2020年2月13—14日秦皇島一次大范圍降雪天氣過程分析

摘要 選取高空、地面等氣象探測資料，對2020年2月中旬秦皇島一次降雪天氣過程進(jìn)行分析，結(jié)果表明：此過程發(fā)生前，亞洲中高緯環(huán)流形勢為“1槽1脊”型，有1個(gè)冷中心為-36.0 ℃的切斷低渦分布于蒙古一帶，冷空氣南下影響我國華北。在高空槽、中低層切變線、地面倒槽等系統(tǒng)的影響下，產(chǎn)生了降雪天氣。降雪期間秦皇島有明顯的濕區(qū)，在低空西南風(fēng)將南方的水汽持續(xù)輸送，同時(shí)東北風(fēng)將渤海海面的水汽持續(xù)輸送，提供了豐富的水汽條件。近地層偏東風(fēng)具有冷墊作用，使得925 hPa以下低空溫度急劇下降至-6.0 ℃，氣溫下降幅度較大，有利于降水向降雪的現(xiàn)象轉(zhuǎn)換。高空輻散、低空輻合的配置促進(jìn)垂直運(yùn)動(dòng)的產(chǎn)生，提供了有利的動(dòng)力條件。降雪發(fā)生初期，雷達(dá)速度產(chǎn)品存在顯著的急流特征，急流帶來的強(qiáng)水汽輸送和強(qiáng)垂直風(fēng)切變是此次降雪發(fā)生發(fā)展的關(guān)鍵因素。

關(guān)鍵詞 秦皇島；降雪天氣；天氣形勢；物理量

中圖分類號：P458.1+2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：2095–3305（2023）03–0074-03

降雪天氣是我國大部分地區(qū)冬半年影響范圍最大、危害極強(qiáng)的自然災(zāi)害，經(jīng)常對交通運(yùn)輸、通信、電力等領(lǐng)域造成巨大的損失，嚴(yán)重時(shí)，還會(huì)造成人員傷亡事故[1]。隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，對降雪天氣精細(xì)化預(yù)報(bào)的要求越來越高。

全球性持續(xù)變暖的氣候背景下，極端天氣頻發(fā)引起了許多學(xué)者對強(qiáng)降雪天氣的分析，也得出了許多對降雪預(yù)報(bào)有用的研究結(jié)論。劉艷杰等[2]對冀中南一次回流強(qiáng)降雪過程成因進(jìn)行分析，得知高空500 hPa槽與低空700 hPa、850 hPa切變線相配合，地面為回流形勢，冷空氣隨高壓底部偏東氣流西進(jìn)形成冷墊，暖濕空氣向上爬升產(chǎn)生降水。萬瑜等[3]對新疆中天山一次城市暴雪天氣展開分析，發(fā)現(xiàn)是由于南、北兩支鋒區(qū)在中亞一帶匯集后東移發(fā)展產(chǎn)生的，過程來臨前散度和垂直速度的結(jié)構(gòu)均為高層輻散、低層輻合；降雪地區(qū)發(fā)生了東南大風(fēng)，地面溫度急劇上升，氣壓下降，帶來了有利的熱力條件；在冷空氣的作用下和受城市熱島效應(yīng)的影響，強(qiáng)降雪在氣溫偏高城區(qū)發(fā)生的概率很高，并且降雪中心通常發(fā)生于鋒區(qū)。吳春龍等[4]通過對2015年鄂倫春旗一次降雪天氣過程進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)其主要是在暖濕空氣與強(qiáng)冷空氣的共同影響下形成的。田秀霞[5]、孫建華[6]、李青

春[7]、趙思雄[8]、張迎新等[9]深入探究了我國華北地區(qū)降雪天氣，均認(rèn)為我國華北平原冬季降雪過程多與回流形勢有關(guān)，一種重要的環(huán)流形勢是“高壓后部回流型”，如回流和河套以西區(qū)域東移的高空槽進(jìn)行配置，產(chǎn)生華北錮囚鋒，會(huì)推動(dòng)華北平原發(fā)生大面積雨雪天氣。這與當(dāng)?shù)氐牡乩砦恢煤偷匦谓Y(jié)構(gòu)聯(lián)系密切，當(dāng)冷空氣區(qū)域偏北亦或者由于較淺薄且無法翻越太行山和燕山山脈時(shí)，往往不會(huì)直接對華北地區(qū)產(chǎn)生影響，而是東移且沿地勢較低的東北平原、渤海灣南下，且朝西“回灌”，在華北地區(qū)產(chǎn)生高壓后部回流形勢。

秦皇島地處河北省東北部，屬于暖溫帶半濕潤大陸性季風(fēng)氣候，四季分明。年平均溫度為11.1 ℃，平均最高氣溫為24.8 ℃，最低溫度為-8.9 ℃，年平均降水602.3 mm。雖然秦皇島冬季降雪天氣不多，但一旦遭遇強(qiáng)降雪天氣，對交通、通信、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等均會(huì)產(chǎn)生不同程度的影響。采用多種探測資料進(jìn)行診斷分析，對掌握當(dāng)?shù)亟笛┨鞖獾男纬蓹C(jī)制、提高預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率有重要作用。

