區(qū)中低層為水汽輻合區(qū)，表明大連上游地區(qū)即渤海地區(qū)中低層不斷有水汽輻合抬升，為其下游大連南部地區(qū)降雪提供水汽條件。2019年12月20日降雪過程前12—24 h，水汽輻合條件不太穩(wěn)定，至降雪過程前12 h大連南部地區(qū)低層水汽輻合條件穩(wěn)定建立并逐漸增強。兩次降雪過程水汽通量水平方向的輸送明顯不同，2018年12月7—8日降雪過程水汽通量水平方向的輸送為自西北向東南，水汽輻合條件較弱(圖3a)，2019年12月20日降雪過程水汽通量水平方向的輸送為自南向北，水汽輸送條件較好(圖3b)。冷流強降雪水汽是來自西北方的干冷空氣經(jīng)過渤海水面時不斷通過海氣相互作用向大氣輸送，暖洋面通過蒸發(fā)作用實現(xiàn)水汽輻合抬升，水汽蒸發(fā)量相對小，需長時間累積，洋面暖濕作用維持時間較長，持續(xù)輻合抬升有利于下游地區(qū)長時間降雪。非冷流中小尺度降雪的水汽主要來自南方暖濕空氣的水平輸送，水汽條件建立時間短，降雪時間也較短。

等值線為水汽通量，單位為g·cm-1·hPa-1·s-1；陰影為水汽通量散度輻合，單位為10-6 kg·hPa-1·m-2·s-1圖3 2018年12月7日20時(a)和2019年12月20日08時(b)大連地區(qū)850 hPa水汽通量和水汽通量散度Fig.3 The water vapor fluxes and their divergences at 850 hPa at 20:00 on December 7,2018 (a) and at 08:00 on December 20,2019 (b) in the Dalian area

2.2.2 大氣穩(wěn)定度

溫度直減率是判斷大氣穩(wěn)定度的重要指標之一，當溫度直減率等于1.0 ℃·(100 m)-1( 氣塊的干絕熱上升的溫度直減率) ，大氣處于絕對不穩(wěn)定狀態(tài)。當溫度直減率大于0.6 ℃·(100 m)-1( 氣塊絕濕熱上升的平均溫度直減率,其值在對流層低層小于對流層高層)，大氣處于條件不穩(wěn)定狀態(tài)。當溫度直減率小于0.6 ℃·(100 m)-1，大氣處于絕對穩(wěn)定狀態(tài)[18]。

2018年12月7—8日降雪過程，對流層中低層850 hPa與500 hPa之間的溫度差，大連地區(qū)及上游渤海地區(qū)均為14 ℃以下，溫度直減率為0.35 ℃·(100 m)-1，氣層非常穩(wěn)定。2019年12月20日降雪過程中，渤海、大連地區(qū)、黃海北部溫度差為18～21 ℃，溫度直減率為0.45～0.53 ℃·(100 m)-1，氣層也較穩(wěn)定，說明兩次降雪過程，中低層均處于穩(wěn)定狀態(tài)。近地面與850 hPa之間溫度差，2018年12月7—8日降雪過程前24 h，溫度直減率大于0.6 ℃·(100 m)-1，為0.7～0.8 ℃·(100 m)-1，降雪過程中，溫度直減率為0.6～0.7 ℃·(100 m)-1，氣層處于條件不穩(wěn)定狀態(tài)。2019年12月20日降雪過程，只在臨近降雪開始時溫度直減率才大于等于0.6 ℃·(100 m)-1，氣層剛達到條件不穩(wěn)定狀態(tài)，說明兩次降雪過程850 hPa以下均為不穩(wěn)定狀態(tài)，只是建立時間早晚、長短、強度不同。

綜上，兩次降雪過程，大連地區(qū)及上游渤海地區(qū)對流層中低層大氣非常穩(wěn)定，2018年12月7—8日比2019年12月20日更穩(wěn)定。低層至近地層，兩次降雪過程均為條件不穩(wěn)定狀態(tài)，說明兩次降雪過程均屬于不穩(wěn)定性降雪，但2018年12月7—8日提前12 h達到不穩(wěn)定條件，而2019年12月20日臨近降雪開始時才達到不穩(wěn)定條件，2018年12月7—8日降雪比2019年12月20日降雪更不穩(wěn)定。說明冷流性降雪由于暖濕洋面產(chǎn)生弱小擾動抬升，使低層較早建立不穩(wěn)定條件，冷流性降雪有時比非冷流性局地中小尺度降雪更不穩(wěn)定。

