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        2017年2月21—22日沈陽(yáng)地區(qū)暴雪過(guò)程分析

        2018-07-09 08:29:40張帥崔景林徐爽李曉鷗張治魯楊吳宇童
        安徽農(nóng)學(xué)通報(bào) 2018年3期

        張帥 崔景林 徐爽 李曉鷗 張治 魯楊 吳宇童

        摘 要:該文利用實(shí)況觀測(cè)資料,針對(duì)2017年2月21—22日沈陽(yáng)地區(qū)一次暴雪過(guò)程進(jìn)行了分析,重點(diǎn)研究了環(huán)流背景場(chǎng)、渦度場(chǎng)、散度場(chǎng)等方面。結(jié)果表明:高空低槽、低空急流和切變線以及地面低壓倒槽和冷鋒共同配置為此次過(guò)程提供了良好的動(dòng)力抬升條件和水汽條件,渦度和散度在一定程度上能反映水平輻合輻散。低層輻合、高層輻散有利于垂直運(yùn)動(dòng)的發(fā)展,與強(qiáng)降雪天氣有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

        關(guān)鍵字:暴雪;渦度;散度;沈陽(yáng)地區(qū)

        中圖分類(lèi)號(hào) P458.121.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-7731(2018)03-04-0095-3

        暴雪天氣過(guò)程是在多種天氣系統(tǒng)的綜合作用下產(chǎn)生的,機(jī)理復(fù)雜,其預(yù)報(bào)是世界性的難題之一。近年來(lái),中國(guó)氣象學(xué)者對(duì)暴雪天氣過(guò)程的氣候特征環(huán)流型動(dòng)力過(guò)程和水汽輸送有了較深入的研究[1-10],一些學(xué)者分別對(duì)中國(guó)各地區(qū)發(fā)生的暴雪天氣過(guò)程進(jìn)行了分析,得到了很多有益的結(jié)論。例如,黃海波等[11]指出高空西南氣流誘發(fā)的強(qiáng)上升運(yùn)動(dòng)和對(duì)流層低層天氣尺度系統(tǒng)之間強(qiáng)烈的相互作用是暴雪天氣形成的動(dòng)力因子;趙桂香等[12]對(duì)于華北大到暴雪過(guò)程切變線進(jìn)行了動(dòng)力診斷,發(fā)現(xiàn)正渦度對(duì)預(yù)報(bào)強(qiáng)降雪的出現(xiàn)有先兆指示意義,渦度變率較渦度更能準(zhǔn)確反映切變線發(fā)生發(fā)展的物理機(jī)制;蔣后碩等[13]研究了高低空急流中的錮囚鋒環(huán)流,發(fā)現(xiàn)高空西風(fēng)急流的存在使錮囚鋒非地轉(zhuǎn)環(huán)流和鋒區(qū)上升速度迅速增強(qiáng)。本文利用實(shí)況觀測(cè)資料和歐洲中心細(xì)網(wǎng)格模式預(yù)報(bào)場(chǎng)資料,針對(duì)一次暴雪過(guò)程進(jìn)行了分析,重點(diǎn)探討了環(huán)流背景場(chǎng)、渦度場(chǎng)、散度場(chǎng)等方面,試圖尋找預(yù)報(bào)著眼點(diǎn),提高預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率及預(yù)警時(shí)效。

        1 降水實(shí)況

        2017年2月21日20時(shí)至22日14時(shí)我市出現(xiàn)大雪局部暴雪天氣。21日晚上20時(shí)30分開(kāi)始,沈陽(yáng)南部地區(qū)開(kāi)始出現(xiàn)降雪,22時(shí)開(kāi)始,沈陽(yáng)北部地區(qū)開(kāi)始降雪。沈陽(yáng)各區(qū)縣國(guó)家觀測(cè)站降水量:蘇家屯13.5mm,渾南13.3mm,沈北新區(qū)12.6mm,法庫(kù)11.3mm,新民8.3mm,康平7.4mm,遼中6.8mm;新增積雪深度:沈北13.5cm,渾南12.2cm,蘇家屯11.5cm,法庫(kù)9.7cm,康平7.4cm,新民6.8cm,遼中4.9cm。

