王刚 王峰 宋岷釜 赵晓钰 白帆

摘要：應用NCEPFNL分析资料，对2016年初辽宁地区一次暴雪过程预报偏差的形成机理进行了分析。结果表明：暴雪过程强降雪区域伴有锋生活动，锋生是暴雪增强的直接原因。降雪期间出现持续锋生，总锋生函数随时间向高层发展，在强降雪阶段水平变形项对锋生起正贡献，水平散度项起锋消作用。锋生作用下，锋面次级环流加强，利于水平辐合增强进而导致正涡度发展，对上升运动有正反馈作用，利于上升运动的维持，使得动力抬升和水汽辐合作用增强导致强降雪天气，是导致降雪量预报偏差的主要原因。

关键词：暴雪;锋生;水平变形项;伸长变形

中图分类号：P458

文献标识码：A

文章编号：1674-9944（2018）6-0098-03

1引言

暴雪是辽宁地区冬半年主要灾害性天气之一，自2007年3月4日东北地区百年一遇的暴风雪过程后，辽宁地区虽未再出现如此罕见的暴雪天气，但每年都会有几次暴雪过程。虽然这些暴雪过程没有台风、突发性强对流和罕见暴雪等的灾害性大，但其出现的频次高，与人们日常生活息息相关，尤其是对交通、电力和设施农业的影响明显。每当有暴雪天气出现，交通部门都要根据降雪预报确定融雪剂和环卫工人的部署，高速公路确定封路时间和路段等，因而提供准确的降雪预报是气象部门做好决策服务的关键。

2降水实况

2016年2月12日20时到13日20时，辽宁出现较强降雪天气。由24h总降水量分布可见（图1（a）），全省大部分地区出现了大到暴雪天气（降雪量≥5mm），其中有19个站出现了暴雪（降水量≥10mm），主要集中在东南部地区，占全省总站次（61站次）的30.6%，强中心位于旅顺和风城，降雪量分别为23.4和23.3mm。最大小时雪强空间分布图（图1（b））显示出与24h累计降雪量类似的分布特征，自西北向东南逐渐增强，东南部普遍在2mm/h以上，最大达到5mm/h。

与实况相比，大部分地区降雪量预报较理想，但辽宁南部降雪量预报偏小明显，特别旅顺附近降雪量实况较预报偏多将近10mm，误差接近100%，因此文章中重点针对辽宁南部降雪量预报偏差较大的地区降雪形成机制进行分析。

3锋生对动力增强作用分析

动力条件是降水产生的关键之一，本次强降雪区的垂直速度、散度、涡度区域平均（120～123°E，37～41°N）时空剖面如图2所示。从垂直速度演变情况（图2（a））看，13日03～08时，降水较弱阶段，在800hPa以上层次开始有弱的上升运动发展，08时700～500hPa高度间最大上升运动已达到-0.6×10^-3hPa/s，与降水时序对比（图2（c））发现，强上升运动先于降水增强发展，动力上升增强是降水增强的原因之一。从散度场演变情况看，13日08时之前900hPa以下低层有弱辐合，对应低层下沉，而800hPa以上层次开始有弱的辐合发展，对应弱上升运动和弱降降水;13日08时之后，850hPa以上辐合作用增强，其增强从时间上落后于上升运动的发展，辐合最强阶段是13日08-14时，正是强降雪出现的时间段。涡度演变（图2（c））情况与散度演变在时间上存在一致性.正涡度发展也滞后于上升运动的发展，13日08时之前800hPa以下层次为弱正涡度，对应弱辐合，但低层下沉运动;13日08时之后涡度开始从低层向高层发展，14时发展到最强，达到6×10^-5/s。

对比锋生的水平散度项和水平变形项对总锋生函数贡献及动力演变情况，13日02时之前水平散度项比水平变形项贡献大，由于中层辐合导致垂直气流有下沉分量（图2（a）），上升作用不强，降水强度弱;13日02～08时水平变形项对锋生起到关键作用，锋生进一步导致中层上升运动加强（图2（a）），利于水汽辐合、动力抬升增强，降雪加强;13日08～14时水平变形项对总锋生贡献更明显，并且其出现先增后减的趋势，与该阶段降雪先增后减趋势类似，因此水平变形项锋生作用对此次降雪动力发展起到重要作用。

4锋生对水汽条件增强作用分析

冬季是北方的干季，预报降水时，水汽分析尤为重要。整层水汽通量既能显示大尺度的环流系统，又能显示明显的水汽输送特征，应用下面公式计算13日08时整层水汽通量，分析其空间分布特征。

水汽通量散度用来表征水汽辐合、辐散的物理量，水汽通量散度为负，为水汽辐合，其公式如下：

上述式中PS为地表面气压，P取300hPa，q为比湿，g为重力加速度。

从13日08时整层水汽通量空间分布图（图3）可以看出，看出海上的偏南水汽通量向北输送到辽宁北部附近，最大达到60*g· s^-1·cm^-1·hPa^-1，顶端到达北纬44°N附近。而从850hPa水汽通量时间演变显示（图4），降雪前到降雪结束后，850hPa水汽通量一直较好，13日02～14时水汽通量逐渐增强，且从南向北延伸，13日14时之后水汽输送逐渐减弱。

13日08时，水汽通量散度空间分布图（图5）可以看出，水汽辐合中心（负值中心）与强降水空间分布（图1（a））存在较好对应。水汽辐合（图6）与降水时间（图1（c））同样有较好的对应，13日02～08时水汽辐合逐渐增强，08～11时达到最强，且延伸到42。N附近，中心最大值达到-20×10^-6kg/㎡·s;ll-14时水汽辐合逐渐减弱，位置南落;14时之后基本上为水汽辐散。

综上分析，锋生活动使得上升运动加强，锋面次级环流发展，导致低层水平辐合加强，对次级环流上升支起到正反馈作用，二者共同作用是强降雪发展的主要动力机制。上升运动发展、水汽辐合加强造成辽宁东南部降雪加强。

5结论

2016年2月12～13日辽宁地区出现较强暴雪过程，且辽宁南部预报与实况降雪量偏差较大，通过重点针对辽宁南部强降雪形成机理的分析，发现其特点是锋前暖区锋生导致垂直上升运动加强是产生暴雪的动力因素。

通过进一步分析锋生及动力机制：降雪期间出现持续锋生，在强降雪阶段水平变形项对锋生起正贡献。而伸长变形Af对水平变形项的贡献最显著，辽宁以南地区的偏南风穿过等θse线，辽宁西北部西北风穿过等θse线，在辽宁东南部两股气流汇合使得等θse线密集并向西南方向拉伸，驱动θse梯度增大，形成温湿对比明显的一条狭带，是促进锋生的关键。锋生作用下，锋面强度增加，坡度变陡，锋面次级环流加强，利于水平辐合增强进而利于正涡度发展，正涡度发展对上升运动有正反馈作用，利于上升运动的发展和维持，使得动力抬升和水汽辐合作用增强导致辽宁东南部强降雪天气。通过以上分析，得出在预报业务中，要关注气流交汇导致伸长变形增强是强降雪预报着眼点之一，预报中可以将相应区域的降雪量向大订正。