2021 年大興安嶺初春暴雪天氣過程分析

桂 花 ,孫向賓 ,吳樹森 ,李 冰 ,關(guān)鳳岐

(1.漠河市氣象局,黑龍江 漠河 165300；2.呼中區(qū)氣象局,黑龍江 呼中 165036；3.塔河縣氣象局,黑龍江 塔河 165200)

1 引言

暴雪是冬季常見的一種災(zāi)害性天氣，但大興安嶺地區(qū)春季也經(jīng)常有暴雪天氣過程[1]。受大氣環(huán)流和地形地貌的影響，2021 年3 月28-29 日，入春后的大興安嶺再次出現(xiàn)暴雪天氣過程，由于降雪強(qiáng)度大、影響范圍廣、持續(xù)時(shí)間長，為歷史罕見，造成了城鎮(zhèn)道路、高速公路嚴(yán)重受阻，機(jī)場關(guān)閉。強(qiáng)降雪同時(shí)伴有大風(fēng)和強(qiáng)降溫，給人民群眾的正常生活造成不同程度的影響[2]。本文著重對3 月末這次強(qiáng)降雪進(jìn)行分析，為今后提升高寒地區(qū)暴雪預(yù)報(bào)預(yù)測水平提供重要依據(jù)。

2 天氣過程概況

受蒙古氣旋云系和冷空氣活動(dòng)影響，大興安嶺從28 日05 時(shí)開始出現(xiàn)降水，由于氣溫降至0-（-1）℃，降水相態(tài)為雨夾雪，午后由于氣溫下降，降水相態(tài)由雨夾雪轉(zhuǎn)為雪，28 日夜間雪勢較強(qiáng)，多地出現(xiàn)大-暴雪，29 日白天系統(tǒng)減弱，降雪持續(xù)至下午基本結(jié)束。根據(jù)3 月28 日08 時(shí)-29 日08 時(shí)降水統(tǒng)計(jì)：北極村為17.4 mm，漠河為15.5 mm，呼中為10.7 mm，加格達(dá)奇為12.2 mm，達(dá)到暴雪量級，呼瑪、新林、塔河達(dá)到小到中雪。溫度方面，28 日最低氣溫漠河為-0.6℃，呼中為-1.5 ℃，加格達(dá)奇為1.2 ℃；29 日最低氣溫漠河為-1.1 ℃，呼中為0.1 ℃，加格達(dá)奇為0.2 ℃，溫度條件對降雪的形成極為有利。

3 天氣形勢分析

3.1 環(huán)流形勢

3 月份，東亞槽較偏弱，亞洲中高緯環(huán)流平直（圖1），影響我國的冷空氣勢力較弱，導(dǎo)致3 月全國范圍內(nèi)均出現(xiàn)氣溫異常，平均氣溫較同期偏高2.5 ℃，其中內(nèi)蒙古中東部、黑龍江西部較常年氣溫偏高4-6℃，加速積雪融化。3 月下旬東半球極渦減弱消失，貝加爾湖脊有所加強(qiáng)，同時(shí)東亞槽較中旬有所加強(qiáng)，經(jīng)向度加大，冷空氣活動(dòng)較中旬有所加強(qiáng)[3]。

圖1 2021 年3 月下旬歐亞500 hPa 平均位勢高度場

3.2 高空形勢特征

3 月下旬，歐亞大陸500 hPa 為“兩槽一脊”型，東槽位于貝加爾湖附近，為北南跨度較大的豎型大槽，西槽位于烏拉爾山以東，兩槽之間為一寬廣的蒙古高原弱脊，這與旬初的環(huán)流形勢有明顯調(diào)整[4]。3 月27 日，黑龍江省處于槽前的西風(fēng)帶。從溫度形勢分析，溫度線略落后等高線，大興安嶺位于溫度脊的-26-(-24) ℃之間，此時(shí)是較為有利的升溫過程。27 日夜間，蒙古高壓加強(qiáng)東移，東大槽被切斷成上下兩槽，上北槽位于黑龍江西北部，下槽北起內(nèi)蒙古滿洲里，南至北京（圖2），在上下兩槽之間形成一個(gè)低渦，低渦中心閉合線為528 dagpm。風(fēng)向也與氣壓場相配合發(fā)生改變，槽前東南風(fēng)，槽后為西北風(fēng)，利于水汽輸送，此時(shí)-28 ℃等溫線已經(jīng)移到漠河，這說明冷空氣在低槽的引導(dǎo)下正在侵入，有利于降水的產(chǎn)生。28日夜間-29 日白天，較強(qiáng)冷空氣橫掃黑龍江，29 日夜間冷渦東移，降水結(jié)束。

