滇中及以東地區一次強降雪天氣過程診斷分析

山地農業生物學報43（3）：76～84，2024Journal of Mountain Agriculture and Biology山地農業生物學報43（3）：76～84，2024Journal of Mountain Agriculture and Biology

接收日期：2023-03-11

*通訊作者：白波（1979—），男，學士，高級工程師，主要從事天氣預報研究，E-mail：157249809@qq.com.

摘要：2022年2月19至23日，滇中及以東地區出現強降溫降雪天氣，其中曲靖出現了中到大雪局部暴雪或大暴雪。利用常規觀測資料、物理量場、衛星云圖等數據對此次天氣過程進行診斷分析。結果表明：南支槽與昆明準靜止鋒（冷鋒）是此次強降雪天氣的主要影響系統；西南氣流加強、水汽通量加大以及低層水汽輻合、高層輻散為此次降雪天氣過程提供了較好的水汽條件；強烈的上升運動為降雪提供了必要的動力擾動；700 hPa上-4 ℃等溫線和地溫低于0 ℃的溫度線與雪線位置相對應；衛星云圖清晰的反映了南支槽與昆明準靜止鋒（冷鋒）的移動、交匯和發展；多普勒雷達圖上也進一步證實了不斷補充加強的冷空氣在此次降雪過程中的重要性。此次分析從天氣系統、物理量場、衛星云圖和雷達回波等各個維度進行，得出了滇中及以東地區出現降雪天氣的指標，對以后降雪天氣的預報具有明確的指示作用。

關鍵詞：強降雪；南支槽；昆明準靜止鋒；衛星云圖；多普勒雷達

中圖分類號：P44文獻標識碼：A

文章編號：1008－0457（2024）03－0076－09

國際DOI編碼：10.15958/j.cnki.sdnyswxb.2024.03.013

云南簡稱“滇”，因緊鄰滇池，在古代被稱為滇國而得名，云南地處中國西南邊陲，云南東部與貴州省、廣西壯族自治區為鄰，北部和西北部同四川省、西藏自治區相連，西部同緬甸接壤，南部與老撾、越南毗連。云南處在東亞季風和南亞季風交匯區域，西北又受青藏高原大地形影響，形成了復雜多樣的自然地理環境和氣候條件［1］。低緯高原遠離寒潮發源地西伯利亞，又有青藏高原的阻擋作用，受冷空氣影響的次數和強度都遠低于我國北方，所以冷空氣活動少［2］，除海拔較高地區外，云南大部分地區極少出現降雪天氣，往往一次降雪就會給云南帶來重大災害［1］。很多氣象工作者對暴雪過程進行過分析，但是云南獨有的特殊地形給云南預報降雪天氣帶來很大的難度，因此研究云南降雪機制的形成，對云南氣象的研究具有重要意義。以往對降雪天氣的研究主要基于全省，而云南的降雪區域主要集中在滇西北、滇北、滇中及以東，本文分析的區域是滇中及以東地區，更具有針對性。

張騰飛等［3-4］對2000年至2005年云南4次強降雪天氣進行了對比分析，指出滇中及以東的大到暴雪天氣是南支槽和昆明準靜止鋒共同作用的結果，且強降雪區域出現在較強水汽通量輻合區中，水汽通量增大是云南強降雪的必備條件。閔穎等［5］指出，強烈的上升運動為雨雪天氣提供了充分的動力條件，700 hPa上0 ℃等溫線的位置決定了降水相態。尤紅等［6-7］對發生在初春3月的寒潮降雪天氣進行了個例對比分析，指出中低層水汽輻合對云南強降雪天氣產生了重要影響。段旭等［8］對造成云南寒潮天氣的昆明準靜止鋒的結構、鋒生、移動和若干特征進行了分析研究，探討了昆明準靜止鋒維持和加強西南移造成滇中寒潮的影響因子。段旭等［9］對昆明準靜止鋒形成的原因進行了分析，發現來自于西伯利亞的冷氣團不斷南下在云貴之間堆積，后又有源源不斷的冷空氣的補充，會造成昆明準靜止鋒加強變為冷鋒影響云南大部地區。蘇顯澤等［10］從環流形勢、水汽條件、動力條件、地面鋒等方面對2019年3月20日至21日吉林一次強降雪天氣過程進行分析，結果發現，除降雪天氣發生的必要條件外，中低層暖鋒鋒生和降雪的關系較好。戴玲玲等［11］對華北地區2015年“1106”降雪過程進行天氣分析，發現有利的天氣形勢和動熱力條件是降雪天氣形成的必備條件，雨雪相態的轉化和氣溫關系較為密切。杜佳等［12］對北京地區４月一次罕見暴雪的形成機制進行分析，發現極端低溫造成極端降雪，降水相態主要取決于1 km以下的溫度變化。以上研究表明，強冷空氣、水汽條件、動力條件是形成降雪天氣的必備條件，云南特殊的地形是云南省不同區域出現降雪的主要影響因素，昆明準靜止鋒的強弱和云南地區降雪的強度有密切關系。

