1966—2015年樂亭縣暴雪天氣過程統計及環流特征

郭義濤，楚 甜

河北雄安新區氣象局，河北雄安 071799

樂亭縣隸屬于河北省唐山市，屬暖溫帶濱海半濕潤大陸性季風氣候，天氣變化復雜多樣，極端天氣造成的氣象災害多發頻發。樂亭地區農業生產較為發達，內陸地區重點發展設施農業，為冀東地區重要的果菜生產基地，冬季暴雪對設施農業生產影響較大，為冬季危害設施農業的主要氣象災害。在全球變暖的氣候背景下，極端天氣發生的地域范圍更廣，頻次更高，極端性更強[1-2]，災害性天氣事件的發生頻率與強度均具有較大的年際變化特征[3]。分析歷史暴雪災害性天氣發生發展趨勢，可以更好地了解本地區氣候背景及氣候變化趨勢，為農業氣象防災減災和氣候分析提供有價值的參考資料。

1 資料與方法

采用樂亭國家基本氣象站1966 —2015年經質控后的逐日、月、年地面氣象觀測資料和NCEP/NCAR 2.5°×2.5°再分析資料。臺站地面觀測資料用于暴雪天氣過程篩選和特征分析，NCEP再分析資料用于環流形勢分析。

判斷出現暴雪天氣過程需同時滿足3個條件：一是日降水量（北京時間20:00~20:00）≥10 mm：二是當日天氣現象出現雨夾雪或雪：三是當日新增積雪深度≥1 cm[4-7]。

2 結果與分析

2.1 暴雪天氣過程的統計特征

通過篩選，共有10次天氣過程滿足出現暴雪天氣過程的條件（表1）。

表1 1966—2015年暴雪天氣過程和環流類型

從篩選結果上看，1966—2015年50年間共出現10次暴雪天氣過程，暴雪平均發生頻率僅為0.2次/年，年份分布較為均勻。出現暴雪的年份中僅出現1次暴雪過程，總體來看暴雪天氣過程表現為一種低概率事件，無明顯趨勢變化特征。

從月份分布來看，10次暴雪天氣過程分別分布在1月、2月、3月，其中3月出現5次，占50%，占比最高；2月份出現3次；1月出現2次；11月和12月沒有出現過暴雪天氣過程。

10次暴雪天氣過程中，平均降水量14.3 mm，最大降水量為36.5 mm（圖1）。平均新增積雪深度10 cm，最大新增積雪深度18 cm，最小新增積雪深度4 cm。定義冬半年為11月—翌年3月，暴雪降水量貢獻率定義為暴雪天氣過程降水量占當年冬半年總降水量的比例，則10次暴雪天氣過程降水量對冬半年降水量平均貢獻率為39.8%，最大貢獻率為71%，最小貢獻率為24.6%（圖2），可見暴雪天氣過程降水量對當年冬半年總降水量影響較大。

圖1 各次暴雪天氣過程的降水量

圖2 各次暴雪天氣過程降水量對冬半年總降水量的貢獻率

2.2 暴雪天氣的環流特征

對10次暴雪天氣過程的850 hPa風場和500 hPa位勢高度場逐個分析后發現，暴雪出現當日影響樂亭地區的500 hPa位勢高度場的天氣系統均為低壓槽，在850 hPa風場上，影響系統有兩類，一類為切變線，一類為低渦。根據上述特征，將產生暴雪的天氣環流形勢分為2個類型，分別為低槽+切變線型和低槽+低渦型。10次暴雪天氣過程中，低槽+切變線型共出現3次，低槽+低渦型共出現7次（表1）。

低槽+切變線型典型環流場形勢如圖3，在中高緯地區500 hPa形勢場表現為一槽一脊，低壓槽位于新疆北部至阿爾泰山脈上空，高壓脊位于東北地區中東部上空，出現降雪時，影響樂亭地區的500 hPa低壓槽位于內蒙古中部至山西中北部地區上空，樂亭地區處于槽前西南氣流中。在850 hPa風場上，有一條暖式切變線從內蒙古中西部一直延伸至山東半島南部海面地區，樂亭地區處于暖式切變線北側的東南氣流中，從東海一直延伸至渤海地區的低層氣流具有氣旋式切變，且有利于將東部沿海的水汽輸送到樂亭地區上空。在有利的低層切變和中層低槽的共同作用下，低層和中層的動力條件較好，樂亭地區出現明顯降雪。

圖3 1971年3月2日02:00 500 hPa位勢高度場（等值線，單位：10 gpm）和850 hPa風場（風桿）（黑色方框為樂亭地區）

與低槽+切變線不同（圖4），低槽+低渦型500 hPa環流場形勢表現為兩脊一槽，高壓脊分別位于貝加爾湖以西和東北地區東部上空，低壓槽位于貝加爾湖東側。貝加爾湖東側的底槽與山西中部至河南中東部的底槽同位相疊加，樂亭地區處于深厚低壓槽前部的西南氣流中，中層動力條件較好。在850 hPa上，貝加爾湖地區至河南為較強的偏北氣流，起到輸送冷空氣作用，在樂亭地區西南方存在低渦，低渦中心位于河北和山東交界處，樂亭地區受低渦東北象限的暖式切變線影響，同時低渦前部的西南氣流較強，有利于將水汽和熱量從東部海面輸送至低渦中心。受500 hPa槽前西南引導氣流影響，低渦向東北方向移動過程中經過樂亭地區。在有利的中層動力條件、低層水汽條件及輻合作用影響下，樂亭地區出現較強降雪天氣。

圖4 2007年3月4日02:00 500 hPa位勢高度場（等值線，單位：10 gpm）和850 hPa風場（風桿）（黑色方框為樂亭地區）

10次暴雪天氣過程中，底槽+切邊線型共出現3次，低槽+低渦型共出現7次，低槽+低渦型出現頻次較多，為產生暴雪天氣過程的主要環流類型。從月份分布看，底槽+切邊線型僅出現在3月，低槽+低渦型在1—3月均有出現。

3 結論

通過篩選1966—2015年的資料，發現樂亭地區共出現10次符合條件的暴雪天氣過程，平均出現頻次為0.2次/年，暴雪天氣過程分布年份較為均勻，表現為一種低概率事件。雖是低概率時間，但平均新增積雪深度達到10 cm，對設施農業生產和生活會產生較大影響。暴雪天氣過程平均降水量14.3 mm，對冬半年降水平均貢獻率達39.8%。從另一個層面看，暴雪天氣過程對增加冬季降水量、維持土壤墑情有較大的作用。

通過分析這次暴雪天氣過程500 hPa位勢高度場和850 hPa風場，將產生暴雪天氣過程的天氣形勢分為2個類型，分別為低槽+切變線型和低槽+低渦型，其中低槽+低渦型出現頻次較多，為產生暴雪天氣過程的主要環流類型。天氣分型結果對于以后暴雪天氣預報能夠提供有益幫助。