范兰艳等

摘要 对2012年11月10—11日朝阳县暴雪天气的大尺度天气系统、常规物理量、卫星雷达图进行诊断分析，得出此次暴雪天气是在有力的大尺度环流形势下发生的，低层辐合、高层辐散以及强上升运动为暴雪提供了良好的动力条件，同时能量锋区以及水汽的辐合与输送是暴雪产生的主要原因。

关键词 暴雪；环流形势；物理量诊断；过程分析；辽宁朝阳；2012年

中图分类号 P458.1+21 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2015）01-0216-04

Abstract The large scale synoptic system，conventional physical quantity and satellite radar chart of the blizzard weather happened during Nov 10 to 11，2012 in Chaoyang County were analyzed.It is summarized that the above blizzard was happened under the large scale of circulation situation.Furthermore，the low-level convergence，upper-level divergence and strong ascending motion offered excellent dynamic condition for blizzard.Meanwhile，an important cause of blizzard was came from the energy frontal zone and water vapor transport and convergence.

Key words blizzard；scale system；physical quantity diagnosis；process analysis；Chaoyang Liaoning；2012

我国北方地区常出现暴雪天气，给工农业生产和人民生活带来了严重影响。为了有效预报和及时应对这种灾害性天气，许多研究者开展了相关研究[1-3]，主要针对暴雪天气特征和维持机制、发生过程、物理量场等方面进行分析与诊断。2012年11月朝阳县发生了历史罕见的暴雪，此次降雪为“先雨后雪”，全县28个乡镇遭灾损失惨重。经初步统计，截至11月 12日10：00全县298个行政村，4.5万户，15.3万人遭灾。道路阻断，通讯光缆、电力设施损毁严重。民房倒塌，破损房间123间，畜牧小区受灾29处，蔬菜保护地受灾3 766.67 hm2，绝收230 hm2，大棚损毁841栋，全县直接经济损失5 100万元。因此，有必要利用常规资料、加密气象自动站资料、多普勒雷达、卫星云图等资料对此次暴雪过程的成因进行分析，从暴雪的气候形势场环流特征、物理量场进行诊断，对天气尺度场、各种数值预报因子等进行总结。

1 天气概况

受贝加尔湖南下冷空气和东南沿海暖湿空气的共同作用，2012年11月10日16：00至11日20：00，朝阳县自西南向东北先后出现一次由雨夹雪转大暴雪的天气过程。这次天气过程具有降雪强度大、范围广、时间集中的特点，由于前期近地层温度较高，开始下雨，后来转为雪，地面有积雪，各乡镇都达到暴雪标准，积雪深度及降水量见表1。本次降雪量最大的波罗赤镇为44.5 mm，降雪量最小的大庙乡为13.1 mm。部分乡镇降水量和积雪深度达到有气象记录以来的历史同期最大值。

2 环流背景分析

2012年11月10—11日的暴雪过程是在有利的大尺度环流形势下发生的。高低空系统配合，系统移动缓慢，降水持续时间长、强度大，是这次暴雪形成主要原因。

2.1 高空形势分析

在500 hPa高度上（图1a），形势场为两脊一槽的经向型环流，高压脊位于乌拉尔山以东地区和东北地区上空，贝加尔湖为广阔的槽区，冷空气在贝加尔湖以西堆积，温度槽落后于高度槽。涡前暖空气北抬，北部冷空气南压，2个系统之间等温线密集，对应地面形成一个锋区，走向为东北—西南。

700 hPa上，11月10日8：00贝加尔湖到我国东北地区为切断低压控制，低压中心强度为540 dagpm，位于贝加尔湖和内蒙古之间的位置，弱的高压脊控制日本海以东与西西伯利亚平原，辽宁省处于暖区之中，低涡在东移的过程中不断加强，有西西伯利亚脊前的西北气流下滑冷空气补充。到11日8：00（图1b），经向环流加强，低压中心移至河北省接近辽宁省的位置，中心强度加强到532 dagpm。

2.2 地面形势分析

2012年11月10日8：00，从贝加尔湖到河套地区大片区域处于高压控制区，蒙古低压略南下位于贝加尔湖东南、内蒙古中东部，中心为1 022.5 hPa。10日20：00（图2）蒙古低压移至东海上空，与850 hPa高度槽相对应，中心强度加强为1 012.5 hPa，朝阳县位于地面低压倒槽的顶部[4-5]。

