徐昌龍，馮景瑜，張瑩瑩，隋 妍

延邊朝鮮族自治州氣象局，延邊延吉 133001

長(zhǎng)期以來(lái)，有很多有關(guān)氣溫預(yù)報(bào)的影響因素方面的研究[1-3]。例如，孫敏等通過(guò)檢驗(yàn)上海地區(qū)連續(xù)兩天最高氣溫預(yù)報(bào)失敗案例，發(fā)現(xiàn)預(yù)報(bào)失誤原因主要是對(duì)天空狀況判斷失誤和對(duì)冷空氣影響時(shí)間判斷失誤[4]。

2022 年12 月22 日20:00—23 日20:00，吉林省延邊朝鮮族自治州大部分地方出現(xiàn)小雪，全州城區(qū)平均降水量為2.8 mm，其中和龍、龍井出現(xiàn)中雪，為4.0 mm。本次降雪在12月23日18:00已完全結(jié)束，但延邊東部(延吉、圖們、琿春)氣溫反而逐漸升高，且23日夜間(23日20:00—24日08:00)延吉站氣溫仍繼續(xù)升高，圖們、琿春站氣溫也僅在24日05:00之后有小幅下降，導(dǎo)致3個(gè)站最低氣溫均出現(xiàn)在12月23日20:00，分別為-15.5、-14.0和-12.0 ℃。試圖找出影響延邊東部氣溫預(yù)報(bào)失誤的原因，為今后類似預(yù)報(bào)過(guò)程積累經(jīng)驗(yàn)。

1 低云天氣過(guò)程預(yù)報(bào)檢驗(yàn)及方法

針對(duì)本次過(guò)程，延邊州氣象臺(tái)12月23日14:00預(yù)報(bào)延吉、圖們、琿春23日夜間為多云間晴，預(yù)報(bào)最低氣溫分別為-18 ℃、-17 ℃和-16 ℃。相較于實(shí)況，天空狀況和氣溫的預(yù)報(bào)均出現(xiàn)了較大的偏差。

從天空狀況看，23日20:00(圖1a)低云量在八至十成，24日00:00后(圖1b)低云量開始減少，但也基本在四至八成，天空狀況為陰轉(zhuǎn)多云。從最低氣溫來(lái)看，延吉、圖們、琿春預(yù)報(bào)偏差分別為-2.5、-3.0和-4.0 ℃(圖1c)，可見本次過(guò)程對(duì)延邊東部夜間低溫預(yù)報(bào)明顯偏低。

通常天氣學(xué)尺度條件下，某一地方溫度變化，主要取決于溫度平流、垂直運(yùn)動(dòng)及非絕熱因子引起的溫度變化[5]，即：

因此，可以利用常規(guī)觀測(cè)資料、ECMWF逐1 h再分析資料(水平分辨率為0.25°×0.25°)，從冷暖平流、天空狀況和地面風(fēng)速等方面分析延邊東部持續(xù)性低云過(guò)程。

2 環(huán)流形勢(shì)分析

500 hPa上，12月20日20:00極渦分裂，在貝加爾湖附近形成一強(qiáng)度為500 dagpm的冷渦，21日20:00冷渦南落至吉林省西部，此時(shí)貝加爾湖附近形成一高壓脊，但冷空氣強(qiáng)度較弱，日本附近仍有一高壓脊，因此形成了“正-負(fù)-正”的環(huán)流形式。12月23日08:00，冷渦中心移至日本海，中心強(qiáng)度仍然保持500 dagpm。12月23日20:00，冷渦完全移出，且強(qiáng)度變至504 dagpm。

700 hPa上，12月22日08:00切變位于延邊西部，之后形成低渦沿中朝邊境自西向東移動(dòng)。12月22日20:00，低渦中心移至日本海附近，延邊地區(qū)為偏北風(fēng)或東北風(fēng)，隨著低渦移動(dòng)，橫槽下擺，東北急流為延邊地區(qū)輸送水汽和能量，但直至降水結(jié)束，12月23日下午至夜間延邊地區(qū)始終為東北風(fēng)，至24日白天風(fēng)向才轉(zhuǎn)為西北風(fēng)。

