2021年11月秦皇岛市一次强降雪天气过程分析

尹碧文，毛智政，张晨宇，2，刘冰玉，刘昊野，郭鸿鸣#

1.秦皇岛市气象局，河北秦皇岛 066000；2.秦皇岛气象灾害防御中心，河北秦皇岛 066000

雪灾是我国冬半年最常见的气象灾害，主要发生在青藏高原、北疆、内蒙古和东北一带，具有发生频率高、持续时间长、波及范围广的特点[1-5]。强降雪在带来巨大经济损失的同时，也会影响民众日常生产生活的正常开展[6-7]。近几年，我国严重雪灾事件频发：2007年3月3—4日，辽宁遭遇罕见暴风雪袭击，最大降水量达到90 mm，沈阳全城瘫痪；2008年1月，我国南方地区连降大雪，出现了罕见的雪灾；2009年11月9—12日，华北、黄淮等地出现罕见暴雪，河北、山西、河南受灾严重；2012年11月9—14日，东北地区大部、内蒙古中东部出现极端强降雪天气，致使交通全面瘫痪；2021年11月5—8日，锡林郭勒盟出现大暴雪天气，过程影响范围广、强度大、持续时间长，存在雨雪转换特征，伴有雾霾、大风、暴风雪天气[8]。因此，对秦皇岛市暴雪过程进行分析总结，有利于提高预报准确率。

1 灾害天气实况分析

11月6—8日秦皇岛市出现强暴雪、寒潮、大风过程。6日夜间到7日夜间秦皇岛市各县（区）出现小雨转暴雪。全市平均降水量为26.3 mm，积雪深度3～17 cm，最大降水量和积雪深度均出现在卢龙，分别为31.3 mm和17 cm。具体降水量：青龙为17.9 mm，卢龙为31.3 mm，昌黎为29.6 mm，抚宁为28.1 mm，市区为24.4 mm；积雪深度：青龙为12 cm，卢龙为17 cm，昌黎为3 cm，抚宁为8 cm，市区为9 cm。共有27个站出现大风天气，极大风出现在昌黎翡翠岛无人站为24.8 m/s（10级），过程降温幅度为11℃～13℃。雨雪转换时间：北部山区在6日23:00；西部地区在7日04:00~05:00；沿海地区在7日08:00—09:00。降雪主要出现在7日09:00—12:00，最大降雪量出现在卢龙，7日07:00和08:00小时雪强为3.2 mm/h，其他县区最强小时雪强分别为，秦皇岛市站7日10:00时2.7 mm/h，抚宁7日09:00时2.7 mm/h，青龙06时和08：00时1.7 mm/h，昌黎09:00时2.8 mm/h。

2 成因分析

2.1 大尺度环流背景及高低空形势场分析

2021年11月7日08:00，500 hPa上蒙古地区存在一高空槽，东移影响河北省，700 hPa和850 hPa上河北省西部都存在一切变线（图1）。从近地层到700 hPa都有急流，急流深厚，且强度较大，达到20 m/s以上，为此次降雪提供水汽。地面上，秦皇岛位于低压底部，有地面辐合线存在，露点温度差均小于2℃，地面东北风将渤海海面的水汽吹向陆地，为降雪的持续提供良好的水汽条件。

图1 2021年11月7日08：00时500 hPa（a）、700 hPa（b）、850 hPa（c）环流形势和地面形势（d）

中尺度分析场上，此次过程影响系统为冷涡下的高空槽，高空槽在东移过程中低层加强为闭合环流。从近地层到700 hPa都有急流，急流深厚，且强度较大，达到20 m/s以上。河北省存在湿区，配合西南急流提供的水汽，有利于降雪天气的持续。

2.2 卫星云图和雷达分析

葵花卫星云图（图2）上，7日08：00降雪云系位于秦皇岛市上空，秦皇岛市出现较强降雪，11:00主要在秦皇岛市存在降雪云团，随着高空槽东移减弱，云系减弱东移，8日08:00降雪云团完全移出河北省地区，过程已经结束。

图2 2021年11月7日08：00、11:00、8日08:00葵花卫星云图

从组合反射率（图3）因子产品分析，此次降水为片状回波，属于层状云稳定性降水。在7日05:00左右降水较大时段，秦皇岛除青龙外，其他地区基本被30 dBz以上回波覆盖，其中卢龙雷达附近回波最强可达45~50 dBz。同时段1.5°仰角基本速度图产品上，底层为东北急流，中高层为西南急流，雷达中心存在牛眼结构。垂直方向上有较强风切变，且维持到7日白天。说明底层有冷垫，中高层为暖平流，冷暖空气交汇，有利于降雪天气持续。

图3 2021年7日05:00组合反射率（a）和径向速度（b）

此次过程涉及相态转换（图4），11月6日夜间以雨为主，7日凌晨至早晨自西北向东南逐步转为雪。3.3°仰角上，在7日1:00距雷达40 km左右有一圈低值区，说明此处为融化层高度，融化层以下为雨或雨夹雪为主，03:00西北部亮带开始向雷达中心移动，并于04:00逐步消失，说明此时西部北部地区粒子相态开始趋于统一，由雨夹雪转为纯雪相态。之后亮带进一步向东南方向缩小，至完全消失，9:00左右，全市全部转为纯雪天气。

图4 双偏振雷达相关系数产品

2.3 物理量分析

2.3.1 水汽条件对此次过程的物理量进行分析，在相对湿度上，中低层从11月6—8日相对湿度均在80%以上，7日0:00—20:00主要降水时段80%以上相对湿度可达200 hPa高度，说明湿层深厚，水汽充沛。

2.3.2 动力条件散度图（图5）上，11月7日0:00~20:00，750~950 hPa散度为负值，说明中低层有辐合，中高层700~400 hPa散度为正值，为辐散，说明此时有较强垂直运动，尤其7日08:00~12:00，辐合辐散均达到最大，与实况中较强降雪时段相对应。7日0:00~20:00，850~300 hPa有明显负速度区，其中7日08:00左右负速度最强，说明此时有强上升运动，与实况相对应。

图5 40°N、120°E散度（a）、垂直速度（b）和风场叠加的时间垂直剖面图

温度图（图6）上，从6—8日中低层气温明显下降，900~700 hPa存在明显逆温，说明低层冷空气与中层暖湿空气交汇，有利于系统的发展，使降水增强。其中青龙在7日03:00左右850 hPa温度降到-4℃，并持续降低，925 hPa温度也在-2℃以下，满足雨雪转换指标，此时青龙由雨夹雪转为纯雪天气。秦皇岛925温度低于-4℃，850 hPa气温在7日08:00左右开始降至-4℃以下，达到雨雪转换指标，实况沿海地区8:00~09:00时出现纯雪天气。

图6 40.4°N、119.4°E（a）、40°N、120°E（b）温度和风场叠加的时间垂直剖面图

2.3.3 探空曲线分析高层为偏西风或西南急流，风速均在20 m/s以上，低层东北急流，强的垂直风切变有利于系统维持（图7）。底层为东北风，可为底层提供水汽，整层的湿层深厚，可达400 hPa。850~800 hPa有逆温，有利于系统发展，使降雪强度偏大。此次降雪过程为冷涡下的高空槽造成的降雪天气。

图7 7日08：00乐亭T-logP图

3 总结

此次过程是由高层槽、中低层切变线配合地面冷锋产生的一次降雪过程，降雪量达到暴雪；降雪过程中的水汽条件、热力条件和动力条件较好，利于降雪天气的持续；秦皇岛地区冬季降水过程中的底层偏东风对降水的发生和维持有重要的作用。