一次復雜雨雪天氣過程的特征分析

中圖分類號：P458.1 文獻標志碼：B 文章編號：2095-3305(2025)05-0112-03

內蒙古自治區東西經度跨度廣，災害性天氣多發，冬春季、秋冬季季節轉換時期含有相態轉換的降水預報始終為氣象預報的難點，針對此類天氣，很多氣象工作者做了大量研究。萬瑜等[研究表明：天山北坡區域性暴雪發生時，冷暖空氣持續對峙，鋒區強度強，為暴雪的形成提供了穩定的天氣尺度條件；奚世軍等[2發現中高緯度地區在中層槽的引導下冷空氣南下，中低緯度地區在南支槽的引導下西南氣流東移，致使冷空氣與暖濕氣流交匯，降水相態發生變化；楊旗等3研究發現橫貫云貴高原和南嶺地區的準靜止鋒導致的鋒前“冷一暖一冷”的溫度垂直結構有利于多相態降水的形成；鈴偉妙等4發現暖濕氣流在“冷墊”上爬升以及西側太行山地形抬升造成強降雪；徐娟娟等[5研究表明中層冷空氣的侵入是2018年1月陜西區域性暴雪發生的主要觸發機制，高層輻散與低層輻合的有利配置導致的強上升運動和中低層深厚正渦度的發展和維持是暴雪形成的動力機制；谷秀杰等[發現使用單一特性層溫度來判識降水相態依據不足，應根據整層大氣層結溫度來預判可能出現的降水相態。

近幾年，內蒙古強降雪天氣多發，尤其是東南部地區，降雪強度大，連續2年突破歷史極值，對日常生活、農牧業生產、交通運輸等造成的影響越來越大。因此，深入分析內蒙古地區暴雪成因，對防災減災有重要意義。內蒙古自治區2024年4月27一29日強雨雪過程，持續時間長、累計降水量大、相態轉換復雜、致災性強，同時伴隨雷暴天氣，且多家數值模式對 50mm 以上降水均存在漏報，故以此次過程為例，利用國家氣象站資料、ERA5等數據資料，通過天氣學分析方法，對此次過程天氣成因及相態演變、強對流活動進行診斷分析，為內蒙古地區此類降水的精細化預報提供一定參考。

1資料來源

研究所用資料的時間段均為2024年4月27日一29日，主要包括氣象大數據云平臺“天擎”系統提供的內蒙古自治區國家氣象觀測站逐時降水量、積雪深度、氣溫、天氣現象等觀測數據；歐洲中期天氣預報中心提供的ERA5數據，水平分辨率為 0.25^°×0.25^° ，時間分辨率為 ，包括不同高度層位勢高度場、溫度場、經向風場、緯向風場等，用于診斷分析動力、水汽、不穩定等條件；雷達數據和探空資料。

2 天氣實況

根據圖1可以看出，2024年4月27日—30日，內蒙古自治區出現 0.1～57.6mm 的降水，強降水主要集中在錫林郭勒盟、赤峰市、烏蘭察布市，并伴有雨雪相態轉換，2024年4月27日17：00回波開始逐步影響內蒙古自治區中部偏南地區，到28日00：00時回波加強，降水強度增強，出現雷電。共3個旗縣的6個站出現 50.0mm 以上的降水，83個站出現 25.0～49.9mm 的降水；164個站出現 10.0～24.9mm 的降水，其中錫林郭勒盟太仆寺旗、正藍旗、正鑲白旗、多倫縣28日日降水量突破建站以來4月歷史極值。最大積雪深度：錫林郭勒盟多倫縣 18cm 、赤峰市松山區崗子 15cm 、正藍旗8cm 。綜上可以看出，此次降水過程具有持續時間長、累計降水量大、積雪深度大、相態轉換復雜等特點。

2024年4月27日一30日，內蒙古自治區大部分地區出現6級以上大風，范圍在 11.0-32.9m/s ；最大風速出現在烏蘭察布市四子王旗，為12級；西部部分地區和中部偏西地區出現浮塵揚沙天氣，其中17站為揚沙、11站為浮塵。2024年4月29日08：00，阿拉善盟北部、錫林郭勒盟、赤峰市、興安盟、呼倫貝爾市地表溫度降至0℃以下，出現強降溫天氣，部分地區發生輕霜凍或霜凍氣象災害。

