冀南大到暴雪天气过程分析

２０１　１年第６期　内蒙古气象　３　文章编号：１００５—８６５６（２０１　１）０６—０００３—０５　

冀南大到暴雪天气过程分析　宋晓辉　，王咏青　，寿绍文　，田秀霞　，王爱军。，李菊香　（１．南京信息Ｌ程大学，江苏南京　２１００４４；２．邯郸市气象局，河北邯郸０５６００１；３．唐山市气象局，河北唐山０６３３００）　摘要：利用ＮＣＥＰ１　ｏｘｌｏ的６ｈ再分析资料和常规气象观测资料，对２００１年１月６日冀南大到暴雪天气过程　进行了诊断分析．结果表明：冀南地区大到暴青天气过程的主要影响系统是低层辐合切变线、高空槽、低空和超　低空急流；降青过程中前期为网流降驾，后期为西来槽降青；冀南暴雪区处于偏南风急流芹前方的辐合区内，低　空、超低空急流为暴雪提供了源源不断的水汽条件；暴雪过程中存在较为深厚的上升运动，散度的垂直分布形成　上‘Ｆ抽吸作用，中低层正涡度的发展尤其是正涡度平流的增强等均为强降雪提供了动力条件；非地转湿Ｑ矢量　散度场低层辐合明显，强辐合　与暴雪区有较好的对应关系；低层高能舌的演变可以大致判断强降水出现的时　间和位置：由假相当位温垂直方向上的变化可知，冀南地区大到暴雪基本属于稳定性降雪过程。　

关键词：暴雪；急流；上升运动；湿Ｑ矢量　

中图分类号：ＰＰ４５８．１＋２１　文献标识码：Ａ　前言　冬季暴雪是我国北方常见的一种灾害性天气　现象．由暴雪引起的积雪、道路结冰和低温冻害等　往往给工农业生产、交通运输、人民生命财产安全　等带来不利影响。从２０世纪７０年代开始，有不少　关于暴雪天气的气候特征分析和总结，近年来，许　多气象科技工作者对暴雪天气进行了天气学诊断　分析和数值模拟，并获得不少研究成果。王文，程麟　生等【　－＝ｉＮ用“９６．１”暴雪的中尺度模拟输出资料，进　行了暴雪过程的对称不稳定诊断分析和数值模拟　试验：周淑玲『３１统计分析了１９８０－－１９９９年冬季威海　市１９ａ气象观测资料，归纳出威海市冬季暴雪的主　要天气系统：李加洛等　发现Ｑ矢量湿锋生函数、Ｑ　矢量散度场和水汽通量散度场与青海高原暴雪区　有较好的对应关系：赵桂香等【５＿ｑ对２００４年１２月　２Ｏ一２２日发生在华北地区的大到暴霉过程的切变　线进行了动力诊断分析：并对山西两类典型暴雪从　环流形势、形成机制、数值诊断等方面进行了对比　分析；赵思雄等同分析研究了北京“ｌ２．７”降雪过程；　郑永光等『８１对出现在北京连续６ｄ的降雪天气进行　了合成分析和诊断分析。　多年来对河北省大（暴）雪的专门研究总结还　不多见．张迎新等　Ⅵ对华北回流的天气研究中有　所涉及．对实际预报业务而言，暴雪仍是预报中的　制定有效防御措施、避免或减轻其危害、提高预报服　务效益具有重大现实意义。　本文利用ＮＣＥＰ１。ｘｌ。的６ｈ再分析资料和常规　气象观测资料，对２００６年１月６日冀南地区大到暴　雪天气过程进行了天气动力学诊断分析，以期埘冀　南区域性暴雪的预报和服务提供一些有益启示与参　考依据。　１天气实况分析　１．１降雪实况　２００１年１月６日河北中南部、京津地区、山东、　河南、山西中南部出现了大到暴雪（见图１），河北南　部邯郸１６个气象观测站中有１１个站出现暴雪，１　月份出现如此大范围的大到暴雩天气过程在邯郸历　史同期极为罕见，有必要对其进行分析研究。　

