劉俊賢

(江西省蘆溪縣氣象局，江西 蘆溪 337000)

在江西地區(qū)，雨凇天氣雖然出現(xiàn)次數(shù)不多，但嚴(yán)重的雨凇天氣對國民經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)危害很大。2011年1月18～20日江西省中北部部分地區(qū)出現(xiàn)暴雪，有19個縣市先后出現(xiàn)凍雨，其中萍鄉(xiāng)地區(qū)積雪深度超過6cm，南昌地區(qū)電線積冰超過30mm。此次雨雪冰凍過程造成了路面封凍、電線結(jié)冰、交通中斷，車輛、人員流動出現(xiàn)滯留和擁堵，人民群眾生活必需品由于供應(yīng)不足出現(xiàn)脫銷等現(xiàn)象，造成了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。

1.實況分析

受高空低槽和低層切變線影響，18日凌晨開始江西省中北部有70個縣市先后出現(xiàn)雨雪天氣，62個為純雪，49個出現(xiàn)積雪；九江、景德鎮(zhèn)和宜春市北部為大到暴雪；北部雨雪量為10～25mm，南部1～5mm；19個縣市出現(xiàn)凍雨，19～20日中部地區(qū)有25個縣市出現(xiàn)電線積冰。18日凍雨區(qū)在贛中南部及贛南北部，贛中及贛北的降雪量較??；19日凍雨區(qū)向北擴(kuò)展，達(dá)到鄱陽湖南部，降雪加強(qiáng)，在贛西北一帶，出現(xiàn)了暴雪天氣。此次過程具有持續(xù)時間長、雨雪范圍大、多種降水相態(tài)交替出現(xiàn)，降水強(qiáng)度變化大等特點。以南昌為例，18日白天陰轉(zhuǎn)雪，19日白天雨夾雪，19日晚凍雨，20日又是雨夾雪。此次雨雪天氣從南向北發(fā)展，直至贛北北部出現(xiàn)大到暴雪天氣結(jié)束。

2.環(huán)流形勢特征

2010年1月，極渦呈現(xiàn)為偶極型，在加拿大北部和東北亞地區(qū)分別存在一個極渦，加拿大北部極渦（中心值為508hPa）伸展至新地島以西，即影響我國的冷空氣中出現(xiàn)次數(shù)和達(dá)到寒潮強(qiáng)度最多的源地。結(jié)合500hPa高度距平場（圖1a）分析，極渦中心為12hPa的正距平，強(qiáng)度明顯偏強(qiáng)，極區(qū)由8hPa的正距平區(qū)控制；烏拉爾山到堪察加半島為正距平區(qū)，中心偏高16hPa，表明冷空氣活動頻繁，強(qiáng)度強(qiáng)，東亞為負(fù)距平區(qū)；中高緯度有阻塞形勢的建立和發(fā)展，西太平洋地區(qū)為負(fù)距平區(qū)。同期海平面氣壓場上，控制我國大陸的冷高壓中心位于貝加爾湖西南部，達(dá)到了1047.5hPa。1030hPa線到達(dá)長江沿線，地面鋒區(qū)到達(dá)華南北部。從海平面氣壓距平場（圖1b）分析，我國大部為正距平區(qū)，比常年平均高12.5hPa；太平洋地區(qū)為負(fù)距平區(qū)，負(fù)距平中心位于北太平洋地區(qū)，較常年偏低達(dá)7.5hPa以上。這種高空及地面“南低北高”“西高東低”的形勢說明西伯利亞冷高壓較常年偏強(qiáng)，有利于冷空氣東移南下，同時南支槽前的西南暖濕氣流強(qiáng)盛利于水汽輸送，造成了大范圍的持續(xù)低溫及雨雪冰凍天氣。