3結果與分析

3.1 環流形勢

從 500hPa 高空形勢上看，2024年4月27日08：00新疆北部地區有高空槽存在，溫度場落后于高度場，使高空槽在東移過程中加強發展成為冷渦，前方分裂出多個短波槽東移南下，移至內蒙古河套地區高空槽呈疏散型，至2024年4月28日20：00高空槽維持在內蒙古自治區西部地區，以東地區受高空槽前西南氣流影響， 700hPa 西南急流最大風速增至 12m/s (圖2)，向內蒙古中東部地區輸送暖濕氣流，在內蒙古中東部地區存在明顯風速輻合，配合低空低渦形成，大量暖濕空氣在低空急流左前側強輻合區內上升，暖區內降水量明顯加大； 850hPa 內蒙古西部偏東和中部偏西地區受暖脊控制，降水開始時受 4^°C 線控制，故降水相態以雨為主，中部偏東和東南部地區受冷槽控制，且配合東北風輸送冷空氣，在低層形成“冷墊”，強迫抬升暖濕空氣，溫度逐漸下降，故出現雨轉雨夾雪轉雪的相態轉換，赤峰云區大氣可降水量增至 40mm 以上，降水強度逐漸加大，相態始終以雪形式出現，后期并未再次轉換為雨夾雪或雨。

根據地面海平面氣壓場演變分析可知，2024年4月27日08：00地面低壓系統在高空正渦度平流和低層暖平流的減壓作用下加強發展，影響內蒙古西部偏南地區，之后發展加強東移，17：00地面低壓中心達到 997.5hPa ，之后低壓中心繼續東移北伸，高低層形勢配置有利于加強上升運動，動力條件充沛。內蒙古東部地區位于地面冷高壓前沿與倒槽頂部鋒區內，伴有鋒生活動，始終受偏北風影響，地面“冷墊”效果明顯，暖濕空氣被低層冷空氣強迫抬升至高空，上升運動顯著，形成典型的東北地區的回流降雪天氣形勢，極易出現大雪或暴雪天氣，降雪隨冷高壓繼續南下而逐漸結束，后期轉為強降溫天氣。

3.2 層結條件

4月27日17：00開始，內蒙古中部偏南地區開始出現降水，隨后雷達回波強度加大，在28日00：00出現雷電，最大回波強度超過 45dBz ，通過分析27日08：00呼和浩特站溫度對數壓力圖可知(圖略)，低層存在明顯暖平流，高層有冷平流，上冷下暖的層結分布利于不穩定潛勢建立，訂正后的對流有效位能增加至 484.3J/kg ，至2024年4月27日20：00，低層存在明顯“喇叭口”結構，說明低層較干，而中層及高層有明顯濕層，溫度直減率大，這種層結分布有利于雷暴大風天氣出現，28日08：00，低層至高層空氣均呈飽和狀態，濕層深厚，降水逐漸穩定，對流活動逐漸消散。

3.3 水汽條件

充沛的水汽條件是形成強降水天氣的三要素之一。通過分析此次降水天氣過程期間比濕與水汽通量散度圖可知(圖略)， 700hPa 內蒙古地區最大比濕超過 4g/kg 達到該區域春季強降水天氣標準，相對濕度均在 80% 以上，絕對濕度與相對濕度條件均有利于強降水天氣發生，水汽通量最大強度達 10g/(cm?hPa?s) 以上，有較強水汽輸送，并形成明顯的水汽輻合，大量的水汽輸送和高效率的水汽輻合為強降水的發生提供了充足的水汽條件，水汽通量大值區與強降水區配合較好。 925hPa 偏東風帶來的濕冷氣流，強迫暖濕氣流抬升，從而促進水汽在垂直方向的積聚輻合，對流層中低層水汽輻合的維持有利于降水長時間維持。從地面降水類型識別上來看，反射率回波隨高度下降而增大，中心強度可以達到 35dBz 以上，說明雨強較大，而回波頂高在 10km 左右， 4km 以下始終存在云層，說明降水的水汽條件充沛。從雷電1h估測累計降水產品圖分析來看，2024年4月27日22：00至28日04：00有明顯降水大值中心，說明此時間段為降水主體時段。

3.4 模式檢驗

針對此次復雜降水相態的預報，對EC細網格、CMA-GFS等多家數值預報模式2024年4月27日08：00預報產品進行檢驗，結果表明：對高低層形勢預報而言，EC并未預報出高空冷渦形成，對高空槽預報位置偏西，移速偏慢，對高空短波槽預報徑向度偏弱，預報與實況對比有一定差異；中低層 700hPa 和 850hPa 隨預報時效臨近，風速逐漸向大調整，達到急流強度，風向預報相對準確，2024年4月27日 以下北風風力預報明顯偏弱， 850hPa 西南急流偏弱2m/s ，2024年4月28日08：00東北風風速預報準確，預報場切變線位置偏北，導致預報大值中心偏北，隨預報臨近急流逐漸變強，切變線逐漸南調，總體預報穩定性高，與實況較為一致；CMA-GFS對西部高空槽預報偏弱，短波槽預報偏弱，對風速預報偏弱 4m/s 臨近時效風向預報調整較大，預報穩定性稍差于其余數值預報模式。

