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        2018年1月25—28日岳陽低溫陰雨雪過程成因分析

        2018-09-10 00:55:04袁泉蔣帥黃海波王彩陳姣榮
        農(nóng)業(yè)災(zāi)害研究 2018年2期

        袁泉 蔣帥 黃海波 王彩 陳姣榮

        摘要 利用常規(guī)觀測(cè)資料和NCEP再分析客觀物理量場(chǎng)、多普勒雷達(dá)產(chǎn)品資料,就2018年1月25—28日岳陽市低溫陰雨雪天氣過程的形成原因進(jìn)行了分析,指出當(dāng)?shù)剡B續(xù)性低溫陰雨雪天氣發(fā)生的環(huán)流形勢(shì)特征及演變,總結(jié)了應(yīng)用數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品的經(jīng)驗(yàn)以供借鑒。結(jié)果表明:在500 hPa和700 hPa環(huán)流形勢(shì)穩(wěn)定的情況下,降雪地區(qū)的位置與850 hPa~925 hPa的輻合區(qū)位置相對(duì)應(yīng);活躍的水汽輸送,較強(qiáng)的輻合可以使雨雪天氣得以維持;低層冷空氣對(duì)冬季降水相態(tài)具有關(guān)鍵性作用。

        關(guān)鍵詞 岳陽;陰雨雪;成因分析

        中圖分類號(hào):P44 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):2095-3305(2018)02-029-03

        DOI: 10.19383/j.cnki.nyzhyj.2018.02.013

        低溫陰雨雪是岳陽市嚴(yán)重的災(zāi)害性天氣之一,是一種大規(guī)模強(qiáng)冷空氣活動(dòng)與西南暖濕氣流結(jié)合所產(chǎn)生的強(qiáng)烈天氣過程,在雨雪的同時(shí)還常伴有冰凍的發(fā)生,給岳陽市工農(nóng)業(yè)生產(chǎn),交通運(yùn)輸,電力等造成嚴(yán)重的影響。2018年1月25日受地面強(qiáng)冷空氣爆發(fā)南下的影響,岳陽市自北向南出現(xiàn)了一次強(qiáng)降溫雨雪冰凍天氣過程,25—28日出現(xiàn)了大范圍的雨雪天氣,部分地區(qū)出現(xiàn)暴雪和雨淞冰凍現(xiàn)象,給人民群眾生產(chǎn)生活帶來了嚴(yán)重困擾。了解雨雪天氣成因,為該類天氣的預(yù)測(cè)、預(yù)警和防御提供參考的依據(jù)是廣大氣象工作者研究的課題。通過對(duì)該次天氣過程成因的探索分析,以期對(duì)類似的大氣環(huán)流背景條件下發(fā)生的重大天氣過程的發(fā)生發(fā)展有更進(jìn)一步的認(rèn)識(shí),以尋求其可能出現(xiàn)的天氣系統(tǒng)特征規(guī)律。

        1 天氣實(shí)況與災(zāi)情

        2018年1月25日開始受強(qiáng)冷空氣影響,岳陽市出現(xiàn)一次低溫雨雪冰凍過程,冰凍影響程度和嚴(yán)寒期日數(shù)均為2008年以來之最。全市普降凍雨、雨夾雪轉(zhuǎn)大到暴雪,截止到29日8:00,極端最低氣溫達(dá)-5.8℃(山區(qū)-10.8℃),最大積雪深度6 cm,最大積冰厚度3 mm,極大風(fēng)速14.4 m/s(汨羅市磊石站)。具體分縣市天氣實(shí)況如表1所示。

        受該次低溫雨雪冰凍影響, 岳陽市受災(zāi)人口7.6萬,水電基礎(chǔ)設(shè)施受損較重,直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)15 950萬元。

        2 天氣形勢(shì)特征

        2.1 中高緯環(huán)流形勢(shì)

        1月24日開始500 hpa烏拉爾山為阻高形勢(shì),巴湖至貝湖之間地區(qū)有低渦,貝湖東側(cè)至東北地區(qū)亦有低渦存在。巴湖至貝湖有橫槽形成,出現(xiàn)了相對(duì)穩(wěn)定的阻塞形勢(shì),隨著烏山阻塞高壓緩慢發(fā)展東移,貝湖東側(cè)的冷渦隨之向東南逐步移入我國(guó)東北地區(qū)上空。低渦南側(cè)有小槽發(fā)展東移,槽前正渦度平流有利于低層系統(tǒng)發(fā)展。中緯度地區(qū)經(jīng)向環(huán)流明顯,巴湖地區(qū)低渦不斷分裂有小槽沿中緯度氣流南移東出。地面圖上,與高空東北地區(qū)冷渦對(duì)應(yīng),在蒙古至東北地區(qū)維持有一中心氣壓為1 050 hPa的冷中心存在,不斷有冷空氣分裂南下,影響湖南地區(qū)。該形勢(shì)維持至1月29日8:00烏山阻高形勢(shì)崩潰,巴湖地區(qū)低渦減弱,東北低渦東移入海過程基本結(jié)束。

