2021年11月5—9日遼寧地區(qū)一次降水天氣過程分析及對農(nóng)業(yè)的影響

張 鑫

鞍山市氣象局，遼寧鞍山 114000

雨雪是我國許多地區(qū)秋冬季會出現(xiàn)的一類自然現(xiàn)象[1-2]。雨雪天氣會造成交通、通信、電力系統(tǒng)癱瘓，還會對地方農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成嚴重危害[3]。近年來，我國許多學者十分注重對寒潮雨雪天氣過程的研究，并獲得了許多有價值的研究成果。李青春等[4-5]研究了我國華北一帶降雪天氣成因，指出華北地區(qū)降雪的一種重要的環(huán)流形勢是“高壓后部回流型”，如回流和高空槽進行配置，產(chǎn)生華北錮囚鋒，會促進華北平原雨雪天氣的發(fā)生。

潘巧英等[6]對廣東佛山的一次低溫雨雪天氣的過程研究發(fā)現(xiàn)，此次天氣過程中,佛山700～600 hPa之間存在較強的水汽通量輸送，具備良好的水汽條件，并且還處于假相當位溫密集帶，低層受南下冷空氣帶來的偏北風控制。

王清平等[7]通過對2015年2月中旬出現(xiàn)在烏魯木齊地區(qū)的一次寒潮雨雪天氣過程進行分析得出結(jié)論，中亞地區(qū)高空脊向極區(qū)發(fā)展，脊頂北風引導極地冷空氣南下，在西西伯利亞地區(qū)發(fā)展成大槽，為該次寒潮天氣提供了有利的大尺度環(huán)流背景。

曾莉萍等[8]通過對貴州2次凍雨雪天氣進行分析得出，在溫度垂直分層相同的情況下,云系種類、云頂溫度的高低對地面降水相態(tài)具有較大的影響。萬瑜等[9]通過分析新疆中天山附近城市1次暴雪天氣，得出本次天氣過程是由南、北兩支鋒區(qū)在中亞一帶匯集后東移發(fā)展產(chǎn)生的。辛艷輝等[10]通過對遼寧省的2次區(qū)域性暴雪天氣進行分析發(fā)現(xiàn)中緯度高空槽的生成和東移與遼寧降雪之間聯(lián)系密切。2次暴雪天氣過程在50°～60°N之間產(chǎn)生的低渦，以及東北西南向的大槽是遼寧區(qū)域性暴雪天氣暴發(fā)的主要影響系統(tǒng)。水汽通量散度、溫度平流、渦度等物理量對遼寧省暴雪落區(qū)和持續(xù)時間的預報具有一定的指示作用。

遼寧省地處我國東北地區(qū)南部，地理坐標處于118°53′～125°46′E，38°43′～43°26′N之間，地勢北高南低，地形包括山地、丘陵，氣候?qū)贉貛Т箨懶约撅L氣候，秋冬季發(fā)生寒潮雨雪天氣的概率較高，低溫雨雪天氣會給當?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運輸?shù)确矫婢鶗斐刹涣加绊慬11]。因此，加強對遼寧地區(qū)雨雪天氣的預報十分有必要。主要對2021年11月5—9日遼寧地區(qū)1次雨雪天氣過程進行診斷分析，并闡述了其對農(nóng)業(yè)的影響，以期更深入地了解遼寧地區(qū)雨雪天氣的成因，進一步提升極端降雪天氣防范水平。

1 天氣概況

受東北冷渦和地面氣旋強烈發(fā)展的影響，2021年11月6日08:00—11月9日20:00，遼寧省發(fā)生了1次大范圍雨雪天氣過程（圖1），此次天氣過程還伴隨著大風、降溫等天氣。相關氣象資料統(tǒng)計顯示，在此次天氣過程中，遼寧省近90%的測站出現(xiàn)暴雪以上量級降雪，出現(xiàn)特大暴雪的測站有39個，最大降雪量為遼寧省鞍山站，降雪量為80.3 mm。沈陽、營口、鞍山、阜新、錦州、本溪、盤錦、遼陽、葫蘆島、朝陽等地區(qū)的25個站積雪深度突破1951年以來的歷史極值。20個國家級氣象觀測站最大積雪深度超過30 cm。

