周文鈺，張東海

(1.安順市氣象臺(tái)，貴州安順 561000；2.貴州省氣候中心，貴州貴陽(yáng) 550002)

“2014.02”貴州強(qiáng)降雪天氣過程物理量診斷分析

周文鈺1，張東海2

(1.安順市氣象臺(tái)，貴州安順 561000；2.貴州省氣候中心，貴州貴陽(yáng) 550002)

利用常規(guī)觀測(cè)資料、NCEP1°×1°的6h再分析資料，對(duì)2014年2月18日貴州大范圍強(qiáng)降雪天氣的天氣形勢(shì)和物理場(chǎng)進(jìn)行分析，著重探討了強(qiáng)降雪時(shí)段初期(18日02時(shí))主要積雪區(qū)(26°～28°N)的物理量配置情況。結(jié)果表明:此次降雪過程是在500 hPa階梯槽、700 hPa切變線和中低空強(qiáng)西南急流以及低層冷空氣有效配合下產(chǎn)生的。強(qiáng)降雪主要出現(xiàn)在18日02時(shí)至08時(shí)，貴州中部(26°～28°N)為主要積雪區(qū)，暴雪站分布于27°N線上，強(qiáng)降雪時(shí)段各物理量場(chǎng)顯示其強(qiáng)度中心皆位于27°N附近，主要積雪區(qū)(26°～28°N)物理量配置呈現(xiàn)出:深厚的冷平流(中心值≤－80×10－5℃·s－1)；低層有不穩(wěn)定層結(jié)；700 hPa水汽通量高值區(qū)(中心值≥18 g·hPa－1·cm－1·s－1)、比濕大值區(qū)(中心值≥7 g/kg)和高能區(qū)(θse中心值≥330 K)，低層水汽輻合強(qiáng)烈(中心值≤－4×10－7g·cm－2·hPa－1·s－1)；高層輻散(中心值≥8×10－5·s－1)大于中低層輻合(中心值≤－6×10－5·s－1)；上升運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈且深厚(中心值≤－1.2×10－2hPa·s－1)；濕層深厚(450 hPa以下為濕度值≥92%)。

貴州中部(26°～28°N)；強(qiáng)降雪；天氣形勢(shì)；物理量配置

0 引言

貴州位于中國(guó)西南部云貴高原東側(cè)，冬季多以凍雨天氣為主，降雪天氣偶有出現(xiàn)，但由降雪產(chǎn)生的積雪、路面濕滑和道路結(jié)冰等現(xiàn)象往往對(duì)交通運(yùn)輸和人民生命安全等帶來不利影響。2014年2月18日一次大范圍強(qiáng)降雪天氣導(dǎo)致貴陽(yáng)、遵義、安順等地道路封閉，機(jī)場(chǎng)因跑道積雪關(guān)閉。對(duì)于貴州降雪天氣，有專家進(jìn)行過專門研究:曾維等[1]對(duì)貴州7個(gè)典型降雪個(gè)例進(jìn)行環(huán)流背景及層結(jié)條件分析進(jìn)行分析，指出貴州強(qiáng)降雪天氣預(yù)報(bào)著眼點(diǎn)主要有冷空氣強(qiáng)度、引導(dǎo)系統(tǒng)、南支槽；何玉龍等[2]分析了貴陽(yáng)降雪和凝凍天氣的大氣層結(jié)特征，得出降雪需要的水汽條件更高；凝凍天氣時(shí)，地面氣溫多在0℃以下，而降雪天氣時(shí)地面氣溫多在－3～3℃之間。宋丹[3]等歸納出造成貴州降雪天氣可以分為4種類型，分別是北脊南槽型、橫槽南支型、平直多波動(dòng)型和高空急流型。這些研究多是對(duì)貴州降雪的環(huán)流形勢(shì)特征和物理量場(chǎng)配置進(jìn)行歸納，并未總結(jié)出與貴州降雪相關(guān)的物理量指標(biāo)。本文利用常規(guī)觀測(cè)資料、NCEP1°×1°的6 h再分析資料，在參考前述經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上分析2月18日貴州這一次強(qiáng)降雪過程，總結(jié)此次過程的物理量配置及相應(yīng)的物理量數(shù)值，旨在能對(duì)貴州降雪的強(qiáng)度及落區(qū)預(yù)報(bào)提供更多有用的參考依據(jù)。

