涇源縣一次暴雪天氣過程的成因分析

馬 霞，王鮮麗，田倍齊

1.中國氣象局旱區特色農業氣象災害監測預警與風險管理重點實驗室，寧夏銀川 750002；2.涇源縣氣象局，寧夏涇源 756400；3.西吉縣氣象局，寧夏西吉 756200；4.隆德縣氣象局，寧夏隆德 756300

涇源縣位于六盤山東麓，隸屬寧夏回族自治區固原市，六盤山縱貫縣境西部，崆峒山雄踞東北，涇源縣氣候呈春寒、夏涼、秋短、冬長的特點。暴雪是涇源縣主要氣象災害之一。

涇源縣暴雪多發生在冬春、秋冬冷暖交替季節，暴雪會給人民群眾生活、農業生產、交通等多方面帶來影響。氣象工作者對暴雪天氣過程進行了分析研究，得出一些研究成果[1-7]。

涇源縣對暴雪的研究較少，將利用常規氣象觀測資料、NCEP再分析資料、雷達資料等，對寧夏涇源一次暴雪天氣過程進行分析。此次暴雪過程是涇源縣氣象觀測站日降水量建站以來冬季日降水量極值，因此，有必要對此次暴雪過程的成因進行分析探討，以期提高縣局氣象工作者對暴雪天氣的預報能力。

1 天氣實況

2023 年2 月7 日20:00—2 月8 日20:00，涇源縣出現暴雪天氣過程，累計降雪量為9.8～16.5 mm，除大灣鄉武坪村降雪量9.8 mm為大雪量級外，涇源縣區域內其余自動站24 h降雪量都達到暴雪量級，其中，最大降雪量出現在涇源縣香水鎮城區，為16.5 mm。各鄉鎮降雪量如下：香水鎮16.5 mm，六盤山鎮15.6 mm，大灣鄉14.2 mm，涇河源鎮11.2 mm，新民鄉14.4 mm。分析各鄉鎮區域站逐小時降水量數據時序變化圖(圖1)可知，1 h降水量極值出現在六盤山鎮8日15:00，為2.1 mm，此次暴雪過程主要降雪時段集中在2月8日01:00～16:00，涇源縣降雪量值較均勻，此次降雪過程自西向東、自南向北移動，最大積雪深度達到21 cm，是涇源縣氣象觀測站日降水量自創建站以來冬季日降水量極值。

圖1 2023年2月7日20:00—2月8日20:00逐小時數據降水量數據時序圖

2 環流形勢

2.1 500 hPa環流形勢

分析前期降水大氣環流形勢(圖略)發現，2月7日08:00，歐亞中高緯是“兩槽一脊”型環流形勢，外興安嶺冷渦槽和黑海冷渦槽，西西伯利亞至阿爾泰山脈高壓脊，位于咸海里海的冷槽底部有冷空氣不斷擴散東移，溫度槽明顯落后高度槽，高原槽東移發展，至7日20:00，涇源受槽前西南氣流的影響，提供了充足的水汽輸送，夜間開始降水，至8日08:00，涇源縣仍受槽底偏南氣流影響，至8日20:00，小槽東移過境，涇源縣受槽后西北氣流的影響，降雪結束。

2.2 700 hPa和850 hPa環流形勢

7月20日700 hPa圖(圖略)上，青海—四川有一低壓系統東移，涇源地區受低壓前東南氣流的影響，至8日08:00 700 hPa上，涇源地區受低壓前東南偏南低空急流影響，急流風速大于12 m/s，提供了充足的水汽輸送，對應時段850 hPa上，涇源仍受偏東風氣流的影響，氣流到涇源境內受六盤山地形強迫抬升，增強上升運動，利于大降水產生，直至8日20:00，700 hPa上涇源地區受切變線后西北氣流影響，降水趨于結束。

2.3 地面形勢

分析降雪前期地面形勢圖(圖略)可知，四川至甘肅有地面倒槽形成，7日夜間至8日14:00，涇源受地面倒槽偏南氣流的影響。降雪前期7日08:00，貝加爾湖以西存在冷高壓，冷高壓中心強度達1 052.5 hPa，降雪期間冷高壓穩定維持，7日20:00—8日08:00，涇源地區受地面倒槽偏東氣流的影響，8日08:00貝加爾湖以西冷高壓分裂南下至蒙古、內蒙古東部地區，且有冷空氣擴散南下影響華北地區。在此形勢下，涇源縣受高壓與倒槽之間東南風的影響造成回流天氣，至涇源境內受到六盤山地形的抬升作用，使得近地面水汽的輻合和上升運動的產生，引發強降水。

