1966—2015年樂亭縣暴雪天氣過程統(tǒng)計(jì)及環(huán)流特征

郭義濤，楚 甜

河北雄安新區(qū)氣象局，河北雄安 071799

樂亭縣隸屬于河北省唐山市，屬暖溫帶濱海半濕潤(rùn)大陸性季風(fēng)氣候，天氣變化復(fù)雜多樣，極端天氣造成的氣象災(zāi)害多發(fā)頻發(fā)。樂亭地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)較為發(fā)達(dá)，內(nèi)陸地區(qū)重點(diǎn)發(fā)展設(shè)施農(nóng)業(yè)，為冀東地區(qū)重要的果菜生產(chǎn)基地，冬季暴雪對(duì)設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)影響較大，為冬季危害設(shè)施農(nóng)業(yè)的主要?dú)庀鬄?zāi)害。在全球變暖的氣候背景下，極端天氣發(fā)生的地域范圍更廣，頻次更高，極端性更強(qiáng)[1-2]，災(zāi)害性天氣事件的發(fā)生頻率與強(qiáng)度均具有較大的年際變化特征[3]。分析歷史暴雪災(zāi)害性天氣發(fā)生發(fā)展趨勢(shì)，可以更好地了解本地區(qū)氣候背景及氣候變化趨勢(shì)，為農(nóng)業(yè)氣象防災(zāi)減災(zāi)和氣候分析提供有價(jià)值的參考資料。

1 資料與方法

采用樂亭國(guó)家基本氣象站1966 —2015年經(jīng)質(zhì)控后的逐日、月、年地面氣象觀測(cè)資料和NCEP/NCAR 2.5°×2.5°再分析資料。臺(tái)站地面觀測(cè)資料用于暴雪天氣過程篩選和特征分析，NCEP再分析資料用于環(huán)流形勢(shì)分析。

判斷出現(xiàn)暴雪天氣過程需同時(shí)滿足3個(gè)條件：一是日降水量（北京時(shí)間20:00~20:00）≥10 mm：二是當(dāng)日天氣現(xiàn)象出現(xiàn)雨夾雪或雪：三是當(dāng)日新增積雪深度≥1 cm[4-7]。

2 結(jié)果與分析

2.1 暴雪天氣過程的統(tǒng)計(jì)特征

通過篩選，共有10次天氣過程滿足出現(xiàn)暴雪天氣過程的條件（表1）。

表1 1966—2015年暴雪天氣過程和環(huán)流類型

從篩選結(jié)果上看，1966—2015年50年間共出現(xiàn)10次暴雪天氣過程，暴雪平均發(fā)生頻率僅為0.2次/年，年份分布較為均勻。出現(xiàn)暴雪的年份中僅出現(xiàn)1次暴雪過程，總體來(lái)看暴雪天氣過程表現(xiàn)為一種低概率事件，無(wú)明顯趨勢(shì)變化特征。

從月份分布來(lái)看，10次暴雪天氣過程分別分布在1月、2月、3月，其中3月出現(xiàn)5次，占50%，占比最高；2月份出現(xiàn)3次；1月出現(xiàn)2次；11月和12月沒有出現(xiàn)過暴雪天氣過程。

10次暴雪天氣過程中，平均降水量14.3 mm，最大降水量為36.5 mm（圖1）。平均新增積雪深度10 cm，最大新增積雪深度18 cm，最小新增積雪深度4 cm。定義冬半年為11月—翌年3月，暴雪降水量貢獻(xiàn)率定義為暴雪天氣過程降水量占當(dāng)年冬半年總降水量的比例，則10次暴雪天氣過程降水量對(duì)冬半年降水量平均貢獻(xiàn)率為39.8%，最大貢獻(xiàn)率為71%，最小貢獻(xiàn)率為24.6%（圖2），可見暴雪天氣過程降水量對(duì)當(dāng)年冬半年總降水量影響較大。

圖1 各次暴雪天氣過程的降水量

圖2 各次暴雪天氣過程降水量對(duì)冬半年總降水量的貢獻(xiàn)率

2.2 暴雪天氣的環(huán)流特征

對(duì)10次暴雪天氣過程的850 hPa風(fēng)場(chǎng)和500 hPa位勢(shì)高度場(chǎng)逐個(gè)分析后發(fā)現(xiàn)，暴雪出現(xiàn)當(dāng)日影響樂亭地區(qū)的500 hPa位勢(shì)高度場(chǎng)的天氣系統(tǒng)均為低壓槽，在850 hPa風(fēng)場(chǎng)上，影響系統(tǒng)有兩類，一類為切變線，一類為低渦。根據(jù)上述特征，將產(chǎn)生暴雪的天氣環(huán)流形勢(shì)分為2個(gè)類型，分別為低槽+切變線型和低槽+低渦型。10次暴雪天氣過程中，低槽+切變線型共出現(xiàn)3次，低槽+低渦型共出現(xiàn)7次（表1）。

