2019年“11.29”降雪預(yù)報偏差分析

王鶴婷，劉小雪，周 濤，周玉都

（廊坊市氣象局，河北廊坊 065600）

0 引言

冬季降雪是華北地區(qū)常見的一種天氣現(xiàn)象，常常對城市交通和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等造成顯著影響，持續(xù)降雪導(dǎo)致的低溫和冰凍災(zāi)害甚至可能危及人民的生命財產(chǎn)安全。目前，針對冬季降雪天氣過程，氣象專家學(xué)者已有許多研究成果：有研究表面“高壓后部回流型”為華北地區(qū)降雪的主要環(huán)流形勢之一，常常造成大范圍雨雪天氣。郭銳等研究表明，回流東風(fēng)是否有水汽輸送質(zhì)應(yīng)取決于具體情況；同時表明邊界層內(nèi)充沛的水汽是降雪的重要組成條件。然而，目前的降雪類研究仍集中于大范圍強降雪天氣，針對弱降雪的分析較少。

2017年4月1日，河北雄安新區(qū)正式成立。目前，雄安正處于快速建設(shè)時期，弱降雪天氣過程帶來的低能見度天氣對于“塔吊林立”的雄安新區(qū)更是具有嚴(yán)重阻滯作用。加之雄安新區(qū)氣象局剛剛成立，針對該區(qū)域的降雪天氣過程研究仍較為匱乏。因此，對于雄安新區(qū)發(fā)生的降雪天氣過程深入分析具有重要意義。

1 天氣實況

受冷暖空氣共同影響，11月29日下午至夜間華北地區(qū)自北向南迎來初雪天氣。最大降雪量出現(xiàn)在張家口及北京西北部山區(qū)，達中到大雪。其余地區(qū)為小到中雪。雄安新區(qū)平均降雪量為1.2 mm，最大降雪量1.3 mm出現(xiàn)在雄安新區(qū)市民中心，本次過程全區(qū)為純雪天氣。

2 天氣演變及偏差分析

本文重點圍繞兩方面的預(yù)報偏差進行診斷分析：一是降雪落區(qū)較EC預(yù)報場偏北；二是降雪量與EC預(yù)報值存在偏差。

2.1 降水條件偏差分析

500 hPa西風(fēng)槽和700 hPa深槽是這次雨雪天氣形成的天氣尺度系統(tǒng)，從系統(tǒng)的配置來看，尚無法達到華北區(qū)域性大雪天氣的要求。數(shù)值模式對于地面倒槽以及850 hPa切變強度及位置預(yù)報存在偏差，“冷墊”的缺失和850 hPa切變系統(tǒng)主體位置偏北是過程降水量偏低的兩個原因。

本地的水汽條件以及水汽輻合情況對于降水的量級有直接影響。29日隨著西風(fēng)槽的東移，700 hPa槽前的西南氣流明顯增強，為降雪提供主要水汽來源。

2.1.1 水汽通量散度。本文選取了水汽通量散度進行分析，如圖所示，容城（38.92°N，115.93°E）上空的水汽通量散度在降水前有兩次明顯的水汽輻合。

28日20時至29日20時，水汽輻合主要出現(xiàn)在600～850 hPa高度之間，中心值約為4.5×10-7g·hPa-1·cm-2·s-1，這與水汽壓得第一次躍增相契合。水汽的第二次躍增則表現(xiàn)為低層的一個弱的水汽輻合區(qū)，30日08時，在925 hPa高度以下，有一中心值為1×10-7g·hPa-1·cm-2·s-1的水汽輻合區(qū)，輻合中心位于950 hPa高度附近。

綜上可得，水汽的第一次躍增，由700 hPa槽前西南氣流引起的，對應(yīng)降雪過程，而水汽的第二次躍增，對應(yīng)大霧天氣過程。

圖1 水汽通量散度在38.92°N、115.93°E時間垂直剖面

2.1.2 水汽平流。由風(fēng)場及水汽平流的空間剖面可知，29日08時，與偏南風(fēng)相對應(yīng)，冀中地區(qū)上空850 hPa處出現(xiàn)一中心值為2.75×10-5·g·kg-1·s-1水汽平流正值區(qū)。到29日20時，偏南風(fēng)風(fēng)速加大，且影響范圍明顯擴大，該水汽平流區(qū)的中心值也增至4.5×10-5·g·kg-1·s-1。

