2020年1月上旬河南地區一次雨雪天氣過程分析

2024-05-28 00:00:00汪莉

農業災害研究 2024年2期

摘要：利用常規氣象觀測資料、NCEP再分析資料等相關資料對2020年1月上旬河南地區一次雨雪天氣過程開展分析。結果表明：此次河南地區雨雪天氣過程的主要影響系統包括低層冷濕偏東急流、西南暖濕急流、700 hPa切變線。地面形勢場的高壓不斷朝南發展，冷空氣蔓延發展對豫北、豫中導致的溫度下降是降水轉變為降雪天氣的重要因素，低空偏北氣流促使近地面冷空氣持續南下，使得豫中、豫東出現大雪、暴雪天氣過程。南支槽前強西南氣流影響，強盛的西南急流促使孟加拉灣以及南海的水汽持續向河南地區持續傳輸，為本地出現的雨雪天氣提供了有利的水汽供應條件。河南上空比濕值處于4.0 g/kg

至6.0 g/kg之間，500 hPa及以下河南大多數區域處于水汽飽和區，這些均說明雨雪落區水汽充沛。切變線以及急流左前方輻合作用和高、低空散度場的配置為此次雨雪天氣的發生給予了有利的動力條件；逆溫層上部干暖、下部暖濕的垂直結構意味著本次天氣期間存在大量的不穩定能量積聚。

關鍵詞：河南地區；雨雪天氣；環流形勢；物理量

中圖分類號：P458 文獻標志碼：B 文章編號：2095–3305（2024）02–0-03

雨雪天氣是我國大多數區域冬季發生率較高的一類自然現象，每年我國局部地區均會由于雨雪天氣而造成一定的損失[1-3]。近年來，我國有許多學者十分注重雨雪天氣過程的研究，并取得了很大成效。劉艷杰等[4]深入探究了我國北京、河北等華北地區寒潮雨雪天氣，認為我國華北地區冬天降雪天氣主要和回流形勢之間聯系密切，降雪的主要影響的天氣形勢為“高壓后部回流型”，回流和高空槽的配置，產生華北錮囚鋒，會推動我國華北地區發生大面積雨雪天氣。潘巧英等[5]通過分析佛山一次低溫雨雪天氣過程發現，此次天氣出現在極強厄爾尼諾事件以及極地冷氣團異常偏南的氣候背景下，在此次雨雪天氣過程中，佛山具備有利的水汽及輻合條件。

河南地處我國中東部，黃河中下游，境內地形地貌多樣，包括平原、丘陵、山地、盆地多種地貌，氣候屬于大陸性季風氣候，河南冬季時常出現雨雪天氣，雨雪天氣經常會給當地通信系統、電力系統、農業生產、交通運輸等方面均會造成不良影響。因此，加強河南省雨雪天氣過程的預報工作十分重要[6-7]。對2020年1月上旬河南地區一次雨雪天氣過程進行分析，以期更深入地了解河南省雨雪天氣的形成機制，為進一步提升河南冬季雨雪天氣預報預警能力提供參考。

1 天氣實況

受西南暖濕氣流和冷空氣共同影響，2020年1月5—7日，河南省持續出現大范圍雨雪天氣，降水量達到50 mm以上的國家氣象站有49個，中東部以及北部降雪強度，達到大雪至暴雪量級（圖1）。降雪最集中的時段為1月6日傍晚到7日。6日19：00前后，我省沿淮以北大部地區陸續轉為降雪或雨夾雪。6日19：00至7日05：00，淮河以北大部地區普降中到大雪、部分暴雪；淮河以南出現中到大雨和雨夾雪。全省降水量最大出現在淮濱30.5mm（雨或雨夾雪），淮河以北降雪量在3～15 mm，降雪量最大出現在鄢陵為14.7 mm。全省平均降雨量9.4 mm，地市平均降水量前3位的依次為：信陽23.1 mm、商丘15.1 mm、周口12.4 mm。前十站分別為：淮濱30.5 mm、潢川29.9 mm、羅山27.4 mm、新縣25.7 mm、商城23.8 mm、息縣22.7 mm、雞公山