針對降水量預報而言，CMA-GFS對 25mm 以上大量級降水存在明顯漏報的情況，對赤峰地區降水預報效果較差，對 50mm 以上降水落區位置預報存在偏差；EC對 25mm 以上降水位置、落區預報與實況較為一致，但對 50mm 以上強降水位置預報偏西。CMA-TRAMS對 25mm 以上降水范圍預報偏大，對 50mm 以上降水范圍、量級預報均偏大，且存在大面積空報；CMA-SH9對 25mm 以上降水范圍預報偏小，對赤峰市西南部 25mm 以上降水漏報， 50mm 以上降水位置偏北。綜上，EC對降水范圍、強度預報優于其他模式。

3.5對農牧業等的影響

受全球氣候變化影響，內蒙古自治區的極端氣候事件呈現多發、頻發的趨勢，氣象災害造成的影響不斷升級，強雨雪天氣是初冬或早春比較常見的一種災害性天氣，具有相態轉換復雜、預報難度大的特點，雨雪易造成設施農業大棚和牲畜棚圈垮塌，需及時清除積雪，加強棚內溫度調控，做好牲畜飼草料儲備供應，強雨雪天氣同時也存在有利的方面，雨雪天氣過程有利于牧草、樹木快速返青，有效降低森林草原火險等級，抑制沙塵天氣；有利于提升土壤熵情，大部地區情將有明顯改善，旱情得到有效緩解。此次強雨雪天氣對人們日常生活、交通出行、農牧業生產均有一定影響，建議人們密切關注發布的預報預警信息，及時調整出行安排，采取有效措施進行防護。同時，此次降水天氣過程對土壤增、春耕春播、牧草返青等方面有積極作用，可利用天氣條件適時開展春耕春播工作。

強雨雪天氣過后，受較強冷空氣影響，全區氣溫明顯下降，公眾需注意適時增添衣物，預防感冒、呼吸道和心腦血管等疾病，預計內蒙古中東部部分地區將出現輕霜凍或霜凍天氣，設施農業和畜牧業需做好棚舍加固和保溫措施，及時清除棚頂積雪，避免出現垮棚和影響采光。降水、降溫、大風天氣對交通運輸和電力輸送有不利影響，需采取防范措施。

4結論

(1)此次雨雪天氣過程具有雨雪相態轉換復雜、降水強度強、持續時間長、影響范圍廣、伴有雷電等強對流活動、伴隨寒潮和持續性大風等天氣的特點。

(2)高空槽配合低層低渦、切變線、地面倒槽、鋒區的共同影響，為此次雨雪過程提供了有利的環流背景和上升運動條件。

(3) 700hPa 西南風急流輸送暖濕空氣，水汽通量散度從低層至高層為強輻合，絕對濕度也達到暴雪的標準，充沛的水汽和強烈輻合上升運動有利于強降水天氣的發生。強降雪區域伴有鋒生活動，說明鋒生是暴雪增強的直接原因。

(4)近地面層偏東風帶來的濕冷空氣起到了“冷墊”的作用，迫使中高層偏南暖濕氣流沿“冷墊”抬升，加強的垂直風切變有利于降水強度增大，同時形成明顯鋒區，降水強度進一步增大。

(5)此次雨雪天氣過程對土壤增、春耕春播等方面有積極作用，但強降水、大風、降溫、霜凍對交通出行、農牧業等方面有不利影響，需提前做好防范措施。

5結束語

從環流形勢、層結條件、水汽條件、模式檢驗等方面，分析了內蒙古此次復雜雨雪天氣的成因及預報偏差，具有雨雪相態轉換的天氣通常與天氣系統、溫度層結、地面溫度、非絕熱過程和溫度平流等因素有關，但因內蒙古地域遼闊，東西跨度大，地形復雜，各地區氣溫存在明顯差異，同一次降水天氣過程中，雨、雨夾雪、雪相態經常同時出現，復雜雨雪相態轉換下的天氣過程預報難度大，各地區相態轉換時間段較難把握，需對多年以來此類天氣進行歸納總結，得出本地區各物理量參數預報指標，在未來短期短臨預報中對數值模式進行訂正，提供一定參考依據。

參考文獻

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