韩国泳，胡晓琳，刘琴芳（淄博市气象台，山东 淄博 255048）

两次暴雪过程对比分析

韩国泳，胡晓琳，刘琴芳
（淄博市气象台，山东 淄博 255048）

摘要：利用常规气象资料以及NCEP1°×1°资料，对2013年1月20—21日和2月3日两次暴雪过程进行对比分析，结果表明：两次暴雪过程的关键系统不同，“3日过程”的关键系统是低空急流，“20日过程”的关键系统是低层切变线和气旋性涡旋；“3日过程”强风速梯度区位于鲁中地区，“20日过程”较强的风速梯度区出现在鲁东南沿海，分别对应两次过程的强降水中心；两次过程比湿条件基本相同；“3日过程”上升速度和水汽辐合强度均比“20日过程”明显。

关键词：暴雪；急流；辐合降水

引言

山东是冬季易出暴雪的地区，特别是每年的1—2月，由南支系统带来的充沛的水汽和能量经常给山东造成暴雪天气，虽然在相似的环流背景下，由于系统的各层配置不同，造成降水特点不同。对此，山东的科研和预报人员已经进行很多分析研究[1-4],并对相似暴雪天气过程进行对比分析，取得很多有意义的结论。杨晓霞等在对2009年和2010年两次暴雪过程的对比分析中得出，暴雪产生在500～700hPa西南气流的前部，低层风速的辐合区中，而低层冷空气影响的时间不同造成降水特点不同[5]。周雪松等在对2010年和2011年的两次早春暴雪过程的对流性和成因分析发现：高空和地面天气系统在时间和空间配置上的差异是造成暴雪对流性不同的关键因素，并研究了“雷打雪”天气现象的成因[6]。

2012年11月—2013年2月山东雨雪天气过程明显较往年偏多，特别是在2013年1月20—21日和2月3日两次降水过程中，山东部分站出现了暴雪到大暴雪。两次过程均导致了道路积雪和结冰，此时正值春节和春运工作繁忙的时间，公众对天气预报的关注较多，降雪影响较大。在预报过程中发现两次降水过程有相似之处，下文对两次暴雪过程进行对比分析，找出两次过程的关键系统，重点分析造成两次过程中降水强度显著不同的原因。

1 天气实况

2013年1月20—21日过程（下文简称“20日过程”）是一次持续时间较长的降水过程，过程降水量全省平均7.2mm，鲁东南和半岛南部的部分站点出现雨夹雪或雨，其他为降雪，过程降水量最大出现在诸城，为18.1mm，纯雪最大量出现在章丘，为16.3mm。此文主要分析其在20 —21日时段内的天气形势和降水特点。2013年2 月2—3日降水过程（下文简称“3日过程”），鲁南为降雨，其他地区为雪，过程降雪量最大出现在寿光，为17.3mm。

图1a为两次过程中，逐6h内最大降水量达5mm以上的降水站数。由图可见，3日降水强度非常大，在08—14时和14—20时两个时段内，5mm以上降水站数分别为29个和26个, 08—14时内6h降水量最大，为16mm（图1b）。“20日过程”超过5mm的站数很少（图1a），20日02—08时有3个站，20日20时—21日02时有5个站，21日02—08时有2个站。在整个降水过程中，6h降水量最大为6mm（图1b）。“20日过程”有两个降水集中时段，分别在20日02—14时和20日20时—21日02时。

图1　两次暴雪过程中逐6h内降水量达5mm以上站点数（a）和6h最大降水量（b）图

2 形势分析

2.1 “20日过程”形势

19日08时—20日20时，500hPa脊区维持在120°E～125°E之间（图2a），这期间上游有短波槽东移停滞。20日08时山东受西南气流控制。08—20时副高增强，5880gpm线北抬，使得西南气流进一步增强。21日08时高空槽线压在鲁中，20时高空转为偏西气流，冷平流开始影响。降水于20日02时自鲁西北鲁西南开始，22 日02时后结束。

