巴彥淖爾市一次大到暴雪天氣過程的診斷分析

黃元媛

1 巴彥淖爾市一次大到暴雪天氣分析背景

大雪是冬季常見的災(zāi)害性天氣，經(jīng)常給交通運輸、農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)及人民生命財產(chǎn)造成巨大損失，國內(nèi)外氣象學(xué)家對其形成機理和演變特征開展了廣泛的研究[1]。多普勒天氣雷達能短時間內(nèi)提供大范圍的降水信息，同時豐富的雷達產(chǎn)品為短時臨近預(yù)報預(yù)警、定量估測降水等方面提供了最有力的支撐。

2009年巴彥淖爾市多普勒天氣雷達投入業(yè)務(wù)運行以來，人們一直致力對降水云系的識別和研究。本文將利用多普勒天氣雷達產(chǎn)品并結(jié)合常規(guī)觀測資料對2016年2月12日巴彥淖爾市的一次大到暴雪天氣過程進行診斷分析，以滿足降雪預(yù)報、預(yù)警業(yè)務(wù)的需要[2]。

2 天氣實況概述

受新疆強冷空氣及偏南暖濕氣流的共同影響，2016年2月12日0：00開始，巴彥淖爾市自南向北迎來了一次降雪天氣過程。截至13日8：00，全市63個雪情站有60個出現(xiàn)降雪，23個大于2．5 mm（中雪），10個大于5 mm（大雪），最大降雪出現(xiàn)在前旗小佘太，為11 mm（暴雪），雪深10 cm。

3 形勢預(yù)報分析

2016年2月11日8：00時500 hPa高空形勢看出，在新疆北部有高空橫槽形成發(fā)展，并且形成有一條閉合等高線的低壓中心，同時南支槽建立，但巴彥淖爾市還處于西北氣流控制當(dāng)中，氣層干燥[3]。，

2月11日20：00 500 hPa高空中新疆北部的橫槽東移南壓，且在北部有-44 ℃的冷中心形成，同時南支槽進一步發(fā)展，巴彥淖爾市處于槽前西南氣流控制，此時降水系統(tǒng)已十分清晰；700 hPa在阿盟中部存在明顯的切變線，且有大濕區(qū)配合。同時，在新疆北部有較強的冷平流，隨著系統(tǒng)的東移，將影響巴彥淖爾市地區(qū)；850 hPa系統(tǒng)移動較快，影響巴彥淖爾市的切變線分別位于巴彥毛道與臨河之間及新疆東部；地面圖中倒槽建立，并且已伸展到鄂爾多斯南部。綜合分析此次降雪過程將自西南向東北推進，預(yù)計降雪時間將開始于12日0：00。經(jīng)驗證實況與預(yù)報結(jié)論相符。

2月12日8：00高空形勢分析看出，500 hPa圖中（如圖1a所示）西南槽略有東移，但仍維持在青海東部，巴彥淖爾市受槽前西南氣流控制，巴彥淖爾市地區(qū)T-Td≤5 ℃。同時，位于新疆北部的高空槽東移至新疆中部；700 hPa（如圖1b所示）切變線東移至巴彥淖爾市地區(qū)，且巴彥淖爾市地區(qū)T-Td≤5 ℃；850 hPa（如圖1c所示）切變線位于阿盟與巴彥淖爾市交界處，切變線位置略偏南，且巴彥淖爾市地區(qū)T-Td≤5 ℃；地面圖中（如圖1d所示）河套地區(qū)均出現(xiàn)降雪，低壓倒槽已南退，位于蒙古西部的冷高壓東移南壓，未來巴市將受蒙古冷高壓控制。綜合分析8：00時巴彥淖爾市地區(qū)500、700、850 hPa T-Td≤5 ℃，整層濕度條件非常好，中低層切變輻合區(qū)也位于巴彥淖爾市，同時850 hPa切變線位置略偏南，所以預(yù)計12日白天全市有降雪，且南部地區(qū)偏大，經(jīng)驗證實況與預(yù)報結(jié)論相符[4]。

圖1a 2016年2月12日8:00 500 hPa形勢

圖1b 2016年2月12日 8:00 700 hPa形勢

圖1c 2016年2月12日8:00 850 hPa形勢

圖1d 2016年2月12日 8:00地面形勢

3 雷達回波分析

由于冰晶和雪花對微波的散射能力比水滴小得多，對微波衰減作用也較小，雪的回波強度通常比連續(xù)性降水回波弱。根據(jù)回波發(fā)展演變特征，本次降雪過程為穩(wěn)定的層狀云回波。