3 物理量诊断分析

对流层中低层辐合、高层辐散及充沛水汽在有利的大气环流下抬升是产生暴雪天气过程的主要原因。

3.1 动力条件

3.1.1 涡度分析。低层涡度和高层涡度差值大，有利于降雪的维持和发展。由图3可知，850 hPa涡度场上，低层正涡度区随着低涡移动并加强，方向为西南—东北，11月10日20：00，正涡度中心位于东海上空，最大正涡度值为9×10-5 s-1，到11日8：00，中心移至辽西沿海一带，中心强度维持不变，到11日20：00，正涡度中心向东北方向移动，至辽中地区，强度增大到10×10-5 s-1。在暴雪期间，朝阳县上空持续存在着正的涡度带。

3.1.2 散度分析。高层辐散，低层辐合，有利于垂直运动的发展，差值越大，越有利于强降雪的维持与发展。在此次暴雪过程中，朝阳县上空的散度场具有低层辐合，高层辐散的形势。在850 hPa高度上（图4a），散度值持续为负，其值为 -10×10-5 s-1，表征着低层有弱的的辐合；200 hPa高度上（图4b），散度值持续为正，其值为20×10-5 s-1，表征高空有强的辐散。暴雪区上空通过低层的辐合与高层的辐散抽吸形成了上升运动的动力结构[6]。

3.1.3 垂直速度分析。上升运动会引起水汽、热量、动量等交互与输送，强而持续的上升运动是暴雪形成的一项重要条件。850 hPa垂直速度场分析表明，在暴雪发生期间，在朝阳县上空存在强的上升运动。11月10日20：00到11日8：00，上升运动最强，这也是强降雪发生的时段。上升运动区位置的变化与暴雪过程的演变相一致。

3.2 热力条件

假相当位温场。分析850 hPa假相当位温场（图5），通过与实况的对比发现，此次过程中，低层高温高湿的不稳定能量与中层向下渗透的冷空气导致中低层位势不稳定的建立，暴雪落区与假相当位温线密集带有很好的对应关系，从而为此次强降水过程提供了热力条件。

从2012年11月10日20：00开始，北纬30°～40° 850 hPa假相当位温为8～28 ℃，沿经向分布。渤海有高能舌向东北伸展，贝加尔湖附近有低能区东移南下，在两者的共同作用下，11日8：00在北纬40°，东经120°附近，高能舌北侧形成能量锋区。能量锋区与地面锋区平行，高能舌与地面冷风平行，暴风雪位于能量锋区内。

3.3 水汽条件

良好的水汽条件是大型降水必备的条件之一。

3.3.1 高低空急流分析。从2012年11月10日8：00起，在500 hPa高度上（图6a），在北纬40°～50°处有中心风速50 m/s以上的平行西风。急流的左侧风速具有气旋式切变，利于后期低涡东移加强，以及低涡辐合发展。

低空槽前西南风急流带来大量水汽，成为水汽的主要来源，从2012年11月10日8：00起，700 hPa（图6b）上形成一条南北向急流带，在渤海穿过辽宁西部直到黑龙江西部。由于急流经过渤海，为暴雪落区输送了大量的水汽。同时，由于暖脊在东北东部到日本海一带基本呈西北—东南走向，急流轴与暖脊大约斜交45°，形成了强暖平流的输送。暖湿气流在向北前进中，由于热力作用必将出现爬升，产生热力上升运动。配合高空急流，形成暴雪天气过程。

3.3.2 水汽通量散度分析。在强降水过程中需要源源不断的水汽供应，对流层低层水汽在大气水汽中占有重要位置，水汽通量辐合对低层抬升和被抬升空气的湿度有一定影响。在2012年11月10—11日期间（图7），朝阳暴雪区上空一直存在着水汽通量散度的负值区，强度维持在-10×10-7 g/（s·cm·hPa）左右。这说明朝阳市上空对流层中低层存在水汽通量的辐合有利于强降水的产生，降雪减弱后水汽通量散度值由负转为正。

3.3.3 湿度分析。由于大气中90%水汽都集中在500 hPa以下的低层，而比湿是表明大气中实际水汽含量的物理量，因此分析11月10日20：00 850 hPa的比湿场可以看出，由于海面温度偏高，从南到北，海面上有一比湿的大值区，伸向到我国东北地区，最大降雪区与湿区前部梯度有很好的对应，比湿大值区在我国近海海面上维持了大约1 d的时间，西南急流将大量的暖湿水汽输送到东北地区。随着冷空气的东移，比湿大值区也向偏东方向移动，在朝阳地区的比湿大于10 g/kg，表明低层水汽充足。

