2019年“11.29”降雪預報偏差分析

王鶴婷，劉小雪，周 濤，周玉都

（廊坊市氣象局，河北廊坊 065600）

0 引言

冬季降雪是華北地區常見的一種天氣現象，常常對城市交通和農業生產等造成顯著影響，持續降雪導致的低溫和冰凍災害甚至可能危及人民的生命財產安全。目前，針對冬季降雪天氣過程，氣象專家學者已有許多研究成果：有研究表面“高壓后部回流型”為華北地區降雪的主要環流形勢之一，常常造成大范圍雨雪天氣。郭銳等研究表明，回流東風是否有水汽輸送質應取決于具體情況；同時表明邊界層內充沛的水汽是降雪的重要組成條件。然而，目前的降雪類研究仍集中于大范圍強降雪天氣，針對弱降雪的分析較少。

2017年4月1日，河北雄安新區正式成立。目前，雄安正處于快速建設時期，弱降雪天氣過程帶來的低能見度天氣對于“塔吊林立”的雄安新區更是具有嚴重阻滯作用。加之雄安新區氣象局剛剛成立，針對該區域的降雪天氣過程研究仍較為匱乏。因此，對于雄安新區發生的降雪天氣過程深入分析具有重要意義。

1 天氣實況

受冷暖空氣共同影響，11月29日下午至夜間華北地區自北向南迎來初雪天氣。最大降雪量出現在張家口及北京西北部山區，達中到大雪。其余地區為小到中雪。雄安新區平均降雪量為1.2 mm，最大降雪量1.3 mm出現在雄安新區市民中心，本次過程全區為純雪天氣。

2 天氣演變及偏差分析

本文重點圍繞兩方面的預報偏差進行診斷分析：一是降雪落區較EC預報場偏北；二是降雪量與EC預報值存在偏差。

2.1 降水條件偏差分析

500 hPa西風槽和700 hPa深槽是這次雨雪天氣形成的天氣尺度系統，從系統的配置來看，尚無法達到華北區域性大雪天氣的要求。數值模式對于地面倒槽以及850 hPa切變強度及位置預報存在偏差，“冷墊”的缺失和850 hPa切變系統主體位置偏北是過程降水量偏低的兩個原因。

本地的水汽條件以及水汽輻合情況對于降水的量級有直接影響。29日隨著西風槽的東移，700 hPa槽前的西南氣流明顯增強，為降雪提供主要水汽來源。

2.1.1 水汽通量散度。本文選取了水汽通量散度進行分析，如圖所示，容城（38.92°N，115.93°E）上空的水汽通量散度在降水前有兩次明顯的水汽輻合。

28日20時至29日20時，水汽輻合主要出現在600～850 hPa高度之間，中心值約為4.5×10-7g·hPa-1·cm-2·s-1，這與水汽壓得第一次躍增相契合。水汽的第二次躍增則表現為低層的一個弱的水汽輻合區，30日08時，在925 hPa高度以下，有一中心值為1×10-7g·hPa-1·cm-2·s-1的水汽輻合區，輻合中心位于950 hPa高度附近。

綜上可得，水汽的第一次躍增，由700 hPa槽前西南氣流引起的，對應降雪過程，而水汽的第二次躍增，對應大霧天氣過程。

圖1 水汽通量散度在38.92°N、115.93°E時間垂直剖面

2.1.2 水汽平流。由風場及水汽平流的空間剖面可知，29日08時，與偏南風相對應，冀中地區上空850 hPa處出現一中心值為2.75×10-5·g·kg-1·s-1水汽平流正值區。到29日20時，偏南風風速加大，且影響范圍明顯擴大，該水汽平流區的中心值也增至4.5×10-5·g·kg-1·s-1。

需要注意的是，在29日08時，1000 hPa河北中南部主要受偏東風影響。到29日20時，1000 hPa仍受偏東風控制，但在115°以東地區出現了水汽平流的正值區。可知，700 hPa槽前的偏南氣流向冀中地區輸送了水汽，并引起水汽輻合，使得水汽含量出現了躍增。

結合以上分析可知，本次過程中邊界層偏東風是一支干氣流，形成一個冷墊，而在29日20時（降雪前），將渤海灣的濕空氣吹向內陸，引起冀中地區大氣中的水汽含量的增加。

圖2 2019年11月29日08時沿101.36°，32.81°-118.54°，41.20°風場、水汽平流場空間剖面

2.2 南部地區偏少原因分析

2.2.1 衛星云圖分析。由圖3可知，29日20時在蒙冀交界處有一云團，該云系的色調較淺，由此可見降水云團高度較低。

圖3 2019年11月29日20時風云2號衛星紅外（a）、水汽（b）云圖

在水汽云圖上，該云系表現為范圍較大的云區，云系的色調為灰色，云系后邊界不整齊，可看到短的水汽羽，而影響河北的絮狀云系的色調起伏不大。

由以上分析可知，本次降水過程的主要云系偏低，這也是本次降水過程偏弱的原因。

2.2.2 雷達產品分析。圖5給出了石家莊雷達1.5°仰角的徑向速度，在整個降水過程中，地面為東北風，形成冷墊，低層零徑向速度線呈“S”形，有冷平流，高層零徑向速度線呈反“S”形，為冷平流，有下沉運動，這也同衛星云圖中反映的降水云系較低，發展較弱相一致。

圖5 2019年11月29日08時、20時北京站探空圖

從北京降水時段雷達可以看出，低層零速度線呈“S”形，為暖平流，并伴有明顯的輻合；高層為反“S”形，有弱冷平流，伴隨著降水過程的進一步持續，29日01點北京雷達圖上暖平流逐漸趨于減弱，變為整層西南風。

2.2.3 探空資料分析

29日08時，華北地區降水產生前，對應著低層大氣的偏東風，為一個明顯的干層，而850～700 hPa的偏西風則對應著一個淺薄的濕層。在700～500 hPa高度，大氣再次轉為干層，同時在500 hPa以下存在有3個逆溫層維持。

圖4 2019年11月30日00：23（a）石家莊1.5°仰角基本徑向速度、29日23：54（b）01：00 北京1.5°仰角基本徑向速度圖

29日20時，北京地區已經有降水產生，此時中高層濕度較大。與上一個時次相比，850～500 hPa層次內的氣流轉為均一的西南風，同時飽和比濕的數值增大，而大氣層結的溫度卻有所下降。結合前文的分析，不難判斷出，在西風槽引導冷空氣東移影響冀中地區上空中低層大氣的同時，該氣層內水汽含量也在不斷增加。

從垂直運動的剖面圖來看，29日08～20時以下沉運動為主，在降水發生過程期間有短暫的上升運動。

從29日20時風場同等溫度線沿39.0N的剖面圖來看，低層偏東風屬于干冷風，形成了一個冷墊；而在其上方，850 hPa以上的偏西風則為暖平流。高低空的冷暖氣流在容城上空交匯，形成鋒面。由于鋒面坡度不大，且上升運動較弱，因此南部地區降雪強度很弱。

3 結論

1）本次降雪的影響系統有高空槽、地面冷鋒、低空切變線、低空急流。

2）由于南部動力條件不是特別充足，此次過程降水量級較小；由于濕度條件北部好于南部，此次過程張家口北京一帶降水量較大。

3）物理量場與降水落區對應關系較好。

4）在各家數值預報與指導預報出現一致偏差的情況下，可以通過對臨近要素場深入分析，及時調整前期預報。

圖6 2019年11月29日08時至12月1日20時垂直運動剖面圖、29日20時風場同等溫度線沿39.0N的剖面