1 降雪天氣概況

2020年2月中旬，受冷空氣影響的秦皇島出現(xiàn)降雪天氣過程。2月14日青龍出現(xiàn)中雪，其余測站均出現(xiàn)大雪。最大降雪量8.5 mm，最大降雪強(qiáng)度1.9 mm/h，均出現(xiàn)在盧龍；積雪深度青龍2 cm，其余測站5～8 cm，此次降雪給秦皇島帶來諸多不利影響。

2 天氣形勢分析

在本次強(qiáng)降雪天氣發(fā)生前的 500 hPa形勢場上，2月14日08：00亞洲中高緯環(huán)流形勢為“1槽1脊”型，有1個(gè)冷中心為-36.0 ℃的切斷低渦分布于蒙古一帶，冷空氣南下對我國華北一帶產(chǎn)生影響，下游具備阻擋形勢，系統(tǒng)影響的時(shí)間很長（圖1a）。700 hPa形勢場上有低渦出現(xiàn)在河套北邊區(qū)域，渦前正渦度平流促使渦不斷前移，系統(tǒng)越來越強(qiáng)，并且出現(xiàn)閉合環(huán)流（圖1b）。850 hPa和925 hPa低空分布著切變線，并且逐漸形成閉合環(huán)流（圖1c）。地面形勢場上，有一中心值為1 070 hPa的強(qiáng)冷高壓分布在蒙古一帶，秦皇島及其周邊主要受高壓前部地面倒槽的影響（圖1d）。2月14日當(dāng)?shù)刂饕軚|北風(fēng)影響，具備冷墊和促進(jìn)水汽輸送的效能，同時(shí)分布著地面輻合線，促進(jìn)了降雪天氣的發(fā)生。由上述情況可見，在高空槽、中低層切變線、地面倒槽等系統(tǒng)的影響下，該地區(qū)產(chǎn)生了降雪天氣。與此同時(shí)，秦皇島一帶有明顯的濕區(qū)，低空西南急流與地面偏東風(fēng)共同推動(dòng)了水汽持續(xù)輸送，為本次過程提供了有利的條件。

3 物理量場分析

3.1 水汽條件

水汽條件是降雪天氣發(fā)生的必要條件之一。通過對降雪期間水汽通量散度剖面場進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)（圖2），2020年2月13日08：00，水汽通量散度從正值變?yōu)樨?fù)值，意味著水汽通道漸漸被打開。在低空西南風(fēng)的作用下，源于南方的水汽持續(xù)向秦皇島地區(qū)輸送；與此同時(shí)，低空東北風(fēng)將渤海海面的水汽持續(xù)輸送。2月13日20：00水汽通量散度負(fù)值為最大狀態(tài)，這意味著2月13日晚上至2月14日白天水汽條件都有利于降雪天氣的產(chǎn)生。

3.2 熱力條件

由此次降雪期間本地溫度剖面場可知（圖3），2020年2月14日白天秦皇島低空分布著逆溫，850～925 hPa溫度偏高，不滿足降雪指標(biāo)。然而近地層偏東風(fēng)具有冷墊作用，使得 925 hPa以下低空溫度急劇下降至-6.0 ℃，氣溫下降幅度較大，有利于降水向降雪的現(xiàn)象轉(zhuǎn)換。2月14日850 hPa暖平流比較弱，降雪粒子不能全部融化為降水。

3.3 動(dòng)力條件

對降雪期間渦度剖面進(jìn)行分析（圖4a）可知，2020年2月13日中高層屬于負(fù)渦度，400 hPa處分布著渦度中心，低空屬于正渦度，且數(shù)據(jù)比較??；2月14日負(fù)渦度中心上升至300 hPa；低層正渦度越來越強(qiáng)，中心高度上升至850 hPa，

這意味著系統(tǒng)厚度有所增加，發(fā)展特別旺盛。對散度剖面場進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)（圖4b），2月13—14日，高空為正，呈輻散狀態(tài)，低空為負(fù)值，為輻合狀態(tài)，系統(tǒng)垂直運(yùn)動(dòng)顯著，為本次過程的形成提供了有利的動(dòng)力條件。

4 雷達(dá)探測資料分析

通過對雷達(dá)基本速度產(chǎn)品進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，在天氣發(fā)生之初，秦皇島市高空和低空均存在急流。2020年2月14日14：00～15：00 1.5°仰角處存在牛眼結(jié)構(gòu)（圖5a、5b），2月14日18：00低空急流越來越弱（5c）。低空屬于東北急流，形成冷墊，中高層西南急流也給予了很強(qiáng)的水汽輸送。此外，垂直方向風(fēng)切變促使系統(tǒng)移動(dòng)速度越來越慢，推動(dòng)了降雪天氣的形成。

5 結(jié)論

（1）此過程發(fā)生前，亞洲中高緯環(huán)流形勢為“1槽1脊”型，有1個(gè)冷中心為-36.0 ℃的切斷低渦分布于蒙古一帶，冷空氣南下影響我國華北。在高空槽、中低層切變線、地面倒槽等系統(tǒng)的影響下，秦皇島產(chǎn)生了降雪天氣。