1 降雪實(shí)況

2014年2月18日貴州出現(xiàn)了大范圍降雪天氣，除赤水和羅甸外，其余83站均觀測(cè)到降雪。2月17日20時(shí)至18日20時(shí)，貴州共出現(xiàn)6站暴雪(積雪深度≥10 cm)，19站大雪(積雪深度5～10 cm)，18站中雪(積雪深度3～5 cm)，40站小雪(積雪深度＜3 cm)；地面觀測(cè)資料顯示17日20時(shí)貴州北部威寧、道真、正安、習(xí)水觀測(cè)到雨夾雪，18日02時(shí)貴陽(yáng)觀測(cè)到雨夾雪，18日08時(shí)貴州64站出現(xiàn)降雪，南部邊緣地區(qū)以降雨為主，中雪級(jí)別以上降雪集中在貴州中部，貴州北部降雪開始減弱，20時(shí)全省降雪基本停止；強(qiáng)降雪主要集中在18日02時(shí)至08時(shí)。2月18日積雪深度分布圖(圖1)顯示此次過程積雪主要集中在貴州中部一線，暴雪站分布于27°N線上，最大積雪深度為11 cm，出現(xiàn)在開陽(yáng)、甕安、黃平。

圖1 2014年2月18日積雪深度分布圖(單位:cm，“▲”表示暴雪站)Fig.1 The distribution of snow dep th on 18 Feb ruary 2014(unit:cm；“▲”:snowstorm station)

2 環(huán)流形勢(shì)分析

2月17日08時(shí)降雪前，500 hPa亞洲高緯度地區(qū)為龐大的冷渦，冷渦中心位于中西伯利亞高原的西北方，強(qiáng)度值達(dá)4900 gpm并有 －45℃的冷中心與之配合，孟加拉灣南支槽位于90°E附近，槽前在20°～30°N有≥20 m/s的強(qiáng)西南急流帶。17日20時(shí)(圖2a)500 hPa貝加爾湖至新疆盆地的低槽與川陜一帶的低槽呈階梯槽分布，引導(dǎo)高緯冷渦中強(qiáng)冷空氣南下，貴州受孟灣南支槽前強(qiáng)西南急流控制，貴陽(yáng)站風(fēng)速達(dá)38 m/s，500 hPa的－10℃線壓至貴州南部邊界附近，貴州已基本滿足冰晶產(chǎn)生的條件；700 hPa在20°～30°N亦有一條≥12 m/s的西南急流帶，該西南急流與經(jīng)新疆甘肅南下的偏北氣流交匯于川渝鄂一帶，形成明顯的橫切變，貴州處于切變線南側(cè)西南急流中，貴陽(yáng)站風(fēng)速24 m/ s；850 hPa從南海經(jīng)廣西有≥12 m/s的偏南急流指向貴州，與東北冷空氣相遇在貴州南部形成東西向切變。700 hPa和850 hPa的0℃線位于貴州北部，此時(shí)貴州北部觀測(cè)到雨夾雪，其余地區(qū)以降雨為主。18日08時(shí)(圖2b)川陜低槽

受槽后冷平流影響發(fā)展加強(qiáng)，槽線從山東橫跨至川東一帶，槽前西南急流維持，貴陽(yáng)風(fēng)速減小至28 m/s；700 hPa橫切變南壓至貴州北部，強(qiáng)降雪區(qū)(貴州中部一線)緊靠于橫切變南側(cè)；850 hPa切變線移出貴州，溫度槽移至貴州東部，貴陽(yáng)偏北風(fēng)速度達(dá)12 m/s，低層冷平流加強(qiáng)，850 hPa的0℃線移至廣西境內(nèi)，但700 hPa的0℃線未壓過貴州南部，貴州南部邊界附近仍然以降雨為主；20時(shí)700 hPa橫切變移至黔桂交界，貴州低層轉(zhuǎn)偏東北氣流控制，降雪趨于結(jié)束。

圖2 2014年2月17日20時(shí)(a)和18日08時(shí)(b)500 hPa至地面天氣系統(tǒng)配置Fig.2 The configuration of circu lation system between 500 hPa and surface at 20:00 on 17(a)，at 08:00 on 18(b)February 2014