圖1 2011年1月（a）500hPa平均位勢高度場距平場（b）平均海平面氣壓場距平場

從18日20時的高空形勢（圖2）來看，阻高位于烏拉爾山附近，中心值552hPa，冷渦中心位于我國東北地區(qū)，低壓為512hPa，低溫為-45℃，東亞大槽從東北地區(qū)延伸到鄂霍次克海附近，在蒙古高原至巴爾喀什湖以東存在的橫槽。冷渦中不斷有冷空氣分裂南下，西風(fēng)帶低槽位于華北到四川地區(qū)并東移南下，此時溫度場落后于高度場，冷空氣繼續(xù)堆積，冷渦、東亞大槽繼續(xù)發(fā)展加深；南支槽經(jīng)向度較小，江西地區(qū)受槽前西南氣流影響，急流脈動明顯，Vmax達(dá)56m/s。700hPa切變線穩(wěn)定在淮河-秦嶺，影響江西的西南急流達(dá)到22m/s。20日白天隨著冷空氣南下，切變線快速南壓，21日凌晨，切變線位于贛南，江西轉(zhuǎn)為西北氣流控制。18日20時，850hPa切變線位于贛西北，江西大部受西南氣流控制，贛北受切變線影響，為南下的冷空氣與西南氣流交匯區(qū)域，風(fēng)速較小，此時冷墊已經(jīng)形成，故18日夜間形成了降雪；切變線在贛北擺動，19日西南氣流加強(qiáng)達(dá)12m/s；且切變線南下，20日20時到達(dá)華南北部，江西轉(zhuǎn)為偏北氣流影響。925hPa為一致的東北氣流，19日風(fēng)速有所加強(qiáng)，鋒區(qū)位于贛南，即冷空氣已經(jīng)到贛南。

圖2 1月18日20時高空圖（a）（b）（c）（d）分布為500hPa、700hPa、850hPa、925hPa

在地面圖中，零度線18日14時位于浙贛線，隨著18日江西出現(xiàn)大范圍的降溫及夜晚溫度降低，零度線向南推進(jìn)，產(chǎn)生凍雨的冷墊已形成。地面氣溫一般在0～-5℃容易出現(xiàn)凍雨天氣，而以0～1℃出現(xiàn)雨凇的幾率最好。

綜上所述，500hPa低槽東移、850hPa切變線位于江西中北部，700hPa配合強(qiáng)烈的西南急流，地面冷空氣從偏東路徑南下形成冷墊，江西省處高壓底部，這是江西省冬季典型的雨雪天氣形勢。

3.物理量場特征

典型的凍雨天氣的大氣垂直結(jié)構(gòu)可以分為冰晶層、暖層、冷層等三層。下面從溫度場、水汽條件、不穩(wěn)定條件進(jìn)行分析。

3.1 溫度場

基于NCEP1°×1°再分析資料，從江西地區(qū)平均溫度的高度時間場（圖6a）分析，18日08時850-925hPa江西南部出現(xiàn)逆溫，19日20時逆溫有所加強(qiáng)，融化層顯著，地面0℃線到達(dá)贛中南部。逆溫層出現(xiàn)在18日夜間到20日白天，與凍雨出現(xiàn)的時間基本吻合，且逆溫層出現(xiàn)在800hPa以下。在底層，冷空氣從18日凌晨開始影響，氣溫下降，18日08時低于0℃，具備了冷墊條件。18日20時，900hPa逆溫層形成，隨著700hPa西南暖濕氣流的輸送，逆溫層加強(qiáng)，在19日夜間達(dá)到最強(qiáng)，19日20時，800hPa上存在一個2℃的暖中心，與900hPa上0℃形成了強(qiáng)烈的逆溫。20日夜間，隨著冷空氣大舉南下，整層大氣逐漸被冷高壓控制，逆溫層逐漸消失。

圖6 （a）19日08時贛州探空圖（b）20日08時南昌探空圖

19日夜間，逆溫最強(qiáng)，沿115oE做溫度風(fēng)速剖面（圖3b），低層冷舌伸到贛州25oN，地面零度線位于27oN附近。西南暖濕氣流強(qiáng)盛，中低層有明顯的逆溫，高空零度線在29oN以北，在850hPa附近,南昌地區(qū)存在較弱的逆溫層，位于700-800hPa之間。從溫度層結(jié)分析，凍雨落區(qū)位于28°N附近，往南逐漸向凍雨-雨轉(zhuǎn)變，往北逐漸向凍雨-雪轉(zhuǎn)變。贛北沒有逆溫，為純雪天氣條件。在凍雨區(qū)上空，低層為風(fēng)速低值區(qū)。在800hPa以下，風(fēng)速在4-8m/s，在600hPa為風(fēng)速高值區(qū)，西南急流達(dá)20m/s以上。

