2011年一次雨雪天氣過程分析

劉俊賢

(江西省蘆溪縣氣象局，江西 蘆溪 337000)

在江西地區，雨凇天氣雖然出現次數不多，但嚴重的雨凇天氣對國民經濟和國防建設危害很大。2011年1月18～20日江西省中北部部分地區出現暴雪，有19個縣市先后出現凍雨，其中萍鄉地區積雪深度超過6cm，南昌地區電線積冰超過30mm。此次雨雪冰凍過程造成了路面封凍、電線結冰、交通中斷，車輛、人員流動出現滯留和擁堵，人民群眾生活必需品由于供應不足出現脫銷等現象，造成了嚴重的經濟損失。

1.實況分析

受高空低槽和低層切變線影響，18日凌晨開始江西省中北部有70個縣市先后出現雨雪天氣，62個為純雪，49個出現積雪；九江、景德鎮和宜春市北部為大到暴雪；北部雨雪量為10～25mm，南部1～5mm；19個縣市出現凍雨，19～20日中部地區有25個縣市出現電線積冰。18日凍雨區在贛中南部及贛南北部，贛中及贛北的降雪量較小；19日凍雨區向北擴展，達到鄱陽湖南部，降雪加強，在贛西北一帶，出現了暴雪天氣。此次過程具有持續時間長、雨雪范圍大、多種降水相態交替出現，降水強度變化大等特點。以南昌為例，18日白天陰轉雪，19日白天雨夾雪，19日晚凍雨，20日又是雨夾雪。此次雨雪天氣從南向北發展，直至贛北北部出現大到暴雪天氣結束。

2.環流形勢特征

2010年1月，極渦呈現為偶極型，在加拿大北部和東北亞地區分別存在一個極渦，加拿大北部極渦（中心值為508hPa）伸展至新地島以西，即影響我國的冷空氣中出現次數和達到寒潮強度最多的源地。結合500hPa高度距平場（圖1a）分析，極渦中心為12hPa的正距平，強度明顯偏強，極區由8hPa的正距平區控制；烏拉爾山到堪察加半島為正距平區，中心偏高16hPa，表明冷空氣活動頻繁，強度強，東亞為負距平區；中高緯度有阻塞形勢的建立和發展，西太平洋地區為負距平區。同期海平面氣壓場上，控制我國大陸的冷高壓中心位于貝加爾湖西南部，達到了1047.5hPa。1030hPa線到達長江沿線，地面鋒區到達華南北部。從海平面氣壓距平場（圖1b）分析，我國大部為正距平區，比常年平均高12.5hPa；太平洋地區為負距平區，負距平中心位于北太平洋地區，較常年偏低達7.5hPa以上。這種高空及地面“南低北高”“西高東低”的形勢說明西伯利亞冷高壓較常年偏強，有利于冷空氣東移南下，同時南支槽前的西南暖濕氣流強盛利于水汽輸送，造成了大范圍的持續低溫及雨雪冰凍天氣。

圖1 2011年1月（a）500hPa平均位勢高度場距平場（b）平均海平面氣壓場距平場

從18日20時的高空形勢（圖2）來看，阻高位于烏拉爾山附近，中心值552hPa，冷渦中心位于我國東北地區，低壓為512hPa，低溫為-45℃，東亞大槽從東北地區延伸到鄂霍次克海附近，在蒙古高原至巴爾喀什湖以東存在的橫槽。冷渦中不斷有冷空氣分裂南下，西風帶低槽位于華北到四川地區并東移南下，此時溫度場落后于高度場，冷空氣繼續堆積，冷渦、東亞大槽繼續發展加深；南支槽經向度較小，江西地區受槽前西南氣流影響，急流脈動明顯，Vmax達56m/s。700hPa切變線穩定在淮河-秦嶺，影響江西的西南急流達到22m/s。20日白天隨著冷空氣南下，切變線快速南壓，21日凌晨，切變線位于贛南，江西轉為西北氣流控制。18日20時，850hPa切變線位于贛西北，江西大部受西南氣流控制，贛北受切變線影響，為南下的冷空氣與西南氣流交匯區域，風速較小，此時冷墊已經形成，故18日夜間形成了降雪；切變線在贛北擺動，19日西南氣流加強達12m/s；且切變線南下，20日20時到達華南北部，江西轉為偏北氣流影響。925hPa為一致的東北氣流，19日風速有所加強，鋒區位于贛南，即冷空氣已經到贛南。

圖2 1月18日20時高空圖（a）（b）（c）（d）分布為500hPa、700hPa、850hPa、925hPa

在地面圖中，零度線18日14時位于浙贛線，隨著18日江西出現大范圍的降溫及夜晚溫度降低，零度線向南推進，產生凍雨的冷墊已形成。地面氣溫一般在0～-5℃容易出現凍雨天氣，而以0～1℃出現雨凇的幾率最好。

綜上所述，500hPa低槽東移、850hPa切變線位于江西中北部，700hPa配合強烈的西南急流，地面冷空氣從偏東路徑南下形成冷墊，江西省處高壓底部，這是江西省冬季典型的雨雪天氣形勢。

