2020年2月13—14日秦皇島一次大范圍降雪天氣過程分析

摘要 選取高空、地面等氣象探測資料，對2020年2月中旬秦皇島一次降雪天氣過程進行分析，結果表明：此過程發生前，亞洲中高緯環流形勢為“1槽1脊”型，有1個冷中心為-36.0 ℃的切斷低渦分布于蒙古一帶，冷空氣南下影響我國華北。在高空槽、中低層切變線、地面倒槽等系統的影響下，產生了降雪天氣。降雪期間秦皇島有明顯的濕區，在低空西南風將南方的水汽持續輸送，同時東北風將渤海海面的水汽持續輸送，提供了豐富的水汽條件。近地層偏東風具有冷墊作用，使得925 hPa以下低空溫度急劇下降至-6.0 ℃，氣溫下降幅度較大，有利于降水向降雪的現象轉換。高空輻散、低空輻合的配置促進垂直運動的產生，提供了有利的動力條件。降雪發生初期，雷達速度產品存在顯著的急流特征，急流帶來的強水汽輸送和強垂直風切變是此次降雪發生發展的關鍵因素。

關鍵詞 秦皇島；降雪天氣；天氣形勢；物理量

中圖分類號：P458.1+2 文獻標識碼：B 文章編號：2095–3305（2023）03–0074-03

降雪天氣是我國大部分地區冬半年影響范圍最大、危害極強的自然災害，經常對交通運輸、通信、電力等領域造成巨大的損失，嚴重時，還會造成人員傷亡事故[1]。隨著社會的不斷發展，對降雪天氣精細化預報的要求越來越高。

全球性持續變暖的氣候背景下，極端天氣頻發引起了許多學者對強降雪天氣的分析，也得出了許多對降雪預報有用的研究結論。劉艷杰等[2]對冀中南一次回流強降雪過程成因進行分析，得知高空500 hPa槽與低空700 hPa、850 hPa切變線相配合，地面為回流形勢，冷空氣隨高壓底部偏東氣流西進形成冷墊，暖濕空氣向上爬升產生降水。萬瑜等[3]對新疆中天山一次城市暴雪天氣展開分析，發現是由于南、北兩支鋒區在中亞一帶匯集后東移發展產生的，過程來臨前散度和垂直速度的結構均為高層輻散、低層輻合；降雪地區發生了東南大風，地面溫度急劇上升，氣壓下降，帶來了有利的熱力條件；在冷空氣的作用下和受城市熱島效應的影響，強降雪在氣溫偏高城區發生的概率很高，并且降雪中心通常發生于鋒區。吳春龍等[4]通過對2015年鄂倫春旗一次降雪天氣過程進行分析，發現其主要是在暖濕空氣與強冷空氣的共同影響下形成的。田秀霞[5]、孫建華[6]、李青

春[7]、趙思雄[8]、張迎新等[9]深入探究了我國華北地區降雪天氣，均認為我國華北平原冬季降雪過程多與回流形勢有關，一種重要的環流形勢是“高壓后部回流型”，如回流和河套以西區域東移的高空槽進行配置，產生華北錮囚鋒，會推動華北平原發生大面積雨雪天氣。這與當地的地理位置和地形結構聯系密切，當冷空氣區域偏北亦或者由于較淺薄且無法翻越太行山和燕山山脈時，往往不會直接對華北地區產生影響，而是東移且沿地勢較低的東北平原、渤海灣南下，且朝西“回灌”，在華北地區產生高壓后部回流形勢。

秦皇島地處河北省東北部，屬于暖溫帶半濕潤大陸性季風氣候，四季分明。年平均溫度為11.1 ℃，平均最高氣溫為24.8 ℃，最低溫度為-8.9 ℃，年平均降水602.3 mm。雖然秦皇島冬季降雪天氣不多，但一旦遭遇強降雪天氣，對交通、通信、工農業生產等均會產生不同程度的影響。采用多種探測資料進行診斷分析，對掌握當地降雪天氣的形成機制、提高預報準確率有重要作用。

