夏静雯，高爱臻，厉 侃

(1.鄞州区气象局，鄞州 315194；2.宁波市气象网络与装备保障中心，宁波 315000)

0 引言

雪属于降水的一种，是由大量白色不透明的冰晶(雪晶)和其聚合物(雪团)组成的固态降水。大部分雪来自雨层云和高层云，常缓缓飘落，强度变化较缓慢，温度高时多成团降落[1]。 鄞州区地处浙江省东部沿海，是典型的亚热带季风气候，相比于其他灾害性天气，降雪出现的频次并不高，但其导致的低温冻害、积雪和道路结冰不仅对农业生产产生危害，也会为交通安全和公众出行带来极大的不便。因此，研究鄞州区的降雪天气特征及其影响因素具有重要价值，对提高其预报准确率尤为重要。

目前，对于降雪机制和成因的研究已取得了较大进展[2-4]，但是由于鄞州自身的气候特点，以及倚山靠海的特殊地理位置，使雨雪性质的预报更加困难。

文章将利用1953—2016年鄞州国家基本气象站(区站号：58562)的地面观测资料，总结鄞州区出现的历史降雪过程，分析降雪变化特征，并对降雪出现前后的气象条件进行对比，以此了解降雪天气形势的共性。

1 数据与方法

1.1 IGRA探空数据

文章研究用到的全球常规无线电探空数据集(The Integrated Global Radiosonde Archive，简称IGRA)是由美国国家气候数据中心(National Climatic Data Center，简称NCDC)提供的，可在线免费下载(网址http：//www.ncdc.noaa.gov/oa/climate/igra/)。它提供的探测数据包括两个时次，0000UTC和1200UTC(世界时)，数据内容包括各标准等压面上的大气参数，如温度、位势高度、露点温度、风向和风速等，并且2003年后，有3/4的测站探测高度可超过100 hPa[5，6]。

目前，浙江地区存在的IGRA探空测站有3个：杭州(站号：58457，经度：120.17°E，纬度：30.23°N)、洪家(站号：58665，经度：121.42°E，纬度：28.65°N)和衢州(站号：58633，经度：118.87°E，纬度：28.97°N)。

1.2 降雪年定义

降雪年是根据降雪的季节变化特征定义的，文章将当年的9月1日至次年的8月31日称为1个降雪年，1个降雪年的开始时间为秋季，结束时间为夏季，文章中将降雪年简称为年。

1.3 对流有效位能定义

强对流天气发生时必须具备不稳定能量，而用来描述不稳定能量的物理量有很多，其中对流有效位能(Convective Avialable Potential Energy，简称CAPE)就是其中之一，它不仅可以表征低层大气特征，也可以描绘气块上升运动过程中经过的高层大气特性，所以，对流有效位能被认为可以比较真实地描述探空资料表示的大气不稳定度[7]。

CAPE的表达式为：

(1)

2 结果与分析

2.1 降雪日数的变化特征

文章首先对鄞州国家基本气象站的降雪变化特征进行了分析。从降雪日数的月际变化可以看出，鄞州站的降雪主要集中在冬春两季，最早开始于12月，最晚结束于次年3月，因此将12月至次年3月称为降雪期。其中1月的降雪最多，64 a累计降雪日数达152 d，占全年降雪日数的42.2%，平均每年降雪2.375 d；2月次之，平均降雪日数2.17 d/a；3月的降雪最少，平均每年降雪0.3 d，仅占全年降雪日数的0.05%。

同时，从鄞州站年降雪日数的变化趋势可以看出，鄞州站年降雪日数的平均值为5.63 d，总体呈现出下降的趋势，趋势倾向率为-0.6 d/10 a，并通过了95%的可信度检验。其中1984年降雪最多，降雪日数达到了21 d；1986年之后，每年的降雪日数明显减少，31 a中绝大多数(24 a)年份的降雪日数皆在平均值5.63 d以下。

2.2 降雪和降水、温度的关系

文章还研究了降雪期间一些气象要素的变化，如降水量、风速、气温、地表温度和下垫面温度(草面、砖面、沥青地面、水泥地面)等的年际变化趋势(图1)，以分析不同类型的气候因子对降雪的影响。从图1中可以看出，降雪期间气温、地面温度以及下垫面温度的气温变量都呈现出上升的趋势，与降雪日数的长期变化趋势相比呈现出相反的情况，其中气温和地面温度的升温幅度分别达到0.349 ℃/10 a和0.286 ℃/10 a，并且从图中可以看出，在20世纪80年代，这种升温的形式逐渐明显。另外，值得关注的是，在整个温度波动性上升的过程中，出现了几个低温时期，分别为1963年、1968年、1977年、1984年和2011年等，而且在地温出现谷值的当年或其后1～2 a内，降雪日数峰值会出现。这也从某种程度上体现出温度变化与降雪息息相关。而从降水量的变化可以明显看出分为两个阶段，即20世纪80年代中期以前表现为波动性，20世纪80年代中期以后表现为降水增加的趋势，总的趋势倾向率为0.568 mm/10 a。降雪期平均风速的变化与温度、降水相比呈现出明显的减小趋势，其减少原因与观测环境的变化以及观测仪器的变更有较大联系。