综上分析，此次降水过程降水带分布和移动、降水强弱都与比湿场相吻合。持续的水汽通量辐合和低空急流带来的暖湿气流有利于水汽堆积与输送。

4 卫星云图分析

受东移冷锋云系的影响，此次辽宁强降雪过程开始时间是2012年11月10日16：00。在当日20：30红外云图（图8）上，内蒙东北部有北支高空槽云系，辽宁西北部到朝鲜半岛为南支高空槽前云系。云系北侧有明显的反气旋，云系尾部即暖湿输送带为一条西北—东南向的云带，从云系头部向的东南伸出，尾端位于辽西地区与南支槽相交，输送带将水汽从东南地区向西北输送，在云系头部辐合形成宽广的头部云团。高空槽云系之间有明显的暗缝分隔，在11日4：00—8：00存在一段降水停止期，到11日8：00云系尾部的少量云团继续影响朝阳地区，出现弱于前段的降水。

5 雷达回波分析

根据对雷达反射率因子PPI图的分析，2012年11月10日16：00，朝阳市西部、北部地区开始产生降水，10日20：00影响全区，西南部地区反射率较强，最大反射率为45 dBZ，到11日14：00，回波移到中北部，西南降水先后停止，回波稳定而且移动缓慢，持续时间长。此次朝阳地区降雪具有如下特点：降雪率大于3 mm/h时段反射率因子普遍在30～40 dBZ；降雪在2～3 mm/h时反射率因子普遍为25～30 dBZ之间；降雪率在1～2mm/h时反射率因子普遍为20～25 dBZ；降雪低于1 mm/h时反射率因子普遍在20 dBZ以下。

从相对径向速度分析，最大速度为-25～25 m/s，零速度带成“S”型，环境风向随高度顺转，有暖平流。其旋转曲率较大，说明高空有较强的垂直风切变，为低层水气提供了有利的动力抬升作用，使强降水时段内整层水气得到了补充。通过对多普勒雷达回波顶高产品的分析可知，此次暴雪过程中，影响朝阳县的大部分降雪回波顶高4～5 km，回波顶最高为6.3 km，说明降水云系统深厚且稳定。

6 数值预报产品检验

6.1 T639产品

根据T639数值模式2012年11月9日20：00 24 h预报，降水开始时间在10日20：00之前，降水主要时段在11日8：00之后，降水量在25～30 mm之间。预报降水开始时间和量级基本准确，主要降水时段预报偏晚。实际情况降水主要集中于10日20：00至11日8：00，在11日8：00到11日20：00，降水仍在持续，但降水减弱。

6.2 日本降水预报

日本数值模式2012年11月9日20：00降水预报反映降水开始时间在10日20：00之后，降水时段主要在11日8：00之后，降水量在15～20 mm之间。预报降水开始时段较准确，主要降水时段偏晚，降水量偏低。

综上，T639、日本降水预报此次过程均在不同方面存在一定误差，但又都有可取之处，仍具有参考价值。2种模式降水中心预报相对准确，T639降水量级预报准确，日本降水开始时间预报准确。

7 预报技术着眼点与难点

暴雪只有在特定的环流背景下才能够出现。500 hPa出现两脊一槽型的环流形势是产生暴雪的必要条件。分析降雪的影响系统，包括大尺度环流形势、高低空急流、地面冷锋、地面倒槽等天气尺度系统；分析由基本观测要素计算出的相关物理量场，如涡度、散度、水汽通量散度、温度场等；分析其他相关资料，如卫星云图资料的亮温、水汽图像、雷达资料、地面自动站资料等；分析数值预报产品，包括分析数值预报场的形势演变，降雪实况与数值预报分析场的配置关系，比较主观分析场与数值预报分析场的差别，分析降雪实况与物理量的配置关系，检验数值预报场，以数值预报环流形势为基础进行检验、订正，确定订正后的预报场和主要影响系统，分析并检验物理量场，以确定降雪落区，分析影响区域的地形地貌特点以确定降水量级，最后得出降雪的落区预报结果。

8 参考文献

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