        2 環(huán)流背景場(chǎng)分析

        2.1 500hPa形勢(shì)場(chǎng) 2017年2月20日歐亞中高緯度環(huán)流形勢(shì)為兩槽一脊型,高緯度地區(qū)有寬平的低渦區(qū),在俄羅斯東部130°E,65°N和新地島分別存在冷渦中心(圖1)。21日08時(shí)烏拉爾山脊增強(qiáng)北抬,這使得俄羅斯東部冷渦加強(qiáng)并南壓東移,氣旋性增大,新地島冷渦以南高空槽東移下擺從60°N延伸至貝加爾湖西部,冷渦分裂出的冷空氣在對(duì)流層中低層加強(qiáng)成渦并東南下。在我國(guó)河套西部到四川東部有高空槽東移發(fā)展,形成南北兩槽的環(huán)流形勢(shì)。21日20時(shí)南北兩槽疊加。在貝加爾湖以西有一個(gè)-40℃的冷中心,溫度槽向南伸展至內(nèi)蒙古西部。整個(gè)東北地區(qū)以及華北地區(qū)被暖脊所控制,使地面氣旋發(fā)展強(qiáng)烈。冷渦底部偏西氣流和槽前西南氣流在沈陽(yáng)地區(qū)交匯,促成強(qiáng)降水。22日08時(shí),高空槽依然在我國(guó)華北、東北地區(qū)維持,但徑向度有所減弱。

        2.2 850hPa形勢(shì)場(chǎng) 2月20日08時(shí),內(nèi)蒙古中部有高壓中心存在,30~40°N有7條密集的等溫線,這表示附近有一強(qiáng)鋒區(qū)。強(qiáng)鋒區(qū)以北有溫度槽存在,東北地區(qū)位于溫度槽內(nèi),為-20℃的冷中心。20日20時(shí),高壓脊東移,沈陽(yáng)地區(qū)位于脊前。由于暖脊的東移影響,沈陽(yáng)850hpa溫度急劇升高,由-21℃升高至-14℃。2月21日08時(shí)(圖2),環(huán)流場(chǎng)徑向度加大,在貝加爾湖東南側(cè)已經(jīng)形成東北西南向的低槽,槽東移下擺,致使高壓脊南退,位相也由南北向轉(zhuǎn)為西北—東南向,此時(shí),溫度場(chǎng)落后于高度場(chǎng),2月21日20時(shí),我國(guó)華東到西南地區(qū)為一條寬廣的低壓帶,華北、東北地區(qū)形成一個(gè)跨越10個(gè)緯度的大槽,遼寧北部至黑龍江一帶建立了一條西南急流帶,華北地區(qū)有一深厚的溫度槽,遼寧省位于高度槽和溫度槽前。22日08時(shí),850hPa槽區(qū)依然影響東北地區(qū),切變線壓在遼寧中部,隨著溫度槽的滑過(guò),沈陽(yáng)站高空溫度由-6℃降至-11℃。22日20時(shí),槽區(qū)移出遼寧,整個(gè)遼寧省受西北氣流控制,降水過(guò)程結(jié)束。

        2.3 地面形勢(shì)場(chǎng) 2月21日08時(shí)(圖3)地面上遼寧吉林交界處有一高壓中心,沈陽(yáng)地區(qū)位于高壓中心后部,有蒙古低壓向東移動(dòng)。而且受到暖平流的作用,蒙古低壓加強(qiáng)。21日20時(shí),高壓東移入海,蒙古低壓東移至內(nèi)蒙古東部,沈陽(yáng)地區(qū)位于低壓底前部,同時(shí),江西至山東一帶有倒槽發(fā)展。高壓后部東南風(fēng)與低壓前部西南風(fēng)輻合,產(chǎn)生了暴雪天氣。22日08時(shí)低壓由東北——西南向轉(zhuǎn)為南北向,沈陽(yáng)地區(qū)位于低壓底部,低壓中心數(shù)值增大到1015hPa,倒槽北伸至渤海,低壓中心附近的降水依然在持續(xù)。

