遼寧中東部地區(qū)一次降雪天氣過程診斷

沈斌 喬延艷 全美蘭 寧大可 劉多文 趙思文

摘要 利用地面自動站氣象要素資料、NCEP再分析資料對2017年1月26—27日遼寧省中東部地區(qū)降雪過程進(jìn)行了診斷分析，探討了天氣形勢特征以及物理量場與降雪落區(qū)的對應(yīng)關(guān)系。結(jié)果表明，此次降雪梯度性明顯，降雪時間短、強(qiáng)度大。高空冷槽東移南下過程中發(fā)展加深配合蒙古氣旋形成與加強(qiáng)共同作用，導(dǎo)致此次降雪的發(fā)生。遼西地區(qū)低層弱輻合、中層輻散、高層輻合的配置形式不利于抽吸作用，上升運(yùn)動不強(qiáng)烈。另外，系統(tǒng)過境時垂直方向有下沉運(yùn)動以及整個過程水汽含量較低，這些不利條件可能與此次過程遼西地區(qū)無降雪有關(guān)。中東部地區(qū)暴雪的產(chǎn)生主要是由低層系統(tǒng)強(qiáng)烈的動力抬升作用所致。中東部降水位置與垂直上升運(yùn)動位置相對應(yīng)。850 hPa相對濕度大值區(qū)間移動速度較快，這可能與此次降雪過程強(qiáng)度強(qiáng)、持續(xù)時間短有關(guān)。

關(guān)鍵詞 系統(tǒng)配置；低空急流；水汽；動力機(jī)制

中圖分類號：P458.121 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-3305（2018）05-058-02

DOI： 10.19383/j.cnki.nyzhyj.2018.05.021

近年來遼寧地區(qū)強(qiáng)降雪極端事件頻發(fā)，初春或秋末經(jīng)常出現(xiàn)濕雪或雨夾雪等高影響天氣，對交通、電力和設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響顯著。隨著經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展，冬季大雪以上降水給城市交通、高速公路運(yùn)輸及國民經(jīng)濟(jì)帶來的損失也越來越嚴(yán)重，人民生命安全受到嚴(yán)重威脅。對暴雪天氣的準(zhǔn)確預(yù)報能有效降低其帶來的不利影響，因此，有必要加強(qiáng)冬半年降雪天氣的預(yù)報技術(shù)研究，為降雪預(yù)報提供基礎(chǔ)科技支撐。

對于遼寧地區(qū)暴雪的研究，閻琦等[1]從動力學(xué)角度對2015年初遼寧地區(qū)2次低渦暴雪過程進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，2次過程的共同特點(diǎn)是850 hPa附近有低渦生成或加強(qiáng)，低渦是暴雪引發(fā)的直接原因。蔣大凱等[2]研究發(fā)現(xiàn)，遼寧地區(qū)暴雪過程中 850 hPa正渦度中心先于強(qiáng)降雪出現(xiàn)，具有一定的預(yù)報指示意義。陳傳雷等[3]對遼寧2007年3月一次罕見的特大暴雪過程進(jìn)行診斷分析，研究發(fā)現(xiàn)降水強(qiáng)度及落區(qū)與溫度平流的強(qiáng)弱及冷暖過渡帶位置有較好的對應(yīng)關(guān)系。孫欣等[4]對東北地區(qū)2007年3月一次百年不遇的暴雪過程進(jìn)行了天氣學(xué)分析，研究表明深厚強(qiáng)鋒區(qū)、北上江淮氣旋、低空急流等要素的強(qiáng)弱和位置與降水強(qiáng)度、落區(qū)關(guān)系密切。目前，關(guān)于遼寧地區(qū)暴雪的研究較分散，系統(tǒng)性較差，還需加強(qiáng)多方面的分析。

1 天氣概況

2017年1月26日08：00至27日08：00，遼寧省中東部地區(qū)出現(xiàn)降雪天氣。全省平均降雪量為3 mm，最大降雪出現(xiàn)在本溪市區(qū)，降雪總量為13 mm。此次降雪過程有2個較為明顯的特征。特征一，降雪梯度性明顯。南部暴雪，中部、東部大雪，北部、南部小雪，西部無降雪。特征二，整個降雪過程持續(xù)時間短，但降雪強(qiáng)度大。本溪市降雪從26日14：00左右開始，15：00降雪量突然增大，小時降雪量達(dá)3.3 mm。16：00降雪量達(dá)到最大，為4.6 mm。之后逐漸減小，20：00左右停止，降雪持續(xù)6 h。寬甸縣降雪從15：00左右開始，且降雪量較大，小時降雪量達(dá)1.2 mm。之后降雪強(qiáng)度持續(xù)增大，在19：00達(dá)到最大，為3.4 mm。之后逐漸減小，21：00左右停止，降雪持續(xù)7 h。

