2019年3月20—21日吉林一次強降雪天氣過程分析

蘇顯澤　董芳斌　陳美娟

摘要 利用地面觀測資料、臺站觀測資料、NCEP再分析資料等，對2019年3月20—21日吉林省的一次強降雪天氣過程進行分析。結果表明：隨著極渦冷空氣的東移南下，極鋒鋒區加強，鋒區上的偏西急流和中緯度地區的西南氣流交匯后向東移動，進入新疆北部，因冷暖空氣交綏劇烈，為強降雪天氣的出現提供了有利的環流形勢;高低空急流的相互作用、低層輻合及高層輻合的配置使得整層上升運動不斷加強，再加上地形和鋒面強迫抬升，使得垂直運動進一步加強，為強降雪天氣的產生提供了動力抬升機制;在吉林省強降雪天氣出現的過程中，西南方向的水汽輸送強度加強，再加上水汽的持續維持，使得降雪強度不斷加大;在降雪天氣還沒有出現之前，偏東急流是主要的觸發機制，在提供水汽供應的同時，還提供觸發條件，再加上低層偏北氣流的影響，使得不穩定條件較強，有強烈的擾動出現，為強降雪天氣的出現了提供了有利的動力條件;地面暖鋒是造成吉林省此次強降雪天氣的主要原因，中低層鋒生過程明顯，鋒區朝著東北方向傾斜，在地形的影響下使得垂直上升運動加強，強降雪天氣出現時段同中低層暖鋒鋒生的對應關系較好。

關鍵詞 強降雪天氣;環流形勢;物理量場診斷

中圖分類號：P458.122 文獻標識碼：B 文章編號：2095–3305（2022）04–0031–03

暴雪是我國北方較為常見的一種災害性天氣，其在出現的過程中往往伴隨著寒潮、大風等惡劣天氣[1]。尤其是對東北地區中部的吉林省來說，因冬季漫長而寒冷，暴雪天氣是冬季最為常見的災害性天氣。從當年10月中旬—翌年4月初均有可能出現強降雪天氣，強降雪在帶來巨大經濟損失的同時，也會影響民眾日常生產生活的正常開展[2-3]。

近年來，因全球氣候變暖現象不斷加劇，吉林省強降雪天氣出現頻率不斷增加，再加上當地社會經濟的快速發展，強降雪天氣造成的危害日益加劇，給國家和廣大人民群眾帶來了極大的影響，甚至給人民群眾的生命安全構成了威脅。強降雪天氣出現時，道路結冰、積雪較深等，會影響道路交通運輸的正常通行;強降雪天氣出現時大都伴隨著大幅度降溫，極易造成農作物受凍害，不利于優質高產農作物的形成，由于積雪覆蓋，溫室或大棚極易被壓塌;強降雪帶來的積雪極易破壞配電設施，進而造成電力線路受損或跳閘，會造成用戶用電緊張，甚至是斷電，對電網供電的影響較大[4-8]。強降雪天氣帶來的大幅度降溫和積雪，會導致低溫、牧草結冰、棚圈壓塌受損，牲畜因低溫和缺少食物而造成死亡率不斷增加。

因此，對強降雪天氣進行準確預報，并提前發布強降雪天氣預警，可為政府部門及時制定正確的防災減災措施提供保障，同時還能為社會大眾的防災避險給予一定提示，將強降雪天氣帶來的危害降至最低[9-12]。

當前，針對災害性天氣的研究主要集中在暴雨、強對流天氣等方面，針對強降雪天氣的研究相對較少。有必要對吉林省強降雪天氣成因進行深入、系統的研究，以期在提升東北地區強降雪災害性天氣預報的同時，能有效提升業務預報水平，有利于保障國民經濟、社會發展及人們的生命財產安全。

1 天氣實況

2016年3月20—21日吉林境內出現了近6年內最大的大范圍雨轉雪天氣過程，其中有6個臺站觀測到大到暴雪天氣，北大湖站降水量高達20.3 mm，降水量達到最大，積雪深度則達到了23 cm，21日20：00 冷鋒過境后影響吉林的降水天氣逐漸趨于結束，吉林此次的強降雪天氣伴隨著大風和寒潮天氣現象，對當地交通運輸、工農業生產及人們日常生活工作均產生了不同程度的影響。