圖2 2021 年3 月27 日08 時(shí)500 hPa 高空圖

3.3 地面形勢特征

從3 月27 日20 時(shí)亞歐地面形勢圖來看，在蒙古國東部有一深厚低壓系統(tǒng)，低壓中心為990 hPa，并形成鋒面系統(tǒng)，緊隨其后為蒙古高壓，其中心值為1020 hPa，在蒙古高壓上方又有一強(qiáng)大的低壓系統(tǒng)，并有降雪產(chǎn)生，而大興安嶺北部為多云天氣。27 日從夜間開始，鋒面系統(tǒng)逐漸東移，北部低壓系統(tǒng)內(nèi)出現(xiàn)2 個(gè)低壓中心，并呈下壓趨勢，蒙古高壓勢力減弱南縮，為大興安嶺持續(xù)降雪提供了有利條件。從云圖可見，28-29 日內(nèi)蒙古東部、大興安嶺西部保持充足的水汽，28 日20 時(shí)地面圖上，低壓中心上部出現(xiàn)中雪，說明冷空氣勢力較強(qiáng)，29 日08 時(shí)降雪仍在持續(xù)，直至午后結(jié)束。

4 物理量分析

從水汽條件來看，3 月28 日08 時(shí)850 hPa 的2 g/(s·hPa·cm)高水汽舌從日本海經(jīng)黑龍江省西部一直伸展到大興安嶺地區(qū)，最大值達(dá)8 g/(s·hPa·cm)，此后，高水汽舌輸送通道東移，至20 時(shí)從日本海經(jīng)黑龍江省東部至大興安嶺維持高水汽通道，大興安嶺水汽通量長時(shí)間高于2 g/(s·hPa·cm)，為暴雪天氣提供了充足的水汽條件。而到了29 日08 時(shí)以后高于2 g/(s·hPa·cm)水汽區(qū)移出大興安嶺，大興安嶺水汽通量低于2 g/(s·hPa·cm)，輸送減弱，降雪逐漸停止。

從動(dòng)力條件來看，3 月28 日08 時(shí)從吉林至黑龍江省西部、內(nèi)蒙古東部850 hPa 表現(xiàn)為一致的上升運(yùn)動(dòng)，且＞10 Pa/s,大興安嶺大部上升速度＞20 Pa/s，尤其是大興安嶺西部＞30 Pa/s。隨著降雪持續(xù)，強(qiáng)上升運(yùn)動(dòng)區(qū)東移，20 時(shí)黑龍江省均處于-10 Pa/s 區(qū)域，而大興安嶺上升運(yùn)動(dòng)分布與08 時(shí)基本一致，而到了29日08 時(shí)大興安嶺上升運(yùn)動(dòng)較28 日20 時(shí)明顯減弱，僅在大興安嶺南部處于10-20 Pa/s。

從熱力條件來看，3 月28 日08 時(shí)從日本海經(jīng)黑龍江省西部到大興安嶺為高能舌，大興安嶺大部假相當(dāng)位溫高于16 ℃。同高水汽通量、強(qiáng)上升速度區(qū)一樣，高能舌也隨著時(shí)間推移向東移動(dòng)，28 日20 時(shí)高能舌經(jīng)黑龍江省中部到達(dá)大興安嶺，大興安嶺大部仍高于16 ℃。29 日08 時(shí)以后大興安嶺熱力條件逐漸轉(zhuǎn)差，大興安嶺從北向南假相當(dāng)位溫逐漸減小至16 ℃。

可見，正是由于水汽通量＞4 g/(s·hPa·cm) 輸送帶、上升運(yùn)動(dòng)＞20 Pa/s 區(qū)及假相當(dāng)位溫高于16 ℃能量輸送帶的長時(shí)間維持，才使得大興安嶺降雪得以持續(xù)，累積雪量大，達(dá)到暴雪強(qiáng)度。

5 強(qiáng)降雪過程預(yù)報(bào)

大興安嶺暴雪事件主要發(fā)生在冬季，但在秋季、春季發(fā)生強(qiáng)降雪的概率也很高，甚至?xí)霈F(xiàn)暴雪[6]，從ECMWF 極端天氣指數(shù)預(yù)報(bào)圖可見，3 月28 日08時(shí)-29 日08 時(shí)大興安嶺為異常降水區(qū)域覆蓋，極端降水概率超過了80.0 %分位。

為準(zhǔn)確預(yù)報(bào)這場春季暴雪天氣，各臺站采取多種降水模式進(jìn)行綜合分析，通過GRAPES、ECMWF、BEIJING 和SHAHGHAJ 等四種降水模式對比，降水時(shí)段、降水區(qū)域及穩(wěn)定性預(yù)報(bào)基本一致。中央氣象臺3 月28 日08 時(shí)24 h 降水預(yù)報(bào)明確了強(qiáng)降水區(qū)域和降水相態(tài)。針對此次強(qiáng)降雪過程，大興安嶺相關(guān)臺站提前發(fā)布了大-暴雪預(yù)報(bào)，漠河、呼中提前發(fā)布了暴雪藍(lán)色預(yù)警，加格達(dá)奇提前發(fā)布了暴雪黃色預(yù)警。