20日20时，700hPa山东为西南气流影响，弱北风到达河北—天津。850hPa的暖切变线东移到鲁东南沿海和江苏东北部，最大风速为12 m·s-1，较强暖平流开始影响，同时弱槽东移，槽后北风加入，在鲁西南至河南东部一带形成南北向切变线，最大风速为6 m·s-1。20日08—20时，925hPa风场上形成南风与东北风辐合。

图2　20日20时（a）、3日08时（c）500hPa高度场、850hPa风场和低层切变线及20日20时（b）、3日08时（d）24h降水量和低空急流（蓝色箭头线）

结合图2a、图2b 看出，“20日过程”鲁东南明显处于倒槽辐合区内。降水区与700hPa急流西部风速切变区吻合，850hPa风场上风向切变辐合区与降水大值区吻合

2.2 “3日过程”形势

与“20日过程”相比，“3日过程”高空槽径向度较大，西南气流较强。3日08时（图2c），5880gpm线略东撤，高原槽东移加深，河套地区有浅槽生成，两槽叠加，山东处于槽前。3日20 时500hPa槽线移近鲁西。降水于3日02时前后自鲁西南开始，4日02时鲁中及鲁西降水结束。

3日08时，700hPa西南气流控制山东，郑州到济南一带风速从14m·s-1增大到28m·s-1（图略），槽线位于河套—四川。850hPa风场上在阜阳到徐州一带有明显的风速辐合，风速从22 m·s-1减小到12 m·s-1（图2c），并且鲁南地区存在弱切变。925hPa风场上，鲁南地区风速从20 m·s-1减小到10 m·s-1。

结合图2c、图2d可知，“3日过程”地面降水带有两个，一个是位于江淮流域地面倒槽降水带，一个是风场上急流辐合降水带，地面上处于南北两个辐合中心之间的东南风里。

3 物理量场

3.1 风场分析

“3日过程”中，各层南风急流较强。850hPa 与925hPa急流上下位置重合，自西向东扫过山东。700hPa急流东移过程中逐渐增强。3日08 —14时，在鲁中北部地区有强烈的风速辐合（图3a）。在此期间鲁中北部产生了强降雪。实况强降水中心位置与700hPa等风速线强梯度区一致，这与许多研究的结果一致[7-8]。20时后转为北风，降水逐渐结束。

图3　3日08时（a），20日20时（c）700hPa风场以及等风速线分布（实线为等风速线，单位：m·s-1）及3日08时（b），20日20时（d）全风速和相对湿度沿117°E垂直剖面（实线为等风速线，单位：m·s-1；阴影为相对湿度）

沿117°E风速的垂直剖面上可以看到西南气流的发展过程，3日02—08时，低层925hPa急流向高纬度伸展（图略），36°N附近风速从10 m·s-1增大到12.5 m·s-1以上。从图3b上可以看到，在36.8°N附近700hPa层上存在明显的风速闭合中心，中心值为24 m·s-1。

“20日过程”中急流位置偏东南。20日08 时700hPa风场上急流中心位于鲁中东部，最大风速为18m·s-1，08—14时急流减弱南退的过程。14—20时急流又一次增强，鲁南最大风速为16m·s-1（图3c）。鲁东南以及沿海、半岛处于有利的辐合区中，对应实况表现为鲁东南降水又一次增强。

20日20时36°N以北700hPa风速为8 m·s-1（图3d），风速大值区在32.5°N以南。21日02时，低层风速仍然比较弱。在强降水开始前，117°E附近低层风速较“3日过程”小很多。在沿122°E作剖面（图略）时，发现东部海上有一个15 m·s-1风速大值带。

两次过程风场特征比较发现，在降水较强时段，二者风速辐合强度和位置显著差异造成降水的强度和分布不同。

3.2 水汽分析

3.2.1 比湿和露点

3日08时700～500hPa温度露点差为2℃，1000～925hPa为2℃，850hPa为6℃，中空存在一干层。3日20时400hPa以下几乎均为饱和层，温度露点差为2℃。低层比湿达到3～4g·kg-1。3日08时相对湿度剖面图上（图3b），36°N～38°N 500hPa以下，相对湿度都超过90%，到3 日20时湿区高度下降到700hPa。