1 降雪天氣概況

2020年2月中旬，受冷空氣影響的秦皇島出現降雪天氣過程。2月14日青龍出現中雪，其余測站均出現大雪。最大降雪量8.5 mm，最大降雪強度1.9 mm/h，均出現在盧龍；積雪深度青龍2 cm，其余測站5～8 cm，此次降雪給秦皇島帶來諸多不利影響。

2 天氣形勢分析

在本次強降雪天氣發生前的 500 hPa形勢場上，2月14日08：00亞洲中高緯環流形勢為“1槽1脊”型，有1個冷中心為-36.0 ℃的切斷低渦分布于蒙古一帶，冷空氣南下對我國華北一帶產生影響，下游具備阻擋形勢，系統影響的時間很長（圖1a）。700 hPa形勢場上有低渦出現在河套北邊區域，渦前正渦度平流促使渦不斷前移，系統越來越強，并且出現閉合環流（圖1b）。850 hPa和925 hPa低空分布著切變線，并且逐漸形成閉合環流（圖1c）。地面形勢場上，有一中心值為1 070 hPa的強冷高壓分布在蒙古一帶，秦皇島及其周邊主要受高壓前部地面倒槽的影響（圖1d）。2月14日當地主要受東北風影響，具備冷墊和促進水汽輸送的效能，同時分布著地面輻合線，促進了降雪天氣的發生。由上述情況可見，在高空槽、中低層切變線、地面倒槽等系統的影響下，該地區產生了降雪天氣。與此同時，秦皇島一帶有明顯的濕區，低空西南急流與地面偏東風共同推動了水汽持續輸送，為本次過程提供了有利的條件。

3 物理量場分析

3.1 水汽條件

水汽條件是降雪天氣發生的必要條件之一。通過對降雪期間水汽通量散度剖面場進行分析發現（圖2），2020年2月13日08：00，水汽通量散度從正值變為負值，意味著水汽通道漸漸被打開。在低空西南風的作用下，源于南方的水汽持續向秦皇島地區輸送；與此同時，低空東北風將渤海海面的水汽持續輸送。2月13日20：00水汽通量散度負值為最大狀態，這意味著2月13日晚上至2月14日白天水汽條件都有利于降雪天氣的產生。

3.2 熱力條件

由此次降雪期間本地溫度剖面場可知（圖3），2020年2月14日白天秦皇島低空分布著逆溫，850～925 hPa溫度偏高，不滿足降雪指標。然而近地層偏東風具有冷墊作用，使得 925 hPa以下低空溫度急劇下降至-6.0 ℃，氣溫下降幅度較大，有利于降水向降雪的現象轉換。2月14日850 hPa暖平流比較弱，降雪粒子不能全部融化為降水。

3.3 動力條件

對降雪期間渦度剖面進行分析（圖4a）可知，2020年2月13日中高層屬于負渦度，400 hPa處分布著渦度中心，低空屬于正渦度，且數據比較小；2月14日負渦度中心上升至300 hPa；低層正渦度越來越強，中心高度上升至850 hPa，

這意味著系統厚度有所增加，發展特別旺盛。對散度剖面場進行分析發現（圖4b），2月13—14日，高空為正，呈輻散狀態，低空為負值，為輻合狀態，系統垂直運動顯著，為本次過程的形成提供了有利的動力條件。

4 雷達探測資料分析

通過對雷達基本速度產品進行分析發現，在天氣發生之初，秦皇島市高空和低空均存在急流。2020年2月14日14：00～15：00 1.5°仰角處存在牛眼結構（圖5a、5b），2月14日18：00低空急流越來越弱（5c）。低空屬于東北急流，形成冷墊，中高層西南急流也給予了很強的水汽輸送。此外，垂直方向風切變促使系統移動速度越來越慢，推動了降雪天氣的形成。

5 結論

（1）此過程發生前，亞洲中高緯環流形勢為“1槽1脊”型，有1個冷中心為-36.0 ℃的切斷低渦分布于蒙古一帶，冷空氣南下影響我國華北。在高空槽、中低層切變線、地面倒槽等系統的影響下，秦皇島產生了降雪天氣。

