秦 銅 ,張少鋒 ,孫宇明 ,閆迎霞 (.安達(dá)市氣象局,黑龍江 安達(dá)5400;.哈爾濱市氣象臺,黑龍江 哈爾濱 5008;.通河縣氣象局 ,黑龍江 通河 50900)
冬季暴雪是我國北方常見的一種災(zāi)害性天氣現(xiàn)象。2016年11月30日-12月1日哈爾濱市出現(xiàn)大到暴雪天氣;大部分區(qū)、縣(市)出現(xiàn)大雪,其中阿城和尚志出現(xiàn)暴雪,24 h降雪量分別達(dá)到11.1、10.7 mm,降雪于30日6時左右自西向東影響哈爾濱,1日白天逐漸結(jié)束,30日白天到夜間是主要降雪時段,本次降雪是2016年冬季哈爾濱最大的一次降雪過程。為進(jìn)一步增強對區(qū)域性大到暴雪的預(yù)報能力,本文利用常規(guī)氣象觀測資料及水汽、熱力、動力相關(guān)的物理量對此次過程進(jìn)行了診斷分析。
高空影響系統(tǒng)為冷槽。29日20時中亞大陸500 hPa高空為兩槽一脊的形勢(圖略),哈爾濱處于脊后控制,歐洲脊前有來自貝加爾湖冷空氣不斷補充,冷空氣在脊前不斷堆積,西來淺槽逐漸向南加深。
在850 hPa高空30日08時低槽向東繼續(xù)發(fā)展,在槽前形成偏南急流,建立起自渤海到黑龍江的水汽通道,哈爾濱位于急流軸附近,同時槽前暖濕空氣向北發(fā)展與槽前北部的冷空氣匯合形成暖鋒鋒生,暖鋒位置正好位于哈爾濱中部,暖鋒生成同時哈爾濱開始出現(xiàn)降雪,雪勢較大,阿城在30日08-20時12 h降雪量達(dá)到8.4 mm。到了1日白天,隨著冷槽的繼續(xù)東移,哈爾濱處于冷槽后部西北氣流控制,降水在1日白天逐漸結(jié)束。
29日20時哈爾濱處于高低壓過渡帶,隨著地面低壓向東發(fā)展,受到日本海上高壓的阻擋的影響,低壓前部偏南氣流不斷加強,將來自渤海黃海的豐沛水汽輸送至黑龍江(圖略),30日08時在哈爾濱西南部形成暖濕切變,哈爾濱自西南部縣市開始降雪,由于受海上高壓阻擋,低壓移動緩慢,到30日20時隨著海上高壓減弱,哈爾濱才逐步轉(zhuǎn)為冷鋒降雪,到1日白天哈爾濱處于低壓后部,降雪結(jié)束。
假相當(dāng)位溫,它相當(dāng)于濕空氣通過假絕熱過程將其水汽全部凝結(jié)降落后所具有的位溫。它不僅考慮了氣壓對溫度的影響,也考慮了水汽的凝結(jié)和蒸發(fā)對溫度的影響,實際上是把溫度、氣壓、濕度包括在一起的一個綜合物理量,對大氣中的能量具有較好的指示意義。
850 hPa上30日08時,渤海到黑龍江省西部有一高能舌,與地面低壓位置非常對應(yīng),高能舌右邊緣與降水區(qū)外沿對應(yīng),此時哈爾濱西部降雪剛剛開始,附近的高能中心為13.5℃。20時高能舌已移至黑龍江省東部,哈爾濱處于高能舌左側(cè),高能值為11.4℃,此時全省均出現(xiàn)降雪,降雪主要區(qū)域東移,主要降水區(qū)域與高能舌呈現(xiàn)對應(yīng)關(guān)系。到了1日08時哈爾濱已處于低能值區(qū)域僅為2.3℃,與此對應(yīng)哈爾濱陣性降雪。從這次個例看,假相當(dāng)位溫的強中心梯度區(qū)與較大降雪落區(qū)具有較好的對應(yīng)關(guān)系。
水汽通量表示水汽水平輸送的強度,與風(fēng)向相同。通常用來判斷水汽來源,水汽輸送方向和強度及與環(huán)流系統(tǒng)的關(guān)系等。而水汽通量散度通常用來定量的判斷水汽在某些地區(qū)的匯聚與輻合。
在30日08時哈爾濱開始出現(xiàn)降雪時,可以看到一個從黃渤海區(qū)域和黑龍江西南部各有一個水汽通量大值中心,且存在一個向北輸送的通道。同時在哈爾濱西南部存在一中心強度達(dá)到-12×10-6g/cm2·hPa·s水汽輻合中心,并且隨著系統(tǒng)的發(fā)展,這個輻合中心也隨之向東北方向移動。
在850 hPa垂直速度場上,30日08-20時哈爾濱的垂直上升運動有一個明顯增大的過程,最大垂直速度由08時-100×10-6hPa/s的增強到20時的-270×10-6hPa/s,與此對應(yīng)安達(dá)市雪勢較大時段也是30日08-20時;30日夜間開始上升運動區(qū)向東北方向移動,安達(dá)市逐漸轉(zhuǎn)入氣流下沉區(qū),降水結(jié)束。
從散度意義看,低層輻合、高層輻散有利于垂直運動的發(fā)展。高低層散度差越大,越有利于降雪的發(fā)展和維持。在這次降雪中存在明顯的低層輻合、高層輻散。30日08時,在500 hPa哈爾濱位于散度輻散區(qū),哈爾濱南部有一散度中心最大值為2×10-5S-1,在850 hPa散度場可以看到哈爾濱處于輻合區(qū)。
數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品在日常預(yù)報業(yè)務(wù)中有著重要作用,本文檢驗了重要指導(dǎo)預(yù)報和歐洲細(xì)網(wǎng)格對本次過程24-72 h的預(yù)報能力;48和72 h,指導(dǎo)預(yù)報和歐洲對于本次過程的起始時間和范圍預(yù)報比較準(zhǔn),但是指導(dǎo)預(yù)報對于本次過程的結(jié)束時間預(yù)報拖后,歐洲則比較準(zhǔn)確,降水量級預(yù)報方面,兩個預(yù)報均大雪落區(qū)、主要降雪時段預(yù)報準(zhǔn)確,但是對于暴雪則都沒有報出來;24 h指導(dǎo)預(yù)報對過程結(jié)束時間進(jìn)行了訂正,歐洲則比較穩(wěn)定??傮w來看,這兩個數(shù)值模式對于本次降雪的開始時間、主要降雪時段,降雪量級把握比較準(zhǔn)確,對于預(yù)報有重要參考意義。
(1)本次過程主要降雪都是暖鋒產(chǎn)生的,因此判斷暖鋒出現(xiàn)的位置及走向是判斷強降雪落區(qū)的關(guān)鍵。
(2)急流是大范圍強降雪產(chǎn)生的必要條件,急流不僅提供了動力條件,與水汽源地聯(lián)通后更成為重要的水汽條件。
(3)高能舌及高能鋒區(qū)與降雪區(qū)有良好的對應(yīng)關(guān)系,假相當(dāng)位溫對此類降雪有指示意義。
(4)充足的水汽條件,水汽輻合及水汽輸送通道是產(chǎn)生大范圍強降雪的必要條件之一。大氣底層的強烈輻合是為降雪的產(chǎn)生提供了動力條件。