2015年11月23—24日魯南暴雪天氣過(guò)程診斷分析

于富榮　高安春　王慶華　于旭平　胡順起　朱義青

摘要 利用常規(guī)觀測(cè)資料、自動(dòng)站資料以及NCEP 1°×1°再分析資料對(duì)2015年11月23—24日魯南暴雪過(guò)程進(jìn)行診斷分析。研究表明：南支槽與沿中層鋒區(qū)東移的西風(fēng)槽的先后影響是暴雪持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)的主要原因。925 hPa從東北平原、渤海、山東半島回流的強(qiáng)冷空氣不但起冷墊作用，而且在雨雪相態(tài)轉(zhuǎn)換中起主要作用，暴雪位于700 hPa西南急流核下風(fēng)方的西南氣流的風(fēng)速輻合區(qū)內(nèi)、850 hPa切變線附近和925 hPa東北急流內(nèi)。小時(shí)雨雪強(qiáng)度與700 hPa西南氣流和925 hPa東北急流的強(qiáng)度相對(duì)應(yīng)，即西南氣流和東北氣流強(qiáng)時(shí)，小時(shí)雨雪量強(qiáng)，700 hPa轉(zhuǎn)為西北氣流時(shí)，降雪過(guò)程結(jié)束，925 hPa東北氣流迅速減弱。由于逆溫層的存在，850 hPa -4 ℃雨雪轉(zhuǎn)換指標(biāo)失真，本次過(guò)程中925 hPa和1 000 hPa轉(zhuǎn)雪后均在-2 ℃以下。

關(guān)鍵詞 暴雪；回流；急流；逆溫；魯西南；2015年11月23—24日

中圖分類號(hào) P458.121 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-5739（2016）21-0202-04

暴雪是山東冬季常見的災(zāi)害性天氣之一，不僅給人民的生活帶來(lái)很大的不便，還給工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)巨大的損失。廣大的學(xué)者對(duì)其形成機(jī)制進(jìn)行了大量的分析研究，得出了一系列有價(jià)值的研究成果[1-8]。張 芹等[7]對(duì)山東省2013年4月19—20日的歷史極端降雪過(guò)程進(jìn)行了診斷分析，指出強(qiáng)降水區(qū)位于最大上升運(yùn)動(dòng)中心的偏北一側(cè)；陳雪珍等[1]對(duì)華北暴雪過(guò)程中的急流特征進(jìn)行分析，得到了高低空急流對(duì)暴雪的維持和加強(qiáng)機(jī)制。本文應(yīng)用常規(guī)觀測(cè)資料、自動(dòng)站資料以及NCEP 1°×1°逐6 h再分析資料對(duì)2015年11月23—24日魯南暴雪過(guò)程進(jìn)行診斷分析。

1 天氣過(guò)程概況

2015年11月23—24日，山東出現(xiàn)大范圍降雪天氣，全省平均降雪量18.1 mm，此次過(guò)程以雨開始，于23日中午前后自魯西北開始逐漸轉(zhuǎn)雪。從過(guò)程降水量來(lái)看，魯南地區(qū)出現(xiàn)特大暴雪（圖1），最大積雪深度出現(xiàn)在濟(jì)寧兗州32.0 cm。兗州地區(qū)過(guò)程降雨量（含過(guò)程初期的小雨）分布如圖2所示。期間氣溫持續(xù)降低，大部地區(qū)達(dá)到寒潮的降溫幅度。

本次雨雪過(guò)程持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)達(dá)24 h以上，具有降雪持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)（12 h以上）、過(guò)程降雪量大、小時(shí)降雪量相對(duì)比較均勻的特點(diǎn)。

2 降雪成因分析

2.1 環(huán)流背景與影響系統(tǒng)

本次過(guò)程為橫槽型寒潮伴有暴雪、大風(fēng)、強(qiáng)降溫過(guò)程。在冷空氣堆積階段，500 hPa橫槽內(nèi)伴有-40 ℃的冷中心，地面冷高壓中心達(dá)1 060 hPa，橫槽南部從新疆東部到四川盆地有階梯槽東移，受此階梯槽影響，山東21—25日均有間歇性降水過(guò)程。