山地農業生物學報2024年第3期段雪梅，等：滇中及以東地區一次強降雪天氣過程診斷分析本研究利用常規觀測資料、物理量場、衛星云圖等數據對此次降雪天氣過程進行了全面的分析，對滇中及以東降雪天氣有了更全面和系統的認識，揭示了造成云南中部及以東地區此次強降雪天氣的影響系統和物理量演變特征，對以后分析云南降雪天氣有指導意義。

1資料方法及天氣過程概述

1.1資料與方法

本文采用了曲靖9個國家氣象站的日降雪量實況資料、Micaps的實況數據，云圖數據、NCEP/NCA Reanalysis提供分辨率為2.5°×2.5°的逐6小時再分析數據、衛星云圖及多普勒雷達資料、利用氣象常用的統計方法，對2022年2月云南中部及以東地區一次中到大雪局部暴雪天氣過程進行了全面分析，利用MeteoInfo和Grads進行計算和繪圖。

1.2天氣過程概述

2022年2月19至23日受冷空氣和西南氣流共同影響，云南省出現一次大范圍的低溫雨雪天氣，其中滇中及以東、滇北出現了小雪或中到大雪局部暴雪天氣、滇西出現了小到中雨天氣，滇中及以東地區降了中到大雪局部暴雪，降雪的主要時段是21日08時至22日20時。此次降雪過程云南一共有54個縣出現了降雪，降雪區域（圖1）主要分布在昭通、曲靖、昆明、楚雄、玉溪北部、文山北部、紅河北部、大理北部、麗江北部、迪慶和怒江北部。其中曲靖中部及以北地區降了中到大雪局部暴雪，南部降了小到中雪局部大雪，曲靖城區積雪深度在3～9 cm，積雪最深的是曲靖市會澤縣17.4 cm（表1）。

此次過程持續時間長、影響范圍廣、強度大，對我市高寒山區牲畜的安全過冬極為不利，造成已進入生殖生長期的小麥、大麥、蠶豆、油菜、蔬菜、花卉等園林植物和設施農業遭受一定的低溫凍害和雪壓倒伏，同時降雪、冰凌天氣導致我市海拔較高地區出現道路結冰，給交通運輸、農業生產等造成了一定的困難。追蹤滇中及以東降雪前后昆明準靜止鋒活動（圖1）看出，18日昆明準靜止鋒在云南東南部、貴州西部至昭通南部；19日昆明準靜止鋒加強為冷鋒西移至昆明附近，昆明以東大部地區14時氣溫下降14℃及以上；20日昆明準靜止鋒加強為冷鋒繼續西移至楚雄西部，位于楚雄東部的南華、大姚14時氣溫下降15 ℃以上，云南東部其余地區14時氣溫均下降10 ℃左右；21日加強的冷鋒繼續西移，滇西北大部地區14時出現-5 ℃的變溫；22日冷鋒在滇西維持，強度較21日減弱；23日冷空氣移出云南，整個降雪過程結束。