20日20时，700～925hPa 温度露点差为1～2℃，500hPa温度露点差为13℃。20—21日低层比湿为2～3g·kg-1。相对湿度垂直剖面上分析，20日02时山东上空700hPa高度以下为相对湿度大于90%的高湿区（图略）。至20日20时湿层增厚，600hPa以下为高湿区（图3d），但湿区厚度较“3日过程”偏浅。

3.2.2 水汽通量散度

通过分析两次过程的水汽通量散度特征发现，“3日过程”在降水开始前有较强的水汽通量辐合，3日02时表现为一带状强水汽辐合带（图4a），说明风场辐合的组织性较强。辐合中心最大值达到-4.2×10-7g·hPa-1·cm-2·s-1，而处于水汽辐合带中的地区并没有都出现强降水天气。相较于“3日过程”，“20日过程”中，在较强降水开始前，其水汽辐合值明显偏小（图4b），辐合中心值为-1×10-7g·hPa-1·cm-2·s-1，水汽辐合强度较弱。

3.3 垂直速度分析

3日02时600hPa附近有较强上升运动中心，上升速度为-1.1×10-2hPa·s-1，到3日08时在700hPa附近有上升速度中心（图4c），最大值为-1.0×10-2hPa·s-1，并且上升速度区显著增厚，900～300hPa均为上升运动。

“20日过程”中，20日02—14时，剖面图上没有出现明显的上升运动中心，20时—21日02时有上升运动发展，20时700hPa附近最大上升速度为-0.3×10-2hPa·s-1（图4d）。上升速度的发展与急流加强时间相对应。

4 小结

通过以上分析可以总结出，不是所有要素都满足的条件下才会出现暴雪，对关键系统的把握不可忽视。动力和水汽条件的差异造成两次过程中降水强度的显著不同。

（1）在相似的高空形势下，“3日过程”低空急流带来的强烈辐合上升运动导致强降水天气，其关键系统是低空急流。“20日过程”西南风明显较小，急流位置偏东南，但是由于高空脊的阻挡，低层切变线维持、有气旋性涡旋生成、地面倒槽发展，造成降水持续时间较长,关键系统是低层切变线和气旋性涡旋。

“3日过程”较强的水汽辐合产生了更强的上升运动，而“20日过程”水汽辐合和上升运动相对较弱，因而其6h降水强度明显偏小。

（2）强降雪中心出现在700hPa风场上强的风速梯度区内，“3日过程”强风速梯度区位于鲁中地区。“20日过程”较强的风速梯度区出现在鲁东南沿海。分别对应两次过程的强降雪中心。

（3）两次过程比湿条件基本相同，在2～4g·kg-1之间，可见暴雪过程对绝对湿度的要求不高，动力条件起重要作用。

参考文献：

[1] 盛春岩，杨晓霞.一次罕见的山东暴雪天气的对称不稳定分析[J].气象，2002，28（3）：33-36. [2] 梁伟芳，刘珍芳，江敦双.青岛一次中到大雪过程的综合分析[J].气象，2006，32（1）：89-94. [3] 迟竹平，龚佃利.山东一次连续性降雪过程云微物理过程参数数值模拟研究[J].气象，2006，32（7）：25-32.

[4] 康桂红，崔兆韵，王兆华，等.泰安市2009 年11月12日暴雪天气过程分析[J].河北农业科学，2010，14（2）：170-172.

[5] 杨晓霞，吴炜，万明波，等.山东省两次暴雪天气的对比分析[J].气象，2012，38（7）：868-876.

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作者简介：韩国泳（1982—），女，汉族，内蒙古赤峰人，硕士，工程师，主要从事短期预报和服务工作。

收稿日期：2014-02-18

中图分类号：P458.3

文献标识码：B

文章编号：1005–0582（2015）01–0027–05