2 環流形勢

2.1 500 hPa環流形勢

在強降雪天氣還未出現之前，500 hPa中高空處的烏拉爾山存在較為強大的暖高壓脊，而西伯利亞地區則是極渦活動區，在60°N以北地區則是極渦主體，暖高壓脊幾乎控制整個貝加爾湖地區，同時還有較為明顯的鞍形場結構形成;3月20日20：00，極渦開始分裂，且分裂的冷空氣逐漸東移南壓，進一步加大了貝加爾湖暖高壓東移的經向度。在此過程中，暖區溫度梯度和位勢高度梯度均有不同程度的增加趨勢，使得吉林省上空最大風速的增加幅度較大，高達44 m/s，同強降雪天氣出現的時間有很好的對應關系。由于系統向東移動的過程中強度不斷增加，影響吉林省的降雪天氣強度增大，高空鋒區位置同強降雪落區之間有很好的對應關系。隨著時間的推移，至21日20：00，因強鋒區從吉利上空移出，長春站上空的風速下降至22 m/s，強冷空氣幾乎控制整個吉林省上空，影響吉林省的降水天氣趨于結束。

2.2 高低空急流

2019年3月20日20：00—21日14：00這段時間內，強降雪落區上空的急流較為明顯，在21日08：00吉林省的降雪強度達到最大，且200 hPa高度處的急流核區最大風速在48 m/s以上，高空急流出口區右側則是吉林省所在位置，該處高層的輻散抽吸作用較為強烈，為低層上升運動的加強提供了有利條件。700 hPa低空處，低值系統分裂的高空短波槽和偏西急流在急流軸前方的吉林地區和西南風形成了輻合區域。此外，來自極渦的干冷氣團同中緯度暖濕氣團劇烈交綏后，使得溫度梯度增加幅度較大，低層鋒區的強度不斷加大。結合Q矢量與散度場的診斷分析，在強降雪天氣出現的過程中，吉林省上空的低層輻合較為明顯，高層輻散較強，這種低層輻合、高層輻散的配置為強降雪天氣的發生發展提供了有利條件。與此同時，高低空急流相互耦合導致強降雪區上空的垂直上升運動增加得較為明顯。吉林省此次降雪天氣，500 hPa高度處的鋒區不斷增加，高低空急流耦合明顯，為強降雪天氣的出現提供了動力抬升機制。

3 物理量場診斷分析

3.1 熱力條件

通過對2019年3月20—21日吉林省的強降雪天氣過程進行分析發現，此次降雪天氣的氣候背景是冬季氣溫偏高，且強降雪天氣還未出現前，吉林省地面溫度較高，說明強降雪天氣前有充足的能量儲備。在強降雪天氣出現的過程中，通過對500 hPa高度處的溫度進行分析可知，3月20日08：00，有一溫度槽出現在貝加爾湖以北地區，且同時有一個強度為-24℃的冷中心存在;至21日20：00，中緯度地區則出現了較為平直的等溫線，隨著時間的推移直至22日，內蒙古地區有溫度槽出現，影響吉林省的強降雪天氣過程基本結束，而強冷中心數值卻沒有太大的變化。結合850 hPa低空處的溫度數值變化情況可知，20日08：00在貝加爾湖北部有一冷槽出現，而華北地區則存在暖中心，暖脊前則是吉林省所在的位置;21日20：00，在冷空氣東移南壓的影響下，冷槽和暖脊間有較強的溫度鋒區生成。溫度鋒區的不斷移入推動了吉林省強降雪天氣的發生發展。22日08：00，因暖脊消失不見，冷空氣逐漸南壓，在40°N附近有0℃等溫線存在，溫度鋒區開始移出，吉林省的強降雪天氣逐漸趨于結束。

3.2 水汽條件

20日20：00，位于吉林省中部地區的水汽通量數值較小，同時存在較為明顯的輻散中心，而在吉林省東南部則存在弱的水汽輻合，該區的水汽通量數值要明顯高于中部地區;21日08：00，吉林省中南部地區出現了較為明顯的水汽輻合，且水汽通量的增加幅度較為明顯，此時的急流幾乎貫穿遼寧和吉林兩地。至當天20：00，急流強度不斷上升，在東海—黃海—渤海一帶有急流出現，并向東北地區源源不斷地輸送水汽。在吉林省強降雪天氣出現的過程中，西南方向的水汽輸送強度加強，再加上水汽的持續維持，使得降雪強度不斷加大。

