2021年11月秦皇島市一次強降雪天氣過程分析

尹碧文，毛智政，張晨宇，2，劉冰玉，劉昊野，郭鴻鳴#

1.秦皇島市氣象局，河北秦皇島 066000；2.秦皇島氣象災害防御中心，河北秦皇島 066000

雪災是我國冬半年最常見的氣象災害，主要發生在青藏高原、北疆、內蒙古和東北一帶，具有發生頻率高、持續時間長、波及范圍廣的特點[1-5]。強降雪在帶來巨大經濟損失的同時，也會影響民眾日常生產生活的正常開展[6-7]。近幾年，我國嚴重雪災事件頻發：2007年3月3—4日，遼寧遭遇罕見暴風雪襲擊，最大降水量達到90 mm，沈陽全城癱瘓；2008年1月，我國南方地區連降大雪，出現了罕見的雪災；2009年11月9—12日，華北、黃淮等地出現罕見暴雪，河北、山西、河南受災嚴重；2012年11月9—14日，東北地區大部、內蒙古中東部出現極端強降雪天氣，致使交通全面癱瘓；2021年11月5—8日，錫林郭勒盟出現大暴雪天氣，過程影響范圍廣、強度大、持續時間長，存在雨雪轉換特征，伴有霧霾、大風、暴風雪天氣[8]。因此，對秦皇島市暴雪過程進行分析總結，有利于提高預報準確率。

1 災害天氣實況分析

11月6—8日秦皇島市出現強暴雪、寒潮、大風過程。6日夜間到7日夜間秦皇島市各縣（區）出現小雨轉暴雪。全市平均降水量為26.3 mm，積雪深度3～17 cm，最大降水量和積雪深度均出現在盧龍，分別為31.3 mm和17 cm。具體降水量：青龍為17.9 mm，盧龍為31.3 mm，昌黎為29.6 mm，撫寧為28.1 mm，市區為24.4 mm；積雪深度：青龍為12 cm，盧龍為17 cm，昌黎為3 cm，撫寧為8 cm，市區為9 cm。共有27個站出現大風天氣，極大風出現在昌黎翡翠島無人站為24.8 m/s（10級），過程降溫幅度為11℃～13℃。雨雪轉換時間：北部山區在6日23:00；西部地區在7日04:00~05:00；沿海地區在7日08:00—09:00。降雪主要出現在7日09:00—12:00，最大降雪量出現在盧龍，7日07:00和08:00小時雪強為3.2 mm/h，其他縣區最強小時雪強分別為，秦皇島市站7日10:00時2.7 mm/h，撫寧7日09:00時2.7 mm/h，青龍06時和08：00時1.7 mm/h，昌黎09:00時2.8 mm/h。

2 成因分析

2.1 大尺度環流背景及高低空形勢場分析

2021年11月7日08:00，500 hPa上蒙古地區存在一高空槽，東移影響河北省，700 hPa和850 hPa上河北省西部都存在一切變線（圖1）。從近地層到700 hPa都有急流，急流深厚，且強度較大，達到20 m/s以上，為此次降雪提供水汽。地面上，秦皇島位于低壓底部，有地面輻合線存在，露點溫度差均小于2℃，地面東北風將渤海海面的水汽吹向陸地，為降雪的持續提供良好的水汽條件。

圖1 2021年11月7日08：00時500 hPa（a）、700 hPa（b）、850 hPa（c）環流形勢和地面形勢（d）

中尺度分析場上，此次過程影響系統為冷渦下的高空槽，高空槽在東移過程中低層加強為閉合環流。從近地層到700 hPa都有急流，急流深厚，且強度較大，達到20 m/s以上。河北省存在濕區，配合西南急流提供的水汽，有利于降雪天氣的持續。

2.2 衛星云圖和雷達分析

葵花衛星云圖（圖2）上，7日08：00降雪云系位于秦皇島市上空，秦皇島市出現較強降雪，11:00主要在秦皇島市存在降雪云團，隨著高空槽東移減弱，云系減弱東移，8日08:00降雪云團完全移出河北省地區，過程已經結束。

