2021年11月秦皇島市一次強降雪天氣過程分析

尹碧文，毛智政，張晨宇，2，劉冰玉，劉昊野，郭鴻鳴#

1.秦皇島市氣象局，河北秦皇島 066000；2.秦皇島氣象災(zāi)害防御中心，河北秦皇島 066000

雪災(zāi)是我國冬半年最常見的氣象災(zāi)害，主要發(fā)生在青藏高原、北疆、內(nèi)蒙古和東北一帶，具有發(fā)生頻率高、持續(xù)時間長、波及范圍廣的特點[1-5]。強降雪在帶來巨大經(jīng)濟損失的同時，也會影響民眾日常生產(chǎn)生活的正常開展[6-7]。近幾年，我國嚴重雪災(zāi)事件頻發(fā)：2007年3月3—4日，遼寧遭遇罕見暴風(fēng)雪襲擊，最大降水量達到90 mm，沈陽全城癱瘓；2008年1月，我國南方地區(qū)連降大雪，出現(xiàn)了罕見的雪災(zāi)；2009年11月9—12日，華北、黃淮等地出現(xiàn)罕見暴雪，河北、山西、河南受災(zāi)嚴重；2012年11月9—14日，東北地區(qū)大部、內(nèi)蒙古中東部出現(xiàn)極端強降雪天氣，致使交通全面癱瘓；2021年11月5—8日，錫林郭勒盟出現(xiàn)大暴雪天氣，過程影響范圍廣、強度大、持續(xù)時間長，存在雨雪轉(zhuǎn)換特征，伴有霧霾、大風(fēng)、暴風(fēng)雪天氣[8]。因此，對秦皇島市暴雪過程進行分析總結(jié)，有利于提高預(yù)報準確率。

1 災(zāi)害天氣實況分析

11月6—8日秦皇島市出現(xiàn)強暴雪、寒潮、大風(fēng)過程。6日夜間到7日夜間秦皇島市各縣（區(qū)）出現(xiàn)小雨轉(zhuǎn)暴雪。全市平均降水量為26.3 mm，積雪深度3～17 cm，最大降水量和積雪深度均出現(xiàn)在盧龍，分別為31.3 mm和17 cm。具體降水量：青龍為17.9 mm，盧龍為31.3 mm，昌黎為29.6 mm，撫寧為28.1 mm，市區(qū)為24.4 mm；積雪深度：青龍為12 cm，盧龍為17 cm，昌黎為3 cm，撫寧為8 cm，市區(qū)為9 cm。共有27個站出現(xiàn)大風(fēng)天氣，極大風(fēng)出現(xiàn)在昌黎翡翠島無人站為24.8 m/s（10級），過程降溫幅度為11℃～13℃。雨雪轉(zhuǎn)換時間：北部山區(qū)在6日23:00；西部地區(qū)在7日04:00~05:00；沿海地區(qū)在7日08:00—09:00。降雪主要出現(xiàn)在7日09:00—12:00，最大降雪量出現(xiàn)在盧龍，7日07:00和08:00小時雪強為3.2 mm/h，其他縣區(qū)最強小時雪強分別為，秦皇島市站7日10:00時2.7 mm/h，撫寧7日09:00時2.7 mm/h，青龍06時和08：00時1.7 mm/h，昌黎09:00時2.8 mm/h。

2 成因分析

2.1 大尺度環(huán)流背景及高低空形勢場分析

2021年11月7日08:00，500 hPa上蒙古地區(qū)存在一高空槽，東移影響河北省，700 hPa和850 hPa上河北省西部都存在一切變線（圖1）。從近地層到700 hPa都有急流，急流深厚，且強度較大，達到20 m/s以上，為此次降雪提供水汽。地面上，秦皇島位于低壓底部，有地面輻合線存在，露點溫度差均小于2℃，地面東北風(fēng)將渤海海面的水汽吹向陸地，為降雪的持續(xù)提供良好的水汽條件。

圖1 2021年11月7日08：00時500 hPa（a）、700 hPa（b）、850 hPa（c）環(huán)流形勢和地面形勢（d）

中尺度分析場上，此次過程影響系統(tǒng)為冷渦下的高空槽，高空槽在東移過程中低層加強為閉合環(huán)流。從近地層到700 hPa都有急流，急流深厚，且強度較大，達到20 m/s以上。河北省存在濕區(qū)，配合西南急流提供的水汽，有利于降雪天氣的持續(xù)。

2.2 衛(wèi)星云圖和雷達分析

葵花衛(wèi)星云圖（圖2）上，7日08：00降雪云系位于秦皇島市上空，秦皇島市出現(xiàn)較強降雪，11:00主要在秦皇島市存在降雪云團，隨著高空槽東移減弱，云系減弱東移，8日08:00降雪云團完全移出河北省地區(qū)，過程已經(jīng)結(jié)束。