3.3 動力條件

通過對白山站的多普勒雷達風廓線產品進行分析可知，21日20：00～ 23：00，在3 km高度處有一支東風氣流形成，而2 km高度以上主要表現為西南風;在出現降雪天氣后，開始出現東風氣流，不穩定層結的厚度開始增加，受到東風交流的影響，吉林省中南部地區不斷有來自日本海的水汽輸送，與西南急流相比，東風急流具有較為明顯的偏冷特征。

通過對各站的平均溫度曲線進行分析可知，21日23：00以后，吉林省大部分地區均出現了較為明顯的降溫天氣過程，再加上西南暖濕氣流與東風急流相遇后的擾動作用，使得動力抬升作用不斷加強，對強降雪天氣的發生發展較為有利。22日07：00，低層出現了偏北氣流，且冷的微薄下墊面開始形成，沿著該下墊面暖濕空氣不斷爬升，使得抬升條件極不穩定，為能量的釋放提供了有利條件。08：00，冷空氣朝著南方地區轉移，影響吉林省的強降雪天氣基本結束。由此可以看出，在降雪天氣還沒有出現之前，偏東急流是主要的觸發機制，在提供水汽供應的同時，還提供觸發條件，再加上低層偏北氣流的影響，使得不穩定條件較強，有強烈的擾動出現，為強降雪天氣提供了有利的動力條件。

4 鋒升對地面降雪的影響

4.1 海平面氣壓場

在2019年3月19—20日期間，暖高壓幾乎控制大部分東北地區，暖濕氣流在西南風的作用下不斷朝東北方向輸送，暖濕特征較為明顯，有效的暖濕能量在強降雪區不斷釋放，而氣旋前部的暖鋒鋒升作用，使得地面暖鋒鋒生區存在強降雪中心，暖鋒是引起強降雪天氣的主要原因。

4.2 低層鋒面結構

假相當位溫線密集區主要集中在700 hPa中低空以下，暖鋒兩側存在較為明顯的冷暖平流，且以西南風為主，在偏南風的作用下大量的暖濕氣流沿著冷空氣逐漸向北轉移，且推動冷空氣不斷向北移動，這種變化情況與暖鋒降水的定義保持一致。由于高空強鋒區逐漸向東移動，近地面處的峰生要比高空處的鋒生更加明顯，隨著高度的增加，鋒區不斷朝著東北方向伸展。至21日08：00，在127°E附近有暖鋒存在，且距離暖鋒前沿較近，700 hPa高度處的暖平流中心最強，冷暖氣團存在較為強烈的對峙現象，地面暖鋒有較為明顯的鋒生存在。在850～700 hPa處的風場上有較為明顯的風切變存在，同時還有很大一部分的暖濕氣團因風切變的作用被快速攜帶至中高層處，使得上升運動較為明顯。

鋒面附近的冷暖氣團活動較為頻繁，同時暖空氣上升運動極為強烈，地面低壓倒槽和地面暖鋒的共同作用促進了強降雪天氣的發生發展。低層處的假相當位溫線梯度在增加的同時，與地面降雪強度的加強對應，而強降雪時段與中低層處暖鋒鋒生的對應關系較好。

4.3 暖鋒區強降雪天氣概念模型

將地面鋒面與高空演變形勢相結合構建起此次暖鋒強降雪天氣過程的概念模型，主要包括200 hPa高空處的西南急流、500 hPa處極鋒鋒區偏西急流以及中緯度西南急流、700 hPa偏西急流、地面暖鋒。在500 hPa極鋒鋒區上有干冷的偏西急流同中緯度暖濕西南氣流在此交匯，冷暖交綏較為劇烈，使得高層鋒區強度增加，再加上高低空急流耦合，使得垂直運動進一步發展，為強降雪天氣的出現提供了動力抬升機制;在低層偏南暖濕氣流的作用下，使得上升運動強度增加，為地面暖鋒的進一步鋒生提供了有利條件;在地面暖鋒鋒生的作用下，暖鋒后部的暖氣團不斷上升加強，而暖鋒前的冷氣團不斷下沉，進而構成了直接環流，使得卸壓有效位能不斷轉化為動能條件，促進了垂直運動的發展。吉林省此次的強降雪天氣過程中，低層處存在明顯的暖鋒鋒面結構，鋒面附近的強上升運動區與地面暖區強降雪落區之間有很好的對應關系，這對日后吉林省此類型降雪天氣的預報預警有很強的指示意義。