21.2 mm、固始20.7 mm、新蔡20.4 mm、信陽19.9 mm，鄭州市降水量達7.4 mm。截至05：00北中部大部地區已出現1～11 cm的積雪，其中欒川積雪深度11 cm、澠池

10 cm、林州8 cm，嵩山站（高山站）20 cm。此次河南地區大范圍雨雪天氣過程持續時間長、強度大，利于空氣質量和土壤墑情改善及冬小麥安全越冬，但雨雪及大風對交通運行及設施農業等有不利影響。

2 環流形勢分析

在此次天氣發生之前，2020年1月5日08：00高空形勢場，850～925 hPa低層冷濕偏東急流、500～700 hPa強西南暖濕急流以及700 hPa切變線共同對河南省產生影響，導致豫中、豫東以及豫北地區均發生了雨雪天氣過程（圖2a）。1月5日上午，地面形勢場上，在冷高壓前回流冷空氣的作用，豫北安陽降雨在較短時間內轉為降雪，開封一帶先后出現雨夾雪（圖2c）。由于地面分裂高壓勢力弱，1月5日12：00之后鄂、皖北的江淮倒槽增強北伸，通過3 h變壓場進行分析了解到，≤-3 hPa 的負變壓區從安徽向河南中部一帶延伸，并且在氣溫日變化的作用下，溫度開始逐漸回暖，降水相態從雨夾雪逐漸演變成雨[8]。1月6日08：00至20：00，高空形勢場上，500 hPa至700 hPa 南支槽逐漸增深且朝東邊發展（圖2b），中層西南氣流保持不變，在豫東構成一切變線，呈“人”字形，豫北、豫中出現了東北偏北風，風速處于10 m/s至12 m/s之間。地面形勢場上，貝湖冷高壓中心越來越強，其前沿冷空氣途經河套由中路持續南壓，對整個河南帶來影響（圖2d）。由于低空至地面存在很強的冷空氣，豫中東部降水天氣轉變成大雪、暴雪天氣，1月7日08：00—18：00雪線壓至豫南。由此可見，地面形勢場的高壓不斷朝南發展，冷空氣蔓延發展對豫北、豫中導致的溫度下降是降水轉變為降雪天氣的重要因素，低空偏北氣流促使近地面冷空氣持續南下，使得豫中、豫東出現大雪、暴雪天氣過程[9]。

3 物理量場分析

3.1 水汽條件

2020年1月5日08：00，南支槽稍微朝東邊發展，該槽和500 hPa逐漸朝東邊發展的高原槽保持相同方位疊加，中低緯環流經向度越來越大，此時最大值為30.0 m/s的槽前西南氣流開始對河南省造成影響，

700 hPa低空急流中心強度為24.0 m/s，強盛的西南急流促使源于孟加拉灣一帶以及我國南海一帶的西南水汽持續向河南一帶持續傳輸，為本地出現雨雪天氣提供了有利的水汽條件[9]。急流出口處在河南省中北部，大量水汽在此處積累輻合（圖3）。在850 hPa及以下低空豫北始終受東南氣流的影響，源于東部海上水汽持續向豫北傳輸，為雨雪天氣的形成給予了水汽補充。從比濕場分析了解到，此次河南省雨雪天氣落區比濕最小值為4.0 g/kg，最大值為6.0 g/kg，500 hPa及以下中低空水汽均達到飽和狀態，非常適宜于雨雪天氣的發生。1月6—7日水汽大體上由700 hPa西南氣流帶來，而急流位置偏南，主要影響河南黃河以南區域。

3.2 動力條件

在此次雨雪天氣過程中，700 hPa暖切變以及西南風急流的發展不但為本次雨雪天氣帶來了足夠的水汽以及能量條件，而且促使輻合增強。2020年1月5日05：00，700 hPa豫北以北區域分布著一輻合區，中心值為-13.0×10-5s-1，400 hPa豫西北位置存在輻散區，中

