黑龍江春秋季中雨夾雪到暴雪天氣形勢分析

周子強 董晶 馬國忠 歐娜音

（1 黑龍江省撫遠市氣象局，撫遠 156500；2 黑龍江省哈爾濱市氣象局，哈爾濱150000；3 黑龍江省氣象臺，哈爾濱 150000)

0 引言

國內(nèi)專家和學(xué)者對液固混合型暴雪做過許多研究[1-5]。液固混合型中等以上雨夾雪、暴雪是黑龍江省重大氣象災(zāi)害之一。2012年11月11—14日黑龍江省鶴崗市產(chǎn)生液固混合型暴雪，暴雪量為64.5 mm，雪深為53 cm。液固混合態(tài)降雪過程既有雨夾雪、純降雪，又有純降雨，中等以上的雨夾雪、暴雪又是在特定的環(huán)流形勢下產(chǎn)生的，給提高預(yù)報準確率帶來較大的難度。為減少中雨夾雪、暴雪給社會經(jīng)濟造成的損失，非常有必要針對產(chǎn)生中等以上的雨夾雪、液固混合態(tài)暴雪地面氣溫、高空氣溫、環(huán)流形勢做深入性研究。

1 黑龍江省雨夾雪（暴雪）概況

受季風(fēng)環(huán)流[6]影響，黑龍江省中、東部雨夾雪集中出現(xiàn)在氣溫上升和氣溫下降穩(wěn)定通過0 ℃的3—4月、10—11月。通過黑龍江省中、東部2001—2018年3—4月、10—11月日降水量資料統(tǒng)計分析，發(fā)現(xiàn)各月日降水量達到中雨夾雪（中雨夾雪、暴雪24 h降水量≥10 mm，暴雪雪深≥10 cm）或以上降水量次數(shù)占本月降水總?cè)諗?shù)百分比為：10月為18.4 %，11月為17.9 %，3月為16.2 %，4月為12.9 %。12—次年2月黑龍江省日平均氣溫≤?15.5 ℃，降水為固態(tài)雪[7]。

2 資料和方法

采用黑龍江省2001—2018年3—4月、10—11月08時—次日08時、20時—次日20時24 h降水量≥5 mm雨夾雪日、降雪日至前48 h歷史天氣圖數(shù)據(jù)，經(jīng)MICAPS系統(tǒng)合成綜合實況天氣圖，部分實況天氣圖來自于中央氣象臺天氣網(wǎng)站。日降水量、降水過程量、災(zāi)情來自于黑龍江省氣候中心、哈爾濱市氣象臺。

通過直接讀取和應(yīng)用水平插值方法的有限元法[5]從出現(xiàn)液固混合態(tài)降水范圍地面觀測站、高空站、高空氣溫圖分別獲得產(chǎn)生純降雨時段、純降雪時段、雨夾雪時段的地面、高空、最低氣溫下限界值、最高氣溫上限界值。并應(yīng)用天氣學(xué)方法［5］對產(chǎn)生中雨夾雪、暴雪以上降水過程的環(huán)流形勢進行分型。

通過對同一降水過程時間序列的氣溫數(shù)據(jù)對比分析，得出形成降雨夾雪、降雪、降雨的最高氣溫上界限、最低氣溫下界限值（表1）。

表1 黑龍江省中、東部產(chǎn)生雨、雨夾雪、雪氣溫判斷值（單位：℃）Table 1 Temperature thresholds for rain, rain and snow mixed and snow in middle and eastern Heilongjiang Province (unit: ℃)