5 結論

（1）隨著極渦冷空氣的東移南下，極鋒鋒區加強，鋒區上的偏西急流和中緯度地區的西南氣流交匯后向東移動進入新疆北部，因冷暖空氣交綏劇烈，為強降雪天氣的出現提供了有利的環流形勢;高低空急流的相互作用、低層輻合及高層輻合的配置使得整層上升運動不斷加強，再加上地形和鋒面強迫抬升，使得垂直運動進一步加強，為強降雪天氣的產生提供了動力抬升機制。

（2）強降雪天氣開始有一溫度槽出現在貝加爾湖以北地區，且同時有一個強度為-24℃的冷中心存在;中緯度地區則出現了較為平直的等溫線，22日內蒙古地區有溫度槽出現，影響吉林省的強降雪天氣過程基本結束，而強冷中心數值卻沒有太大的變化。

（3）在吉林省強降雪天氣出現的過程中，西南方向的水汽輸送強度加強，加上水汽的持續維持，使得降雪強度不斷加大。

（4）在降雪天氣還沒有出現之前，偏東急流是主要的觸發機制，在提供水汽供應的同時，提供了觸發條件，再加上低層偏北氣流的影響，使得不穩定條件較強，有強烈的擾動出現，為強降雪天氣的出現提供了有利的動力條件。

（5）地面暖鋒是造成吉林省此次強降雪天氣的主要原因，中低層鋒生過程明顯，鋒區朝著東北方向傾斜，在地形的影響下使得垂直上升運動加強，強降雪天氣出現的時段與中低層暖鋒鋒生的對應關系較好。

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責任編輯：黃艷飛

Analysis of a Heavy Snowfall Weather Process in Jilin From March 20 to 21，2019

SU Xianze et al（Meteorological Bureau of Da’an City， Jilin Province， Da’an， Jilin 131300）

Abstract Used ground observation data， station observation data， NCEP reanalysis data， etc. to analyze a heavy snowfall weather process in Jilin province from March 20 to 21， 2019. The results showed that： as the polar vortex cold air moved eastward and southward， the polar frontal area strengthened. The westward jet on the frontal area and the southwesterly air flowed in the mid-latitude area meet and then move eastward into the northern part of Xinjiang. ， which provided a strong circulation situation for the occurrence of heavy snowfall weather; the interaction of high and low-level jeted， the configuration of low-level and high-level convergence made the whole layer uplift continuously strengthened， coupled with the forced uplift of terrain and fronts， making the vertical movement. It was further strengthened to provide a power lifting mechanism for the generation of heavy snowfall weather; in the process of heavy snowfall weather in Jilin province， the water vapor transported intensity in the southwest direction was strengthened， and the continuous maintenance of water vapor made the snowfall intensity continued to increase; Before the weather appeared， the easterly jet stream was the main trigger mechanism. It not only provided water vapor supply， but also provided triggering conditions. Coupled with the influence of the low-level northerly airflow， the unstable conditions were strong and strong disturbances appeared. It provided favorable dynamic conditions for the occurrence of heavy snowfall; the ground warm front was the main cause of this heavy snowfall in Jilin province. The frontogenesis process in the middle and low layers was obvious， and the frontal area was inclined to the northeast. Under the influence of topography The vertical upward movement was strengthened， and the corresponding relationship between the occurrence period of heavy snowfall weather and the frontogenesis of the middle and low-level warm fronts was good.

Key words Heavy snowfall weather; Circu-lation situation; Physical quantity field diagnosis

作者簡介 蘇顯澤（1983—），男，吉林大安人，工程師，主要從事綜合氣象工作。

收稿日期 2022-01-02