2018年3月7日锦州地区强降雪天气过程分析

高铭 徐玉秀 蒋姗姗 胡明 杨桂娟 温舟

摘 要：利用MICAPS实况资料和各数值模式预报产品，对2018年3月7日出现在锦州地区的强降雪过程进行了综合分析。结果表明：高空槽与低空切变线相互配合、华北气旋以及渤海上空低空西南急流的水汽输送是产生这次强降雪的原因；此次降雪过程中水汽并不十分充沛，但水汽通量条件好，为此次过程提供了源源不断的水汽来源；通过分析垂直速度条件发现，此次过程高空上升运动发展到上升运动逐步消失的时间段与降雪时间段基本一致；通过对降雪过程中低层的温度的分析发现，850hPa以下的温度决定了降水的相态分布；根据数值预报与实况对比可以看出，各数值模式预报对于降雪预报的时间和量级比较具有参考意义。

关键词：锦州地区；强降雪；水汽条件；垂直速度；降水相态；数值预报

中图分类号 P458.121 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2018）22-0135-05

1 引言

降雪是冬季较常见的天气现象，有利于改善土壤墒情和生态环境，但也往往伴有严重的雪灾出现，尤其强降雪天气过程，其导致的低温冻害、大风、地面积雪和道路结冰常对农业和交通等产生不利的影响，引发严重灾害，对国民经济、社会和人民生命财产安全具有重大影响[1-2]。为有效减少灾害损失，我国气象工作者对强降雪的预报预警以及相关的物理过程和机制进行了深入研究[3]。研究发现，锋面、气旋、倒槽等是造成强降雪的主要天气系统，在强降雪过程中，锋生或者气旋的发生发展虽然伴随着不同的大气不稳定条件、加热以及水汽的辐合和蒸发等物理过程，但冷暖气流的剧烈交汇、有利的抬升条件等是必不可少的[4]。盛春岩等[5]利用對称不稳定判据分析了2001年1月6—7日山东境内的暴雪过程，发现低空急流促使对流层低层暖湿气流辐合上升，触发对称不稳定能量释放，暴雪产生在对称不稳定大气中，对称不稳定区能较好地反映气旋降水中的强降水区的分布和移向。此外，大尺度的背景条件及外部因子对强降雪天气也有一定影响，Wang等[6]研究指出，西伯利亚高压提前10d左右的突然增强和向东南移动使得东亚大槽明显加深，对2010年4月东北暴雪事件的发生起着关键作用。中国北方有关强降雪、暴雪的个例已有很多，但锦州地区降雪普遍偏小，强降雪个例分析也相对较少。2018年3月7日，锦州地区出现了入冬以来第1次全区范围内的强降雪天气过程，本文利用MICAPS实况资料和各数值模式预报产品对此次锦州地区强降雪情况、环流形势、水汽条件、动力条件、降水相态和数值预报产品进行了分析，总结预报出现误差的原因，旨在提高今后工作中把握重要天气变化的能力和决策服务能力。

2 天气实况

受华北气旋影响，锦州地区3月7日10时开始自西北向东南陆续出现降雪天气，截至22时全区降雪基本结束，各城区降雪量均达到中到大雪量级，锦州6.9mm（雪深6.4cm），凌海5.7mm（雪深5.5cm），义县6.9mm（雪深7.7cm），北镇5.4mm（雪深8.0cm），黑山4.7mm（雪深5.4cm）。此次强降雪过程对交通造成一定不利影响，但由于已进入初春时节，土壤即将开始解冻，对增加表层土壤墒情和净化空气比较有利。

3 环流形势

2018年3月7日08时500hPa高空图显示，中高纬地区为明显的2槽1脊环流形势，黑龙江西北部至内蒙古中西部地区有一深厚的高空槽，锦州市处于槽前强盛的西南气流控制中；700hPa与高层系统相对应，在黑龙江西北部至内蒙古中西部也存在一条低槽，在低槽西南侧，即辽宁省上空出现风速≥16m/s的西南风低空急流；在850hPa上，内蒙古东北部有一低涡，低涡伸出的两条切变线分别位于内蒙古东北部至山西北部地区和内蒙古东北部至黑龙江南部地区，切变线东侧西南急流明显；在地面图上，华北气旋位于内蒙古与河北交界处，辽宁省位于低压外围（图1）。

7日20时，500hPa高空槽东移至黑龙江西北部至河北南部，带动冷空气影响辽宁省；700hPa低槽东移至黑龙江北部至辽宁西部，正处于锦州市上空，低空急流有所减弱；850hPa低涡移至黑龙江东南部，切变线也随之东移，正位于锦州市上空；在地面图上，受贝加尔湖西侧冷高压向东南方向移动影响，使气旋缓慢减弱南移，辽宁省位于高压底部（图2）。

8日08时，500hPa高空槽已移至黑龙江北部至辽宁省东部一带，700hPa低槽和850hPa切变线已移出我国；地面冷锋也随之移出我国，辽宁省位于冷锋后部，高压外围西南侧（图3）。