        3 物理量診斷分析

        3.1 渦度場(chǎng) 21日08時(shí)850hPa渦度場(chǎng)上(圖4)遼西有一個(gè)狹長(zhǎng)的負(fù)渦度中心,中心數(shù)值為-54.8×10-5s-1,沈陽(yáng)地區(qū)在負(fù)渦度中心前部,位于(-40~-30)×10-5s-1之間的負(fù)渦度區(qū),有強(qiáng)烈的下沉運(yùn)動(dòng)。在內(nèi)蒙古東部、湖北中部以及黑龍江西南部有3個(gè)輻合中心,強(qiáng)度分別為56.8×10-5s-1、49.2×10-5s-1和16×10-5s-1。21日20時(shí)遼西負(fù)渦度中心東移北退至吉林東部,內(nèi)蒙古東部輻合中心緩慢減弱東移,湖北中部輻合中心東移加強(qiáng)至安徽北部。22日08時(shí),內(nèi)蒙古東部輻合中心東移并再次發(fā)展加強(qiáng),湖北中部輻合中心同時(shí)加強(qiáng),在東北地區(qū)西部、我國(guó)東海形成強(qiáng)度分別為48.1×10-5s-1和69×10-5s-1的輻合中心,自黑龍江起一直到廣西有東北——西南向的正渦度帶。沈陽(yáng)地區(qū)在輻合中心南部,渦度為40×10-5s-1,降水過(guò)程仍在繼續(xù)。22日20時(shí)正渦度帶東移,輻合中心移出我國(guó),遼西為負(fù)渦度區(qū),降水過(guò)程結(jié)束。

        3.2 散度場(chǎng) 21日08時(shí)200hPa散度場(chǎng)(圖5)內(nèi)蒙古東部和日本海上分別為兩個(gè)強(qiáng)大的輻合中心,中心值為-40×10-6s-1、

        -70×10-6s-1。華北至華南一帶和吉林至朝鮮半島一帶為寬廣的正散度區(qū),沈陽(yáng)地區(qū)200hPa呈現(xiàn)出弱的輻合,散度值為-12.4×10-6s-1。22日20時(shí)負(fù)散度區(qū)合并,東移入海,輻散中心北抬至遼寧西部和山東半島地區(qū),散度值加強(qiáng)到34.8×10-6s-1,沈陽(yáng)地區(qū)出現(xiàn)明顯的強(qiáng)降水。23日08時(shí),正散度區(qū)東移北抬,中心數(shù)值減小到25.5×10-6s-1,沈陽(yáng)地區(qū)依然位于正散度區(qū)之內(nèi),降雪過(guò)程持續(xù)。23日20時(shí),沈陽(yáng)200hPa散度減弱顯著,降水過(guò)程結(jié)束。

        3.3 垂直速度場(chǎng) 21日08時(shí)500hPa垂直速度場(chǎng)(圖4)朝鮮半島有一個(gè)強(qiáng)下沉運(yùn)動(dòng)中心,中心強(qiáng)度達(dá)到60×10-3 hPa·s-1,遼寧地區(qū)北部為在弱的下沉運(yùn)動(dòng)。渤海灣一帶有一個(gè)上升運(yùn)動(dòng)區(qū),遼寧南部500hPa垂直上升運(yùn)動(dòng)可達(dá)-18.8×10-3 hPa·s-1,內(nèi)蒙古中部和江漢平原西部分別存在2個(gè)中心強(qiáng)度為-51.6×10-3 hPa·s-1以及-58.6×10-3 hPa·s-1的強(qiáng)上升運(yùn)動(dòng)中心,華北至西南為寬廣的南北向上升運(yùn)動(dòng)區(qū)。21日20時(shí)下沉運(yùn)動(dòng)區(qū)東移入海,華北至西南的上升運(yùn)動(dòng)區(qū)東移加強(qiáng)至東北——華南一帶,最大上升運(yùn)動(dòng)中心位于膠東半島,中心數(shù)值為-65.2×10-3 hPa·s-1,沈陽(yáng)在強(qiáng)上升運(yùn)動(dòng)區(qū)內(nèi),產(chǎn)生強(qiáng)降水。22日08時(shí)上升運(yùn)動(dòng)區(qū)移至日本海,沈陽(yáng)轉(zhuǎn)為弱下沉運(yùn)動(dòng),降水過(guò)程結(jié)束。

        4 結(jié)論

        高空低槽、低空急流和切變線以及地面低壓倒槽和冷鋒共同配置為此次過(guò)程提供了良好的動(dòng)力抬升條件和水汽條件,渦度和散度在一定程度上能反映水平輻合輻散。低層輻合、高層輻散有利于垂直運(yùn)動(dòng)的發(fā)展,與強(qiáng)降雪天氣有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

        參考文獻(xiàn)

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        (責(zé)編:張宏民)

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