圖1 2021年11月6日08:00—11月9日20:00遼寧降水天氣實況

2 降雪天氣的環(huán)流形勢和形成機制

2021年11月6日08:00，冷高壓外圍冷鋒對遼寧帶來影響，此時該地區(qū)大多數(shù)區(qū)域地面溫度超過4 ℃，地表具備較高的溫度條件。850 hPa形勢場上（圖2），低空切變對遼寧西部一帶低空產(chǎn)生影響，并且渤海水汽輸送通道形成，為遼寧西部一帶降水補充了有利的水汽，此時，遼寧西部一帶開始發(fā)生雨夾雪天氣。

圖2 2021年11月6日08:00 850 hPa形勢場

11月6日20:00，冷鋒不斷向南發(fā)展，遼寧省境內(nèi)溫度顯著降低，大多數(shù)區(qū)域溫度都下到不足0 ℃，且低層850 hPa有急流形成，低空急流中心最大風力為12.0 m/s，還有源于東海與黃海的2條水汽輸送通道建立，為遼寧省持續(xù)帶來足夠的暖濕氣流，為降雪天氣的發(fā)生提供了豐富的水汽條件[11]。11月7日，貝加爾湖冷空氣不斷向東部發(fā)展，副高后部暖濕氣流持續(xù)北上，隨著超強的冷、暖空氣逐漸交匯，東北冷渦發(fā)展越來越強[12]，源于海洋的暖濕水汽和熱量也在補充，與它相配合，促使低空低渦和地面氣旋持續(xù)發(fā)展，由低空至高空產(chǎn)生了十分深厚的低壓系統(tǒng)，在較強的水汽輻合和強動力條件下，雨雪強度越來越強。

此外，地面冷高壓由西邊一帶朝著東部區(qū)域楔入低空，產(chǎn)生冷墊，850 hPa一帶西南暖濕氣流在冷墊上爬升，遼寧省中部和西部由低層到高層的結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出“冷、暖、冷”的特征，這使得降水相態(tài)十分復雜，大多數(shù)區(qū)域發(fā)生雨轉(zhuǎn)雨夾雪或凍雨轉(zhuǎn)雪過程，局部區(qū)域還出現(xiàn)霰。高層干冷氣流和低空暖濕產(chǎn)生對流不穩(wěn)定，并且大尺度鋒生形成斜壓不穩(wěn)定能量，有利于降雪強度的增強。

從水汽條件來看，850 hPa處有3條輸送通道持續(xù)朝降水落區(qū)輸送，為遼寧降雪提供了充沛的水汽條件；同時，850 hPa低空比濕值最大值超過6 g/kg，達到暴雪閾值，為暴雪、大暴雪天氣的發(fā)生創(chuàng)造了有利條件。

11月9日，東北冷渦旋轉(zhuǎn)促使強冷空氣持續(xù)補充南下，遼寧北部區(qū)域分布在冷渦底部，850 hPa處仍舊具備良好的濕度條件，遼寧局部區(qū)域仍舊出現(xiàn)降雪天氣。在此之后，隨著東北冷渦不斷北上，此次降雪天氣過程停止。

3 凍雨產(chǎn)生的主要成因

2021年11月6日20:00—11月7日08:00，遼寧發(fā)生大面積凍雨天氣，本次凍雨發(fā)生1 d（11月5日），遼寧省大多數(shù)區(qū)域溫度偏高5～10 ℃。850 hPa形勢場上，11月5日20:00與11月7日08:00溫差為12～16 ℃。在地面形勢場上，11月6日高壓冷鋒逐漸對遼寧大多數(shù)區(qū)域造成影響。

在地面東北大風和低空鋒區(qū)的共同作用下，遼寧大多數(shù)區(qū)域溫度下降幅度較大，最低下降10 ℃，最高下降溫度達16 ℃。在36 h內(nèi)溫度降低到不足0 ℃，地面氣溫的急劇下降為凍雨的形成提供了良好的條件。

