贛北雨雪天氣過程分析

黃龍飛，馬中元，陳鮑發，鄭卡妮，張曉芳

(1.江西省氣象科學研究所，南昌 330046；2.景德鎮市氣象局，景德鎮 333000；3.樂平市氣象局，樂平 333300；4.婺源縣氣象局，婺源 333200)

0 引言

雨雪寒潮天氣是江西冬季常見的氣象災害之一，尤其是當雨雪天氣持續發生并產生冰凍災害時，對人民的生活和生產有較大影響。雨雪天氣需要合適的溫度與降水條件密切配合，雨雪來臨前，經常出現“鋒前回暖”，即溫度回升的過程；因此，溫度層結和降水條件是雨雪天氣預報的重點。

國內學者對南方雨雪天氣研究頗多。漆梁波[1]等研究表明，中國東部地區出現降雪需要滿足T925、T1000、T700分別低于-2 ℃、0 ℃、0 ℃。鄭婧[2，3]等對江西大雪天氣的時空變化和影響系統進行了分析，指出大雪期間，阻塞高壓、中低緯鋒區異常強盛；80%的大雪天氣存在阻塞高壓，以貝加爾湖阻塞高壓最多；70%受南支槽影響；700 hPa切變線是對流層中低層的主要影響系統，其南側西南急流最大風速達16 m/s以上，雪區位于冷式切變線以南1～3個緯距內或暖式切變附近。金米娜[4]等對2008年初2次大雪過程進行了對比分析，表明高層干冷空氣向南、向下侵入，導致對流層低層850 hPa偏北氣流加強和維持，加大了中低層垂直風切變，使上升運動加強，降雪強度增大。馬中元[5]等對江西近50 a出現的18次持續3 d 10站次以上凍雨天氣過程的形成特征進行分析，表明地面冷高壓、阻塞高壓、副熱帶高壓、南支槽、850hPa切變線、地面輻合線(準靜止鋒)、溫度鋒區、700 hPa急流與濕舌等是強凍雨天氣的主要影響系統；強凍雨天氣過程存在逆溫層特征，逆溫層高度在850～700 hPa間，平均逆溫差為1～5 ℃，最大10 ℃。陳鮑發[6]等對江西2014年、2016年和2018年3次暴雪天氣過程進行對比分析，結果表明雪回波一般在5～20 dBz，暴雪回波強度在30 dBz左右；降雨回波強度為20～40 dBz；雨夾雪回波中，最強雨回波可以發展到40 dBz以上，呈團絮狀回波結構；暴雪反射率因子垂直結構上回波伸展高度在5～7 km，2～3 km附近有20～30 dBz的較強回波帶。此外，黃水林[7]、郭巧紅[8]、東高紅[9]等也對多個暴雪或冰凍個例進行了總結分析。陳鮑發[10]等還基于天氣雷達風暴識別跟蹤信息STI對強天氣監測預警能力進行了分析，結果顯示組合STI產品彌補了單部雷達的不足，對于判斷未來1 h回波的移動方向、移動速度有明顯的指示意義；而密集指向區對應于回波未來位置的確定效果更好。這些成果為研究雨雪天氣過程提供了有力的依據。

文章利用常規MICAPS資料、區域自動站數據和雷達回波拼圖產品等資料，對2020-12-13—2020-12-14贛北地區1次雨雪天氣過程進行分析，試圖總結出江西北部雨雪天氣的天氣形勢配置、雨雪和大風分布特征、雷達拼圖回波特征等結果，為今后做好江西雨雪天氣的監測預警工作提供參考依據。

1 資料來源和天氣實況

1.1 資料來源

地面實況資料來源于CMISS數據庫；天氣形勢資料來源于MICAPS系統；雷達拼圖資料來源于江西WebGIS雷達拼圖應用平臺(http：//10.116.32.81/)，該平臺集合江西及周邊24部S波段雷達數據，空間分辨率達1 km×1 km，時間分辨率10 min，產品包括組合反射率CR、 STI等產品，顯示范圍為：110°E；33°N～121°E；22°N(1100 km×1100 km)。該范圍對監測江西大范圍的雨雪天氣十分有利。

1.2 天氣實況

2020-12-13下午，冷空氣侵入江西，氣溫自北向南快速下降，九江地區首先出現斷崖式降溫，地處贛東北的景德鎮和上饒降溫幅度稍緩，總體來說贛北地區24 h降溫幅度達8～10 ℃，14日最低氣溫均降至0 ℃附近。

13日夜間，九江地區首先出現雨夾雪和小雪(廬山)，贛北其他地區為小雨；14日14：00，降雪區域向東移動，景德鎮、上饒開始出現小雪或雨夾雪，20：00后降雪結束。除廬山外，其余地區基本無積雪。

此次寒潮過程還伴有大風天氣，據自動氣象站監測數據顯示，大風主要出現在贛江河谷及環鄱陽湖一帶。13日20：00，多達33站出現8級以上大風，最大風速達26.2 m/s。大風持續時間也較長，13日下午至夜間，自動氣象站均有8級以上大風記錄出現。