2結果與分析

2.1環流背景

此次滇西北、滇中及以東的降雪天氣是北方冷空氣南壓，隨著冷空氣的逐漸加強，在滇黔之間冷高壓西側匯流的冷氣流使昆明準靜止鋒加強西移影響滇中，強降雪期間有南支槽前的西南氣流配合昆明準靜止鋒/冷鋒造成了滇中及以東的中到大雪局部暴雪天氣，滇西中到大雨天氣過程，這與低緯高原的地形有關［1］。

2.1.1高空實況

在500 hPa高空圖上，19日08時西西伯利亞有西北-東南向的阻高，在東經60°～100°、北緯35°～55°，內有橫向低槽，槽逐漸東南移；20日08時，南支槽在東經 85°附近，橫槽緩慢南壓，其南側北緯30°附近有強鋒區，與北方來的大槽合并；21日08時（圖2-a），南支槽穩定少動，昆明準靜止鋒加強西移，新疆橫槽轉豎，冷槽逐漸東移；22日08時（圖2-b），南支槽東移至東經90°附近，云南受槽前西南氣流控制，冷鋒在滇西維持，槽前西南氣流和東移過來的冷空氣在滇西交匯，此時降雪的強度和區域逐漸擴大；23日08時，南支槽明顯減弱，影響云南的氣流由槽前的西南氣流變為偏西氣流。850 hPa圖上，19日08時位勢高度升高，160 dagpm的冷高壓在新疆、青海西部，158 dagpm已經擴展至內蒙東部，152 dagpm的前緣已經到達了滇東北；20日08時156 dagpm冷高壓東南移至青海東部，152 dagpm線東移至滇東邊緣；21日08時（圖2-c）156 dagpm冷高壓在青海東部維持，152 dagpm線在滇東邊緣；22日08時（圖2-d）156 dagpm東南移至川滇之間，152 dagpm控制了哀牢山以東地區；南支槽和近地層冷高壓穩定少動。

2.1.2流場和全風速

圖3-a給出了2022年2月21日08時500 hPa的流場和全風速分布。由圖可見，南支槽在東經75°～95°之間，槽后為40 m/s的強勁西北風，云南位于槽前，受槽前西南氣流控制，并且從孟加拉灣北部、云南到貴州出現東西向的強西偏南風速帶，云南大部風速大于32 m/s。22日08時500 hPa的流場和全風速圖（圖3-b）上，南支槽加強東移至東經90°～100°附近，槽前維持強勁的西南風。這樣的配置一方面有利于南支槽加強東移，另一方面有利于孟加拉灣北側的暖濕氣流源源不斷的向云南輸送，為滇中及以東的強降雪天氣提供了充沛的水汽。

2.2物理量診斷分析

2.2.1水汽條件

2.2.1.1水汽通量

分析500 hPa和700 hPa沿北緯26°從20日20時至23日08時水汽通量的經向-時間演變，這次過程云南北部水汽通量都較大，這與降雪區域相吻合。700 hPa（圖4-a）上20日20時至22日08時云南北部水汽通量逐漸增大，這是南支槽逐漸東移的反映，21日08時，滇中及以東（東經102°～104°）水汽通量增加至8 g/（cm2·hPa·s），此時滇中及以東開始降雪，截至21日20時，曲靖市會澤縣降了中雪，曲靖其余8個縣（區、市）市均降了小雪，昆明市區、昆明呈貢降了小雨夾雪；21日20時至22日08時，滇西北（東經98°～101°）水汽通量增加至8 g/（cm2·hPa·s），截至22日08時，楚雄中部及以北地區降了小到中雪局部大雪，大理彌渡降了中雪，這與降雪區域自東向西移動的實況一致，23日08時，滇中及以東地區水汽通量減小到5 g/（cm2·hPa·s）以下，滇中及以東降雪過程趨于結束。500 hPa（圖4-b），降雪開始至結束時段（21日08時至23日08時），云南北部水汽通量呈逐漸增大又減小的趨勢，滇中及以東地區水汽通量出現了三個峰值，21日白天出現一個峰值，水汽通量達7 g/（cm2·hPa·s），第二個峰值出現在21日20時左右，滇中及以東地區水汽通量超過7 g/（cm2·hPa·s），第三個峰值出現在22日白天，滇東水汽通量超過8 g/（cm2·hPa·s），滇中及以東地區700 hPa上水汽通量大值出現的時間比500 hPa上晚了5～6 h，強降雪出現的時間與700 hPa上強水汽通量大值區對應的更好。隨著降雪開始，滇中及以東水汽通量雖然有大有小，但強降雪時段700 hPa和500 hPa水汽通量始終比較大，直到22日20時以后，高低層水汽通量迅速減小，整個滇中及以東雨雪天氣趨于結束。由以上分析可知，南支槽東移加強給滇中及以東地區帶來充沛的水汽，出現較大的水汽通量，水汽通量最大的時段產生了較強降雪，因此水汽通量增強是滇中及以東此次強降雪過程的必備條件。