        2.2 低緯環(huán)流形勢(shì)

        過程開始前的1月24日8:00湖南地區(qū)受弱脊控制,孟灣地區(qū)有低槽強(qiáng)烈發(fā)展。25日8:00孟灣低槽發(fā)展東出,湖南地區(qū)轉(zhuǎn)為槽前。500 hPa大風(fēng)軸位于湘中一帶,岳陽地區(qū)處于500 hPa大風(fēng)軸的東北側(cè)的輻合上升區(qū)中。25日8:00—20:00,700 hPa急流軸逐漸由長(zhǎng)江北岸地區(qū)南退至湘中一帶,岳陽位于700 hPa急流軸的左前方。850 hPa至925 hPa東北氣流旺盛,低層冷墊深厚,至26日20:00 850 hPa轉(zhuǎn)為東南風(fēng),為次過程降水的第一階段,該個(gè)階段岳陽市所屬6縣市降雪量較為均勻,水汽主要來自700 hPa。溫度圖顯示,25日8:00—20:00,700 hPa逐漸降至-3℃,整層空氣降至0℃以下,降水相態(tài)隨之由雨轉(zhuǎn)為雪。降雪過程的第2階段為26日20:00至27日20:00,該階段500 hPa環(huán)流形勢(shì)平穩(wěn),700 hPa急流軸仍然位于湘中一帶,850 hPa至925 hPa轉(zhuǎn)為東南風(fēng),低層輻合帶位于湘中偏北地區(qū),岳陽市北部三縣市降雪量大于南部三縣市,降雪水汽來自700 hPa及以下近地面各層相互作用。溫度圖上,850 hPa為-6℃,冷墊維持,降水相態(tài)仍為降雪(圖1)。

        降雪過程的第3階段是27日20:00之后,該階段850 hPa至925 hPa又轉(zhuǎn)為東北風(fēng)至北風(fēng),中低層切變線位于安慶至長(zhǎng)沙一帶,主要降雪區(qū)與850 hPa切變線位置吻合。

        綜上可知,在500 hPa和700 hPa環(huán)流形勢(shì)穩(wěn)定的情況下,降雪地區(qū)的位置與850 hPa至925 hPa的輻合區(qū)位置相對(duì)應(yīng)。對(duì)于岳陽市來說,850 hPa為北風(fēng)中低層輻合區(qū)偏南,南部三縣市降雪量大于北部三縣市,反之則北部大于南部。

        3 多普勒雷達(dá)資料分析

        3.1 基本反射率分析

        整個(gè)雨雪過程中,岳陽地區(qū)為層狀云降水回波,反射率因子在30 dbz以下,從1月24—27日長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定影響岳陽地區(qū)。充沛的水汽,穩(wěn)定維持的層狀云降水,造成了岳陽地區(qū)累計(jì)降水量20~35 mm的雨夾雪或雪的較嚴(yán)重災(zāi)害性天氣過程。

        3.2 基本速度分析

        降雪過程的第1階段近地面東北氣流強(qiáng)盛,岳陽雷達(dá)1.5°仰角出現(xiàn)了徑向速度≥12 m/s的正負(fù)速度對(duì)(牛眼)(圖2),東北風(fēng)伸展高度至1.8 km,主要輻合區(qū)位于岳陽南部三縣市。降雪過程的第2階段,近地面東北氣流有所減弱,850 hPa東南氣流加強(qiáng),岳陽雷達(dá)1.5°仰角上可以看出,岳陽雷達(dá)周邊0.6 km高度以上出現(xiàn)較強(qiáng)的東南氣流, 0速度線呈S形分布,底層風(fēng)向隨高度順轉(zhuǎn)有暖平流,輻合區(qū)在岳陽市區(qū)至岳陽縣一帶,這一時(shí)段的主要降水在岳陽市的北部縣市。降雪過程的第3階段和第1階段的雷達(dá)特征類似,強(qiáng)盛的東北氣流延伸到湘中一帶,主要降雪區(qū)亦位于湘中一帶。

        3.3 風(fēng)廓線分析

        降雪過程的第1階段,岳陽雷達(dá)風(fēng)廓線圖上2.1 km高度以下各層為穩(wěn)定的東北氣流控制,850 hPa冷墊長(zhǎng)時(shí)間維持。2.4~4.9 km高度為風(fēng)速≥12 m/s的西南急流區(qū),700 hPa水汽輸送旺盛(圖3)。