图1 降雪期内各气象要素的年际变化:(a)降雪日数;(b)平均日雨量和平均风速;(c)平均气温和平均地表温度;(d)下垫面温度(草面、砖面、沥青地面、水泥地面)

分析降雪期内降雪日数与各气候因子之间的相关系数得出，降雪期内降雪日数的变化与各温度变量的变化有较好的负相关性，相关系数最高可达-0.849(草面温度)，最低为-0.67(地表温度)，说明降雪日数与温度关系较为密切。而降水量、风速对降雪日数的影响则没有那么显著，相关系数仅为-0.176和0.345。

2.3 降雪前后气象要素对比

为了进一步分析降雪天气形势，文章还给出了降雪前1日及降雪当日各气象要素的平均值。气温、地表温度和下垫面温度等温度变量的间隔为1.0 ℃，风速变量的间隔为0.5 m/s。

降雪前1日，气温平均值为2.75 ℃，超过58.6%的降雪日气温维持在0～3 ℃；降雪当日，气温平均值为1.37 ℃，降幅达到1.38 ℃，从概率上来看，0～2 ℃左右的气温所占比例更高，达到16.9%～21.8%。同样，降雪当日，地表温度也会有所降低，由前1日的3.34 ℃(平均值)下降至2.11 ℃(平均值)，降幅达1.23 ℃。对于风速而言，降雪前1 日风速平均值为3.49 m/s，降雪当日为3.48 m/s，其概率密度分布也很相似，说明降雪前后风速的变化并不显著。

降雪前1日和当日草温、砖面温度、沥青路面温度和水泥路面温度的概率密度分布为降雪出现时草面、砖面、沥青路面和水泥路面的温度都会降低，其中沥青路面温度下降最多，由降雪前1日的3.86 ℃降至2.27 ℃，降幅达1.59 ℃，其他3种下垫面温度降幅约1.17～1.46 ℃。在概率密度分布上，降雪发生时，下垫面温度分布的高值区会向更低的温度范围偏移。

利用浙江省内3个探空站的IGRA探空数据研究降雪时大气的垂直结构特征，图2给出了降雪发生前后温湿垂直结构和不稳定能量的分布特征。图中表明降雪前1日和降雪当日平均温度廓线差异主要出现在近地面：在地表至700 hPa高度层内，降雪前1日的平均温度比当日高1 ℃以上；500 hPa以上，两者的温度廓线基本重合。这进一步说明了更低的近地面温度有利于降雪的形成。

图2 降雪前1日和降雪当日温度、露点温度垂直分布

降雪前1日和降雪当日的平均温度露点差自地面至925 hPa均低于4 ℃，且均方差小(4～6 ℃)，表明大气低层水汽含量较大并且状态稳定；平均温度露点差会随着高度的增加呈现逐渐增大的趋势，在400～200 hPa高度层内可达11～14 ℃，且均方差也呈现增大趋势，明显大于低层，说明此时大气上部比较干。与降雪当日的露点温度廓线相比，降雪前1日的平均温度露点差略低，其中在700～250 hPa的对流层中上部，平均温度露点差更是比降雪当日偏低，差值达到1.1～2.4 ℃，说明在降雪前1日整层大气都更加湿润。对于对流有效位能，降雪前1日CAPE的平均值为9.75 J/kg，降雪当日CAPE的平均值为10.29 J/kg，说明形成降雪需要的不稳定能量更高。

3 结束语

此次研究主要是结合地面气象观测资料和探空资料对1953—2016年鄞州的降雪变化特征及其影响因素进行了分析。结果表明：

1)鄞州站的降雪集中在冬春两季，最早开始于12月，最晚结束于次年3月，其中有42.2%的降雪出现在1月。年降雪日数总体呈下降趋势，1984年降雪最多，1986年之后降雪减少趋势明显。

2)降雪期内降雪日数与气温、地面温度、下垫面温度呈负相关，各气温变量有增加趋势，且升温趋势从20世纪80年代起更显著，在低温达到谷值的当年或其后1～2 a，降雪日数出现峰值。降水量、风速对降雪日数的影响不显著。

3)降雪前后气温、地面温度降幅达1.38 ℃和1.23 ℃，沥青路面温度降幅达1.59 ℃，草面、砖面和水泥路面温度降幅约1.17～1.46 ℃。降雪发生时，各温度变量概率密度分布的高值区向更低的温度范围偏移。降雪前后风速的变化并不明显。降雪前后温度廓线差异主要出现在近地面，500 hPa以上温度基本不变；降雪前1日整层大气都更加湿润，平均温度露点差偏低1.1～2.4 ℃；降雪前1日和当日CAPE的平均值为9.75 J/kg和10.29 J/kg，说明降雪的形成需要更高的不稳定能量。