2015年11月23日8：00，500 hPa亞歐中高緯地區(qū)從鄂海到西西伯利亞?wèn)|部總體為一橫槽形式，烏山到貝湖以北的中西伯利亞地區(qū)為一阻塞高壓，橫槽南部的西風(fēng)帶內(nèi)，新疆東部地區(qū)有短波槽東移，青藏高原東部有南支槽發(fā)展，到23日20：00，500 hPa中緯度環(huán)流平直，西南氣流已經(jīng)覆蓋了四川盆地以東、38°N以南地區(qū)，500 hPa西南氣流的發(fā)展、維持，有利于低空四川盆地以東地區(qū)輻合系統(tǒng)的東移影響；700 hPa，南支槽前西南氣流逐漸加強(qiáng)，23日20：00，西南急流（≥12 m/s）已達(dá)魯西南、魯南地區(qū)，24日8：00，蘇皖北部西南急流躍增到20 m/s以上，西南急流為暴雪過(guò)程提供了持續(xù)充足的水汽條件，本次特大暴雪即位于700 hPa西南急流核的下風(fēng)方的風(fēng)速輻合區(qū)內(nèi)，24日20：00，700 hPa轉(zhuǎn)為西北氣流后，降雪過(guò)程結(jié)束；850 hPa層，雨雪過(guò)程期間，從四川盆地到魯南地區(qū)始終維持了一條東北—西南向的切變線，切變線兩側(cè)東北風(fēng)與東南風(fēng)均達(dá)到急流程度，東南急流是此次暴雪過(guò)程的另一個(gè)水汽輸送通道，暴雪落區(qū)位于850 hPa切變線附近，是由于冷暖空氣長(zhǎng)時(shí)間在切變線內(nèi)交匯所致，此外，23日8：00，隨著500 hPa北支槽東移到蒙古國(guó)東部到我國(guó)黑龍江的東北部地區(qū)，北支槽后的北到東北風(fēng)迅速沿東北平原、華北平原南下，850 hPa鋒區(qū)位于華北地區(qū)，鋒區(qū)前沿南移到魯西北到魯北地區(qū)，5個(gè)緯距內(nèi)約有6根間隔4 ℃的等溫線（溫差達(dá)24 ℃）；925 hPa，23日從渤海、山東半島回流的冷空氣向南直接越過(guò)長(zhǎng)江，并逐漸加強(qiáng)，23日20：00到24日，山東東北風(fēng)均維持在12 m/s以上，24日20：00，東北風(fēng)迅速減弱（圖3）。

2.2 診斷分析

2.2.1 水汽條件與低空急流的作用。從各層水汽通量散度與風(fēng)場(chǎng)的演變可以看出：23日20：00 700 hPa圖上，四川東部到河南一帶已為強(qiáng)盛的西南風(fēng)，西北地區(qū)大部、華北地區(qū)、山東的西部均為水汽通量散度負(fù)值區(qū)，說(shuō)明水汽在此輻合，24日2：00（圖4）西南風(fēng)加強(qiáng)，魯南地區(qū)存在強(qiáng)的風(fēng)速的輻合，水汽輻合區(qū)東移，為華北地區(qū)大部、東北地區(qū)及山東，水汽輻合中心位于山東，中心值-2.5×10-7 g/（cm2·hPa·s），魯東南、魯中的水汽輻合更強(qiáng)一些，低層強(qiáng)水汽輻合區(qū)在西南地區(qū)，850 hPa魯南為弱輻合區(qū)，925 hPa魯南為弱輻散區(qū)，這與形勢(shì)場(chǎng)上的高壓外圍相對(duì)應(yīng)。由此可以看出此時(shí)段魯南的強(qiáng)降雪的水汽輻合在700 hPa上最明顯，低層850 hPa和925 hPa相對(duì)差一些。

2.2.2 動(dòng)力條件分析。將暴雪區(qū)（114°～120°E）沿35°N做垂直速度剖面圖（圖5），從其發(fā)展演變可以看出：強(qiáng)降雪期間，11月24日2：00，暴雪區(qū)上空800 hPa以上為上升運(yùn)動(dòng)區(qū)，上升運(yùn)動(dòng)區(qū)發(fā)展到300 hPa附近，強(qiáng)上升運(yùn)動(dòng)中心位于500 hPa附近，中心值為-2.0×10-3 hPa/s，800 hPa以下，大部分上升運(yùn)動(dòng)不明顯，這與形勢(shì)場(chǎng)上的高壓外圍相對(duì)應(yīng)。