2 環(huán)流背景分析

2.1 500 hPa環(huán)流

25日20：00，中高緯度呈兩槽兩脊型，貝湖以北至內(nèi)蒙中部有高空槽存在，強(qiáng)度不大。同時，新疆以東有短波槽緩慢東移。26日08：00，隨著遼寧東部高壓脊發(fā)展加強(qiáng)，阻擋了冷空氣東移，導(dǎo)致冷空氣在貝湖以東堆積。受西來短波槽冷空氣的補(bǔ)充，貝湖地區(qū)冷槽在東移南下的過程中發(fā)展加深。受高空槽影響，遼寧省出現(xiàn)一次明顯降雪過程。

2.2 850 hPa環(huán)流

25日20：00，850 hPa環(huán)流上，中緯度環(huán)流表現(xiàn)為兩高一低的形勢。內(nèi)蒙古以北至河套地區(qū)有切邊線存在，遼寧位于受西南氣流控制。26日08：00，內(nèi)蒙古與黑龍江交界處形成等高線的閉合中心（中心位于50°N，125°E），切變線東移南下至黑龍江西部至河北北部一帶。遼寧位于槽前，受西南風(fēng)向控制，西南急流建立。26日20：00，隨著冷空氣持續(xù)補(bǔ)充南下，低渦中心東移北上，低壓槽東移至遼寧以東地區(qū)，遼寧省風(fēng)向轉(zhuǎn)為槽后西北氣流控制，強(qiáng)降雪過程逐漸減弱停止。

2.3 地面系統(tǒng)

25日20：00，新疆北部地區(qū)及黃海至日本海附近持續(xù)有高壓存在，兩高之間形成低壓帶。隨著低壓帶整體東移北上，逐漸形成低壓中心并加強(qiáng)。26日08：00，低壓中心位于內(nèi)蒙古、黑龍江及吉林交界處，低壓中心值達(dá)1 010 hPa，氣旋底部是一個狹長的低壓槽區(qū)。之后氣旋東移北抬，至26日20：00，氣旋位于黑龍江東北部，遼寧處于氣旋底部偏北氣流控制。27日08：00，氣旋主體東移入海，遼寧省轉(zhuǎn)為高壓前部西北大風(fēng)影響，降水結(jié)束。

3 物理量診斷

3.1 動力條件

3.1.1 散度 分析散度圖可知（圖略），26日08：00遼寧地區(qū)低層（850 hPa）輻合發(fā)展，存在南北2個輻合中心，最大輻合中心值為-1.5×10-5 hPa/s，遼寧東部低層輻合強(qiáng)，西部低層輻合弱。中層（400 hPa）均為輻散。而高層（300 hPa）則表現(xiàn)為東部地區(qū)輻散、西部地區(qū)輻合。遼西地區(qū)這種低層弱輻合、中層輻散、高層輻合的配置形式不利于抽吸作用，上升運(yùn)動不強(qiáng)烈，這也使得此次降雪過程遼西地區(qū)未產(chǎn)生降水。而中東部地區(qū)低層輻合，中高層輻散的動力結(jié)構(gòu)，加之低層輻合明顯強(qiáng)于中層輻散，說明此次強(qiáng)降雪的產(chǎn)生主要是由低層系統(tǒng)強(qiáng)烈的動力抬升作用所致。26日20：00后，低層轉(zhuǎn)為輻散，高層輻合發(fā)展，上升運(yùn)動減弱，降水強(qiáng)趨于結(jié)束。

3.1.2 垂直速度 分析垂直速度圖可知（圖略），26日08：00低層到高層垂直速度均為負(fù)值，說明在遼寧上空有強(qiáng)烈的上升運(yùn)動。從850 hPa高度的垂直速度場上來看，垂直速度最大值為-2×10-3 m/s，位于黑龍江省中部，遼寧中東部垂直速度大，西部垂直速度小。26日20：00，850 hPa上，遼寧東部垂直速度為負(fù)，西部垂直速度轉(zhuǎn)為正。遼寧東部地區(qū)持續(xù)的上升運(yùn)動為此次強(qiáng)降雪的產(chǎn)生提供了良好的動力條件。垂直方向有下沉運(yùn)動也使得此次降雪過程遼西地區(qū)未產(chǎn)生降水。