圖2 2021年11月7日08：00、11:00、8日08:00葵花衛星云圖

從組合反射率（圖3）因子產品分析，此次降水為片狀回波，屬于層狀云穩定性降水。在7日05:00左右降水較大時段，秦皇島除青龍外，其他地區基本被30 dBz以上回波覆蓋，其中盧龍雷達附近回波最強可達45~50 dBz。同時段1.5°仰角基本速度圖產品上，底層為東北急流，中高層為西南急流，雷達中心存在牛眼結構。垂直方向上有較強風切變，且維持到7日白天。說明底層有冷墊，中高層為暖平流，冷暖空氣交匯，有利于降雪天氣持續。

圖3 2021年7日05:00組合反射率（a）和徑向速度（b）

此次過程涉及相態轉換（圖4），11月6日夜間以雨為主，7日凌晨至早晨自西北向東南逐步轉為雪。3.3°仰角上，在7日1:00距雷達40 km左右有一圈低值區，說明此處為融化層高度，融化層以下為雨或雨夾雪為主，03:00西北部亮帶開始向雷達中心移動，并于04:00逐步消失，說明此時西部北部地區粒子相態開始趨于統一，由雨夾雪轉為純雪相態。之后亮帶進一步向東南方向縮小，至完全消失，9:00左右，全市全部轉為純雪天氣。

圖4 雙偏振雷達相關系數產品

2.3 物理量分析

2.3.1 水汽條件對此次過程的物理量進行分析，在相對濕度上，中低層從11月6—8日相對濕度均在80%以上，7日0:00—20:00主要降水時段80%以上相對濕度可達200 hPa高度，說明濕層深厚，水汽充沛。

2.3.2 動力條件散度圖（圖5）上，11月7日0:00~20:00，750~950 hPa散度為負值，說明中低層有輻合，中高層700~400 hPa散度為正值，為輻散，說明此時有較強垂直運動，尤其7日08:00~12:00，輻合輻散均達到最大，與實況中較強降雪時段相對應。7日0:00~20:00，850~300 hPa有明顯負速度區，其中7日08:00左右負速度最強，說明此時有強上升運動，與實況相對應。

圖5 40°N、120°E散度（a）、垂直速度（b）和風場疊加的時間垂直剖面圖

溫度圖（圖6）上，從6—8日中低層氣溫明顯下降，900~700 hPa存在明顯逆溫，說明低層冷空氣與中層暖濕空氣交匯，有利于系統的發展，使降水增強。其中青龍在7日03:00左右850 hPa溫度降到-4℃，并持續降低，925 hPa溫度也在-2℃以下，滿足雨雪轉換指標，此時青龍由雨夾雪轉為純雪天氣。秦皇島925溫度低于-4℃，850 hPa氣溫在7日08:00左右開始降至-4℃以下，達到雨雪轉換指標，實況沿海地區8:00~09:00時出現純雪天氣。

圖6 40.4°N、119.4°E（a）、40°N、120°E（b）溫度和風場疊加的時間垂直剖面圖

2.3.3 探空曲線分析高層為偏西風或西南急流，風速均在20 m/s以上，低層東北急流，強的垂直風切變有利于系統維持（圖7）。底層為東北風，可為底層提供水汽，整層的濕層深厚，可達400 hPa。850~800 hPa有逆溫，有利于系統發展，使降雪強度偏大。此次降雪過程為冷渦下的高空槽造成的降雪天氣。

圖7 7日08：00樂亭T-logP圖

3 總結

此次過程是由高層槽、中低層切變線配合地面冷鋒產生的一次降雪過程，降雪量達到暴雪；降雪過程中的水汽條件、熱力條件和動力條件較好，利于降雪天氣的持續；秦皇島地區冬季降水過程中的底層偏東風對降水的發生和維持有重要的作用。