2017年11月中旬博乐一次暴雪天气过程对农业生产的影响

姚新明

新疆建设兵团 第五师雷达站，新疆博乐 833400

暴雪是新疆常见的灾害性天气之一，对社会经济发展和人民日常生活的影响较大，同时还会损害设施农业、阻碍交通运输或人员及牲畜死伤等。暴雪是多种尺度天气系统共同作用的结果，产生的机理较为复杂，预报中存在很大难度。当前，国内外学者和具备丰富经验的预报人员通过分析和解释有关个例，总结了暴雪天气出现时的环流背景、动力、热力等条件[1]。除此之外，在数值模拟实验的基础上，得出了暴雪天气出现的原因和相关机理。国外对暴雪天气研究开展的时间较早，如Bennetts[2]、Emanuel[3]等提出了在解释降水带分布形式的过程中习惯选用饱和空气中的对称不稳定特性。国内学者在暴雪天气形成机理方面也开展了很多研究工作[4-6]。另外，刘红武等[7]通过分析湖南省一次极端低温暴雪天气过程和环流异常特征，得出了中高纬度乌山阻塞高压与低纬度南支槽异常强烈，西伯利亚冷空气堆和副热带锋区异常强盛是此次过程的大尺度环流背景场；苗爱民等[8]认为特大暴雪、大暴雪云系的生成、发展与移动过程中与700 hPa处切变线、低空急流密切相关；有学者总结了河南省2014年暴雪天气过程的三维空间结构特征；李津等[9]通过诊断分析华北地区的一次大暴雪天气过程，在对锋生函数、能量收支、输气输送等物理量进行诊断分析后，得出了暴雪天气的形成原因。

博乐市位于新疆西北部，在地形地势的共同影响下，山区气候特点突出，增加了降水预报难度。2017年11月16—18日，博乐地区出现了持续性暴雪、低温天气过程，主要特点是持续时间长、降雪强度大、影响范围广、气温偏低，对社会影响较大，同时给当地农业、林业、畜牧业带来了不同程度的危害。从环流形势、物理量场等方面分析了这次暴雪天气过程，并探讨了对农业生产的影响，为日后博乐市同类型暴雪天气预报和防灾减灾提供参考。

1 环流形势

1.1 高空环流形势

在未出现暴雪天气前，200 hPa高空处出现高空急流，而43°N所在位置存在高空急流轴，且急流中心最大风速达到了54 m/s。11月15日08:00，高空急流仍旧维持少动，只是急流轴位置发生了一些变化。此时，博乐市位于西南急流出口的北侧区域，且存在高空辐合，而南侧则表现为高空辐散区，直接导致南北两侧分别有上升与下沉气流的出现，使得低层存在辐散区，风向也随之改变，较为有利于形成次级环流，同时提高了层结的不稳定性水平。14日08:00，500 hPa高度处主要表现为“北脊南槽”，西伯利亚出现一高压脊，并不断延伸到极地，促进脊前的冷空气不断向蒙古高原输送，并在脊前与低值中心配合，中心强度达到了520 gpm，同时对应-40℃的冷中心。由于槽前存在中亚低槽，在其作用下，塔里木盆地输送大量暖湿气流，加上上游存在正涡度平流，进一步降低了来自西伯利亚高压脊的脊顶强度。在脊前偏北与偏西急流的共同作用下，此时出现波状急流，冷空气直接在乌拉尔山到西西伯利亚一带停滞。因中亚与东亚低槽叠加，导致温度槽落后高度槽，有利于槽的加深。随着时间的推移，直到16日08:00，随着乌拉尔山槽的东移趋势不断加深，出现在中亚低槽前的暖平流不断向东北地区输送，促进了新疆脊的发展与加强。另外，由于冷空气从西西伯利亚后到达巴尔喀什湖，最终在博乐地区境内堆积，有利于降水天气的出现。

1.2 地面形势

结合地面形势场，11月13日20:00，蒙古高压对博乐地区产生影响，且随着时间的推移分裂向东转移；850 hPa低空处存在密集的等温线，而博乐东部有0℃等温线，西侧温度比东侧低；14日20:00，出现在蒙古国的高压分裂后不断东移南下，暖空气从西南方北上进而对博乐地区产生影响。温泉县西侧存在闭合高压中心，其强度达到了1 020 hPa，而里海和咸海地区存在一冷高压中心，高达1 025 hPa；中西伯利亚也有一冷中心，达到了1 037.5 hPa，由于受到西南暖空气的影响，冷空气途径中西伯利亚—西西伯利亚，最终到达乌拉尔山；15日20:00，来自中西部利亚与里海、咸海的低压打通后合并，东南压趋势明显，有一道绵长的冷锋出现在巴尔喀什湖到贝加尔湖一带。16日08:00，来自西伯利亚高压与里海、咸海的高压彻底合并，在贝加尔湖以西存在冷中心。巴尔喀什湖的冷锋从贝加尔湖不断北上，冷锋尾部经过博州后，引发了博乐地区的降水天气。再加上地面3 h正变压的配合作用，直接造成850 hPa低空处存在等温线密集区，0℃线向精河西部移动，而在塔城北部仍有-4℃线，进而造成博乐前期以雨夹雪天气为主。