圖3 （a）江西地區(qū)平均溫度的高度時間場（b）19日20時115°E的溫度風(fēng)速剖面

3.2 水汽條件

從圖4a分析，江西中北部上空，水汽條件非常好，從地面到高空的中層均接近飽和，濕層深厚，水汽充沛。700hPa西南急流強(qiáng)盛，西南氣流出口的左前方位于江西的中北部地區(qū)。急流脈動與降水落區(qū)及強(qiáng)度的變化對應(yīng)關(guān)系較好。700hPa比濕達(dá)到3-5g/kg，強(qiáng)盛的西南氣流帶著充沛的水汽源源不斷地向江西的中北部地區(qū)輸送。18日白天，西南急流達(dá)24m/s，19日加強(qiáng)到28m/s，逆溫加強(qiáng)，融化層更為明顯，凍雨范圍擴(kuò)大北抬，地面零度線北抬贛中南部。20日由于西南急流加強(qiáng)北抬，逆溫融化層消失，地面零度線也北推到贛北，中部地區(qū)增溫1℃， 凍雨區(qū)北推并減弱。

圖4 19日14時115°E的相對濕度剖面

3.3 垂直運(yùn)動

從圖5來看，在18日白天，贛北受冷空氣南下影響，在低層有較為明顯的下沉氣流，而冷鋒前暖濕氣流沿著鋒面緩慢爬升，上升氣流速度較小，與實況相對應(yīng)的是18日此次過程開始階段，降水強(qiáng)度較弱，且從贛中地區(qū)開始產(chǎn)生明顯的降水天氣。19日晚上在贛北地區(qū)的中層有強(qiáng)烈的上升運(yùn)動，垂直速度達(dá)到12m/s以上，即南支槽東移，中低層西南急流加強(qiáng)，切變北抬到贛北，弱冷空南下，長江中下游由南風(fēng)轉(zhuǎn)成偏東風(fēng)，冷暖氣流輻合加強(qiáng)，850hPa偏東氣流和700hPa強(qiáng)西南急流導(dǎo)致暖濕空氣在925hPa以下的冷墊上的抬升加強(qiáng)，因此19日晚在贛中地區(qū)凍雨加強(qiáng)，贛北北部地區(qū)出現(xiàn)大到暴雪天氣。

圖5 沿115°E垂直速度剖面（a）18日14時（b）19日20時

3.4 探空分析

圖6的T-logp中，在低層逆溫層一直存在，濕度逆增層和逆溫層同時存在，逆溫層的穩(wěn)定層結(jié)有利于水汽繼續(xù)向上輸送。對照實況，當(dāng)高空零度線在700-850hPa之間，且暖層較厚，暖空氣足以融化固態(tài)冰晶或雪花使之呈液態(tài)降落時；17到20日南昌地面溫度維持在0℃附近且緩慢下降，垂直風(fēng)切變呈逆時針變化，即一直受冷空氣南下影響，形成了有利于雨雪冰凍天氣的深厚冷下墊面。深厚冷下墊面與較厚的暖層相配合，在地面形成凍雨。

4.結(jié)論

4.1 北半球極渦呈現(xiàn)為偶極型，分別位于加拿大北部和東北亞，加拿大北部極渦向東伸展至新地島以西。中高緯度阻高發(fā)展，高空及海平面氣壓場均呈現(xiàn)出“北高南低，西高東低”的環(huán)流形勢，引導(dǎo)強(qiáng)烈冷空氣東移南下影響江西地區(qū)。

4.2 500hPa為橫槽，西風(fēng)較強(qiáng)，西風(fēng)帶波動引導(dǎo)冷空氣分股南下；南支槽較深，槽前西南氣流強(qiáng)勁；850hPa切變線位于江西省中北部，700hPa西南急流位于江南地區(qū)，地面冷空氣從偏東路徑南下，江西省處高壓底部，這是江西省冬季典型的雨雪天氣形勢，造成了此次大范圍的持續(xù)低溫及雨雪冰凍天氣。

4.3 高低空的冷、暖空氣在江西地區(qū)的上空交匯。冷空氣由東路從低層侵入，地面氣溫在0℃附近，構(gòu)成了雨雪冰凍天氣的冷墊。700hPa強(qiáng)勁西南風(fēng)帶來暖濕空氣，在江西地區(qū)存在強(qiáng)烈的逆溫層結(jié)，中低層暖中心溫度差可達(dá)4℃，構(gòu)成了此次過程的融化層。急流的北推是雨雪冰凍天氣由南向北發(fā)展的重要原因，