圖2 2021年11月7日08：00、11:00、8日08:00葵花衛(wèi)星云圖

從組合反射率（圖3）因子產(chǎn)品分析，此次降水為片狀回波，屬于層狀云穩(wěn)定性降水。在7日05:00左右降水較大時段，秦皇島除青龍外，其他地區(qū)基本被30 dBz以上回波覆蓋，其中盧龍雷達附近回波最強可達45~50 dBz。同時段1.5°仰角基本速度圖產(chǎn)品上，底層為東北急流，中高層為西南急流，雷達中心存在牛眼結(jié)構(gòu)。垂直方向上有較強風(fēng)切變，且維持到7日白天。說明底層有冷墊，中高層為暖平流，冷暖空氣交匯，有利于降雪天氣持續(xù)。

圖3 2021年7日05:00組合反射率（a）和徑向速度（b）

此次過程涉及相態(tài)轉(zhuǎn)換（圖4），11月6日夜間以雨為主，7日凌晨至早晨自西北向東南逐步轉(zhuǎn)為雪。3.3°仰角上，在7日1:00距雷達40 km左右有一圈低值區(qū)，說明此處為融化層高度，融化層以下為雨或雨夾雪為主，03:00西北部亮帶開始向雷達中心移動，并于04:00逐步消失，說明此時西部北部地區(qū)粒子相態(tài)開始趨于統(tǒng)一，由雨夾雪轉(zhuǎn)為純雪相態(tài)。之后亮帶進一步向東南方向縮小，至完全消失，9:00左右，全市全部轉(zhuǎn)為純雪天氣。

圖4 雙偏振雷達相關(guān)系數(shù)產(chǎn)品

2.3 物理量分析

2.3.1 水汽條件對此次過程的物理量進行分析，在相對濕度上，中低層從11月6—8日相對濕度均在80%以上，7日0:00—20:00主要降水時段80%以上相對濕度可達200 hPa高度，說明濕層深厚，水汽充沛。

2.3.2 動力條件散度圖（圖5）上，11月7日0:00~20:00，750~950 hPa散度為負值，說明中低層有輻合，中高層700~400 hPa散度為正值，為輻散，說明此時有較強垂直運動，尤其7日08:00~12:00，輻合輻散均達到最大，與實況中較強降雪時段相對應(yīng)。7日0:00~20:00，850~300 hPa有明顯負速度區(qū)，其中7日08:00左右負速度最強，說明此時有強上升運動，與實況相對應(yīng)。

圖5 40°N、120°E散度（a）、垂直速度（b）和風(fēng)場疊加的時間垂直剖面圖

溫度圖（圖6）上，從6—8日中低層氣溫明顯下降，900~700 hPa存在明顯逆溫，說明低層冷空氣與中層暖濕空氣交匯，有利于系統(tǒng)的發(fā)展，使降水增強。其中青龍在7日03:00左右850 hPa溫度降到-4℃，并持續(xù)降低，925 hPa溫度也在-2℃以下，滿足雨雪轉(zhuǎn)換指標，此時青龍由雨夾雪轉(zhuǎn)為純雪天氣。秦皇島925溫度低于-4℃，850 hPa氣溫在7日08:00左右開始降至-4℃以下，達到雨雪轉(zhuǎn)換指標，實況沿海地區(qū)8:00~09:00時出現(xiàn)純雪天氣。

圖6 40.4°N、119.4°E（a）、40°N、120°E（b）溫度和風(fēng)場疊加的時間垂直剖面圖

2.3.3 探空曲線分析高層為偏西風(fēng)或西南急流，風(fēng)速均在20 m/s以上，低層?xùn)|北急流，強的垂直風(fēng)切變有利于系統(tǒng)維持（圖7）。底層為東北風(fēng)，可為底層提供水汽，整層的濕層深厚，可達400 hPa。850~800 hPa有逆溫，有利于系統(tǒng)發(fā)展，使降雪強度偏大。此次降雪過程為冷渦下的高空槽造成的降雪天氣。

圖7 7日08：00樂亭T-logP圖

3 總結(jié)

此次過程是由高層槽、中低層切變線配合地面冷鋒產(chǎn)生的一次降雪過程，降雪量達到暴雪；降雪過程中的水汽條件、熱力條件和動力條件較好，利于降雪天氣的持續(xù)；秦皇島地區(qū)冬季降水過程中的底層偏東風(fēng)對降水的發(fā)生和維持有重要的作用。