2 天氣形勢分析

2.1 高空形勢演變

2020-12-04T20：00，寒潮初始階段中高緯呈倒Ω流型，烏拉爾山地區已有暖脊建立，此時西歐又有暖脊東移與之結合加強形成阻塞高壓，并穩定維持；5—7日，500 hPa極渦從極地移至60°N左右，最終在俄羅斯東北部游走；8日20:00，極渦西側橫槽旋轉南下，并伴有-44 ℃冷中心與之配合，11日08：00，在中國東北上空形成東北冷渦，冷中心略有增強，達到-46 ℃，后側有橫槽生成并南移，且同樣伴有-48 ℃冷中心；12日08：00，冷中心到達貝湖以南，此時烏拉爾山阻塞高壓前部出現暖平流，預示阻塞高壓即將減弱，脊前正北氣流轉為一致西北風，南移橫槽逐漸與東北冷渦南側低槽合并，低槽加深，槽后西北氣流引導冷空氣南下，侵入中國；15日，東北冷渦東移出海，極渦回歸到70°N以北，此次寒潮過程結束。

12月11—14日，中緯度地區以緯向環流為主，南支槽不明顯，但高原東側不斷有短波低槽快速東移，造成江南地區多陰雨天氣；14日08：00，850 hPa以下已轉為偏北氣流控制，0 ℃線到達江西中南部，南昌站氣溫降至-2 ℃，700 hPa切變壓至沿江一帶，江西上空急流普遍達到20 m/s左右，暖濕空氣沿冷墊爬升，造成江西中北部出現雨雪天氣；15日08：00，切變移過，降水停止。

2.2 地面天氣圖

12日08：00，地面冷高壓位于蒙古境內，中心強度達到1，057.5 hPa，冷鋒前沿侵入中國，位于內蒙古北部。

13日08：00(圖1a)，高壓中心位置穩定，強度達到1，062.5 hPa，冷空氣擴散南下，冷鋒前部到達長江中下游地區；14：00開始，冷空氣進入江西，江西自北向南逐漸轉雨，氣溫持續下降。地面等壓線密集，達8～9根/10個緯距，表明鋒區強度強，氣壓梯度力大，從而造成湖面、山谷多地出現8級以上大風天氣。

13日20：00(圖1b)，廬山、修水出現雪和雨夾雪；14日08：00(圖1c)，位于蒙古的冷高壓中心向南分裂出多個冷高壓中心，此時江西西北部氣溫降至2 ℃，出現純雪，但南昌以南地區仍在4 ℃左右；14：00—17：00，分裂而來的冷高壓中心南下至山東南部，江南鋒區快速向南推進，贛東北氣溫降至2 ℃左右，并開始出現雨夾雪或小雪，江西中南部氣溫仍在3～4 ℃左右，降水以小雨為主；14日20：00(圖1d)，江西被冷高壓控制，雨雪天氣結束。

圖1 地面天氣圖：(a)2020-12-13T08：00；(b)2020-12-13T20：00；(c)2020-12-14T08：00；(d)2020-12-14T20：00

2.3 溫度層結演變

2020-12-13T08：00(圖2a)，南昌探空在500 hPa附近出現弱逆溫或等溫層；13日20：00(圖2b)，冷鋒到達贛南，江西處于鋒區中。從南昌探空隨時間變化看出，逆溫層出現在850～700 hPa附近，逆溫強度達5.1 ℃；700 hPa以上為一致的西西南急流，850 hPa以下為強東北風急流，低層與高層風向幾乎對向，表明低層冷平流十分強勁。從氣溫分布看出700 hPa以下大部分在0 ℃以上，此時層結條件不利于降雪產生。

14日08：00(圖2c)，隨著冷空氣主體分裂南下，0 ℃線高度從13日20：00的1.2 km降至0.18 km，低層氣溫明顯下降。此時逆溫層強度明顯減弱，溫度僅為2 ℃左右；近地面氣溫降為1 ℃；1000～700 hPa均在0 ℃以下，850 hPa、925 hPa、1000 hPa分別降至-1.9 ℃、-1.4 ℃、-1.2 ℃，達到贛北出現純雪的溫度閾值標準。這與張曉芳[11]等研究結論基本一致。14日20：00(圖2d)，冷空氣進一步南下，贛北處于高壓底部，原本500 hPa以下濕度飽和的層結被破壞，850 hPa以下濕度轉干，降水條件消失。

圖2 南昌(58606)探空T-lnP圖(a)2020-12-13T08：00；(b)2020-12-13T20：00；(c)2020-12-14T08：00；(d)2020-12-14T20：00

3 雷達回波特征

3.1 單部雷達回波特征

2020-12-14T14：59，景德鎮雷達觀測到贛北純雪回波，呈絲縷狀結構，強度普遍在5～15 dBz左右，局部點可達20～25 dBz(此時贛北為小雪天氣)；而在上饒南部為小雨或雨夾雪回波，回波呈塊狀，最大回波強度達25～30 dBz。