（2）降雪期間，秦皇島一帶有明顯的濕區(qū)，低空西南急流與地面偏東風(fēng)共同推動(dòng)了水汽持續(xù)輸送，為此過程發(fā)生提供了有利的條件。

（3）在低空西南風(fēng)的作用下，源于南方的水汽持續(xù)向秦皇島地區(qū)輸送。同時(shí)，低空東北風(fēng)將渤海海面的水汽持續(xù)輸送，提供了豐富的水汽條件。

（4）近地層偏東風(fēng)具有冷墊作用，使得925 hPa以下低空溫度急劇下降至-6.0 ℃，氣溫下降幅度比較大，有利于降水向降雪天氣現(xiàn)象的轉(zhuǎn)換。高空輻散、低空輻合的配置促進(jìn)了垂直運(yùn)動(dòng)的產(chǎn)生，提供了有利的動(dòng)力條件。

（5）降雪發(fā)生初期，雷達(dá)速度產(chǎn)品具有顯著的急流特征，急流帶來的強(qiáng)水汽輸送和強(qiáng)垂直風(fēng)切變是發(fā)生發(fā)展的關(guān)鍵因素。

參考文獻(xiàn)

[1] 趙俊榮，楊雪，藺喜祿，等.一次致災(zāi)大暴雪的多尺度系統(tǒng)配置及落區(qū)分析[J].高原氣象，2013，32（1）：201-210.

[2] 劉艷杰，馬庚雪，周玉都.冀中南一次回流強(qiáng)降雪過程成因分析[C]//第31屆中國氣象學(xué)會(huì)年會(huì)S2 災(zāi)害天氣監(jiān)測、分析與預(yù)報(bào).[出版者不詳]，2014.

[3] 萬瑜，竇新英.新疆中天山一次城市暴雪過程診斷分析[J].氣象與環(huán)境學(xué)報(bào)，2013，29（6）：8-14.

[4] 吳春龍，張煒光，侯海婷.鄂倫春旗地區(qū)2015年一次降雪過程分析[J].農(nóng)村經(jīng)濟(jì)與科技，2017，28（16）：20.

[5] 田秀霞，宋曉輝，程序，等.華北南部一次回流暴雪天氣的診斷分析[J].氣象與環(huán)境學(xué)報(bào)，2011，27（1）：35-39.

[6] 孫建華，趙思維.華北地區(qū)“12·7”降雪過程的數(shù)值模擬研究[J].氣候與環(huán)境研究，2003（4）：387-401.

[7] 李青春，程叢蘭，高華，等.北京一次冬季回流暴雪天氣過程的數(shù)值分析[J].氣象，2011，37（11）：1380-1388.

[8] 趙思雄，孫建華，陳紅，等.北京“12·7”降雪過程的分析研究[J].氣候與環(huán)境研究，2002（1）：7-21.

[9] 張迎新，張守保，裴玉杰，等.2009年11月華北暴雪過程的診斷分析[J].高原氣象，2011，30（5）：1204-1212.

責(zé)任編輯：黃艷飛

Analysis of A Large-scale Snowfall Weather Process in Qinhuangdao on February 13-14， 2020

Fu Yi-han et al（College of Oceanography and Meteorology， Guangdong Ocean University， Zhanjiang， Guangdong 524000）

Abstract Analyzed a snowfall process in Qinhuangdao in the middle of February 2020 by selecting meteorological observation data such as upper air and ground. The results showed that before this process， the circulation situation in the middle and high latitudes of Asia was of “one trough and one ridge” type， and there was a cut off low vortex with a cold center of - 36.0 ℃ distributed in Mongolia， and the cold air flows southward to affect North China. Under the influence of such systems as high trough， shear line at middle and low levels， and ground trough， snowfall weather has occurred. During the snowfall， Qinhuangdao has obvious wet areas. The southwest wind at low altitude continuously transports water vapor in the south， while the northeast wind continuously transports water vapor in the Bohai Sea， providing rich water vapor conditions. The easterly wind near the ground has a cold cushion effect， which made the low altitude temperature below 925 hPa drop sharply to - 6.0 ℃， with a large drop in temperature， which was conducive to the conversion of precipitation to snowfall. The configuration of upper level divergence and lower level convergence promotes the generation of vertical motion and provides favorable dynamic conditions. At the beginning of snowfall， radar speed products have significant jet characteristics. Strong water vapor transport and strong vertical wind shear brought by jet were the key factors for the occurrence and development of this snowfall.

Key words Qinhuangdao; Snow weather; Weather situation; Physical quantity

作者簡介 付懿涵（2004—），女，河北盧龍人，主要從事大氣科學(xué)研究。*通信作者：張智華（1978—），女，河北盧龍人，副研級高級工程師，主要從事綜合氣象業(yè)務(wù)研究。E-mail：yiz125265861@qq.com。

收稿日期 2023-01-12