3.物理量場特征

典型的凍雨天氣的大氣垂直結構可以分為冰晶層、暖層、冷層等三層。下面從溫度場、水汽條件、不穩定條件進行分析。

3.1 溫度場

基于NCEP1°×1°再分析資料，從江西地區平均溫度的高度時間場（圖6a）分析，18日08時850-925hPa江西南部出現逆溫，19日20時逆溫有所加強，融化層顯著，地面0℃線到達贛中南部。逆溫層出現在18日夜間到20日白天，與凍雨出現的時間基本吻合，且逆溫層出現在800hPa以下。在底層，冷空氣從18日凌晨開始影響，氣溫下降，18日08時低于0℃，具備了冷墊條件。18日20時，900hPa逆溫層形成，隨著700hPa西南暖濕氣流的輸送，逆溫層加強，在19日夜間達到最強，19日20時，800hPa上存在一個2℃的暖中心，與900hPa上0℃形成了強烈的逆溫。20日夜間，隨著冷空氣大舉南下，整層大氣逐漸被冷高壓控制，逆溫層逐漸消失。

圖6 （a）19日08時贛州探空圖（b）20日08時南昌探空圖

19日夜間，逆溫最強，沿115oE做溫度風速剖面（圖3b），低層冷舌伸到贛州25oN，地面零度線位于27oN附近。西南暖濕氣流強盛，中低層有明顯的逆溫，高空零度線在29oN以北，在850hPa附近,南昌地區存在較弱的逆溫層，位于700-800hPa之間。從溫度層結分析，凍雨落區位于28°N附近，往南逐漸向凍雨-雨轉變，往北逐漸向凍雨-雪轉變。贛北沒有逆溫，為純雪天氣條件。在凍雨區上空，低層為風速低值區。在800hPa以下，風速在4-8m/s，在600hPa為風速高值區，西南急流達20m/s以上。

圖3 （a）江西地區平均溫度的高度時間場（b）19日20時115°E的溫度風速剖面

3.2 水汽條件

從圖4a分析，江西中北部上空，水汽條件非常好，從地面到高空的中層均接近飽和，濕層深厚，水汽充沛。700hPa西南急流強盛，西南氣流出口的左前方位于江西的中北部地區。急流脈動與降水落區及強度的變化對應關系較好。700hPa比濕達到3-5g/kg，強盛的西南氣流帶著充沛的水汽源源不斷地向江西的中北部地區輸送。18日白天，西南急流達24m/s，19日加強到28m/s，逆溫加強，融化層更為明顯，凍雨范圍擴大北抬，地面零度線北抬贛中南部。20日由于西南急流加強北抬，逆溫融化層消失，地面零度線也北推到贛北，中部地區增溫1℃， 凍雨區北推并減弱。

圖4 19日14時115°E的相對濕度剖面

3.3 垂直運動

從圖5來看，在18日白天，贛北受冷空氣南下影響，在低層有較為明顯的下沉氣流，而冷鋒前暖濕氣流沿著鋒面緩慢爬升，上升氣流速度較小，與實況相對應的是18日此次過程開始階段，降水強度較弱，且從贛中地區開始產生明顯的降水天氣。19日晚上在贛北地區的中層有強烈的上升運動，垂直速度達到12m/s以上，即南支槽東移，中低層西南急流加強，切變北抬到贛北，弱冷空南下，長江中下游由南風轉成偏東風，冷暖氣流輻合加強，850hPa偏東氣流和700hPa強西南急流導致暖濕空氣在925hPa以下的冷墊上的抬升加強，因此19日晚在贛中地區凍雨加強，贛北北部地區出現大到暴雪天氣。

圖5 沿115°E垂直速度剖面（a）18日14時（b）19日20時

3.4 探空分析

圖6的T-logp中，在低層逆溫層一直存在，濕度逆增層和逆溫層同時存在，逆溫層的穩定層結有利于水汽繼續向上輸送。對照實況，當高空零度線在700-850hPa之間，且暖層較厚，暖空氣足以融化固態冰晶或雪花使之呈液態降落時；17到20日南昌地面溫度維持在0℃附近且緩慢下降，垂直風切變呈逆時針變化，即一直受冷空氣南下影響，形成了有利于雨雪冰凍天氣的深厚冷下墊面。深厚冷下墊面與較厚的暖層相配合，在地面形成凍雨。

4.結論

4.1 北半球極渦呈現為偶極型，分別位于加拿大北部和東北亞，加拿大北部極渦向東伸展至新地島以西。中高緯度阻高發展，高空及海平面氣壓場均呈現出“北高南低，西高東低”的環流形勢，引導強烈冷空氣東移南下影響江西地區。

4.2 500hPa為橫槽，西風較強，西風帶波動引導冷空氣分股南下；南支槽較深，槽前西南氣流強勁；850hPa切變線位于江西省中北部，700hPa西南急流位于江南地區，地面冷空氣從偏東路徑南下，江西省處高壓底部，這是江西省冬季典型的雨雪天氣形勢，造成了此次大范圍的持續低溫及雨雪冰凍天氣。

4.3 高低空的冷、暖空氣在江西地區的上空交匯。冷空氣由東路從低層侵入，地面氣溫在0℃附近，構成了雨雪冰凍天氣的冷墊。700hPa強勁西南風帶來暖濕空氣，在江西地區存在強烈的逆溫層結，中低層暖中心溫度差可達4℃，構成了此次過程的融化層。急流的北推是雨雪冰凍天氣由南向北發展的重要原因，