需要注意的是，在29日08時，1000 hPa河北中南部主要受偏東風(fēng)影響。到29日20時，1000 hPa仍受偏東風(fēng)控制，但在115°以東地區(qū)出現(xiàn)了水汽平流的正值區(qū)。可知，700 hPa槽前的偏南氣流向冀中地區(qū)輸送了水汽，并引起水汽輻合，使得水汽含量出現(xiàn)了躍增。

結(jié)合以上分析可知，本次過程中邊界層偏東風(fēng)是一支干氣流，形成一個冷墊，而在29日20時（降雪前），將渤海灣的濕空氣吹向內(nèi)陸，引起冀中地區(qū)大氣中的水汽含量的增加。

圖2 2019年11月29日08時沿101.36°，32.81°-118.54°，41.20°風(fēng)場、水汽平流場空間剖面

2.2 南部地區(qū)偏少原因分析

2.2.1 衛(wèi)星云圖分析。由圖3可知，29日20時在蒙冀交界處有一云團，該云系的色調(diào)較淺，由此可見降水云團高度較低。

圖3 2019年11月29日20時風(fēng)云2號衛(wèi)星紅外（a）、水汽（b）云圖

在水汽云圖上，該云系表現(xiàn)為范圍較大的云區(qū)，云系的色調(diào)為灰色，云系后邊界不整齊，可看到短的水汽羽，而影響河北的絮狀云系的色調(diào)起伏不大。

由以上分析可知，本次降水過程的主要云系偏低，這也是本次降水過程偏弱的原因。

2.2.2 雷達產(chǎn)品分析。圖5給出了石家莊雷達1.5°仰角的徑向速度，在整個降水過程中，地面為東北風(fēng)，形成冷墊，低層零徑向速度線呈“S”形，有冷平流，高層零徑向速度線呈反“S”形，為冷平流，有下沉運動，這也同衛(wèi)星云圖中反映的降水云系較低，發(fā)展較弱相一致。

圖5 2019年11月29日08時、20時北京站探空圖

從北京降水時段雷達可以看出，低層零速度線呈“S”形，為暖平流，并伴有明顯的輻合；高層為反“S”形，有弱冷平流，伴隨著降水過程的進一步持續(xù)，29日01點北京雷達圖上暖平流逐漸趨于減弱，變?yōu)檎麑游髂巷L(fēng)。

2.2.3 探空資料分析

29日08時，華北地區(qū)降水產(chǎn)生前，對應(yīng)著低層大氣的偏東風(fēng)，為一個明顯的干層，而850～700 hPa的偏西風(fēng)則對應(yīng)著一個淺薄的濕層。在700～500 hPa高度，大氣再次轉(zhuǎn)為干層，同時在500 hPa以下存在有3個逆溫層維持。

圖4 2019年11月30日00：23（a）石家莊1.5°仰角基本徑向速度、29日23：54（b）01：00 北京1.5°仰角基本徑向速度圖

29日20時，北京地區(qū)已經(jīng)有降水產(chǎn)生，此時中高層濕度較大。與上一個時次相比，850～500 hPa層次內(nèi)的氣流轉(zhuǎn)為均一的西南風(fēng)，同時飽和比濕的數(shù)值增大，而大氣層結(jié)的溫度卻有所下降。結(jié)合前文的分析，不難判斷出，在西風(fēng)槽引導(dǎo)冷空氣東移影響冀中地區(qū)上空中低層大氣的同時，該氣層內(nèi)水汽含量也在不斷增加。

從垂直運動的剖面圖來看，29日08～20時以下沉運動為主，在降水發(fā)生過程期間有短暫的上升運動。

從29日20時風(fēng)場同等溫度線沿39.0N的剖面圖來看，低層偏東風(fēng)屬于干冷風(fēng)，形成了一個冷墊；而在其上方，850 hPa以上的偏西風(fēng)則為暖平流。高低空的冷暖氣流在容城上空交匯，形成鋒面。由于鋒面坡度不大，且上升運動較弱，因此南部地區(qū)降雪強度很弱。

3 結(jié)論

1）本次降雪的影響系統(tǒng)有高空槽、地面冷鋒、低空切變線、低空急流。

2）由于南部動力條件不是特別充足，此次過程降水量級較小；由于濕度條件北部好于南部，此次過程張家口北京一帶降水量較大。

3）物理量場與降水落區(qū)對應(yīng)關(guān)系較好。

4）在各家數(shù)值預(yù)報與指導(dǎo)預(yù)報出現(xiàn)一致偏差的情況下，可以通過對臨近要素場深入分析，及時調(diào)整前期預(yù)報。

圖6 2019年11月29日08時至12月1日20時垂直運動剖面圖、29日20時風(fēng)場同等溫度線沿39.0N的剖面