3.2 水汽條件

3.2.1 水汽通量 從26日08：00 850 hPa水汽通量場可以看出（圖略），遼寧省水汽條件主要來源于黃海及渤海，水汽通量大值區(qū)有2個，分別位于山東西部和遼寧東部，中心強(qiáng)度達(dá)到5 g/（s·cm·hPa），其中大于3 g/（s·cm·hPa）的范圍已覆蓋全省，輸送帶正好與850 hPa急流對應(yīng)。850 hPa上>20 m/s的西南低空急流使得渤海灣水汽源源不斷地輸送至遼寧省，為降雪帶來充足的水汽條件。26日20：00，隨著西北冷空氣東移南下，水汽通量大值區(qū)也隨著向東南移動，遼寧省降水趨于結(jié)束。

3.2.2 水汽通量散度 分析850 hPa水汽通量散度場（圖略），降雪前期（25日20：00），水汽通量輻合區(qū)位于內(nèi)蒙古地區(qū)并逐漸東移南壓，輻合強(qiáng)度增大。26日08：00最強(qiáng)，輻合中心位于吉林南部，中心值為-8×10-7 g/（s·cm2·hPa）。此時遼寧西部為輻散區(qū)，東部為輻合區(qū)，這與強(qiáng)降水落區(qū)和降水最強(qiáng)時段相對應(yīng)。26日20：00，輻合區(qū)繼續(xù)東移南壓，降水趨于結(jié)束。

3.2.3 相對濕度 從水汽含量的變化情況可以看出（圖略），26日08：00遼寧地區(qū)相對濕度較小，只有40%左右，大值區(qū)主要位于外蒙古地區(qū)。26日20：00，相對濕度大值區(qū)向東南方向移出遼寧省。遼西地區(qū)無降水與當(dāng)?shù)厮枯^低有很大關(guān)系。而相對濕度大值區(qū)東南方向移動速度較快，也與此次降雪過程時間短、強(qiáng)度大有重要關(guān)系。

4 結(jié)論

（1）此次降雪表現(xiàn)出2個特征。其一，降雪梯度性明顯。整個降雪過程東南部暴雪，中部、東部大雪，北部、南部小雪，西部無降雪。其二，降雪時間短、強(qiáng)度大。發(fā)生暴雪的本溪市和丹東市寬甸縣，降雪總量分別為13 mm和11 mm，小時最大雪強(qiáng)分別為4.6 mm和3.4 mm，而降雪持續(xù)時間分別只有6 h和7 h。

（2）高空冷槽東移南下過程中發(fā)展加深配合蒙古氣旋形成與加強(qiáng)共同作用，導(dǎo)致此次降雪的發(fā)生。高空氣流與低空急流的疊置，加速了降雪區(qū)域低層的輻合運(yùn)動，低空急流對水汽的不斷輸送，為降雪的出現(xiàn)提供了豐富的水汽條件。

（3）遼西地區(qū)低層弱輻合、中層輻散、高層輻合的配置形式不利于抽吸作用，上升運(yùn)動不強(qiáng)烈。另外，系統(tǒng)過境時垂直方向有下沉運(yùn)動以及整個過程水汽含量較低，這些不利條件可能與此次過程遼西地區(qū)無降雪有關(guān)。

（4）中東部地區(qū)暴雪的產(chǎn)生主要是由低層系統(tǒng)強(qiáng)烈的動力抬升作用所致。中東部降水位置與垂直上升運(yùn)動位置相對應(yīng)。850 hPa相對濕度大值區(qū)間移動速度較快，這可能與此次降雪過程強(qiáng)度強(qiáng)，持續(xù)時間短有關(guān)。

參考文獻(xiàn)

[1] 閻琦， 溫敏， 陸井龍，等.兩次引發(fā)遼寧暴雪過程低渦的動力發(fā)展機(jī)制[J]. 氣象與環(huán)境學(xué)報，2016， 42（4） ：406-415.

[2] 蔣大凱， 喬小湜， 張寧娜，等.2009年2月遼寧一次暴雪過程動力條件診斷[J].氣象與環(huán)境學(xué)報， 2012， 28（1）： 17-23.

[3] 陳傳雷， 蔣大凱，陳艷秋，等. 2007年3月3—5日遼寧特大暴雪過程物理量診斷分析[J].氣象與環(huán)境學(xué)報， 2007， 23（5）： 17-25.

[4] 孫欣， 蔡薌寧， 陳傳雷，等.“070304”東北特大暴雪的分析[J].氣象， 2011， 37（7）： 863-870.

責(zé)任編輯：鄭丹丹