850 hPa上，12月22日白天朝鮮半島北部為弱切變，且切變逐漸向東移動(dòng)，延邊地區(qū)為西北風(fēng)。12月22日19:00，切變已在日本海附近加強(qiáng)成低渦，延邊地區(qū)轉(zhuǎn)為西北氣流，但風(fēng)速增強(qiáng)至16 m/s以上。隨著低渦向北移動(dòng)，有冷空氣不斷卷入，12月23日11:00前后在延邊地區(qū)出現(xiàn)西北風(fēng)與偏北風(fēng)或東北風(fēng)的輻合，14:00后隨著低渦繼續(xù)東移減弱，延邊地區(qū)轉(zhuǎn)為偏北風(fēng)，且直至12月24日白天偏北風(fēng)減弱并逐漸轉(zhuǎn)為西北氣流。

可見，本次過(guò)程中，冷空氣和風(fēng)速輻合提供了動(dòng)力抬升作用，配合中低層?xùn)|北急流輸送的水汽和能量，由此出現(xiàn)小雪和中雪。而在降水結(jié)束后，雖然12月23日20:00，500 hPa冷渦已完全移出，但中低層仍然為東北風(fēng)或北風(fēng)，并沒有西北干冷空氣注入，導(dǎo)致中低層濕度較大，天空狀況仍為陰或多云，不利于夜間地表長(zhǎng)波輻射降溫。

3 低云的形成及維持

降水結(jié)束后，延邊由于長(zhǎng)時(shí)間受低云影響，預(yù)報(bào)與實(shí)況相差較大，且持續(xù)性低云是夜間氣溫幾乎不變的重要原因，因此分析低云的形成原因至關(guān)重要。

3.1 水汽條件

沿42.9°N做相對(duì)濕度的剖面，發(fā)現(xiàn)12月23日16:00后濕層明顯變薄，相對(duì)濕度減小，但在800～900 hPa之間始終存在一個(gè)相對(duì)濕度達(dá)80%以上的區(qū)域，最大達(dá)90%以上。20:00(圖2a)后，中低層濕層大值區(qū)繼續(xù)變薄，但始終存在。此外，延邊東部850 hPa(圖2b)和925 hPa存在弱的水汽輻合，說(shuō)明低層有水汽匯集，具備成云的水汽條件。

12月23日15:00，延吉地區(qū)降水結(jié)束后，露點(diǎn)溫度從15:00的-18.7 ℃下降至18:00的-21.8 ℃，之后露點(diǎn)溫度保持不變或上升狀態(tài)(圖2c)，說(shuō)明15:00—18:00僅有短暫弱冷空氣影響使延吉絕對(duì)濕度下降，但由于近地面為西南風(fēng)，導(dǎo)致露點(diǎn)溫度開始升高，絕對(duì)水汽含量增大。且由于降水后冷空氣強(qiáng)度較弱，近地面水汽幾乎沒有被清除，是形成低云的有利背景和重要原因。

3.2 動(dòng)力條件

沿42.9°N做垂直速度的剖面，發(fā)現(xiàn)降水結(jié)束后(圖2a)，在延吉附近800～900 hPa濕層附近仍然保持有弱的上升運(yùn)動(dòng)，上升運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度不足0.5 Pa/s。低云過(guò)程期間，弱上升氣流能夠?qū)窨諝鈳У娇罩?，附著在凝結(jié)核上形成云滴，并受到持續(xù)弱上升氣流的影響，飄浮在低空而維持低云。