2.2.3 熱力條件分析。從假相當(dāng)位溫的剖面圖（圖6）的分布和演變可見，降雪期間暴雪區(qū)（114°～120°E）上空，800～950 hPa之間始終存在一條東西向的假相當(dāng)位溫等值線密集帶，即能量鋒區(qū)所在，且鋒區(qū)上部為假相當(dāng)位溫大值區(qū)，下部為相對(duì)的低值區(qū)，說(shuō)明大氣層結(jié)穩(wěn)定，沒有對(duì)流性天氣發(fā)生。

3 降水相態(tài)分析

3.1 探空?qǐng)D分析

從探空?qǐng)D（圖7）可見：①濕層變化。降水開始前的3～5 h內(nèi)，700 hPa以下的露點(diǎn)曲線與層結(jié)曲線近乎重合，說(shuō)明700 hPa以下大氣近乎飽和，降水（雨雪）過(guò)程中，濕層逐漸向上擴(kuò)大到500 hPa以上，到24日20：00，降雪結(jié)束后，濕層又下降到700 hPa以下。②逆溫層。降水開始前，850 hPa到地面已經(jīng)開始出現(xiàn)逆溫，雨雪過(guò)程中，850 hPa以下氣溫均下降，徐州23日20：00到24日8：00期間，925 hPa氣溫由1 ℃銳降為-6 ℃，925 hPa上下氣溫的銳降對(duì)雨雪轉(zhuǎn)換起重要作用，但850 hPa及地面氣溫長(zhǎng)時(shí)間在0 ℃附近。③0 ℃層變化。降水開始前，0 ℃層處于3 km附近高度，23日20：00 0 ℃層迅速下降到1 000 hPa附近上部，24日8：00之后，已穩(wěn)定在1 000 hPa下面，本次過(guò)程中，1 000 hPa氣溫下降到0 ℃與地面由雨夾雪轉(zhuǎn)為雪近乎吻合。

綜上所述，降水開始前，700 hPa低空西南急流（≥12 m/s）已經(jīng)建立，23日20：00，徐州西南風(fēng)12 m/s，青島西北風(fēng)12 m/s，但到24日8：00，徐州西南風(fēng)迅速加強(qiáng)到22 m/s，而青島西南風(fēng)僅為8 m/s，強(qiáng)烈的西南氣流的風(fēng)速輻合與魯南雨雪加強(qiáng)時(shí)段相對(duì)應(yīng)，24日20：00，700 hPa轉(zhuǎn)為西北風(fēng)后降雪結(jié)束；降水開始前，925 hPa以下風(fēng)向不一致，風(fēng)速小，降水（雪）開始后，925 hPa以下為一致的東北風(fēng)，且風(fēng)速加強(qiáng)到12 m/s以上，925 hPa以下從高緯度回流的冷空氣墊有利于上升氣流的發(fā)生發(fā)展和維持，并且在相態(tài)轉(zhuǎn)換中起重要作用，降水結(jié)束后925 hPa風(fēng)速迅速減弱到4 m/s；降水過(guò)程中，300 hPa以上高空急流達(dá)44 m/s以上，高空風(fēng)強(qiáng)烈的抽吸作用有利于上升氣流的維持和加強(qiáng)。

3.2 雷達(dá)回波分析

3.2.1 雷達(dá)回波徑向速度產(chǎn)品分析（圖8）。降水開始初期底層先開始出現(xiàn)東北氣流，到了23日0：00前后底層的東北風(fēng)明顯增強(qiáng)，1.0 km上下出現(xiàn)一支東北風(fēng)急流，中層開始觀測(cè)到西南氣流。強(qiáng)降雪階段底層為東北風(fēng)，高層為西南風(fēng)，底層?xùn)|北風(fēng)中存在明顯的牛眼狀結(jié)構(gòu)。中高層的西南氣流逐漸加強(qiáng)，在24日6：00前后，出現(xiàn)一支西南急流，水汽條件的加強(qiáng)與降水強(qiáng)度的加大密切相關(guān)。降雪結(jié)束階段底層的東北風(fēng)減弱，東北風(fēng)之上開始轉(zhuǎn)為西北風(fēng)，降雪逐漸結(jié)束。