2020-12-14T14：58，撫州雷達觀測到的贛北純雪回波也表現為絲縷狀結構，但探測范圍大大縮小。撫州附近則為絮狀小雨回波，強度在20～30 dBz左右，局部可達30～35 dBz。受到單部雷達探測范圍限制，景德鎮雷達對撫州附近的降水回波探測失效；而撫州雷達對贛北降雪回波探測不佳，導致回波范圍與強度有明顯誤差。

3.2 雨雪回波垂直結構

13日20：00，贛北已處于鋒區之中，850 hPa溫度已降至0 ℃左右，但由于700 hPa以下僅有1.5～1.8 km位于0 ℃以下，其余高度均在0 ℃以上，地面氣溫高達8 ℃；因此，回波表現為絮狀回波團結構，CR回波強度在30～35 dBz，以降水為主，地面還沒有出現降雪。從雷達剖面圖發現，降水回波最大高度在6～8 km，25～35 dBz降水回波位于4 km以下，降水回波垂直結構表現為柱狀弱對流泡結構。

14日15：00，江西北部為純雪，中部為小雨。雷達拼圖上表現為北部雪回波，南面雨回波，在同一個屏幕上可以看到雨雪回波共存圖像。雪回波為片狀絲縷結構，雨回波為絮狀混合型結構。從剖面圖可以看出，降雪回波強度在5～20 dBz，回波呈片狀絲縷結構，無明顯對流；降水回波強度在30 dBz左右，回波呈柱狀弱對流泡結構。

3.3 雨雪回波STI特征

風暴跟蹤信息STI可以較好地反映降水回波移動趨勢和速度，在此次雨雪過程中，雷達拼圖CR產品、STI產品能較好地反映回波移動方向和速度，為判斷雨雪天氣的演變和持續時間提供可靠依據。

2020-12-13T17：00，江西北部存有以大片層狀云為主的混合型降水回波，層狀云回波強度在20 dBz以下，分布在湖北東部和安徽南部；贛北是混合型絮狀回波，回波強度在35 dBz以下，以小雨天氣為主；江西中部是絮狀回波結構的混合型降水回波，中心回波強度達到35 dBz。由于回波強度達到35 dBz，風暴跟蹤信息STI 開始出現，并指向東北方向，與500 hPa引導氣流方向一致。

20：00，南北回波合并在一起，范圍擴大，強度增強，最強降水回波達到35～40 dBz；江西以北仍以層狀云回波為主，贛中、贛北被混合型絮狀回波團所覆蓋。由于回波增強，STI開始增多，回波平均移動方向和速度與17：00數據一致，仍以東北方向為主，移動速度較快。

2020-12-14T11：00，回波團范圍有所減小，但上饒地區的回波增強到35～45 dBz，地面雨量加大；撫州地區降水保持與前期相近的強度；景德鎮等地出現雨夾雪回波。STI 平均移動方向沒有變化，朝80°方向移動；平均移動速度有所減慢，但仍然維持在80 km/h。由于雨雪回波團范圍縮小，九江及贛北以西地區降雪有所減弱或停止。

15：00，降水回波移至上饒南部和撫州地區，強度明顯減弱，上饒回波仍然有少量STI 指向，表明整個回波系統在持續減弱。

4 結束語

文章利用常規MICAPS資料、區域自動氣象站數據和雷達回波拼圖產品對2020-12-13—2020-12-14贛北地區1次雨雪天氣過程進行了總結分析，結論如下：

1)受冷空氣影響，江西24 h降溫幅度達8～10 ℃，贛北最低氣溫均降至0 ℃附近，達到寒潮標準；多地伴有8級以上大風，最大風力達9～10級；九江、景德鎮、上饒先后出現降雪，但雪量不大。

2)極渦和橫槽南移，槽后西北氣流引導冷空氣大舉南下，侵入中國造成明顯寒潮天氣。由于南北氣壓差大，地面等壓線密集，造成江西出現大范圍的冷空氣大風。降雪需要合適的溫度層結和濕度條件，隨著冷空氣主體分裂南下，700 hPa以下高度溫度均在0 ℃以下，達到出現純雪的溫度閾值標準，導致贛北多地出現小雪天氣。

3)單部雷達顯示贛東北的降雪回波呈絲縷狀結構，贛中撫州的小雨回波呈絮狀結構，雨雪回波有明顯區別。由于單部雷達探測距離受限，使得較大尺度雨雪回波結構探測不完整。雷達拼圖能夠探測到贛中、贛北較大范圍雨雪回波的全貌，片狀結構的降雪回波的強度明顯弱于絮狀結構的降雨回波，在垂直剖面圖上，降雨回波呈柱狀弱對流泡結構，降雪回波呈片狀絲縷結構。

4)在雷達拼圖上疊加風暴跟蹤信息STI 產品，能直觀反映≥35 dBz回波系統的移動方向與移動速度和STI平均移向與移速，為判斷降水的落區與持續時間提供了可靠依據和參考。

江西雨雪天氣的預報難點是雨雪天氣出現和結束的時間、地點和強度。對于3 h內的短時預警預報來說，了解大尺度環境條件，把握雷達拼圖特征，是開展好江西雨雪天氣預報的重要環節。