3.3 層結(jié)條件

利用延吉探空資料分析大氣垂直結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)12月23日08:00，溫度廓線和露點(diǎn)廓線幾乎完全重合，此時(shí)降雪沒有結(jié)束，整層飽和程度高，但750～850 hPa逆溫層已經(jīng)形成，且逆溫強(qiáng)度達(dá)到10.5 ℃。至12月23日20:00，750 hPa以上溫度廓線和露點(diǎn)廓線出現(xiàn)開口，說(shuō)明高空有干冷廓線下沉，逆溫層強(qiáng)度減為3.7 ℃，但由于高空冷空氣較弱，且低層有暖平流，導(dǎo)致逆溫層難以被突破，且在夜間逆溫層進(jìn)一步增強(qiáng)。至12月24日08:00，逆溫層強(qiáng)度達(dá)到7.8 ℃，導(dǎo)致靜穩(wěn)形勢(shì)長(zhǎng)時(shí)間維持。若冷空氣強(qiáng)一些，下沉氣流也許會(huì)沖破逆溫層，那么延吉附近將會(huì)是晴朗的天氣。

4 溫度平流

從700 hPa溫度場(chǎng)看，12月24日00:00之前，延邊地區(qū)溫度分布較均勻，12月24日00:00后，有-10 ℃的暖中心自西向東移入，05:00后暖中心移出，配合偏北風(fēng)，將北方冷空氣帶入。850 hPa溫度場(chǎng)上，12月23日16:00前后，長(zhǎng)白山附近為一個(gè)冷中心，延邊地區(qū)位于冷中心東北部，且為北風(fēng)或東北風(fēng)影響，導(dǎo)致有暖平流輸入，并持續(xù)到12月24日00:00，之后從溫度場(chǎng)上看不出有明顯的平流輸入。

通過(guò)計(jì)算溫度平流發(fā)現(xiàn)，850 hPa，12月23日下午延邊中西部為強(qiáng)暖平流控制，20:00后，暖平流減弱，但直至12月24日白天，延吉附近始終為暖平流，從925 hPa上發(fā)現(xiàn)，12月23日18:00之后，延吉處有弱的暖平流出現(xiàn)，強(qiáng)度較弱，22:00后暖平流減弱，12月24日02:00之后逐漸轉(zhuǎn)為弱的冷平流。值得注意的是，無(wú)論在850 hPa、還是925 hPa，圖們、琿春始終為冷平流。

總之，本次過(guò)程雖然有冷空氣南下，但冷平流較弱，且在中低層延吉始終為暖平流控制，12月23日夜間暖平流逐漸減弱，圖們、琿春始終為冷平流，持續(xù)性低云和地面風(fēng)對(duì)夜間氣溫幾乎沒有下降起到了關(guān)鍵性作用。

5 低層風(fēng)及地形

分析逐小時(shí)極大風(fēng)變化發(fā)現(xiàn)，無(wú)論是降雪期間還是降雪結(jié)束，延吉、琿春平均風(fēng)速均達(dá)5～6級(jí)，極大風(fēng)速達(dá)到7～8級(jí)，圖們風(fēng)速略小，但小時(shí)極大風(fēng)速也達(dá)5～6級(jí)。湍流交換強(qiáng)度很大程度上取決于風(fēng)速的大小，夜間地面輻射冷卻，經(jīng)常有輻射降溫，湍流將熱量向下傳遞，當(dāng)風(fēng)速較大時(shí)，向下的通量也大，使得最低氣溫不致太低?？梢娧舆厲|部地面風(fēng)速較大，可以加速低云消散，也是氣溫幾乎沒有下降的重要原因。

延邊地區(qū)地勢(shì)西高東低，自西南、西北、東北三面向東南傾斜。由于地形作用，配合雪后偏西風(fēng)或西北風(fēng)，導(dǎo)致空氣沿山地下沉，下沉增溫作用有利于延邊東部氣溫升高，而濕空氣抬升達(dá)到飽和形成云，也易使云體穩(wěn)定維持在山前，地形作用也導(dǎo)致延邊東部風(fēng)力更大。