.2.1.2水汽通量散度

圖5是21日14時至22日20時水汽通量散度。從圖中看出，整個降雪時段700 hPa（圖5-a、b、c）上有一條西北東南向的水汽輻合帶，滇中及以東在21日20時水汽輻合最強，其中滇中及以北地區（北緯25°～27°）水汽通量散度為-0.8×10-8g/（cm2·hPa·s2），500 hPa（圖5-d、e、f）上滇中及以東一帶是水汽輻散帶。從圖中看出，滇西北、滇中及以東700 hPa上水汽通量散度負值區，對應滇中及以東500 hPa上是水汽通量散度正值區，低層水汽輻合、高層水汽輻散，這與強降雪發生的區域相對應。因此，可以認為水汽輻合對滇中及以東地區降雪的形成起著極其重要的作用。

2.2.2動力條件

圖6是強降雪前、中、后沿北緯26°的垂直速度剖面圖。19日02時（圖6-a）在強降雪前30 h左右滇中及以東地區中低層有強烈的上升運動，超過0.4 hPa/s，運動中心在700 hPa附近，400 hPa以上的高層有下沉運動，19日08時滇中及以東地區中低層有強烈的上升運動，高層有下沉運動，表明強降雪開始之前滇中及以東地區低層維持偏東氣流，表明近地層冷空氣已經開始影響滇中及以東地區，此時滇中及以東地區出現明顯的負變溫，而此時沒有較好的水汽條件配合，所以此時滇中及以東地區以降溫為主。22日08時（圖6-b）強降雪發生時，強烈的上升運動向整層擴展，云南大部地區都處于上升運動區，上升運動中心在滇東（東經103°附近），位于600～500 hPa層，強度達0.4 hPa/s，昆明北部也達到了0.3 hPa/s，強烈的上升運動表明南支槽東移和冷空氣西南移，表明有較好的擾動條件。23日08時（圖6-c）云南大部地區整層都轉為下沉運動，是南支槽過境后西北氣流和低層冷高壓控制的穩定大氣的反映，也意味著降雪天氣的結束。

2.2.3氣溫演變

700 hPa上0 ℃等溫線的位置決定了降水的相態和區域［2］，圖7-a是700 hPa上溫度沿北緯26°的時間-經度剖面圖，圖中有兩個低值中心，一個在20日08時至20日20時之間，氣溫低值中心在滇東（東經103°～104°），達-2 ℃，此時滇東的昭通昭陽、魯甸、曲靖會澤、宣威、馬龍、文山廣南、硯山、丘北降了小雪或小雨夾雪；另一個大值中心出現在22日08時至20時，在滇中及以東（東經102°～105°）附近，氣溫在-3 ℃以下，此時降雪區域擴展到楚雄西部，楚雄南華、大姚、牟定降了中到大雪，大理彌渡降了中雪，楚雄以東的大部地區普降小雪或小雨夾雪。圖7-b是22日14時700 hPa上等溫線分布圖，-4 ℃等溫線的位置南壓到滇中及以東-滇西北，此時天氣實況上也顯示-4 ℃線控制的地區出現了降雪天氣。由此可見，700 hPa上-4 ℃等溫線的位置對滇中及以東降雪有較好的指示作用。