难点，因此，做好暴雪天气典型个例的诊断分析，对　图１　２００１　ｉｆ－１月６日过程降水量（单位：ｍｍ）　基金项目：国家自然科学基金项目（４０８７５０２４、４０８７５０２５，４０８７５０３０，４０７７５０３３、４０４０５００９）、气象灾害省部共建教育部重点实验窒开放课题　ＫＬＭＥ０９０５、河北省自然科学基金项目Ｄ２００８００１２８２。　４　内蒙古气象　２０１１年第６期　１．２天气形势演变　２００１年１月初，东亚中高纬为一槽二脊型分　布．西脊在欧洲地区上空，从极地到鄂霍次克海均　为高压．乌拉尔山以东到东亚沿海为低压带，上旬　后期，乌拉尔山高压脊发展东移并向东北方向伸　展．与鄂霍次克海和极地高压反向打通，贝加尔湖　以西地区形成一个切断低涡，并缓慢东移，从低涡　中分裂的冷空气与高原槽及南支中活跃的暖湿气　流共同作用，给我国东部带来大范围的降水天气。　冀南地区降零开始前近地两层受自东北南下的　冷空气影响．６日０２时在河北中南部出现ＮＥ风与　ＥＳＥ风的中尺度辐合切变。降水过程中弱冷平流维　持，５日２０时９２５ｈＰａ台湾以北洋面一河南出现东南　风急流，东南风急流逐渐北上接近河北，冀南存在明　显的风速辐合．随着急流东北移，６日２０时急流移至　山东和天津…一带，但冀南的辐合切变仍然存在。　降　开始前，华北低层为高压脊控制，随着西　南涡东移和西南暖湿气流的加强，形成低空和超低　空急流．逐渐向冀南仲展；冀南存在明显的风速辐　合：到６日２０时在冀南形成中尺度切变线，切变线　西北部有弱的冷平流南下：随着低涡进一步东移，　冀南转受偏北气流控制，降雪结束。　５００ｈＰａ（图略）降水过程中河北中南部受槽前西　南气流控制。有暖平流向冀南输送；０８—２０时冀南　上空偏南风大于１６ｍ・Ｓ～。２０时两来槽槽线移至山　西境内，７日０２时低槽控制河北中南部地区。　冀南地区大到暴雪天气过程是在有利的大尺度　环流背景下产生的，５００ｈＰａ槽前两南暖湿气流的加　强，有利于对流层中部的水汽输送，并给中低空影响　系统的发展和北抬提供了有利的环流形势条件。低　层辐合切变线是产生此次暴雪天气的最主要天气系　统，两南风急流轴北抬伸向暴雪　上游，为暴雪天气　的产生提供了必要的动力条件和水汽条件。　２冷空气路径和低空急流分析　分析中低层冷暖平流的输送发现，本次暴雪过　程中冷空气从两条路径影响冀南地区，一路自东北　南下，另一路是自西东移影响冀南。　地面图上（图略），降水出现前两甫地　伸向河　套为一暖倒槽，东北伸向河北为一高压脊，近地层　有弱冷空气自东北持续南下，与偏南风急流携带的　暖湿空气在冀南交绥，使暖湿空气在弱冷空气形成　的冷垫上爬升，增强了大气的斜压性，并阻挡暖湿　气流向东扩散，使低层辐合加强，上升运动加剧．有　利于能量和潜热的释放，东北路冷空气为暴雪的产　生提供了有利的动力条件。随着西来槽东移，西路　冷空气逐渐影响冀南，６日２０时７００～５００ｈＰａ高度　西来冷空气开始侵入冀南地区，与近地面层冷空气　共同作用，使降雪减小，７日０２时冀南上空完全受　冷空气影响，降雪过程宣告结束。由此可见：自东北　南下的冷空气影响时间较长　对应的降水量也较大，　凶此东北路冷空气对冀南大到暴雪的贡献更大。　５日２０时冀南降雪出现前，对流低层长江流域　以南有两南风和东南风急流生成，低空急流随着两　南涡和切变线的移动向东北方向前进．东南风急流　主要位于８５０ｈＰａ以下的行星边界层内，在９２５ｈＰａ　最强：西南风急流主要位于８５０～７００ｈＰａ，两南风急　流虽然在７００ｈＰａ最强。但由于其东移迅速．对冀南　暴雪过程的作用不甚明显：８５０ｈＰａ以下层的低空和　超低空急流对水汽和能量的输送起主要作用，畅通　的东南风水汽通道源源不断地把东海洋面的暖湿　气流输送到冀南，西南风急流把南海洋蕊的暖湿空　气向冀南输送。　低空和超低空急流不仅为这次暴雪输送水汽和　能量，其左侧的气旋性切变和辐合区有利于不稳定　能量的释放，低空、超低空急流和风速辐合为暴雪　的产生提供了源源不断的水汽和上升运动条件，　３物理量诊断分析　３．１水汽条件分析　充沛的水汽输送是形成较大降水的必要条件，　从水汽通量和水汽通量散度的分布图（图略）可见：　降水过程中水汽通量高值带处于偏南风急流中。来　自东海和南海的丰沛水汽由低空急流直接输送到　黄河中下游地区，造成河北中南部暴雪过程的水汽　源地有两个，分别为东海和南海。　沿３６。Ｎ水汽通量及其散度的垂直剖面图（见图　２）上，降水出现前低层有东南风将水汽向冀南上空输　送，低层存在明显的水汽辐合；降水过程中，东南风急　流水汽输送加强，达到７００ｈＰａ高度，强辐合区在　８００ｈＰａ以下层；随着低层东南风水汽输送的进一步　加强，河北上空出现一１８　ｇ・ｃｍ－２・ｓ－Ｉ，ｈＰａ一的水汽辐合　中心；６日２０时冀南上空水汽辐合减弱，但８００ｈＰａ以　下仍受一ｌ２　ｇ－ｃ　・ｓ－Ｉ　ｏｈＰ　控制，且在１２２～１２３。Ｅ上　空７５０～８００ｈＰａ高度出现了一３０　ｇ・（３１１３　・Ｓ。・ｈＰａ。的强　辐合中心，强降雪中心随之东移。本次过程中水汽十　分：充沛。水汽通量最大值中心随偏南风急流向北移　动，降水发生时水汽通量散度图表明，在高湿区附近　存在着强水汽辐合。大范同的湿区和强的水汽通量辐　合为暴雪的产生提供了有利的水汽条件。　２０１１年第６期　内蒙古气象　５　—　图２　２００１年１月６日水汽通量及水汽通量散度沿３６。Ｎ的垂直分布　

