山西省北部一次局部暴雪天氣過程分析

李青青 楊帆 賈顏碧 閆永剛 金磊

摘要：利用常規的地面和高空氣象觀測資料，對2018年3月16—18日出現在山西省北部的1次局部暴雪天氣過程進行了分析。結果表明：這次暴雪發生在500hPa高空槽、低渦切變線、700hPa低空西南急流和地面倒槽共同作用的天氣系統下;700hPa西南急流為此次暴雪天氣輸送了充足的水汽，并帶來了必要的動力條件;地面氣壓場上日本高壓后部的偏東干冷空氣在山西形成了冷墊，有利于暖而濕的偏南氣流沿冷墊爬升，大范圍的增強了上升運動;通過分析發現，正渦度區和正渦度平流中心相配合對強降雪的落區有一定的指示作用。

關鍵詞：暴雪;冷墊;急流

中圖分類號：S161

文獻標識碼：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20191215049

在山西省的冬半年，暴雪天氣是主要的災害性天氣。山西省降雪天氣主要集中在10月—次年4月[1]，降雪給人們生活、交通、經濟和農業帶來了不利影響。趙桂香等[2]對山西省2類典型暴雪進行了比較分析，得出在高空極渦穩定加強南壓和南支槽發展加深期間，河套倒槽與回流形式共同強烈影響下，低層偏南暖式空氣受西北渦東移影響，與北路冷空氣交匯時，易出現暴雪。低空急流對于暴雪的形成起著水汽和能量的輸送作用。同時，起到維持必要的動力條件的作用。

1天氣實況描述

2018年3月16日20∶00—18日08∶00，山西省出現了1次大范圍降水過程，并伴隨有大霧天氣。山西省共有108站出現大于0.0mm降水;全省過程降水量在0.1～19.5mm之間，其中10mm以上的降水有11站，出現在五寨（12.5mm）、原平（11.4mm）、五臺（17.1mm）、臨縣（10.5mm）、介休（11.2mm）、靈石（11.8mm）、汾西（15.5mm）、隰縣（12.8mm）、古縣（19.5mm）、鄉寧（15.7mm）。本次過程降水主要集中出現在16日夜間到17日白天。由于夜間溫度較低故降水相態為雪，強降雪出現在16日20∶00—17日08∶00，忻州有3個國家站出現暴雪;17日白天較強降水出現在中南部偏西的區域，由于白天氣溫升高，降水相態以雨和雨夾雪的形勢出現。

2環流形勢特征

2018年3月16日08∶00，500hPa亞洲中高緯度環流為“兩槽一脊”型，高壓脊位于貝加爾湖到內蒙附近，兩槽分別位于新疆西部和日本海附近，山西受高壓脊控制，下沉氣流為主;700hPa上，偏南急流位于河套以西，急流核風速達26m/s;850hPa上，山西受弱偏東風影響;地面上，山西位于地面氣旋前部，冷高壓主體位于京津地區。16日20∶00，500hPa位于河套地區的高空槽東移，山西受槽前西南氣流的控制;海平面氣壓場上，地面氣旋東移至河套西部，中心強度為1000hPa，山西位于地面氣旋倒槽前部，并且有明顯的回流形勢。700hPa上，位于河套的西南急流加強東移影響山西，山西北部有很強的風速輻合; 850hPa上，山西受東南氣流影響，強度加強;925hPa上，日本海高壓后部偏東干冷氣流影響山西，起冷墊作用，有利于低層暖濕氣流爬升（見圖1）;17日08∶00，高空槽繼續東移到山西地區上空;同時700hPa上存在切變且配合濕區（（T-Td）<=4℃），切變線前部有偏南風急流將水汽不斷向北輸送;850hPa上切變同樣存在，主要位于山西北部，山西中南部受偏南氣流控制，風速輻合明顯，水汽不斷增加;地面上，山西位于高壓后部與低壓倒槽前部冷暖空氣交綏。17日20∶00，高空槽壓在山西中南部上空，北部轉為槽后偏北氣流控制，中南部受西南氣流影響;地面圖上，地面氣旋減弱南移，山西位于均壓場內，氣壓場較弱，風力較小。18日08∶00，高空槽東移出山西;山西上空受偏西氣流控制，環流較平直，700hPa和850hPa上山西逐漸轉為西北氣流控制;地面圖上，高壓控制山西，降水結束。

