2020年遼寧省一次雨雪大風(fēng)天氣分析

李銘鑒 宋 佳 劉雨桐 曲驊倩

（1.鐵嶺市氣象臺(tái)，遼寧 鐵嶺 112000；2.鐵嶺市氣象局服務(wù)中心，遼寧 鐵嶺 112000；3,4.鐵嶺縣氣象臺(tái)，遼寧 鐵嶺 112000）

前言

2020年11月17日至19日受高空槽東移、江淮氣旋北上、低空切邊及副高外圍水汽共同影響，遼寧省出現(xiàn)一次強(qiáng)雨雪、大風(fēng)、強(qiáng)降溫天氣過(guò)程，東南部暴雨與朝陽(yáng)西北部暴雪同時(shí)出現(xiàn)，降水過(guò)程中伴隨雨雪轉(zhuǎn)換等天氣現(xiàn)象。全省平均降水量為40.6毫米，居歷史同期首位。全省62個(gè)國(guó)家氣象站中有35個(gè)站日降水量突破歷史同期極值。

此次降水過(guò)程同時(shí)伴隨多種災(zāi)害性天氣并發(fā)。東南部地區(qū)出現(xiàn)強(qiáng)降雨的同時(shí)，朝陽(yáng)市西北部出現(xiàn)12.1～24.5毫米的暴雪。強(qiáng)雨雪過(guò)程并伴有8～11級(jí)瞬時(shí)大風(fēng)和全省性寒潮，全省有979個(gè)氣象站出現(xiàn)6級(jí)以上瞬時(shí)大風(fēng)，310個(gè)氣象站出現(xiàn)8級(jí)以上瞬時(shí)大風(fēng)，最大瞬時(shí)風(fēng)力11級(jí)（28.5米/秒）。同時(shí)，各地氣溫下降10～12℃，其中東部山區(qū)降溫達(dá)14～16℃。

本次過(guò)程天氣系統(tǒng)配置罕見(jiàn)。此次暴雨雪過(guò)程，副熱帶高壓顯著西伸北抬，位置接近常年6月中旬，氣旋爆發(fā)性發(fā)展。天氣系統(tǒng)配置類似夏季，在冬季非常罕見(jiàn)。此次強(qiáng)雨雪大風(fēng)降溫天氣過(guò)程降低了森林火險(xiǎn)氣象等級(jí)，凈化了空氣，有利于明年土壤增墑，但對(duì)交通運(yùn)輸、設(shè)施農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)、漁業(yè)、電力通信等有不利影響。為了更好地認(rèn)識(shí)和預(yù)報(bào)此類天氣過(guò)程，增強(qiáng)防范措施，對(duì)此次雨雪過(guò)程的分析研究是非常有必要的。

1.過(guò)程概況

11月17日19時(shí)至20日8時(shí)，遼寧省出現(xiàn)強(qiáng)雨雪天氣，東南部暴雨與朝陽(yáng)西北部暴雪同時(shí)出現(xiàn)。此次暴雨過(guò)程為歷史上發(fā)生時(shí)間最晚的區(qū)域性暴雨過(guò)程。全省 14 個(gè)市平均降水量均超過(guò)大雨量級(jí)，全省平均降水量為40.6毫米。其中東南部地區(qū)出現(xiàn)區(qū)域性暴雨，丹東部分地區(qū)、本溪桓仁縣大暴雨，43個(gè)氣象站出現(xiàn)100毫米以上的大暴雨，314個(gè)氣象站出現(xiàn)50～100毫米的暴雨，最大降水量達(dá)168.0毫米，出現(xiàn)在本溪桓仁縣楓林谷景區(qū)。最大小時(shí)降水量為34.0毫米，出現(xiàn)在丹東寬甸縣毛甸子鎮(zhèn)。此次降水過(guò)程持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，降水范圍較廣，均為歷史罕見(jiàn)。且降水相態(tài)、強(qiáng)度、總量分布不均，可見(jiàn)此次降水過(guò)程具有一定的局地性和極端性。