對遼寧省錦州探空資料進行分析發(fā)現(xiàn)，2021年11月6日08:00（圖3a），800 hPa以下低空的氣溫都處于0 ℃以上，800～600 hPa之間的氣溫區(qū)間處于-14～0 ℃之間。11月6日白日因為冷空氣的入侵，11月6日20:00 1 000 hPa與850 hPa一帶依然屬于暖層，600 hPa一帶分布著溫度為-9 ℃的冷層。此時，遼寧省中部一帶的地面溫度下降至0℃（圖3b）。通過上述分析不難發(fā)現(xiàn)，11月6日白天，遼寧省中部和西部區(qū)域近地層分布著溫度不足0 ℃的冷層，對流層中低層存在溫度大于0 ℃的暖層，高層分布著冷的冰晶層。在上述影響下，地面溫度不超過0 ℃，并且大氣溫度的垂直結(jié)構(gòu)為凍雨的產(chǎn)生提供了有利條件。

圖3 2021年11月6日08:00（a）、20:00（b）遼寧省錦州探空資料

11月6日08:00之前，700 hPa遼寧省處在水汽通量相對高值區(qū)，凍雨出現(xiàn)前，遼寧中部、北部上空一直分布著水汽通量輻合大值區(qū)。由相對濕度進行分析可知，在凍雨出現(xiàn)前，遼寧省上空500 hPa以下相對濕度一直較大，在西南氣流的作用下，渤海灣暖濕空氣持續(xù)將水汽朝著遼寧省傳輸。由此可知，凍雨天氣水汽條件十分充沛。

4 降雪天氣對農(nóng)業(yè)的影響

此次降雪天氣屬于省一級暴雪災害，屬最嚴重級別，對遼寧省設施農(nóng)業(yè)、畜牧養(yǎng)殖業(yè)生產(chǎn)和“菜籃子”產(chǎn)品保供帶來嚴重危害。相關資料統(tǒng)計顯示，遼寧省設施農(nóng)業(yè)受災面積6 106.67 hm2、受災設施58 291棟。受災地區(qū)大都集中在遼寧省中部和西部地區(qū)。全省受災養(yǎng)殖場（戶）1.16萬個，倒塌畜禽舍和附屬設施面積676.16萬m2，直接經(jīng)濟損失達到17億元以上。

5 結(jié)論

（1）此次遼寧地區(qū)雨雪天氣過程是在地面氣旋和東北冷渦的共同作用下產(chǎn)生的。超強的冷、暖空氣逐漸交匯，源于海洋的暖濕水汽和熱量也在補充，與東北冷渦相配合，促使低空低渦和地面氣旋持續(xù)發(fā)展，由低空至高空產(chǎn)生了十分深厚的低壓系統(tǒng)，在較強的水汽輻合和強動力條件下，遼寧大部發(fā)生了雨雪天氣。

（2）此次天氣過程中降水相態(tài)變換快。地面冷高壓由西邊一帶朝著東部區(qū)域楔入低空，產(chǎn)生冷墊，850 hPa一帶西南暖濕氣流在冷墊上爬升，遼寧省中部和西部由低層到高層的結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出“冷、暖、冷”的特征，使得降水相態(tài)十分復雜。

（3）高層干冷氣流和低空暖濕產(chǎn)生對流不穩(wěn)定，且大尺度鋒生形成斜壓不穩(wěn)定能量，有利于降雪強度的增強。

（4）此次天氣過程中遼寧局部有非常好的水汽條件。850 hPa處有3條輸送通道持續(xù)朝降水落區(qū)輸送，為遼寧降雪提供了充沛的水汽條件；同時，850 hPa低空比濕值最大值超過6 g/kg，達到暴雪閾值。

（5）在地面東北大風和低空鋒區(qū)的共同作用下，遼寧大多數(shù)區(qū)域溫度下降幅度較大，地面氣溫的急劇下降為凍雨的形成帶來了有利的條件。

（6）此次極端降雪天氣給遼寧省設施農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)等農(nóng)業(yè)經(jīng)濟造成了巨大的危害和損失。