分析地面形勢(shì)場(chǎng)演變特征發(fā)現(xiàn)，17日08時(shí)蒙古西部為強(qiáng)冷高壓，中心氣壓值為1060 hPa，貴州處于冷高壓底部，1026 hPa線壓于貴州北部，靜止鋒呈準(zhǔn)南北向位于云貴交界，云南熱低壓中心值為1012 hPa。20時(shí)云南熱低壓發(fā)展，中心值降至1006 hPa，靜止鋒加強(qiáng)，冷暖空氣交匯強(qiáng)烈。17日20時(shí)至18日20時(shí)冷空氣加強(qiáng)，推動(dòng)靜止鋒向云南移動(dòng)，蒙古冷高壓底部的湘鄂一帶有分裂高壓中心生成，中心值為1032 hPa，貴州持續(xù)受蒙古冷高壓底部偏東北氣流影響并漸漸轉(zhuǎn)入分裂高壓內(nèi)部控制，降雪逐漸減弱結(jié)束。

3 強(qiáng)降雪發(fā)生的物理場(chǎng)配置

3.1 溫度平流

分析此次過程冷平流狀況得到:降雪發(fā)生前期(17日08時(shí)至20時(shí))，貴州低層有冷平流從北部向南部輸送，冷平流中心值為－60× 10－5℃·s－1，表明冷空氣從貴州北部進(jìn)入。圖3為18日02時(shí)溫度平流107°E(通過暴雪區(qū)甕安(積雪深度11 cm))的垂直剖面，從圖3發(fā)現(xiàn):貴州主要積雪區(qū)(26°～28°N)內(nèi)冷平流區(qū)伸展至300 hPa，在27°N的350 hPa有一個(gè)強(qiáng)度≤－80× 10－5℃·s－1冷中心。值得注意的是，受低層西南急流影響，主要積雪區(qū)(26°～28°N)的600～700 hPa間有一暖平流層，暖平流中心位于28°N南側(cè)，強(qiáng)度值≥20×10－5℃·s－1，暖平流上為冷平流，有利于該區(qū)域內(nèi)中低層不穩(wěn)定層結(jié)的形成，促使降雪強(qiáng)度增強(qiáng)。

3.2 水汽通量及水汽通量散度

分析水汽通量和水汽通量散度得知，此次降雪過程水汽輸送主要自孟加拉灣通過西南急流輸送入貴州，17日20時(shí)700 hPa貴州水汽通量達(dá)到最大，出現(xiàn)≥18 g·hPa－1·cm－1·s－1的水汽通量高值中心(圖4a)，中心位置與黔南北部和黔東南北部的暴雪站位置吻合。

圖3 2014年2月18日02時(shí)沿107°E溫度平流垂直剖面圖(單位:10－5℃·s－1)Fig.3 The vertical cross-sections of tem perature advection along 107°E at 02:00 on 18 February 2014

圖4b為18日02時(shí)強(qiáng)降雪初期沿107°E水汽通量和水汽通量散度垂直剖面圖，受低層冷空氣影響，暖濕空氣從貴州南側(cè)進(jìn)入被迫抬升向上輸送[4]，在剖面圖上表現(xiàn)為水汽通量沿斜上方輸送，水汽通量散度場(chǎng)上有一條傾斜的帶狀輻合區(qū)，輻合中心位于貴州中部強(qiáng)降雪區(qū)(27°N)650 hPa上，強(qiáng)度值≥－4×10－7g·cm－2·hPa－1·s－1，并有14 g·hPa－1·cm－1·s－1左右的水汽通量配合。08時(shí)水汽輻合區(qū)和水汽通量大值帶南移，輻合區(qū)主要影響貴州南部，貴州北部降雪開始減弱，貴州南部降雪(水)維持。

3.3 比濕條件

18日02時(shí)(圖5)700 hPa有一濕舌基本控制貴州，濕舌伸展方向與西南急流輸送方向一致，貴陽(yáng)市北部暴雪區(qū)為一個(gè)濕區(qū)中心，比濕值≥7 g/kg，18日08時(shí)700 hPa濕舌南移，比濕自南向北遞減，貴州北部降雪開始減弱，中南部維持。17日20時(shí)至18日20時(shí)850 hPa比濕場(chǎng)表現(xiàn)為與貴州西部地面鋒區(qū)位置對(duì)應(yīng)的等比濕線密集區(qū)，等比濕線密集區(qū)隨著鋒區(qū)移動(dòng)而移動(dòng)，貴州維持在2～3 g/kg，相較850 hPa比濕變化，700 hPa比濕變化與降雪實(shí)況變化更為吻合。