3 產(chǎn)生中雨夾雪、暴雪以上降水量的環(huán)流形勢

通過2001—2018年3—4月、10—11月降雨夾雪日、降雪日至前48 h的天氣形勢普查對比分析，能在24 h內(nèi)產(chǎn)生雨夾雪量≥10 mm（中雨夾雪、暴雪）天氣形勢個例有26次。通過700 hPa和500 hPa兩層高度場環(huán)流形勢分析［5］發(fā)現(xiàn)：能在24 h內(nèi)產(chǎn)生雨夾雪（雨夾雪轉(zhuǎn)暴雪）≥10 mm的天氣形勢有四種環(huán)流類型：Ⅰ型（兩槽兩脊型），Ⅱ型（兩脊一槽型），Ⅲ型（一脊一槽型）和Ⅳ型（亞歐低槽型）（圖1）。

4 冷空氣輸送方式、暖濕水汽輸送方式和水汽源

采用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ型每種環(huán)流形勢多個個例，中雨夾雪、暴雪前24 h到降雪結(jié)束期間925 hPa、850 hPa、700 hPa、500 hPa各層溫度場、風(fēng)向風(fēng)速場，與下一層高度場組成綜合圖，分析判斷冷空氣輸送方式。通過925 hPa、850 hPa、700 hPa各層的溫度露點差、風(fēng)向風(fēng)速場，與上一層高度場組成綜合圖，分析判斷暖濕水汽輸入方式、水汽源。圖2是Ⅰ型冷空氣輸送方式、暖濕水汽輸送方式的綜合圖。Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ型冷空氣輸送、暖濕水汽輸送方式和水汽源由表2列出。

圖1 Ⅰ型（a）、Ⅱ型（b）、Ⅲ型（c）和Ⅳ型（d）500 hPa（實線，單位：dagpm）、700 hPa（點劃線，單位：dagpm）高度場Fig. 1 The 500 hPa height (solid line, unit: dagpm) and 700 hPa height (dotted line, unit: dagpm) fields of circulation type I (a), type Ⅱ (b), type Ⅲ (c) and type Ⅳ (d)

圖2 冷空氣輸送方式、暖濕水汽輸送方式Ⅰ型2001年3月3日08時（a）500 hPa溫度場（實線，單位：℃）、風(fēng)向風(fēng)速（箭頭，單位：m·s?1）與700 hPa高度場（點劃線，單位：dagpm）冷空氣輸送方式綜合圖；（b）850hPa溫度露點差（實線：單位：℃）、風(fēng)向風(fēng)速（箭頭, 單位：m·s?1）、700 hPa高度場（點劃線，單位：dagpm）暖濕水汽輸送方式綜合圖Fig. 2 The transportation modes of cold air, warm and wet water vapor for type I(a) The transportation mode of cold air in the 500 hPa temperature field (solid line, unit: ℃), wind direction, wind speed (arrow, unit: m·s?1) and 700 hPa height field (dotted line, unit: dagpm); (b) The transportation mode of warm and wet water vapor in the 850 hPa temperature dew point difference field (solid line: unit: ℃ ), wind direction and wind speed (arrow, unit: m·s?1) and the 700 hPa height field (dotted line, unit: dagpm) at 08:00 BT 03 March 2001

5 結(jié)論

1）得到春秋季液固混合態(tài)降水過程的溫度判據(jù)。春秋季在同次液固混合態(tài)降水過程中降雨夾雪、降雨、降雪有多次重復(fù)相變情況。

2）通過天氣學(xué)方法對春秋季多次出現(xiàn)中雨夾雪、暴雪過程的天氣形勢分析得出，能在24 h產(chǎn)生降水量≥10 mm的天氣環(huán)流形勢有4種，各環(huán)流型出現(xiàn)最大緯向值、最大經(jīng)向值，分別作為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ環(huán)流型地理范圍判斷標準。

3）通過天氣形勢分析Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ型降水開始前，發(fā)現(xiàn)冷空氣、暖濕水汽主要輸送方式有兩種。降水過程中由日本海偏南、偏東氣流向降水區(qū)輸送暖濕水汽，后期由鄂霍次克海偏東北氣流提供暖濕水汽，降水過程中冷空氣由黑龍江省上空西北氣流提供。主要水汽源來自黃海、渤海、日本海、鄂霍茨克海。