1.3 温度场变化

通过分析11月14—16日中低层的温度变化情况，不难发现博乐市温度变化趋势极为明显。在冷空气入侵前，南支冷槽、北支冷槽分别出现在乌拉尔山、中亚地区，槽底部几乎接近阿曼湾，底层处存在密集的等温线。其中，11月15日，500 hPa处的南支槽向东移动速度较快，而配合北支槽的纬向叠加，直接造成巴尔喀什湖的西部存在冷中心，强度为-29℃，暖平流输送明显，促进了新疆脊不断北抬。博乐市上空的温度基本维持在-22℃左右，700、850 hPa高度处的温度分别为-1℃~-3℃、-2℃~-7℃。16日冷空气入侵后，500、700和850 hPa不同高度处的温度分别下降至-30℃、-15℃和 -5℃，低层出现明显的降温现象，降温幅度高达8℃~12℃。通过分析北疆地区的温度下降幅度，不难发现冷锋锋区对博乐的影响较大，且呈现明显的加强趋势，同时南压至45°N左右。在强降雪时段，博乐上空中低层气温下降幅度较大，850 hPa低空处气温只有-5℃，基本对应新疆降雪天气出现时的最低气温阈值。

2 物理量场诊断分析

2.1 水汽条件

低层不断聚集的水汽为博乐降雪天气的出现提供了充足的水汽条件。在没有出现暴雪天气前，大西洋东岸沿着东北方向不断向里海、咸海一带输送水汽，然后在低空西南急流的作用下，巴尔喀什湖在补充水分后不断向博乐上空输送水汽。结合水汽通量散度变化，16日08:00，在没有出现降水天气前，500~850 hPa博乐到若羌一带的水汽辐合明显，而850 hPa低空处存在水汽辐合区，石河子市附近有辐合中心，中心强 度 高 达-7.0×10-5g/（cm2·hPa ·s），而此时的博乐地区则位于水汽辐合外围区，随着时间的推移导致水汽辐合强度不断减弱。

结合水汽通量散度剖面图，在博乐市850 hPa处存在水汽辐合中心，在新疆脊前西北气流的作用下，辐合区位置稍微偏南，在水汽输送带西段是博乐市所在位置，因受到槽底西南急流的影响，使得700 hPa处的辐合区偏北。在出现降雪天气后，在槽底西南气流的影响下，700~850 hPa高度处存在风速辐合与切变。17日08:00，低层水汽辐合强度减弱，并逐渐分裂成东、西2个水汽中心，水汽辐合强度下降，影响博乐市的降雪天气基本结束。

2.2 动力条件

结合博乐站涡度剖面图，16日08:00、20:00的降水落区主要位于正涡度前侧和负涡度后侧，槽前正涡度平流促进了地面气旋的发展，进而造成地面辐合上升加强。因降雪强度不断增强，负涡度开始向上层250 hPa高度处延伸，上强下弱形势明显，涡度中心位于300 hPa高度处。结合16日20:00涡度坡面，暴雨落区出现在正涡度与负涡度交汇曲率最高区域，呈现出“w”形。在700~400 hPa高度处有正涡度区侵入，近地面到700 hPa高度处受到负涡度控制，中层到低层呈现正负涡度区交错，交汇区域则是暴雨大值落区。

2.3 温度平流

结合温度平流可反映出短时间内温度变化情况。16日20:00到17日08:00，在北疆地区低层850~700 hPa处，除了伊犁地区存在较强的暖平流外，北疆其他区域均表现为冷平流，同时在北疆沿天山偏西一带存在明显的冷平流中心，说明该区域短时间内有较大幅度的降温天气。在500 hPa高度以上，因横槽切涡不断向东转移，槽前冷平流强度增强并东移，使得新疆地区气温快速下降，为雨转雪天气提供了有利的低温条件。