2.降水成因分析

2.1 環(huán)流背景分析

2.1.1 地面形勢(shì)場(chǎng)分析

圖1 2020年11月17日20時(shí)天氣圖

17日20時(shí)，遼寧地區(qū)位于高壓后部弱高壓影響，我國(guó)西南地區(qū)低壓系統(tǒng)形成并東移，在江淮地區(qū)加強(qiáng)后北上。18日08時(shí)，江淮氣旋北上至山東省，大連、丹東兩市受地面倒槽影響，地面冷鋒較850hpa低渦偏東，暖鋒延伸至黃海。18日20時(shí)隨著江淮氣旋北上至渤海海面，濕區(qū)及雨帶皆有所北抬，降雨強(qiáng)度有所增強(qiáng)，地面冷暖鋒繼續(xù)東移北上至大連市。19日08時(shí)地面冷鋒移至遼寧省東部，降水強(qiáng)度開(kāi)始減弱。

2.1.2 500hpa形勢(shì)場(chǎng)分析

11月17日20時(shí)河套地區(qū)及四川省北部各存在短波槽，兩個(gè)短波槽在東移過(guò)程中合并加強(qiáng)。18日8時(shí)貝加爾湖西側(cè)有一冷渦，其向西延伸形成橫槽，向南延伸形成短波槽，東部是一個(gè)弱脊，我國(guó)內(nèi)蒙古地區(qū)向南有一長(zhǎng)波豎槽。副熱帶高壓顯著西伸北抬，高壓北界位于25°N，接近常年6月中旬的位置。溫度槽在中國(guó)青海、四川地區(qū)，明顯落后于高空槽，這種典型的后傾槽有利于高空槽的發(fā)展，且短波槽與長(zhǎng)波槽同位相疊加，有利于地面氣旋加強(qiáng)北上；20時(shí)槽東移至我國(guó)沿海地區(qū)；11月19日08時(shí)高空槽加深且移動(dòng)緩慢，槽頂延伸至河北北部，遼寧西部地區(qū)受高空槽前部影響，川北地區(qū)高空槽此時(shí)移動(dòng)至黃淮地區(qū)。11月19日20時(shí)兩槽在進(jìn)入東北地區(qū)之后加深合并并在吉林境形成低值中心，高空槽正好位于遼寧上空，此后逐漸移出遼寧省，在高空槽東移過(guò)程中，仍給遼寧東部地區(qū)帶來(lái)降水。

2.1.3 850hpa形勢(shì)場(chǎng)分析

11月17日遼寧受強(qiáng)盛西南氣流控制。18日8時(shí)850hPa形成中心強(qiáng)度為144hpa的低渦，位于華北地區(qū)，較500hpa槽的位置靠前，此時(shí)內(nèi)蒙古北部的冷空氣正在堆積；850hpa溫度場(chǎng)遼寧省均處于0～8之間，東海至黃海海面低空急流建立，丹東市位于急流軸左前方，倒槽開(kāi)始影響遼寧南部。與此同時(shí)遼寧北部存在暖切。18日20時(shí)低渦加深并東移至黃海；850hpa溫度仍維持在0～12之間。19日8時(shí)，850hpa低渦再次加深，低壓中心移至遼寧省北部，對(duì)應(yīng)的地面冷鋒移至遼寧省東部，冷空氣快速占遼寧?。?25hPa溫度低于0℃），0度溫度線開(kāi)始南退。

2.2 物理量診斷分析

2.2.1 熱力條件分析

降水伊始階段，遼寧地區(qū)地面2m氣溫均處于10℃之上，850hpa氣溫在4至6℃之間，降水相態(tài)以降雨為主。18日夜間隨著短波槽東移至遼寧境內(nèi)，遼寧地區(qū)850hpa及925hpa氣溫明顯下降，自西向東降水相態(tài)也逐步轉(zhuǎn)為雨夾雪再轉(zhuǎn)雪。19日08時(shí)遼寧西部地區(qū)850hpa溫度降至零下12至零下4℃、925hpa氣溫降至零下10至零下4℃，此時(shí)，遼寧西部至中部均完成雨雪相態(tài)的轉(zhuǎn)變。