2.2.3 垂直運動

2018年12月7—8日降雪過程前及降雪過程中，500 hPa大連地區(qū)除莊河有-30～0×10-2Pa·s-1的弱上升運動外，其他地區(qū)及上游的渤海均為下沉運動，中心位于大連南部至西北部，為50×10-2Pa·s-1。925 hPa大連地區(qū)除東部和東北部為下沉運動外，大連其他地區(qū)及上游的渤海均為上升運動，中心位于瓦房店，為-60×10-2～-30×10-2Pa·s-1(圖4a和圖4b)。2019年12月20日降雪過程前(19日20時和20日02時)，500 hPa大連西部均為上升運動中心，其他地區(qū)為下沉運動，南部有下沉運動中心(50×10-2～100×10-2Pa·s-1)(圖略)，降雪前1 h(20日08時)，全區(qū)均為下沉運動(0～50×10-2Pa·s-1)(圖4c)。 19日20時925 hPa全區(qū)均為下沉運動，20日02—08時大連南部出現(xiàn)上升運動中心，為-40×10-2～0 Pa·s-1(圖4d)。

單位為10-2Pa·s-1圖4 2018年12月8日02時500 hPa(a)和925 hPa(b)、2019年12月20日08時500 hPa(c)和925 hPa(d)垂直運動場Fig.4 The vertical velocity fields at 500 hPa (a) and 925 hPa (b) at 02:00 on December 8,2018,and at 500 hPa (c) and 925 hPa (d) at 08:00 on December 20,2019

以上分析表明，兩次降雪過程垂直運動場上存在明顯差異，2018年12月7—8日降雪過程前12 h，大連地區(qū)及上游中低層均為上升運動，500 hPa為下沉運動，說明在冷流性降雪中，渤海暖濕洋面輻合抬升作用長時間持續(xù)是產(chǎn)生降雪的主要原因。2019年12月20日降雪過程前1 h，大連地區(qū)及上游形成中低層上升運動，500 hPa為下沉運動的形勢，說明非冷流性降雪上升運動主要與系統(tǒng)影響時間相對應。冷流性降雪中，渤海暖洋面作用時間長，抬升運動時間也相對較長。而非冷流性的中小尺度降雪過程只需要短時間的上升運動就會觸發(fā)降雪天氣，預報難度較大。

2.3 中小尺度特征

2.3.1 精細化網(wǎng)格產(chǎn)品

2018—2019年大連地區(qū)兩次降雪過程均屬于中小尺度天氣，可利用大連加密自動站資料、ECMWF_thin產(chǎn)品以及精細化(1 km×1 km)網(wǎng)格產(chǎn)品進行中小尺度特征分析。2018年12月7日和2019年12月19日地面風場見圖5。2018年12月7日08時大連及周邊均為一致的偏北流場(圖5a)，20時在大連市區(qū)至瓦房店南部形成弱的小氣旋，大連市區(qū)為偏東風和偏北風的輻合(圖5b)，該形勢一致維持至8日08時(圖5c)。2019年12月19日20時渤海、大連地區(qū)以及黃海均為偏北風(圖5d)，此時在遼寧西南部和天津北部有弱輻合線，20日08時在渤海中部(大連中南部的西部海域)有偏西風和偏南風的輻合線(圖5e)，而黃海西部靠近大連南部的地區(qū)為反氣旋，該形勢有利于渤海輻合線的維持，因此處于其下游的大連南部地區(qū)降雪持續(xù)時間較長。

圖5 2018年12月7日08時(a)、20時(b)、8日08時(c)和2019年12月19日20時(d)、20日08時(e)大連地區(qū)地面風場Fig.5 Surface wind fields at 08:00 (a),20:00 (b) on December 7,08:00 on December 8 (c),2018 and at 20:00 on December 19 (d),08:00 on December 20 (e),2019