低槽+切變線型典型環(huán)流場(chǎng)形勢(shì)如圖3，在中高緯地區(qū)500 hPa形勢(shì)場(chǎng)表現(xiàn)為一槽一脊，低壓槽位于新疆北部至阿爾泰山脈上空，高壓脊位于東北地區(qū)中東部上空，出現(xiàn)降雪時(shí)，影響樂亭地區(qū)的500 hPa低壓槽位于內(nèi)蒙古中部至山西中北部地區(qū)上空，樂亭地區(qū)處于槽前西南氣流中。在850 hPa風(fēng)場(chǎng)上，有一條暖式切變線從內(nèi)蒙古中西部一直延伸至山東半島南部海面地區(qū)，樂亭地區(qū)處于暖式切變線北側(cè)的東南氣流中，從東海一直延伸至渤海地區(qū)的低層氣流具有氣旋式切變，且有利于將東部沿海的水汽輸送到樂亭地區(qū)上空。在有利的低層切變和中層低槽的共同作用下，低層和中層的動(dòng)力條件較好，樂亭地區(qū)出現(xiàn)明顯降雪。

圖3 1971年3月2日02:00 500 hPa位勢(shì)高度場(chǎng)（等值線，單位：10 gpm）和850 hPa風(fēng)場(chǎng)（風(fēng)桿）（黑色方框?yàn)闃吠さ貐^(qū)）

與低槽+切變線不同（圖4），低槽+低渦型500 hPa環(huán)流場(chǎng)形勢(shì)表現(xiàn)為兩脊一槽，高壓脊分別位于貝加爾湖以西和東北地區(qū)東部上空，低壓槽位于貝加爾湖東側(cè)。貝加爾湖東側(cè)的底槽與山西中部至河南中東部的底槽同位相疊加，樂亭地區(qū)處于深厚低壓槽前部的西南氣流中，中層動(dòng)力條件較好。在850 hPa上，貝加爾湖地區(qū)至河南為較強(qiáng)的偏北氣流，起到輸送冷空氣作用，在樂亭地區(qū)西南方存在低渦，低渦中心位于河北和山東交界處，樂亭地區(qū)受低渦東北象限的暖式切變線影響，同時(shí)低渦前部的西南氣流較強(qiáng)，有利于將水汽和熱量從東部海面輸送至低渦中心。受500 hPa槽前西南引導(dǎo)氣流影響，低渦向東北方向移動(dòng)過程中經(jīng)過樂亭地區(qū)。在有利的中層動(dòng)力條件、低層水汽條件及輻合作用影響下，樂亭地區(qū)出現(xiàn)較強(qiáng)降雪天氣。

圖4 2007年3月4日02:00 500 hPa位勢(shì)高度場(chǎng)（等值線，單位：10 gpm）和850 hPa風(fēng)場(chǎng)（風(fēng)桿）（黑色方框?yàn)闃吠さ貐^(qū)）

10次暴雪天氣過程中，底槽+切邊線型共出現(xiàn)3次，低槽+低渦型共出現(xiàn)7次，低槽+低渦型出現(xiàn)頻次較多，為產(chǎn)生暴雪天氣過程的主要環(huán)流類型。從月份分布看，底槽+切邊線型僅出現(xiàn)在3月，低槽+低渦型在1—3月均有出現(xiàn)。

3 結(jié)論

通過篩選1966—2015年的資料，發(fā)現(xiàn)樂亭地區(qū)共出現(xiàn)10次符合條件的暴雪天氣過程，平均出現(xiàn)頻次為0.2次/年，暴雪天氣過程分布年份較為均勻，表現(xiàn)為一種低概率事件。雖是低概率時(shí)間，但平均新增積雪深度達(dá)到10 cm，對(duì)設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活會(huì)產(chǎn)生較大影響。暴雪天氣過程平均降水量14.3 mm，對(duì)冬半年降水平均貢獻(xiàn)率達(dá)39.8%。從另一個(gè)層面看，暴雪天氣過程對(duì)增加冬季降水量、維持土壤墑情有較大的作用。

通過分析這次暴雪天氣過程500 hPa位勢(shì)高度場(chǎng)和850 hPa風(fēng)場(chǎng)，將產(chǎn)生暴雪天氣過程的天氣形勢(shì)分為2個(gè)類型，分別為低槽+切變線型和低槽+低渦型，其中低槽+低渦型出現(xiàn)頻次較多，為產(chǎn)生暴雪天氣過程的主要環(huán)流類型。天氣分型結(jié)果對(duì)于以后暴雪天氣預(yù)報(bào)能夠提供有益幫助。