2.2.2 水汽條件分析

11月17日，遼寧地區(qū)850hpa處于受強(qiáng)盛西南氣流控制，海上暖濕氣流輸送渠道建立，渤海、東海至黃海兩條水汽輸送通道源源不斷向遼寧輸送水汽。17日夜間東海至黃海海面低空急流建立，急流軸中心最大風(fēng)力達(dá)22m/s，為后續(xù)降水提供充足的水汽條件，此時(shí)遼寧東南部位于急流軸左前方，水汽輻合條件較好。18日20時(shí)隨著氣旋北抬、副高北抬，大濕區(qū)也有所北抬，遼寧850hpa比濕達(dá)6至8g/kg，遼寧東南部達(dá)8至12g/kg。

2.2.3 動(dòng)力條件分析

從遼寧省部分站點(diǎn)垂直速度的空間剖面圖中可以看出17日夜間至18日夜間從底層到400hpa均為上升運(yùn)動(dòng)區(qū)，上升運(yùn)動(dòng)達(dá)300至400hpa高度，18日20時(shí)左右上升運(yùn)動(dòng)最為劇烈，其中心位于700hpa左右。與此同時(shí)遼寧東南部丹東大連境內(nèi)k指數(shù)達(dá)28至34，動(dòng)力條件較好。

2.3 雨雪過(guò)程的雷達(dá)回波分析

天氣雷達(dá)是監(jiān)測(cè)和預(yù)警冰雹、雷雨大風(fēng)、短時(shí)強(qiáng)降水的常用工具之一，雷達(dá)回波能較好地揭示暴雨的發(fā)生時(shí)段以及雨帶的移動(dòng)過(guò)程。

從18日5時(shí)的雷達(dá)回波圖可以看出，自遼寧西南側(cè)開(kāi)始，降水回波開(kāi)始影響遼寧地區(qū)。此時(shí)在沈陽(yáng)—鐵嶺出現(xiàn)30dbz左右的雷達(dá)回波；8時(shí)，回波基本全部進(jìn)入并覆蓋遼寧地區(qū)，遼東灣—遼陽(yáng)也出現(xiàn)30dbz左右的雷達(dá)回波，而遼北的回波強(qiáng)度在15dbz以下。11時(shí)，隨著海上西南氣流的建立，暖濕空氣向北輸送，濕區(qū)雨帶均有所北抬，雷達(dá)回波明顯增強(qiáng)并向東北方向移動(dòng)；結(jié)合海平面氣壓場(chǎng)以及850hpa天氣圖可知18日，遼寧南部主要受暖鋒影響出現(xiàn)穩(wěn)定性降水，故雷達(dá)圖上，回波移動(dòng)速度較慢，對(duì)遼南地區(qū)影響時(shí)間較長(zhǎng)。19日2時(shí)，回波繼續(xù)東移北上，此時(shí)只有中東部還存在回波。19日5時(shí)，回波移出遼寧地區(qū)。

2.4 雨雪過(guò)程的衛(wèi)星云圖分析

衛(wèi)星云圖是由氣象衛(wèi)星自上而下觀測(cè)到的地球上的云層覆蓋和地表面特征的圖像。接收的云圖主要有紅外云圖、可見(jiàn)光云圖及水汽圖等。利用衛(wèi)星云圖可以識(shí)別不同的天氣系統(tǒng)，確定它們的位置，估計(jì)其強(qiáng)度和發(fā)展趨勢(shì)，為天氣分析和天氣預(yù)報(bào)提供依據(jù)。

對(duì)降水期間的云系演變進(jìn)行分析，可以看到8日8時(shí)低渦云系已進(jìn)入遼寧境內(nèi)，相比遼寧南部，遼寧北部的云系較分散，云團(tuán)中心位于渤海海域，此時(shí)遼寧省中南部的降水強(qiáng)度較大。18日白天，云系的主體移速加快并逐漸移出遼寧地區(qū)，20時(shí)殘留云系依然影響遼寧大部地區(qū)，并且北移速度減緩。22時(shí)云團(tuán)主體北移至吉林北部，此時(shí)遼寧北部仍受影響。19日早間，云系主體繼續(xù)北上，遼寧東部山區(qū)仍受云系底部影響。