3.4 假相當(dāng)位溫分析

圖4 2014年2月17日20時(shí)700 hPa水汽通量場(chǎng)(箭矢:矢量場(chǎng)，陰影:標(biāo)量場(chǎng)，單位:g·hPa－1·cm－1·s－1)Fig.4 The water vapor flux field(arrow:vector field；shadow:scalar field；unit:g·hPa－1·cm－1·s－1)on 700 hPa at 20:00 on 17 February 2014

圖5 2014年2月18日02時(shí)700 hPa比濕場(chǎng)(單位:g/kg)Fig.5 The specific hum idity field on 700 hPa at 02:00 on 18 Feb ruary 2014(unit:g/kg)

分析假相當(dāng)位溫場(chǎng)發(fā)現(xiàn)18日02時(shí)(圖6) 700 hPa貴州受西南方向伸進(jìn)的高能舌控制，高能中心位于黔南，強(qiáng)度值≥330K；黔渝交界一帶受700 hPa切變線影響，表現(xiàn)為一等值線密集區(qū)。18日08時(shí)至18日20時(shí)隨著700 hPa切變線南移高能舌移出貴州。貴州850 hPa的θse場(chǎng)主要表現(xiàn)為與地面靜止鋒位置對(duì)應(yīng)的能量梯度密集帶，貴州θse值在288K至296K間，無明顯變化。

圖6 2月18日02時(shí)700 hPa假相當(dāng)位溫場(chǎng)(單位:K)Fig.6 The potential pseudo-equivalent tem perature field on 700 hPa at 02:00 on 18 February 2014(unit:K)

3.5 散度、垂直速度和相對(duì)濕度分析

此次降雪過程中，隨著700 hPa橫切變南壓，冷空氣從貴州北部低層入侵，使暖濕氣流沿低層冷空氣抬升，沿107°E對(duì)散度、垂直速度和相對(duì)濕度作剖面圖，由圖7得到:18日02時(shí)散度場(chǎng)上貴州北部低層對(duì)應(yīng)有輻散區(qū)向輻合區(qū)鍥入，輻合區(qū)隨高度增加呈向北傾斜的帶狀分布(圖7a)；在輻

合帶上又有一條傾斜的輻散區(qū)(圖7a)，有利于該輻合輻散區(qū)氣流上升運(yùn)動(dòng)的形成，垂直速度場(chǎng)上亦表現(xiàn)出一條從低層至高層向北傾斜的上升運(yùn)動(dòng)區(qū)(圖7b)；傾斜的輻合帶和輻散區(qū)的中心皆在強(qiáng)降雪區(qū)(26°～28°N)內(nèi)，輻合中心位于600～800 hPa，強(qiáng)度值≤－6×10－5·s－1，輻散中心位于450 hPa，強(qiáng)度值≥8×10－5·s－1(圖7a)，高層輻散強(qiáng)度大于低層輻合強(qiáng)度，增強(qiáng)了氣流的上升運(yùn)動(dòng)，在傾斜的上升運(yùn)動(dòng)區(qū)內(nèi)可見其負(fù)值中心(≤－1.2 ×10－2hPa·s－1)位于強(qiáng)降雪區(qū)的600 hPa，并且強(qiáng)降雪區(qū)(26°～28°N)450 hPa以下都由上升運(yùn)動(dòng)控制，而上升運(yùn)動(dòng)的加強(qiáng)也增強(qiáng)了水汽的垂直輸送，并且在水汽在向上輸送過程中釋放潛熱，加熱大氣，從而又促進(jìn)垂直運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)[5]，故在28°N的450 hPa亦可見一個(gè)≤－1.2×10－2hPa·s－1的負(fù)值中心，水汽被繼續(xù)往高層輸送，這也是同時(shí)次上貴州相對(duì)濕度≥92%的高濕區(qū)由南向北逐漸升高的主要原因(圖7c)；強(qiáng)降雪區(qū)(26°～28°N)強(qiáng)烈的垂直運(yùn)動(dòng)使得低層水汽向上輸送，450 hPa以下為濕度值≥92%的高濕區(qū)(圖7c)，但貴州北部中低層被下沉氣流控制(圖7b)，造成濕度降低明顯(圖7c)。

圖7 2014年2月18日02時(shí)沿107°E散度(單位:10－5·s－1)Fig.7 The vertical cross-sections of divergence along 107°E(unit:10－5·s－1)at 02:00 on 18 February 2014

4 小結(jié)

