2018年3月7日錦州地區強降雪天氣過程分析

高銘 徐玉秀 蔣姍姍 胡明 楊桂娟 溫舟

摘 要：利用MICAPS實況資料和各數值模式預報產品，對2018年3月7日出現在錦州地區的強降雪過程進行了綜合分析。結果表明：高空槽與低空切變線相互配合、華北氣旋以及渤海上空低空西南急流的水汽輸送是產生這次強降雪的原因；此次降雪過程中水汽并不十分充沛，但水汽通量條件好，為此次過程提供了源源不斷的水汽來源；通過分析垂直速度條件發現，此次過程高空上升運動發展到上升運動逐步消失的時間段與降雪時間段基本一致；通過對降雪過程中低層的溫度的分析發現，850hPa以下的溫度決定了降水的相態分布；根據數值預報與實況對比可以看出，各數值模式預報對于降雪預報的時間和量級比較具有參考意義。

關鍵詞：錦州地區；強降雪；水汽條件；垂直速度；降水相態；數值預報

中圖分類號 P458.121 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2018）22-0135-05

1 引言

降雪是冬季較常見的天氣現象，有利于改善土壤墑情和生態環境，但也往往伴有嚴重的雪災出現，尤其強降雪天氣過程，其導致的低溫凍害、大風、地面積雪和道路結冰常對農業和交通等產生不利的影響，引發嚴重災害，對國民經濟、社會和人民生命財產安全具有重大影響[1-2]。為有效減少災害損失，我國氣象工作者對強降雪的預報預警以及相關的物理過程和機制進行了深入研究[3]。研究發現，鋒面、氣旋、倒槽等是造成強降雪的主要天氣系統，在強降雪過程中，鋒生或者氣旋的發生發展雖然伴隨著不同的大氣不穩定條件、加熱以及水汽的輻合和蒸發等物理過程，但冷暖氣流的劇烈交匯、有利的抬升條件等是必不可少的[4]。盛春巖等[5]利用對稱不穩定判據分析了2001年1月6—7日山東境內的暴雪過程，發現低空急流促使對流層低層暖濕氣流輻合上升，觸發對稱不穩定能量釋放，暴雪產生在對稱不穩定大氣中，對稱不穩定區能較好地反映氣旋降水中的強降水區的分布和移向。此外，大尺度的背景條件及外部因子對強降雪天氣也有一定影響，Wang等[6]研究指出，西伯利亞高壓提前10d左右的突然增強和向東南移動使得東亞大槽明顯加深，對2010年4月東北暴雪事件的發生起著關鍵作用。中國北方有關強降雪、暴雪的個例已有很多，但錦州地區降雪普遍偏小，強降雪個例分析也相對較少。2018年3月7日，錦州地區出現了入冬以來第1次全區范圍內的強降雪天氣過程，本文利用MICAPS實況資料和各數值模式預報產品對此次錦州地區強降雪情況、環流形勢、水汽條件、動力條件、降水相態和數值預報產品進行了分析，總結預報出現誤差的原因，旨在提高今后工作中把握重要天氣變化的能力和決策服務能力。

2 天氣實況

受華北氣旋影響，錦州地區3月7日10時開始自西北向東南陸續出現降雪天氣，截至22時全區降雪基本結束，各城區降雪量均達到中到大雪量級，錦州6.9mm（雪深6.4cm），凌海5.7mm（雪深5.5cm），義縣6.9mm（雪深7.7cm），北鎮5.4mm（雪深8.0cm），黑山4.7mm（雪深5.4cm）。此次強降雪過程對交通造成一定不利影響，但由于已進入初春時節，土壤即將開始解凍，對增加表層土壤墑情和凈化空氣比較有利。

3 環流形勢

2018年3月7日08時500hPa高空圖顯示，中高緯地區為明顯的2槽1脊環流形勢，黑龍江西北部至內蒙古中西部地區有一深厚的高空槽，錦州市處于槽前強盛的西南氣流控制中；700hPa與高層系統相對應，在黑龍江西北部至內蒙古中西部也存在一條低槽，在低槽西南側，即遼寧省上空出現風速≥16m/s的西南風低空急流；在850hPa上，內蒙古東北部有一低渦，低渦伸出的兩條切變線分別位于內蒙古東北部至山西北部地區和內蒙古東北部至黑龍江南部地區，切變線東側西南急流明顯；在地面圖上，華北氣旋位于內蒙古與河北交界處，遼寧省位于低壓外圍（圖1）。

7日20時，500hPa高空槽東移至黑龍江西北部至河北南部，帶動冷空氣影響遼寧??；700hPa低槽東移至黑龍江北部至遼寧西部，正處于錦州市上空，低空急流有所減弱；850hPa低渦移至黑龍江東南部，切變線也隨之東移，正位于錦州市上空；在地面圖上，受貝加爾湖西側冷高壓向東南方向移動影響，使氣旋緩慢減弱南移，遼寧省位于高壓底部（圖2）。

8日08時，500hPa高空槽已移至黑龍江北部至遼寧省東部一帶，700hPa低槽和850hPa切變線已移出我國；地面冷鋒也隨之移出我國，遼寧省位于冷鋒后部，高壓外圍西南側（圖3）。