4 水汽条件

4.1 相对湿度 7日08时（图4a），降水开始前，锦州上空相对湿度<60%，内蒙古北部有一相对湿度大值中心；7日20时（图4b），湿度大值区向东移动，湿度大值中心移至辽宁吉林交界处，锦州上空相对湿度为80%～90%；8日08时，湿度大值区已移至朝鲜一带，锦州上空相对湿度<50%。由图4可以看出，降雪开始之前，锦州上空的水汽条件并不好，随后西南急流不断加强，将水汽源源不断的输送至锦州地区，相对湿度逐步接近饱和，降雪开始。一般来讲，东北地区降水系统的抬升条件都十分优越，水汽才是关键，而且强降雪所需水汽并不大[7]。

4.2 比湿 据历史资料统计，当比湿条件达到2～4g/kg时，锦州地区将出现大雪天气。07日08时锦州地区850hPa比湿为1g/kg左右，而在07日20时降水过程中，锦州地区比湿增加到2g/kg，当降水结束时，比湿已小于1g/kg（图5）。

4.3 温度露点差 温度露点差也是用来衡量湿度的参量，温度露点差越小，表示湿度越大；当温度露点差近于0℃时，表示空气中的水汽达到近似饱和状态。在07日08时，降水开始之前，整个辽宁省850hPa温度露点差均>4℃。随着降水开始，温度露点差减小，07日20时辽宁省上空温度露点差已小于2℃。

4.4 水汽通量 从水汽通量场上可以看出，7日08时，内蒙古北部有一大值区，随着系统东移影响，7日20时，锦州地区处于水汽通量大值区，为此次强降雪提供水汽来源。从水汽通量散度场上可以看出，从7日08—20时，锦州地区水汽通量散度一直为负值，水汽辐合明显。

5 动力条件

从垂直速度时间剖面图中可以看出，7日02时开始随着系统东移影响，动力抬升加强，14—20时上升运动最强，向上扩展至200hPa。到7日20时，锦州地区925hPa高度上为垂直速度大值区，最大垂直速率为16m/s。而到了8日02时，随着系统局部移出锦州，动力下沉增强，925hPa以上全部转为正垂直速度，上升运动消失，降雪已经结束。

6 降水相态分析

图6为锦州站6日14时至8日08时温度变化曲线。由图6可以看出，6日夜间，随着低层冷空气侵入，锦州地区温度下降明显，7日6时开始温度有所回升，10时降雪开始，温度迅速下降。

850hPa以下的低层温度也是决定降水相态的关键因素。由图7可以看出，在降雪开始之前，低层850hPa温度已低于-4℃，随着降雪开始，低层温度逐步降低，到了8日08时锦州地区850hPa温度降至-12℃左右。此次过程开始前，低空温度已低于0℃，降雪开始后温度迅速下降决定了此次过程的降雪相态为纯雪。

7 数值预报产品分析

从EC细网格7日08时至8日08时高度场、风场与实况对比可以看出，EC预报的高空形势及地面形势与实况基本接近。EC降水模式、T639降水模式、日本降水模式、GRAPES模式在6日20时预报的7日08时至8日08时降雪量分别为7mm、6mm、6mm、5mm，降雪量级均为大雪，主要降雪时段均在7日白天，预报结果与实况基本一致。

8 结论

对2018年3月7日锦州地区出现的强降雪天气进行分析，得出以下结论：

（1）产生这次强降雪的原因是高空槽与低空切变线相互配合、华北气旋以及渤海上空低空西南急流的水汽输送。

（2）从水汽条件上看，此次降雪过程中水汽并不十分充沛，但水汽通量条件好，为此次过程提供了源源不断的水汽来源。

（3）从垂直运动条件上看，高空上升运动发展到上升运动逐步消失的时间段与降雪时间段基本一致，这也对以后降雪时间的预报提供了思路。

（4）通过对降雪过程中低层的温度的分析可以发现850hPa以下的温度决定了降水的相态分布。

（5）根据数值预报与实况对比可以看出，各数值模式预报对于降雪预报的时间和量级比较具有参考意义。

综上所述，此次降雪过程前期预报效果较好，但由于过于集中在湿度条件，导致降水量级预报偏低，这也说明冬季预报降雪并不能过分考虑水汽条件，需结合各项指标综合考虑。此次强降雪过程为预报员今后的降雪天气过程提供了预报思路，积累了经验。

参考文献

[1]杨杰，谭国明，尤国军，等.承德市2015年2月20—21日强降雪成因分析[J].沙漠与绿洲气象，2016，10（04）：32-38.

[2]纪凡华，韩风军，韩雪蕾，等.一次鲁西北强降雪天气过程诊断分析[J].中国农学通报，2016，32（23）：148-152.

[3]王冰，王佳楠，邹雨霏.2012年初春一次强降雪天气过程分析[J].吉林气象，2013（04）：7-11，18.

[4]王遵娅，周波涛.影响中国北方强降雪事件年际变化的典型环流背景和水汽收支特征分析[J].地球物理学报，2018，61（07）：2654-2666.

[5]盛春岩，杨晓霞.一次罕见的山东暴雪天气的对称不稳定分析[J].气象，2002，28（3）：33-37.

[6]Wang H J，Yu E T，Yang S，2011.An exceptionally heavy snowfall in Northeast China：Large –scale circulation anomalies and hindcast of the NCAR WRF model.Meteorology and Atmospheric Physics，113（1-2）：11-25.

[7]胡長富.2008年盛夏吉林省两次暴雨天气对比分析[J].吉林气象，2010（1）：25-28.

（责编：张宏民）