利用精細化風場資料對地面渦度場進行分析表明，2018年12月7—8日降雪過程中，有正渦度大值(1×10-4s-1)，7日08時該大值區(qū)位于長興島至大連市區(qū)(圖6a)，而7日20時開始該大值區(qū)位于長興島至大連市區(qū)西北部(圖6b)，8日08時該大值區(qū)維持，同時，大連最南端旅順口區(qū)也出現(xiàn)大值區(qū)(圖6c)，表明冷流降雪落區(qū)根據(jù)風向位于中小尺度輻合抬升的下游，而冷流降雪區(qū)域正渦度值不大。2019年12月20日降雪過程中，從18日20時開始正渦度大值(1×10-4s-1)位于大連市區(qū)，一直維持至20日08時降雪前(圖6d和圖6e)，為大連市區(qū)出現(xiàn)強降雪提供了動力條件。

圖6 2018年12月7日08時(a)、20時(b)、8日08時(c)和2019年12月19日20時(d)、20日08時(e)大連地區(qū)地面渦度場 Fig.6 Surface vorticity fields at 08:00 (a),20:00 (b) on December 7,08:00 on December 8 (c),2018 and at 20:00 on December 19 (d),08:00 on December 20 (e),2019 in the Dalian area

2.3.2 雷達回波特征

大連地區(qū)三面環(huán)海的特殊地形，缺少上游觀測數(shù)據(jù)，需要借助多普勒雷達進行監(jiān)測。一般冷流性降雪最大回波強度為15～25 dBz，回波高度低于3 km。2018年12月7日夜間，大部分回波強度為15～25 dBz，雷達站西側(cè)零星回波的最大強度達30～35 dBz。從8日01:16徑向速度圖上看(圖7a)，雷達站西側(cè)20 km處有明顯風向輻合，與渤海暖濕洋面輻合抬升、強回波相對應，回波在高空西北風的影響下迅速向東南方向移動影響大連本站(圖7b)，與8日00—01時降雪較明顯時段對應。8日10:46,大連本站西北方向強回波面積達5 km×5 km(圖7c)，向東南方向移動。11:30，35 dBz強度回波完全經(jīng)過并且移出大連本站。 35 dBz強度回波5 min最大可出現(xiàn)0.2 mm降雪量，最小可出現(xiàn)0.1 mm降雪量，10—11時小時降雪量為0.6～1.2 mm，與實況小時降雪量為1 mm較為一致。11:30之后的回波強度為15～25 dBz，11—12時實況降雪量也相應減弱為0.8 mm，回波強弱變化與降雪第二個較明顯時段10—12時雪量演變相對應。

圖a、圖b和圖c仰角均為0.5°圖7 2018年12月8日01:16大連地區(qū)雷達(a)徑向速度、8日10:03(b)和10:46(c)基本反射率Fig.7 Radial velocity (a) at 01:16,reflectivity at 10:03 (b) and 10:46 (c),observed by radar on December 8,2018 in the Dalian area

從2018年12月8日10:29風廓線產(chǎn)品可以看出，冷流性降雪與水平風速的垂直演變存在一定的對應關系。1～2 km高度西北風明顯增大，冷流性降雪增強，此次過程1～2 km高度風速為8～16 m·s-1，2 km高度左右西北風風速最大達18～20 m·s-1，表明1 km以上有較強的冷空氣。而0～1 km高度近地層偏北風風速一直維持在8 m·s-1以下，表明強冷空氣還沒有影響到海面，海面仍有暖濕水汽抬升。當1 km以下近地層偏北風增大至8 m·s-1以上時，表明強冷空氣影響海面，水汽抬升減弱，冷流性降雪結(jié)束。