4 水汽條件

4.1 相對濕度 7日08時（圖4a），降水開始前，錦州上空相對濕度<60%，內蒙古北部有一相對濕度大值中心；7日20時（圖4b），濕度大值區向東移動，濕度大值中心移至遼寧吉林交界處，錦州上空相對濕度為80%～90%；8日08時，濕度大值區已移至朝鮮一帶，錦州上空相對濕度<50%。由圖4可以看出，降雪開始之前，錦州上空的水汽條件并不好，隨后西南急流不斷加強，將水汽源源不斷的輸送至錦州地區，相對濕度逐步接近飽和，降雪開始。一般來講，東北地區降水系統的抬升條件都十分優越，水汽才是關鍵，而且強降雪所需水汽并不大[7]。

4.2 比濕 據歷史資料統計，當比濕條件達到2～4g/kg時，錦州地區將出現大雪天氣。07日08時錦州地區850hPa比濕為1g/kg左右，而在07日20時降水過程中，錦州地區比濕增加到2g/kg，當降水結束時，比濕已小于1g/kg（圖5）。

4.3 溫度露點差 溫度露點差也是用來衡量濕度的參量，溫度露點差越小，表示濕度越大；當溫度露點差近于0℃時，表示空氣中的水汽達到近似飽和狀態。在07日08時，降水開始之前，整個遼寧省850hPa溫度露點差均>4℃。隨著降水開始，溫度露點差減小，07日20時遼寧省上空溫度露點差已小于2℃。

4.4 水汽通量 從水汽通量場上可以看出，7日08時，內蒙古北部有一大值區，隨著系統東移影響，7日20時，錦州地區處于水汽通量大值區，為此次強降雪提供水汽來源。從水汽通量散度場上可以看出，從7日08—20時，錦州地區水汽通量散度一直為負值，水汽輻合明顯。

5 動力條件

從垂直速度時間剖面圖中可以看出，7日02時開始隨著系統東移影響，動力抬升加強，14—20時上升運動最強，向上擴展至200hPa。到7日20時，錦州地區925hPa高度上為垂直速度大值區，最大垂直速率為16m/s。而到了8日02時，隨著系統局部移出錦州，動力下沉增強，925hPa以上全部轉為正垂直速度，上升運動消失，降雪已經結束。

6 降水相態分析

圖6為錦州站6日14時至8日08時溫度變化曲線。由圖6可以看出，6日夜間，隨著低層冷空氣侵入，錦州地區溫度下降明顯，7日6時開始溫度有所回升，10時降雪開始，溫度迅速下降。

850hPa以下的低層溫度也是決定降水相態的關鍵因素。由圖7可以看出，在降雪開始之前，低層850hPa溫度已低于-4℃，隨著降雪開始，低層溫度逐步降低，到了8日08時錦州地區850hPa溫度降至-12℃左右。此次過程開始前，低空溫度已低于0℃，降雪開始后溫度迅速下降決定了此次過程的降雪相態為純雪。

7 數值預報產品分析

從EC細網格7日08時至8日08時高度場、風場與實況對比可以看出，EC預報的高空形勢及地面形勢與實況基本接近。EC降水模式、T639降水模式、日本降水模式、GRAPES模式在6日20時預報的7日08時至8日08時降雪量分別為7mm、6mm、6mm、5mm，降雪量級均為大雪，主要降雪時段均在7日白天，預報結果與實況基本一致。

8 結論

對2018年3月7日錦州地區出現的強降雪天氣進行分析，得出以下結論：

（1）產生這次強降雪的原因是高空槽與低空切變線相互配合、華北氣旋以及渤海上空低空西南急流的水汽輸送。

（2）從水汽條件上看，此次降雪過程中水汽并不十分充沛，但水汽通量條件好，為此次過程提供了源源不斷的水汽來源。

（3）從垂直運動條件上看，高空上升運動發展到上升運動逐步消失的時間段與降雪時間段基本一致，這也對以后降雪時間的預報提供了思路。

（4）通過對降雪過程中低層的溫度的分析可以發現850hPa以下的溫度決定了降水的相態分布。

（5）根據數值預報與實況對比可以看出，各數值模式預報對于降雪預報的時間和量級比較具有參考意義。

綜上所述，此次降雪過程前期預報效果較好，但由于過于集中在濕度條件，導致降水量級預報偏低，這也說明冬季預報降雪并不能過分考慮水汽條件，需結合各項指標綜合考慮。此次強降雪過程為預報員今后的降雪天氣過程提供了預報思路，積累了經驗。

參考文獻

[1]楊杰，譚國明，尤國軍，等.承德市2015年2月20—21日強降雪成因分析[J].沙漠與綠洲氣象，2016，10（04）：32-38.

[2]紀凡華，韓風軍，韓雪蕾，等.一次魯西北強降雪天氣過程診斷分析[J].中國農學通報，2016，32（23）：148-152.

[3]王冰，王佳楠，鄒雨霏.2012年初春一次強降雪天氣過程分析[J].吉林氣象，2013（04）：7-11，18.

[4]王遵婭，周波濤.影響中國北方強降雪事件年際變化的典型環流背景和水汽收支特征分析[J].地球物理學報，2018，61（07）：2654-2666.

[5]盛春巖，楊曉霞.一次罕見的山東暴雪天氣的對稱不穩定分析[J].氣象，2002，28（3）：33-37.

[6]Wang H J，Yu E T，Yang S，2011.An exceptionally heavy snowfall in Northeast China：Large –scale circulation anomalies and hindcast of the NCAR WRF model.Meteorology and Atmospheric Physics，113（1-2）：11-25.

[7]胡長富.2008年盛夏吉林省兩次暴雨天氣對比分析[J].吉林氣象，2010（1）：25-28.

（責編：張宏民）