地溫是冷空氣強弱的重要指標，圖7-c、d是強降雪發生最強時段（21日08時至22日08時）日平均氣溫和最低氣溫分布圖，從圖中看出，日平均氣溫和最低氣溫≤0 ℃的區域覆蓋了滇西北、滇中及以東地區，說明此次強降雪過程的冷空氣較強，影響范圍較大，并且日平均氣溫和日最低氣溫≤0 ℃的等溫線與雪線的位置相對應。最低氣溫≤-2 ℃的區域在昆明東北部、昭通中部及以南、曲靖大部及迪慶北部，這些區域都降了中到大雪局部暴雪，表明了地溫的高低與降雪量級之間也有較好的對應關系。此次過程最先降溫的區域是滇東北，說明冷空氣是從云南東北方，逐漸南下影響云南，屬于東北路徑［2］。

2.3衛星云圖演變

由上述分析發現，滇中及以東此次過程的主要影響系統是南支槽和昆明準靜止鋒，衛星云圖上可以清晰的看出，南支槽與昆明準靜止鋒/冷鋒的移動、交匯和發展的過程。

圖8是降雪前后衛星云圖的演變。2月18日14時（圖8-a）滇黔之間有一條邊界很清晰的昆明準靜止鋒云系，孟加拉灣到高原南側沒有明顯的南支槽云系，除受昆明準靜止鋒影響的滇東北（昭通）、滇東南（曲靖羅平、文山）出現明顯的負變溫以外，滇中及以東維持1 ℃左右的正變溫。19日14時（圖8-b）南支槽云系在東經 70°～90°發展，昆明準靜止鋒云系西移加強過昆明發展為冷鋒，南支槽和加強的昆明準靜止鋒在滇中匯合，此時滇中及以東并沒有出現降雪天氣，但有明顯的負變溫，其中昆明東部的尋甸、宜良、石林出現-14 ℃以上變溫，紅河彌勒出現-16 ℃變溫。20日13時30分（圖8-c），NE-SW向的南支槽東移至東經85°～100°之間，昆明準靜止鋒云系繼續西移至麗江華坪、楚雄西部的大姚、南華附近，冷鋒影響的地區都出現明顯的負變溫，楚雄所有站點都出現-10 ℃以上的變溫。21日14時（圖8-d），南支槽維持在東經85°～100°之間，南支槽加深，近地面冷空氣繼續西移至滇西邊緣，滇西大部地區出現-5 ℃以上的變溫。槽22日14時（圖8-e）南支東移至東經95°～105°之間，冷空氣減弱東退，大理中部及以西、麗江西部氣溫回升。從19日14至22日14時，從孟加拉灣到云南東部形成了一條東北-西南向的帶狀云系，這條云系從滇西南至滇東北橫跨整個云南，來自孟加拉灣的水汽沿這條云帶輸送，與逐漸西移加強的冷空氣在滇中及以東相遇，產生降雪。23日14時（圖8-f），云南轉為偏西氣流影響，冷空氣徹底移出云南，全省氣溫回升，降雪過程徹底結束。

2.4多普勒雷達分析

這次降雪屬于鋒后冷空氣結合南支槽前西南氣流產生的，分析了整個降雪過程雷達回波的演變，發現強降水期間雷達回波對冷空氣及西南氣流均有較好的反映。

在21日18時19分多普勒雷達強度場上（圖9-a），回波主要分布在曲靖、昆明、楚雄西部、紅河北部，是以層狀云降水回波為主的層狀云-積云降水回波，強度最大為58 dBz，較強回波分布在曲靖中部及以北地區，滇中、滇東北不斷有新的回波單體生成，鋒后具有明顯的層狀云-積云降水回波。圖9-b是21日18時19分仰角為0.5°、150 km探測范圍內的徑向速度場，零速度線穿過測站，在50 km（離雷達天線0.9 km以下）范圍內零速度線呈反“S”型分布，由近地層東南風轉為低層東北風，風隨高度逆轉，有冷平流，后部有冷空氣不斷補充，抬高天線仰角（1.5°仰角），可以看到徑向速度有同樣的變化。風速隨高度增加，在離雷達天線1.1～1.4 km高度處存在輻散，中高層輻散為降雪天氣提供了不穩定及上升條件。高空輻散為此次降雪天氣提供了不穩定及上升運動條件，同時進一步證實了源源不斷的冷空氣在此次降雪過程中的重要作用。