3 暴雪天气对农业生产的影响

3.1 对越冬作物的影响

（1）小麦。降雪天气的出现对冬小麦的影响有利有弊，且利大于弊。首先，对于越冬期的小麦来说，因积雪的覆盖作用，其遭受冻害的概率大幅度下降；其次，暴雪天气出现时会伴随大幅度降温天气，低温天气可使小麦旺长势头减缓，有利于改善群体结构，低温天气出现时还会冻死部分晚弱苗，增强群体结构的合理性；再次，暴雪低温天气的出现会使越冬期的虫口密度锐减，阻碍病害的进一步蔓延，可有效降低来年病虫害对农作物的危害程度。暴雪天气对小麦的弊端主要包括：若降雪天气持续时间长且降雪强度大，一旦覆盖在小麦上的冰雪层融化，因气温长期处于0℃以下，小麦极有可能遭受冻害，不利于优质高产冬小麦的形成，影响农民经济收入。

（2）油菜。暴雪对油菜的危害程度主要取决于降雪强度和持续时间，对于持续时间长和雪量大的降雪天气来说，较高和脆弱的油菜植株均经不起重压，很容易引发机械损伤，如折断茎秆等；对于持续性的低温雨雪天气来说，尤其是有时会出现冻雨，对油菜的危害也会不断加重，冻害对早播开盘的油菜危害更大；长期雨雪过程会使农田土壤湿度不断增加，极其不利于油菜壮苗的形成。

3.2 对设施农业的影响

设施农业生产过程中受暴雪天气的影响较大，尤其是对大棚蔬菜的危害最大。若暴雪天气持续数日，会造成棚上积雪过厚，棚内温度下降，透光性变差，对大棚蔬菜的正常生长发育极为不利。加上暴雪天气伴随着低温天气的出现，会导致大棚蔬菜和露地蔬菜遭受不同程度的冻害。严重的情况下，会使博乐市大部分地区的蔬菜大棚、食用菌棚出现倒塌，甚至压垮家禽大棚。连续性的暴雪低温天气会加大管理大棚蔬菜的难度，使得大棚遭受严重的经济损失，对反季节蔬菜的供应产生影响。

3.3 对林业的影响

林业生产过程中遭受暴雪天气的危害极大，积雪会压断大量果树的树枝，苗木被积雪压塌。再加上此时的气温偏低，树木上的冰挂很容易压裂、压倒枝条，甚至压断。与此同时，若出现长期阴雨雪天气，极易造成圃地、林地、果园地出现积水，相对湿度较大，不利于根系呼吸作用的正常开展。

3.4 对养殖业和渔业的影响

寒冷天气会造成大量牲畜失热，使得体重下降速度过快，因寒流降温的影响，使得幼畜、病弱畜、家禽死亡。同时，会造成博乐市的牲畜圈舍倒塌受损，甚至出现砸死牲畜的情况，对牧民的影响较大。

3.5 对畜牧业的影响

积雪对牧草越冬保温的防御作用较为明显，若是当年降雪较多，来年旱季积雪融化时可增加土壤含水量，为牧草返青生长提供有利条件；积雪是无水或缺水冬春草场的主要水源，可有效解决人畜饮水问题。由于出现暴雪时的雪量较大，积雪不断变厚，会增加牲畜吃草难度，甚至影响放牧的正常开展，极易形成雪灾。暴雪对畜牧业的危害主要表现在以下几个方面：若积雪掩盖草场，且超过一定的深度，虽然有的积雪不深，但密度较大，或者雪面覆冰，有冰壳形成，会增加牲畜扒开雪层吃草的难度，引起牲畜饥饿；由于冰壳较为锐利，有时会划破羊、马的蹄腕，进而出现冻伤，使得牲畜瘦弱，经常出现牲畜流产，降低了仔畜成活率，使得老弱幼畜饥寒交迫，增加了牲畜死亡率。与此同时，暴雪还会破坏交通、通讯、输电线路等生命线工程，影响牧民生命安全和日常生活的正常开展。

4 暴雪天气防灾减灾对策

因暴雪天气出现时产生的影响较大，博乐地区气象部门应及时向社会大众发布灾害性天气对社会经济、人民生活各方面的影响，采取的应对措施，以及服务建议，同时启动气象灾害应急预案，严格按照当地气象灾害应急预案的有关要求，全力做好加密观测、预报服务工作，充分发挥出重点单位和乡镇信息员的作用，进而指导广大民众做好应对暴雪、低温天气的灾害性天气防范工作，同时要及时收集灾情信息，可以借助于广播、电视台、手机、网络、微信、微博等方式及时发布预警信息。另外，当地气象部门还要向交通、电力、设施农业、铁路、重点单位发布针对性强的暴雪防灾减灾指导服务建议，确保相关单位提前做好准备工作。