3.2.2 強(qiáng)度剖面產(chǎn)品分析（圖9）。本次降水過(guò)程發(fā)生在冬季，但是過(guò)程中臨沂雷達(dá)回波的強(qiáng)度卻達(dá)到了48 dBZ，而且維持時(shí)間很長(zhǎng)，在形態(tài)分布上也明顯區(qū)別于零度層亮帶，因此對(duì)過(guò)程中最強(qiáng)的回波做了剖面分析，可以看出：強(qiáng)回波集中在2.0 km以下高度，強(qiáng)回波呈層狀分布，明顯區(qū)別于對(duì)流系統(tǒng)，這與假相當(dāng)位溫的剖面分析結(jié)論是一致的。

4 結(jié)論與討論

（1）2015年11月23—24日特大暴雪發(fā)生在橫槽型寒潮天氣過(guò)程中，橫槽南部青藏高原東部發(fā)展的南支槽前強(qiáng)盛的西南氣流為暴雪過(guò)程提供了充足的水汽條件，南支槽與沿中層鋒區(qū)東移的西風(fēng)槽的先后影響是暴雪持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)的主要原因，925 hPa從東北平原、渤海、山東半島回流的強(qiáng)冷空氣不但起冷墊作用，而且在雨雪相態(tài)轉(zhuǎn)換中起主要作用，暴雪位于700 hPa西南急流核下風(fēng)方的西南氣流的風(fēng)速輻合區(qū)內(nèi)、850 hPa切變線附近和925 hPa東北急流內(nèi)。

（2）小時(shí)雨雪強(qiáng)度與700 hPa西南氣流和925 hPa東北急流的強(qiáng)度相對(duì)應(yīng)，即西南氣流和東北氣流強(qiáng)時(shí)，小時(shí)雨雪量強(qiáng)，700 hPa轉(zhuǎn)為西北氣流時(shí)，降雪過(guò)程結(jié)束，925 hPa東北氣流迅速減弱。由于逆溫層存在，850 hPa -4 ℃雨雪轉(zhuǎn)換指標(biāo)失真，本次過(guò)程中925 hPa和1 000 hPa轉(zhuǎn)雪后均在 -2 ℃下。

（3）雷達(dá)觀測(cè)到近地層大范圍的較大反射率因子值，可能是由于冰水混合相態(tài)的降水，但強(qiáng)度比較罕見。探空資料850 hPa和1 000 ℃氣溫較長(zhǎng)時(shí)間處于0 ℃附近，925 hPa層11月23日夜間氣溫驟降到-6 ℃，之后維持在-2 ℃以下，也可證明這種冰水混合的濕雪狀態(tài)。

5 參考文獻(xiàn)

[1] 陳雪珍，幕建利，趙桂香，等.華北暴雪過(guò)程中的急流特征分析[J].高原氣象，2014，33（4）：1069-1075.

[2] 孫仲毅，王軍，靳冰凌，等.河南省北部一次暴雪天氣過(guò)程診斷分析[J].高原氣象，2010，29（5）：1338-1344.

[3] 王洪霞，苗愛梅，董春卿，等.山西一次春季降水過(guò)程相態(tài)變化的成因分析[J].高原氣象，2013，32（6）：1787-1794.

[4] 王正旺，姚彩霞，劉小衛(wèi)，等.“2009.11”山西大暴雪天氣過(guò)程診斷分析[J].高原氣象，2012，31（2）：477-486.

[5] 徐輝，宗志平.一次降水相態(tài)轉(zhuǎn)換過(guò)程中溫度垂直結(jié)構(gòu)特征分析[J].高原氣象，2014，33（5）：1272-1280.

[6] 楊霞，張?jiān)苹?，趙逸舟，等.南疆西部一次罕見大暴雪過(guò)程分析[J].高原氣象，2015，34（5）：1414-1423.

[7] 張芹，丁治英，楊成芳，等.山東一次歷史極端降雪過(guò)程的診斷分析[J].高原氣象，2015，34（4）：1131-1138.

[8] 趙海軍，張芹，王慶華，等.2014年魯南一次暖切變暴雪過(guò)程的診斷分析[J].山東氣象，2015，35（143）：7-12.