3.大風(fēng)天氣分析

此次過(guò)程海平面氣壓場(chǎng)受江淮氣旋北上影響，遼寧省氣壓梯度較大，同時(shí)處于負(fù)變壓中，大連南部有正變壓中心存在，變壓風(fēng)較大，有利于大風(fēng)天氣的加強(qiáng)。500hpa高空槽前有正渦度平流，同時(shí)為暖平流，有利于地面減壓。槽前急流區(qū)對(duì)高層輻散起到重要作用，高層輻散的抽吸作用使低層大氣減壓，地面氣旋得到發(fā)展，有利于大風(fēng)天氣產(chǎn)生。18日整層均在較強(qiáng)西南風(fēng)的控制下，由于動(dòng)量下傳的影響，有利地面風(fēng)力的增強(qiáng)。19日白天隨著冷高壓東移南下，我省處于西高東低的氣壓場(chǎng)配置。在階梯槽合并東移之后，槽后干冷空氣迅速侵入，有利于大風(fēng)天氣的持續(xù)。

4.寒潮天氣分析

此次寒潮過(guò)程的冷空氣源要追溯到過(guò)程爆發(fā)的前3-4天，500hPa上歐亞大陸基本為緯向氣流，來(lái)自新地島以東洋面上的強(qiáng)冷空氣，在西伯利亞中部的寒潮關(guān)鍵區(qū)聚集。20日早間較18日早間，最低氣溫下降14℃左右。降水過(guò)程結(jié)束后，貝湖東部冷高壓南下，我市由低壓轉(zhuǎn)為冷高壓前部控制，500hpa轉(zhuǎn)為槽后西北氣流控制。850hpa轉(zhuǎn)為偏北風(fēng)影響，風(fēng)向與等壓面基本垂直，中心最大風(fēng)力達(dá)到20m/s，850hpa變溫達(dá)9到15℃，冷空氣強(qiáng)度較大使得850hpa溫度大幅度下降。低槽后部強(qiáng)勁的偏北氣流所形成的強(qiáng)冷平流是造成此次寒潮氣溫驟降的主要原因。降水過(guò)后天空狀況較為晴朗，輻射降溫速度較快，地面氣溫下降加快。

5.結(jié)論

（1）此次降水過(guò)程主要受地面江淮氣旋、500hpa高空槽、低空低渦共同影響，高低層配置比較好，850hpa暖濕氣流較為強(qiáng)盛且源源不斷地為遼寧東地區(qū)輸入水汽，使得系統(tǒng)持續(xù)影響遼寧地區(qū)，給遼寧省帶來(lái)長(zhǎng)時(shí)間的降水。其中遼寧東南部垂直的速度的垂直剖面隨時(shí)間的變化來(lái)看，最強(qiáng)降水時(shí)段上升運(yùn)動(dòng)也較為劇烈，這給降水的維持及局地加強(qiáng)提供了有利的動(dòng)力條件。遼寧西部朝陽(yáng)市由于氣溫下降較快且最早，降水相態(tài)以雨夾雪和雪為主，故出現(xiàn)暴雪天氣。

（2）降水過(guò)程結(jié)束后，隨著干冷空氣迅速侵入使得遼寧地區(qū)850hpa氣溫迅速下降，低槽后部強(qiáng)勁的偏北氣流所形成的強(qiáng)冷平流是造成此次寒潮氣溫驟降的主要原因。同時(shí)天空云量降低輻射降溫加強(qiáng)，地面氣溫急速下降。

（3）江淮氣旋北上的過(guò)程中不斷發(fā)展加強(qiáng)，同時(shí)遼寧省上空整層大氣均處在強(qiáng)盛西南氣流影響，動(dòng)量下傳有利于地面風(fēng)力的增加；500hpa高空槽前有正渦度平流，同時(shí)為暖平流，有利于地面減壓。槽前急流區(qū)對(duì)高層輻散起到重要作用，高層輻散的抽吸作用使低層大氣減壓，地面氣旋得到發(fā)展，有利于地面大風(fēng)的產(chǎn)生。

（4）此次極端降水天氣的可預(yù)報(bào)性較好，中尺度模式對(duì)降雨落區(qū)的提示性具有一定的參考性，但是降水中心略有偏差，雖然預(yù)報(bào)在遼寧東南部有超過(guò)100mm以上降水，但位置均略有偏北且區(qū)域較小。