（2）降雪期間，秦皇島一帶有明顯的濕區，低空西南急流與地面偏東風共同推動了水汽持續輸送，為此過程發生提供了有利的條件。

（3）在低空西南風的作用下，源于南方的水汽持續向秦皇島地區輸送。同時，低空東北風將渤海海面的水汽持續輸送，提供了豐富的水汽條件。

（4）近地層偏東風具有冷墊作用，使得925 hPa以下低空溫度急劇下降至-6.0 ℃，氣溫下降幅度比較大，有利于降水向降雪天氣現象的轉換。高空輻散、低空輻合的配置促進了垂直運動的產生，提供了有利的動力條件。

（5）降雪發生初期，雷達速度產品具有顯著的急流特征，急流帶來的強水汽輸送和強垂直風切變是發生發展的關鍵因素。

參考文獻

[1] 趙俊榮，楊雪，藺喜祿，等.一次致災大暴雪的多尺度系統配置及落區分析[J].高原氣象，2013，32（1）：201-210.

[2] 劉艷杰，馬庚雪，周玉都.冀中南一次回流強降雪過程成因分析[C]//第31屆中國氣象學會年會S2 災害天氣監測、分析與預報.[出版者不詳]，2014.

[3] 萬瑜，竇新英.新疆中天山一次城市暴雪過程診斷分析[J].氣象與環境學報，2013，29（6）：8-14.

[4] 吳春龍，張煒光，侯海婷.鄂倫春旗地區2015年一次降雪過程分析[J].農村經濟與科技，2017，28（16）：20.

[5] 田秀霞，宋曉輝，程序，等.華北南部一次回流暴雪天氣的診斷分析[J].氣象與環境學報，2011，27（1）：35-39.

[6] 孫建華，趙思維.華北地區“12·7”降雪過程的數值模擬研究[J].氣候與環境研究，2003（4）：387-401.

[7] 李青春，程叢蘭，高華，等.北京一次冬季回流暴雪天氣過程的數值分析[J].氣象，2011，37（11）：1380-1388.

[8] 趙思雄，孫建華，陳紅，等.北京“12·7”降雪過程的分析研究[J].氣候與環境研究，2002（1）：7-21.

[9] 張迎新，張守保，裴玉杰，等.2009年11月華北暴雪過程的診斷分析[J].高原氣象，2011，30（5）：1204-1212.

責任編輯：黃艷飛

Analysis of A Large-scale Snowfall Weather Process in Qinhuangdao on February 13-14， 2020

Fu Yi-han et al（College of Oceanography and Meteorology， Guangdong Ocean University， Zhanjiang， Guangdong 524000）

Abstract Analyzed a snowfall process in Qinhuangdao in the middle of February 2020 by selecting meteorological observation data such as upper air and ground. The results showed that before this process， the circulation situation in the middle and high latitudes of Asia was of “one trough and one ridge” type， and there was a cut off low vortex with a cold center of - 36.0 ℃ distributed in Mongolia， and the cold air flows southward to affect North China. Under the influence of such systems as high trough， shear line at middle and low levels， and ground trough， snowfall weather has occurred. During the snowfall， Qinhuangdao has obvious wet areas. The southwest wind at low altitude continuously transports water vapor in the south， while the northeast wind continuously transports water vapor in the Bohai Sea， providing rich water vapor conditions. The easterly wind near the ground has a cold cushion effect， which made the low altitude temperature below 925 hPa drop sharply to - 6.0 ℃， with a large drop in temperature， which was conducive to the conversion of precipitation to snowfall. The configuration of upper level divergence and lower level convergence promotes the generation of vertical motion and provides favorable dynamic conditions. At the beginning of snowfall， radar speed products have significant jet characteristics. Strong water vapor transport and strong vertical wind shear brought by jet were the key factors for the occurrence and development of this snowfall.

Key words Qinhuangdao; Snow weather; Weather situation; Physical quantity

作者簡介 付懿涵（2004—），女，河北盧龍人，主要從事大氣科學研究。*通信作者：張智華（1978—），女，河北盧龍人，副研級高級工程師，主要從事綜合氣象業務研究。E-mail：yiz125265861@qq.com。

收稿日期 2023-01-12