３。２散度分析　散度是衡量大气辐合辐散强度的动力学量．从　散度的垂直分布（图略）可知：降水开始前冀南边界　层散度为负值，之上为正值，存在低层辐合、中高层　辐散的垂直分布，中高层辐散与低层辐合的配置。　有利于上升运动的发展：降水过程中低层辐合，中　层辐散；低层出现辐散、高层辐合，降水结束。　中低层辐合、高层辐散的散度垂直分布．形成　了上下抽吸作用，促进了降雪区的上升运动，有利　于水汽的辐合和垂直输送，为暴雪的产生提供了动　力条件。　３．３涡度和涡度平流分析　涡度和涡度平流的垂直分布（图略）表明：降水　开始前冀南上空为负涡度区控制，６日０２时冀南　５００～６５０ｈＰａ和９３０ｈＰａ以下层涡度由负值增大为正　值，冀南有弱的正涡度平流，此时降雪尚未开始；６　日０８时暴雪　上空６７０ｈＰａ以上高度均为涡度正　值区，正涡度平流有所加强．４５０ｈＰａ以下层及１８０～　３５０ｈＰａ为正涡度平流，涡度平流中心值为４￣１０　Ｓ　：　之后冀南七空整层为正涡度控制，１４时．中、高层出　现正涡度平流中　ｔ５，高层正涡度平流更强：２０时３６。　Ｎ上空均为正涡度区控制，降水开始减弱；７日０２　时，冀南上空为正涡度区控制。但整层基本为负涡　度平流．降水结束。　降雪出现时段与正涡度平流相埘应，涡度平流　正中心的移动，与降雪实况有较好的对应关系。在　有利的环境背景下，中低层正涡度的发展尤其是正　涡度平流的增强为强降雪提供了动力条件。　３．４垂直速度分析　由垂直速度的垂直剖面（图略）可知：在降霉过　程前期，低层上升运动迅速增加，降雪中期，垂直上升　运动中心向上传播　６日２０时最大上升中心存在于　中层，后期上升运动迅速减弱东移，义寸应降雪的减弱，　７日０２时冀南上空转为下沉气流，降雪天气结束。　本次大到暴雪过程存在较为深厚的上升运动，　为强降雪提供了足够的动力条件，有利于低层水汽　的上升凝结。同时也引起热量、动量的垂直输送。　３．５非地转湿。矢量散度分析　沿３６ｏＮ非地转湿Ｑ矢量散度的垂直剖面（见图　３）可见，降水前期冀南上空的非地转湿Ｑ矢量散度　由低层到高层存在散一合一散～合的垂直分布，６日　０８时５００　９００ｈＰａ为辐合，中心位于７００～７５０ｈＰａ，中　心值为一３×ｌ０。　ｈＰａ　・Ｓ。；１４时冀南转为散一合一　散～合一散一合的垂直分布．４００～６００ｈＰａ出现明显　的辐合，５００ｈＰａ附近存在一２　ｈＰａ～・ｓ４的中心，此时　１ｌ１￣Ｅ３００　４００ｈＰａ存在一４　ｈＰａ。・Ｓ。。的强中心；降霄过　程中，低层和中层的湿Ｑ矢量辐合区逐渐东移，２０　时低层湿Ｑ矢量辐合区基本移出冀南，中高层辐合东　移加强，冀南６５０ｈＰａ以上层为辐合区覆盖，７　１３　０２时　冀南上空基本转入湿Ｑ矢量散度　，降雪结束。