心值為21.0×10-5s-1，高、低層散度差值大，促進垂直運

動的發展增強，550 hPa一帶出現強上升運動區，中心值為-1.7 Pa/s（圖4），此時地面降水達最強狀態。高、低空散度場上，1月6—7日冷式切變線主要對豫北一帶進行控制，切變線2端的風力不大，西南風急流朝南影響到豫東以及豫南一帶。南陽站風力為12.0 m/s，鄭州站

3.0 m/s，阜陽站為24.0 m/s，河南東部處于風速輻合切變區中，促使上升運動不斷增強，為本次雨雪天氣過程的形成給予了較好的動力條件。

3.3 不穩定能量條件

在此次雨雪天氣過程發生之前，河南省及其周邊區域均受弱的高壓脊影響，冷空氣勢力弱，溫度較常年同期偏高。2020年1月4日20：00（圖5），有1逆溫層分布在河南省省會鄭州700 hPa至850 hPa處，逆溫層呈現出“下暖濕、上干暖”的特點，這種垂直結構意味著本次河南省雨雪天氣期間存在大量的不穩定能量[10]。

河南鄭州及其周邊區域高空等露點線比較密集，豫北處在露點鋒區密集帶北邊，并且700 hPa以下低空有冷空氣進入，并且豫中、豫東一帶的等壓線越來越密集，露點鋒區對流擾動形成，這些促進雨雪強度變強。1月6日 20：00鄭州上空850 hPa以下低空受東北風影響，700 hPa受弱西南氣流影響，暖濕氣流輸送越來越弱，溫度平流大體上受冷平流影響，河南省中部、東部一帶均表現為“中層暖濕、低空冷濕”的特點，雨雪天氣比較穩定。

4 結論

（1）此次河南地區雨雪天氣過程的主要影響系統包括低層冷濕偏東急流、西南暖濕急流、700 hPa切變線。

（2）地面形勢場的高壓不斷朝南發展，冷空氣蔓延發展對豫北、豫中導致的溫度下降是降水轉變為降雪天氣的重要因素，低空偏北氣流促使近地面冷空氣持續南下，使得豫中、豫東出現大雪、暴雪天氣過程。

（3）南支槽前強西南氣流影響，強盛的西南急流促使孟加拉灣以及南海的水汽持續向河南地區持續傳輸，為本地出現雨雪天氣提供了有利的水汽供應條件。河南上空比濕值處于4.0 g/kg至6.0 g/kg之間，500 hPa

及以下河南大多數區域處于水汽飽和區，這些均說明雨雪落區水汽充沛。

（4）切變線以及急流左前方輻合作用和高、低空散度場的配置為此次雨雪天氣的發生給予了有利的動力條件；逆溫層上部干暖、下部暖濕的垂直結構意味著本次天氣期間存在大量的不穩定能量積聚。

參考文獻

[1] 趙俊榮，楊雪，藺喜祿，等.一次致災大暴雪的多尺度系統配置及落區分析[J].高原氣象，2013.32 （1）：201-210

[2] 劉紅武，李振，陳龍，等.湖南一次罕見低溫雨雪冰凍天氣過程分析[J].沙漠與綠洲氣象，2020，14（2）：18-26.

[3] 李亞琴，蘇小玲，藍柳茹.2022年2月中下旬桂北一次低溫雨雪天氣過程成因分析[J].中低緯山地氣象，2023，47（03）：8 -14.

[4] 劉艷杰，馬庚雪，周玉都.冀中南一次回流強降雪過程成因分析[C]//中國氣象學會.第31屆中國氣象學會年會S2災害天氣監測、分析與預報，2014：7.

[5] 潘巧英，余廣昌，郭瑞玲，等.2016年初佛山市低溫雨雪天氣過程的成因分析[J].廣東氣象， 2017，39（5）：17-21.