        降雪過程的第2階段,西南氣流加強(qiáng)擴(kuò)展至低層,1.8~4.9 km高度均為西南氣流控制,中低層水汽輸送有所加強(qiáng)。850 hPa以下東北氣流厚度有所減薄,但氣溫仍為-6℃,降水相態(tài)為雪,岳陽北部縣市降雪明顯。

        降雪過程的第3階段和第1階段的雷達(dá)風(fēng)廓線特征類似。

        4 物理量分析

        4.1 水汽及溫度場(chǎng)條件

        降雪過程中,濕層深厚,由26日20:00長(zhǎng)沙站探空曲線可知,濕層伸展至600 hPa。850 hPa以下為北風(fēng)氣流,以上為旺盛的西南氣流,風(fēng)的垂直切變較強(qiáng)。分析溫度層結(jié),850 hPa和700平共處hPa之間有淺薄的0℃附近的融化層,但850 hPa在以下≤0℃有利于液態(tài)水滴凝結(jié)為固態(tài)降雪,故岳陽地區(qū)降水以固態(tài)降雪為主。

        分析水汽通量及其散度可知,降雪過程中,西南氣流旺盛,西南急流頂端延伸至岳陽地區(qū),岳陽位于西南急流大風(fēng)軸的左前方輻合區(qū),水汽通量散度,整個(gè)中東部地區(qū)均為負(fù)散度的輻合區(qū)內(nèi),岳陽地區(qū)在-10~-15的較大值區(qū)內(nèi)。整個(gè)降雪過程,水汽輸送活躍含量充足,輻合較強(qiáng),使得雨雪天氣得以維持且量級(jí)較大。

        4.2 垂直運(yùn)動(dòng)

        垂直運(yùn)動(dòng)時(shí)成云致雨的關(guān)鍵因素,降水的強(qiáng)度一般與中低層的上升運(yùn)動(dòng)有關(guān)。從圖4可知,1月24日至8:00至29日2:00 omega值有3次負(fù)值時(shí)段,分別對(duì)應(yīng)3次明顯降雪時(shí)段。上升運(yùn)動(dòng)最大絕對(duì)值≥2 Pa/s,上升運(yùn)動(dòng)較強(qiáng),有利于降水的形成和雨雪維持。

        4.3 溫度場(chǎng)及降雪維持分析

        雨雪相態(tài)是冬季預(yù)報(bào)的重點(diǎn)之一,實(shí)際業(yè)務(wù)中出現(xiàn)降雪一般需要850 hPa≤-4℃,地面2 m氣溫≤2℃,整層氣溫≤0℃。雨雪相態(tài)轉(zhuǎn)換與各層溫度密切相關(guān)。

        從圖5可知, 25—27日,850 hPa 0℃線位置穩(wěn)定位于湘中以南地帶;700 hPa 0℃線由相中以南逐漸往北抬升,說明700 hPa西南氣流逐步加強(qiáng),湘中一帶地區(qū)在700 hPa,26—27日出現(xiàn)融化層,湘中及以南地區(qū)以雨夾雪或凍雨為主,而岳陽地區(qū)各層仍處于0℃以下降水相態(tài)以雪為主。且在湖南省區(qū)域850 hPa溫度普遍低于700 hPa,低層溫度低于高層,說明高層無冷平流入侵,冷空氣主要來自于低層的東路冷空氣,越到低層冷平流越強(qiáng)。因此,低層冷空氣對(duì)冬季降水相態(tài)具有關(guān)鍵性作用,各層的溫度指標(biāo)也具有指標(biāo)性意義。

        5 小結(jié)

        (1)在500 hPa和700 hPa環(huán)流形勢(shì)穩(wěn)定的情況下,降雪地區(qū)的位置與850 hPa至925 hPa的輻合區(qū)位置相對(duì)應(yīng)。

        (2)充沛的水汽,穩(wěn)定維持的層狀云降水可以造成岳陽地區(qū)冬季累計(jì)降水量20~35 mm的雨夾雪或雪的較嚴(yán)重災(zāi)害性天氣過程。

        (3)岳陽地區(qū)降雪過程,水汽輸送活躍,輻合較強(qiáng),使得雨雪天氣得以維持且量級(jí)較大。

        (4)低層冷空氣對(duì)冬季降水相態(tài)具有關(guān)鍵性作用,各層的溫度指標(biāo)也具有指標(biāo)性意義。

        參考文獻(xiàn)

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        責(zé)任編輯:劉赟

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