2019年12月20日09時，降雪從大連最南端旅順開始，降雪主體開始時間為10時。雷達回波平均強度為15～25 dBz，最大值達30～35 dBz，帶狀混合性回波沿海岸線自西南向東北移動，與近地層切變輻合前西南風場對應。08時回波整體強度弱、分散、邊界不明顯。09—10時回波出現(xiàn)整體發(fā)展，北側(cè)邊界開始清晰，降雪開始。11—12時為回波最強階段，且發(fā)展為西南—東北向帶狀，與低層切變線和地面輻合線位置對應，帶狀走向與回波移動方向基本一致，表明回波不斷經(jīng)過同一個地方，形勢有利于降雪增強。10—12時回波帶上有多個強中小尺度回波(圖8a)，且大連市區(qū)西南部回波帶中夾雜多個強度達30～35 dBz的片狀回波(圖8b)。這些小而強的回波沿回波帶向東北方向(大連市區(qū))移動，經(jīng)過大連市區(qū)的時間與短時強降水時段相對應。10:31，回波高度均為2 km及以下(圖8c)，說明水汽抬升不是很高，與弱切變相對應。13時影響大連地區(qū)的降雪回波強度和范圍開始減弱。

圖a和圖b仰角為0.5°圖8 2019年12月20日11:58(a)、10:31(b)大連地區(qū)雷達基本反射率和10:31(c)回波頂高Fig.8 Reflectivity at 11:58 (a) and 10:31 (b),echo tops (c) at 10:31 on December 20,2019 observed with radar in the Dalian area

3 結(jié)論

(1)2018年12月大連地區(qū)冷流性局地降雪過程高空均為西北氣流場控制，有較強冷平流，925～850 hPa溫度為-20 ～ -10 ℃。2019年12月大連地區(qū)非冷流性局地降雪過程，近地面至850 hPa存在風切變，地面有輻合線，850 hPa以上有逆溫層，有利于低空輻合運動的維持和加強。

(2)2018年12月大連地區(qū)冷流強降雪過程，水汽是來自西北方的干冷空氣經(jīng)過渤海水面時不斷通過海氣相互作用向大氣輸送水汽，暖洋面通過蒸發(fā)作用實現(xiàn)水汽輻合抬升，水汽蒸發(fā)量相對小，需要長時間累積，而洋面暖濕作用維持時間較長，持續(xù)輻合抬升有利于下游維持長時間降雪。2019年12月大連地區(qū)非冷流中小尺度降雪過程的水汽主要來自南方暖濕空氣的水平輸送，水汽條件建立時間短，降雪時間也較短。對比兩次降雪過程，大連地區(qū)及上游渤海地區(qū)對流層中低層大氣非常穩(wěn)定，但兩次降雪過程邊界層內(nèi)均為條件不穩(wěn)定狀態(tài)，屬于不穩(wěn)定性降雪，冷流性降雪不穩(wěn)定條件建立早，而且比非冷流的局地中小尺度降雪更不穩(wěn)定。表明冷流性降雪中，渤海暖洋面作用時間長，抬升運動時間也相對較長；而非冷流性的中小尺度降雪過程只需要短時間的上升運動就會觸發(fā)降雪天氣。

(3)大連地區(qū)冷流降雪時，降雪區(qū)域有偏東風和偏北風的輻合，上游有小氣旋，長興島至大連市區(qū)西北部有正渦度中心，冷流降雪落區(qū)根據(jù)風向位于中小尺度輻合抬升的下游。非冷流降雪時，降雪地區(qū)有偏西風和偏南風的輻合線，其下游有反氣旋，該形勢有利于輻合線的維持，有利于降雪時間的持續(xù)，降雪區(qū)域有正渦度中心，表明非冷流性中小尺度降雪落區(qū)位于中小尺度輻合抬升區(qū)。

(4)雷達回波圖表明，2018年12月冷流性局地降雪回波從西北向東南移動影響大連，2019年12月非冷流性局地降雪回波從西南向東北移動影響大連。冷流性局地降雪強回波面積大，經(jīng)渤海移到陸地略有減弱。非冷流性局地降雪回波在大連西南海上生成，帶狀回波走向與回波移動方向基本一致，帶狀回波上多發(fā)小面積的強回波，沿帶狀回波持續(xù)經(jīng)過同一個地方，形勢有利于降雪增強。冷流性局地降雪自底層到高層均為偏北風，非冷流性局地降雪前和降雪時近地面為南到西南風。