3.1 組合反射率分析 2月12日0：00，在測站西南部有弱回波生成，并向東北方向移動。3：04組合反射率圖中（如圖2a所示）弱回波演變成結(jié)構(gòu)密實、強度較強的層狀云降雪回波，回波覆蓋范圍主要是磴口、臨河、杭后，回波強度為20～30 dBz，回波高度在3～5 km，回波繼續(xù)向東北方向移動，且回波面積在不斷擴大，這種大范圍地降雪回波持續(xù)了5 h。從8：00開始，回波減弱，強度在10～20 dBz，降雪量也明顯減小。11：00～12：00磴口東部、杭后南部、臨河、五原南部地區(qū)回波有再次增強，回波強度達20～25 dBz。之后，回波開始減弱消散，12日20：00降水基本結(jié)束[5]。

3.2 徑向速度場分析 回波的生消演變與環(huán)境場的變化密切相關(guān)大面積降水(雪)的徑向速度圖零速度線的變化、正負(fù)速度區(qū)的面積和相對位置的變化以及速度數(shù)值的大小可以為人們提供風(fēng)場結(jié)構(gòu)和輻合輻散信息。因此，人們可從多普勒雷達提供的徑向速度產(chǎn)品的分析中了解環(huán)境風(fēng)場的結(jié)構(gòu)及演變。

在相應(yīng)的徑向速度場上，其低層強輻合高層弱輻散特征明顯。3：00在雷達站西南55 km內(nèi)，負(fù)速度區(qū)面積大于正速度區(qū)面積，低層風(fēng)場出現(xiàn)風(fēng)向性輻合，說明有降水天氣出現(xiàn)或降水將持續(xù)。從4：09徑向速度4．3°圖（如圖2b所示），100 km的等距離圓上負(fù)速度區(qū)面積大于正速度區(qū)面積，為風(fēng)向性輻合，且零等速度線呈反“S”型，有冷平流。8：00負(fù)速度最大值大于正速度最大值，但負(fù)速度區(qū)面積小于正速度區(qū)面積，中上層輻合減弱，降雪減弱。11：00在雷達站北部為大片負(fù)速度區(qū)，南部為大片正速度區(qū)，負(fù)速度區(qū)面積大于正速度區(qū)面積，輻合再次增強，降雪強度增大。13：00以后，中上層負(fù)速度區(qū)面積逐漸減小，輻散增強，不利于降雪天氣系統(tǒng)的維持，降雪趨于結(jié)束。

3.3 風(fēng)廓線產(chǎn)品分析 垂直風(fēng)廓線產(chǎn)品演變圖分析，3：00～8：00，低層為西北氣流，中高層為西南氣流，3～4 km存在風(fēng)向由西北風(fēng)到西南風(fēng)的垂直切變，有利于低層水汽的輸送。西南風(fēng)層厚度為4 km，說明西南氣流非常深厚，水汽充沛，有利于降雪的產(chǎn)生。10：00～11：00，中層的西南氣流減弱，降水強度小于之前。14：30以后，中高層轉(zhuǎn)為西北氣流，風(fēng)切變被破壞，降雪很快減弱。

4 結(jié)論

一是此次降雪過程由貝湖的高空橫槽分裂出短波槽與南支槽共同影響，南北低值系統(tǒng)的結(jié)合即構(gòu)成北槽南渦型。北槽提供了冷空氣條件。它不僅起動力抬升作用，還使南支槽斜壓性加大。南支槽前的偏南氣流提供了良好的暖濕氣流輸送條件，為降雪輸送水汽和不穩(wěn)定能量。二是中低層明顯的輻合切變?yōu)榻笛┨峁┝藙恿l件，擾動觸發(fā)了氣流的上升和不穩(wěn)定能量的釋放。三是降雪的回波通常為穩(wěn)定的層狀云回波，回波強度為20～30 dBz，回波高度在3～5 km，回波強度減弱后，降雪量也明顯減小。四是在徑向速度場上，其低層強輻合高層弱輻散特征明顯，負(fù)速度區(qū)面積大于正速度區(qū)面積，低層風(fēng)場出現(xiàn)風(fēng)向性輻合，說明有降水天氣出現(xiàn)或降水將持續(xù)，當(dāng)中上層負(fù)速度區(qū)面積逐漸減小，輻散增強，不利于降雪天氣系統(tǒng)的維持，降雪趨于結(jié)束。五是垂直風(fēng)廓線產(chǎn)品中，在3～4 km存在風(fēng)向由西北風(fēng)到西南風(fēng)的垂直切變，同時西南風(fēng)層厚度為4 km，說明西南氣流非常深厚，水汽充沛，有利于降雪的產(chǎn)生，當(dāng)中高層轉(zhuǎn)為西北氣流，風(fēng)切變被破壞，降雪很快減弱。

圖2a 3：04組合反射率

圖2b 4：09 4.3°徑向速度