3暴雪天氣診斷

3.1有利的環流背景

2018年3月16日20∶00，500hPa上，隨著冷渦底部槽區短波槽的繼續東移，影響山西的西南氣流加強，環流經向度增加，水汽通道建立（圖2）;700hPa上，山西上空的低空急流發展強盛，急流核風速達22m/s，并且在山西北部有很明顯的風速輻合，在水汽通量場上河套地區和山西有明顯的水汽通道，基本月（T-Td）≤4的濕度飽和區重合;850hPa上，山西為東南氣流控制，與西南急流耦合增加了大氣的斜壓性，使系統更加深厚;在925hP上回流冷墊為降雪提供了有利的冷卻凝結條件和動力條件;地面氣旋前部倒槽發展旺盛。

3.2物理量診斷分析

3.2.1明顯的水汽輸送和輻合

降水前和降水過程中水汽的輸送和輻合對暴雪的發生有密切的聯系。2018年16日20∶00，700hP比濕場和水汽通量場在河套地區和山西均有一條明顯的西南東北走向的水汽輸送帶，水汽通量中心值達到10.5g·（s·cm·hPa），同時在山西北部有很強的風速輻合，比濕達2～4g/kg，且在山西北部等比濕線密集。從水汽通量散度場的空間剖面（沿五寨、原平、五臺山站自西向東劃線做剖面）來看850hPa以上為水汽通量輻合區，中心值為-9.5×10-7g·（cm2·s·hPa）-1 ，說明850hPa以上整層水汽是時輻合的。通過對以上物理量的分析結果表明，暴雪發生前，500hPa以下有明顯的水汽輸送和輻合。

3.2.2上升運動條件

從16日20∶00垂直速度空間剖面圖（沿五寨、原平、五臺山站自西向東劃線做剖面）分析可知，850～300hPa整層為上升運動，上升運動最大值區中心在500hpa附近，最大值為-140×10-3hPa·s-1，為暴雪的產生提供了有利的上升運動條件。利用實況資料分析500hPa渦度平流場以及渦度場的變化發現，降雪發生前16日20∶00，高空槽附近為正渦度中心，中心值最大達到40×10-5s-1，槽前的西南氣流向山西輸送正渦度，西南氣流風速達到14m/s以上，16日夜間較強的降水就出現在有正渦度輸送的山西北中部地區，從渦度平流場分析來看，強降水落區位置和正渦度平流中心的位置有一定的匹配性。由此可見，正的渦度平流的輸送，能加強低層輻合上升運動，有利于地面氣旋增強，促使河套倒槽繼續加深發展。

3.2.3降水相態

2018年16日夜間北部降水以固態降水為主，17日白天北部降水為雨夾雪，南部降水則以液態降水為主。分析850hPa、925hPa溫度場及地面填圖可知各層溫度分別為：16日20∶00，山西T（850hPa）>0℃、T（925hPa）>2℃，地面溫度在4℃以上;17日08∶00，850hPa山西北中部溫度-3℃左右、南部溫度-1℃左右，925hPa北中部溫度-1～-3℃之間、南部溫度0～2℃之間，地面溫度北中部溫度-2～-6℃之間、南部溫度2～6℃之間;因此降水相態南部以雨為主，北中部存在雨雪轉換，其中北部地區固態降水時間長于中部地區。

4結論

本次暴雪發生在500hPa高空槽、700hPa西北渦切邊線和風速輻合線、河套倒槽共同配合影響下;700hPa西南急流為暴雪提供了源源不斷輸送水汽的通道，增加了暴雪區上空的不穩定層結;925hPa的高壓后部偏東氣流對次暴雪提供了冷空氣墊，使得低層暖濕空能夠沿著冷墊爬升，使上升運動加強，降水強度增大;正渦度區和正渦度平流區相配合可以用來輔助判斷強降水出現的位置。

參考文獻

[1] 趙桂香，徐東蓓.山西兩類暴雪預報的比較[J].高原氣象，2008，27（5）：1140-1148.

[2]朱乾根.低空急流與暴雨[J]. 氣象科技，1975（8）：12-18.

作者簡介：

李青青（1992-），女，本科，助理工程師。研究方向：天氣預報技術。