(1)此次降雪過程是在500 hPa階梯槽、700 hPa切變線和中低空強(qiáng)西南急流以及低層冷空氣有效配合下產(chǎn)生的，500 hPa階梯槽引導(dǎo)高緯地區(qū)冷渦中的強(qiáng)冷空氣南下，中低空西南急流長(zhǎng)時(shí)間維持減緩了冷空氣的南壓速度，為降雪提供充沛的水汽，使降雪持續(xù)時(shí)間延長(zhǎng)，同時(shí)增加了貴州的

不穩(wěn)定能量，增強(qiáng)降雪強(qiáng)度；700 hPa切變線為降雪提供動(dòng)力條件；低層冷空氣入侵使降水由液態(tài)向固態(tài)轉(zhuǎn)化，地面冷空氣的維持和補(bǔ)充有利于雪在地面上的堆積。

(2)本次降雪過程水汽源地為孟加拉灣，冷空氣從貴州北部入侵，強(qiáng)降雪主要出現(xiàn)在18日02時(shí)至08時(shí)，24 h積雪深度分布顯示貴州中部一線(26°～28°N)為主要積雪區(qū)，暴雪站分布于27°N線上，強(qiáng)降雪時(shí)段各物理場(chǎng)顯示其強(qiáng)度中心皆位于27°N附近，主要積雪區(qū)(26°～28°N)物理量配置呈現(xiàn)出:深厚的冷平流(中心值≤－80× 10－5℃·s－1)；低層有不穩(wěn)定層結(jié)；700 hPa水汽通量高值區(qū)(中心值≥18 g·hPa－1·cm－1·s－1)、比濕大值區(qū)(中心值≥7 g/kg)和高能區(qū)(θse中心值≥330 K)，低層水汽輻合強(qiáng)烈(中心值≤－4× 10－7g·cm－2· hPa－1·s－1)；高層輻散(中心值≥8×10－5·s－1)大于中低層輻合(中心值≤－6 ×10－5·s－1)；上升運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈且深厚(中心值≤－1.2×10－2hPa·s－1)；濕層深厚(450 hPa以下為濕度值≥92%)。

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Physical Quantity Diagnostic Analysis of Heavy Snow fall Process in Guizhou in February 2014

Zhou Wenyu1，Zhang Donghai2
(1.Anshun Meteorological Observatory，Anshun，561000，China；2.Guizhou Climate Center，Guiyang，550002，China)

Using the conventionalobservation data and NCEP(1°×1°)6h reanalysis data，the heavy snowfallprocess on 18 February 2014 in Guizhou was analyzed based on synoptic situation and physical quantity field，and the physical quantity configuration of main snow cover area(26°～28°N)in the early of heavy snow time(02:00 on 18th)was emphasized.The result shows that this heavy snowfall process happened in the efficient cooperation of ladder trough andmid-level jet stream on 500 hPa，shear line and low-level jet stream on 700 hPa，and cold air in low level.The heavy snow appeared mainly in 02:00 to 08:00 on February 18 and covered primarily in themiddle of Guizhou(26°～28°N).The snowstorm station distributed at 27°N.In the heavy snow time，the intensity center of each physical quantity was located nearby 27°N and the physical quantity configuration ofmain snow cover area(26°～28°N)showed:The deep cold advection(central value≤－80×10－5℃·s－1)；Unstable stratification in low layer；The area of high water vapor flux(central value≥18 g·hPa－1·cm－1·s－1)，high specific humidity(central value≥7 g/kg)and high-energy(central value of potential pseudo-equivalent temperature≥330 K)on 700 hPa；The strongmoisture convergence(central value≤－4×10－7g·cm－2·hPa－1·s－1)in the lower level；The higher level divergence(central value≥8×10－5·s－1)greater than lower level convergence(central value≤－6×10－5·s－1)；The deep and intense ascending motion(central value≤ －1.2×10－2hPa·s－1)；The high relative humidity circumstance(the relative humiditymore than 92%uplifted over 450 hPa).

themiddle of Guizhou(26°～28°N)；heavy snow；synoptic situation；physical quantity configuration

P

A 文章編號(hào):1673－8047(2015)01－0012－07

2014－08－18

貴州省氣象科技開放基金(黔氣科合KF[2010]03號(hào))；貴州省氣象局青年科技基金(黔氣科合QN[2015]06號(hào))

周文鈺(1991－)，女，本科，助理工程師，主要從事短期天氣預(yù)報(bào)工作。