3討論與結論

烏拉爾山、貝加爾湖一線有西北-東南向的阻高，在北緯30°～45°，東經95°～135°內有橫向低槽，槽內有強冷中心。橫槽維持期間（19日08時—22日14時），冷空氣逐漸南下，在滇黔之間堆積加強，使得昆明靜止鋒逐漸加強，自東向西影響云南。強降雪開始之前，無南支槽活動，僅僅是因為鋒面抬升作用，導致滇中及以東強降溫無雨雪天氣，后期南支槽配合西移加強為冷鋒的昆明準靜止鋒，造成了滇中及以東的中到大雪、局部暴雪天氣過程。

南支槽緩慢東移加強，槽前強勁的西南風帶來了充沛的水汽，并在滇中及以東出現強烈的水汽輻合，水汽的增加和水汽輻合區與云南降雪區域一致；同時強烈的上升運動為此次強降雪天氣提供了必要的擾動條件。700 hPa上-4 ℃等溫線和地溫小于0 ℃的溫度線與雪線位置相對應，低溫的高低與降雪的強弱有關。

衛星云圖比較清晰的反映了昆明準靜止鋒云系和南支槽云系的生成、東移發展、交匯、減弱的整個過程，云系的位置與云南各個區域降溫天氣出現的時間比較一致。在多普勒雷達圖上，滇中及以東存在不斷發展的層狀云-積云降水回波。在雷達徑向速度圖上，滇中及以東的強降雪過程，低層有冷平流，中高層輻散，為降雪提供了不穩定及上升運動條件，進一步證實了不斷補充的冷空氣在此次降雪過程中的重要性。

現在預報強天氣過程都是參考數值模式結合主觀分析給出的預報結論，沒有本地化、精細化的定量降雪預報，后期還可以統計出多個強降雪個例，進行對比分析，還可以找出降雪天氣發生時貢獻較大對的物理量，計算每一個物理量的權重，建立本地降雪天氣的綜合判據。另外，此次過程只著眼于分析云南的降雪天氣，還可以分析云南附近的貴州、廣西、四川的天氣和這次降雪天氣有無聯系。

（責任編輯：段麗麗）

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Diagnosis Analysis of a Heavy Snowfall Weather Process in Central and Eastern of Yunnan Province

Duan Xuemei1，Wang Fenglian2，Bai Bo1*

（1.Qujing Meteorological Bureau of Yunnan Province，Qujing 655000，Yunnan，China;2.Luliang Meteorological Bureau in Qujing of Yunnan Province，Luliang 655600，Yunnan，China）

Abstract：A heavy cooling and snowfall weather in central and eastern Yunnan were occured from February 19 to 23，2022，in which Qujing had moderate to heavy snow，with local heavy snow or blizzard.In the paper，this heavy snow weather process was diagnosed and analyzed based on conventional observation data，physical quantity field，satellite cloud image and other data.The results showed that the south branch trough and the Kunming quasi-stationary Front/cold front were the main systems that caused the snowfall.The strengthening of southwest air flow，the increase of water vapor flux，the convergence of water vapor at the lower level and the divergence of water vapor at the upper level have provided better water vapor conditions for this snowfall process.And strong ascending motion provided necessary dynamic disturbance for the snowfall.The isotherm of -4 ℃ at 700 hPa and the temperature line of ground temperature less than 0 ℃ correspond to the location of the snow line.The satellite cloud image could clearly reflected the movement，convergence and development of the south branch trough and Kunming quasi-stationary front/cold font.The importance of continuously replenishing and strengthening cold air in the snowfall process were further confirmed based on the radar map.The analysis was carried out from various dimensions such as weather system，physical quantity field，satellite cloud image，radar echo，and obtained the index of snowfall weather in central and eastern Yunnan，which plays a clear indicating role in the future snowfall weather forecast.

Keywords：heavy snowfall; south branch trough; Kunming quasi-stationary front; satellite cloud images; doppler radar