3 物理量分析

3.1 相對濕度

分析此次過程前后700 hPa相對濕度圖(圖2)，7日20:00降雪發生前，涇源從南到北整體相對濕度較好，7日夜間至8日08:00，相對濕度明顯增加，整個固原相對濕度在90%以上，至8日20:00，大部分地區相對濕度都在90%以下，涇源縣降水趨于結束，至9日08:00，相對濕度低于50%，無降水。

圖2 2023年2月7—9日700 hPa相對濕度

3.2 比濕

分析此次過程前后700 hPa比濕圖(圖3)，7日20:00—8日08:00，涇源地區整體比濕較好，均在3 g/kg以上，水汽條件充足，至8月20:00，比濕下降，降水趨于結束，至9日08:00，比濕值偏低，降水結束。

圖3 2023年2月7日和9日700 hPa比濕

3.3 動力條件

3.3.1 垂直速度分析沿35.5°N的經度—氣壓垂直速度剖面圖可知(圖略)，7日20:00—8日08:00，夜間涇源地區整層垂直速度為負值，上升運動強烈，為降水提供動力條件。至8日20:00，涇源近地面低層垂直速度為負，中高層為正值，涇源降水趨于結束，至9日08:00，整層垂直速度為正值，降水結束。

3.3.2 散度分析沿106.25°E的緯度—氣壓散度剖面圖可知(圖4)，7日20:00，涇源地區近地面散度為正，中低層散度為負，500～400 hPa之間散度為正，低層輻合、高層輻散有利于大降水的產生；至8日08:00，也是近地面散度為正，中低層散度為負，中高層散度為正，低層輻合高層輻散，降水持續。至8日20:00，涇源地區中低層散度為正，高層為負，層結不利于降水持續，降水趨于結束，至9日08:00，降水整體結束。

圖4 2023年2月7日和9日散度

3.4 熱力條件

分析榆中7日20:00探空圖(圖5a)發現，地面相對濕度差，低層到高層濕度層結厚，水汽條件充足，地面溫度在0 ℃以上，0 ℃層在700 hPa附近，夜間產生降水，降水相態以雨或雨夾雪為主。

圖5 T-lnP 圖

至8日08:00探空圖分析，榆中站(圖5b)和崆峒站(圖5c)從低層到高層濕層深厚，榆中和崆峒站地面溫度均在0 ℃以下，降水相態以雪為主，崆峒站800 hPa左右有淺薄逆溫層，表明以穩定性降水為主，低層至高層風向由東南風轉為南風，風向隨高度順時針旋轉，有暖平流，此時更利于降雪強度增大。

4 雷達特征分析

4.1 組合反射率

從雷達組合反射率上來看(圖略)，整個降水回波呈現典型層狀云降水回波，回波強度分布較均勻。反射率因子空間梯度小，整個降雪期間回波強度在15～35 dBz之間。

降水是從8日凌晨開始的，涇源西南方向不斷有降水回波生成，并向東北方向移動，降水盛期主要是8日11:00～16:00時段，降水回波在涇源停留時間久、持續時間長。

4.2 徑向速度

分析此次暴雪過程徑向速度圖可知(圖6)，2月8日01:00開始出現降水，分析1.5°仰角徑向速度圖發現，01:00～06:00橫向“S”形零速度線，低層吹東南風，實際風隨高度順轉，有暖平流，境內受六盤山地形阻擋抬升，輻合上升，產生降水；06:00～11:00，零速度線逐漸平直，速度等值線較均勻，整層吹偏南風，氣流相對較均勻，風速大于12 m/s的低空急流，輸送充沛的水汽，降水持續；在09:00～13:00徑向速度圖上，正負速度區出現逆風區，風速達到15 m/s以上；11:00～15:00，風向逐漸轉變，從偏南風轉為西南風，至16:00轉為偏西氣流，過程趨于結束。

圖6 徑向速度圖

5 結論

(1)此次暴雪過程的影響系統是500 hPa高空短波槽東移和700 hPa低空急流，地面倒槽和降雪期間冷高壓的穩定維持，還有六盤山地形的抬升作用，共同導致涇源出現暴雪天氣。

(2)此次過程相對濕度和比濕條件有利于暴雪的發生與發展，提供了充足的水汽條件；低層輻合、高層輻散，以及強烈的上升運動，為暴雪提供了很好的動力條件。

(3)此次暴雪過程層結穩定，從低層到高層為暖平流，水汽充沛，濕層深厚，為暴雪的發展提供了必要的熱力條件。

(4)從組合反射率因子來看，整個降水回波呈現典型的層狀云降水回波，回波強度分布較為均勻，反射率因子空間梯度小，整個降雪期間回波強度在15～35 dBz之間，降雪強度均勻，降雪持續時間久。

(5)從徑向速度圖來看，過程期間穩定的低空急流、充沛的水汽、六盤山地形的阻擋抬升，增強了上升運動，有利于暴雪的發生。