6 北半球大尺度環(huán)流背景

從2022年12月500 hPa平均高度場(chǎng)及距平場(chǎng)(圖3a)及500 hPa溫度距平場(chǎng)(圖3b)可知，中高緯環(huán)流形勢(shì)上，烏拉爾山地區(qū)高度場(chǎng)及溫度場(chǎng)均為正異常，烏拉爾山地區(qū)高度場(chǎng)正異常不顯著。歐亞中高緯整體以經(jīng)向型環(huán)流為主，有利于冷空氣由中路影響我國(guó)東北地區(qū)。高度場(chǎng)和溫度場(chǎng)上，東北地區(qū)整體處于負(fù)距平控制下。

圖3 2022年12月500 hPa平均高度場(chǎng)及距平場(chǎng)(a)、500 hPa溫度距平場(chǎng)(b)、500 hPa緯向風(fēng)速及距平場(chǎng)(c)和850 hPa緯向風(fēng)距平和經(jīng)向風(fēng)距平(d)

從12月500 hPa緯向風(fēng)速大小及距平場(chǎng)(圖3c)可知，歐亞大陸中高緯度地區(qū)均為偏西風(fēng)控制，延邊地區(qū)西風(fēng)強(qiáng)度在15 m/s左右，處于負(fù)距平區(qū)邊緣，緯向風(fēng)偏弱，不利于偏西冷空氣南下到達(dá)延邊，因此冷空氣活動(dòng)較弱。從850 hPa低層風(fēng)場(chǎng)距平(圖3d)可知，延邊地區(qū)為弱的南風(fēng)異常和弱西風(fēng)異常，有利于延邊暖濕氣流的輸入，為低云生成提供了良好條件。

7 結(jié)論

(1)冷空氣和風(fēng)速輻合為本次降雪過(guò)程提供了動(dòng)力抬升作用，配合中低層?xùn)|北急流輸送的水汽和能量，使得延邊東部出現(xiàn)了小雪和中雪。12月23日20:00降水結(jié)束后，雖然500 hPa冷渦已完全移出，但中低層仍為東北風(fēng)或北風(fēng)，并沒有西北干冷空氣注入，導(dǎo)致中低層濕度較大，天空狀況仍為陰或多云，不利于夜間地表長(zhǎng)波輻射降溫。

(2)中低層濕層配合弱的水汽輻合，以及露點(diǎn)溫度小幅下降，說(shuō)明降水過(guò)后無(wú)明顯冷空氣影響，近地面濕度未得到有效清除。弱上升氣流能將濕空氣帶到空中，附著在凝結(jié)核上形成云滴，持續(xù)的弱上升氣流使得云滴飄浮在低空而使低云維持。高空冷空氣較弱，且低層有暖平流，導(dǎo)致逆溫層難以被突破，且在夜間逆溫層進(jìn)一步增強(qiáng)，靜穩(wěn)形勢(shì)長(zhǎng)時(shí)間維持。在近地面濕度未得到有效清除的背景下，配合弱上升運(yùn)動(dòng)、穩(wěn)定大氣層結(jié)，使得低云得以維持。

(3)本次持續(xù)性低云過(guò)程雖然有冷空氣南下，但冷平流較弱，且在中低層延吉始終為暖平流控制，12月23日夜間暖平流逐漸減弱，持續(xù)性低云和地面風(fēng)對(duì)夜間氣溫幾乎沒有下降起到關(guān)鍵性作用。

(4)延邊東部地面風(fēng)速較大，可以加速低云消散，氣溫也幾乎沒有下降。在地形因素作用下，下沉增溫有利于延邊東部氣溫升高，濕空氣抬升達(dá)到飽和形成云，利于云體穩(wěn)定維持在山前，同時(shí)也導(dǎo)致延邊東部風(fēng)力增大，使氣溫不易下降。