劉夢迪，王一冰

(通遼市氣象局，內蒙古 通遼 028000)

通遼市位于內蒙古東部，松遼平原西瑞，科爾沁草原腹地，地理位置位于北緯42°15′～45°59′；東經(jīng)119°14′～123°43′之間，處于蒙古高原遞降遼河平原的斜坡，地貌總輪廓是南北高，中部低平。通遼市地處中緯度，屬于溫帶、干旱和半干旱、大陸性季風氣候。作為通遼市經(jīng)濟第一產(chǎn)業(yè)的農(nóng)牧業(yè)與降水緊密相連，春播前的降雪可以有效改善土壤墑情和生態(tài)環(huán)境，對農(nóng)業(yè)有著至關重要的作用，但強降雪天氣也容易導致低溫凍害、大風、道路結冰、地面積雪等災害性天氣，對農(nóng)業(yè)和交通等產(chǎn)生不利影響，對國民生命財產(chǎn)安全造成威脅[1]。張志杰[2]對內蒙古中部地區(qū)一次降雪天氣分析中指出：高空短波槽和地面倒槽是11.22暴雪產(chǎn)生的主要影響系統(tǒng)，暴雪中心位于中低層兩個水汽通量軸線交匯區(qū)域；侯瑞欽等[3]對2009年深秋河北省特大暴雪天氣成因進行分析指出：由于冷鋒系統(tǒng)長時間影響，并產(chǎn)生正逆雙向次級環(huán)流，導致強上升運動和中層強輻合及正渦度柱耦合；楊成芳等[4]對2017年2月21—22日山東暴雪過程特征進行分析，初步揭示了江淮暴雪過程近地面氣象要素對積雪深度復雜影響，發(fā)現(xiàn)降水相態(tài)、降雪量、降水強度、氣溫、地溫和風速均可影響積雪的產(chǎn)生；劉娜等[5]對吉林省三場暴雪天氣過程診斷分析，結果表明：降雪過程前期地面均有顯著回暖過程，地面至850 hPa均存在明顯的不穩(wěn)定機制，且850 hPa假相當位溫存在明顯鋒區(qū)。因此對強降雪成因機理進行分析總結，可以為今后的預報工作中更好地識別天氣形勢變化與預報降雪量級上發(fā)揮一定的指示作用。

1 降雪實況

表1 通遼市2019年3月20日—21日累計降雪量

由于高空橫槽轉豎、850 hPa風場輻合區(qū)與相對濕度大值區(qū)相互配合以及江淮氣旋東移北上在我國東北生成倒槽，在2019年3月20日13時開始，由通遼市西南部的奈曼旗開始，后各個旗縣逐漸開始出現(xiàn)降雪，最強小時降雪量出現(xiàn)在15時—16時科左中旗，1h降雪量達到2.5 mm，全市主體降雪時段為19時至次日08時之間。截至3月21日09時，全市4個站點出現(xiàn)大雪，5個站點出現(xiàn)暴雪。降雪量最大值出現(xiàn)在主城區(qū)科爾沁區(qū)站，降雪累計量達到15.2 mm，積雪深度則達到13 cm。

2 環(huán)流背景

2.1 高空環(huán)流形勢分析

2019年3月20日在高空200 hPa上，從河套地區(qū)至遼寧省有一條高空急流逐漸建立，通遼市位于高空急流出口左前側，對應區(qū)域高空有著強烈的輻散，高空急流帶來的抽吸作用促使低層大氣不斷產(chǎn)生輻合；500 hPa上，亞歐中高緯維持兩槽一脊環(huán)流形勢，通遼市處于槽前西南氣流中，槽前正渦度平流促使低層產(chǎn)生輻合上升運動；700 hPa上溫度槽落后于高度槽，槽后冷平流不斷補充，使得槽不斷加深發(fā)展；850 hPa上渤海海域存在低渦，通遼市位于低渦頂后部位置，東南暖濕氣流不斷向此輸送，暖濕氣流不斷與南下冷空氣交匯，使得通遼市中南部產(chǎn)生此次暴雪天氣。

2.2 海平面氣壓場分析

此次降雪過程的影響系統(tǒng)為江淮氣旋，不斷東移北上移至渤海灣，在我國東北至日本南部產(chǎn)生倒槽，通遼市位于冷鋒鋒區(qū)前和倒槽前部，此位置冷暖空氣交匯，易產(chǎn)生降雪天氣。

3 物理量場分析

3.1 水汽條件

3.1.1 比濕場。降雪期間，在850 hPa比濕場上，2019年3月20日08時通遼市全市比濕基本達到2 g·kg-1，南部達到3 g·kg-1，14時達到4 g·kg-1，此數(shù)值達到了通遼市暴雪發(fā)生的指標。

3.1.2 水汽輻合與濕層。強降雪的發(fā)生需要充沛的水汽持續(xù)地向降雪區(qū)輸送，水汽通量表示水汽輸送強度的物理量，同時風的方向代表水汽輸送的方向。在2019年3月20日08時850 hPa水汽通量和風矢量疊加圖(見圖1)上可以看到渤海至通遼市南部已有南風建立，為通遼市不斷輸送水汽，到20時，水汽通量值明顯增大，同時冷空氣南下加強與東南風輸送來的暖濕水汽不斷交匯，在渤海灣形成閉合低渦。

圖1 2019年3月20日08時、20時水汽通量與風場疊加

圖2 2019年3月20日08時-20時水汽通量散度沿43°N垂直剖面

圖3 2019年3月20日08時-20時垂直上升速度沿43°N垂直剖面

圖4 2019年3月20日08時、20時散度沿43°N垂直剖面

水汽通量散度代表水汽集中程度，它的正負值表示水汽因輸送進出而增加或減少。從圖2可以看到，08時時通遼市上空850 hPa至700 hPa仍然是水汽通量散度正值區(qū)，表明中低層還有弱的輻散區(qū)，高層500 hPa則對應著水汽輻合中心，至20時對應底層至850 hPa轉為水汽通量散度負值區(qū)，中心值可達到-3.5×10-7g/(s·hPa·cm2)，而700 hPa～500 hPa轉為明顯的福散區(qū)，中心值2.5×10-7g/(s·hPa·cm2)，在低層大值區(qū)表明水汽持續(xù)不斷在通遼市南部輻合，為此次暴雪的產(chǎn)生提供了充沛的水汽條件。

暴雪的發(fā)生需要深厚的濕層，在通遼站2019年3月20日20時t-logp圖上，相對濕度≥80%的濕層由地面延伸至600 hPa高度以上，表征此時濕層十分深厚。綜上所述，850 hPa上持續(xù)充沛的水汽輻合和深厚的濕層為此次暴雪的發(fā)生提供了充分的水汽。

3.2 動力條件

3.2.1 上升運動。垂直運動使水汽冷卻凝結，是產(chǎn)生降雪的重要條件。在垂直速度剖面圖上(見圖3)，2019年3月20日08時—20時降雪區(qū)域對應的上空，由開始的中低層弱的上升運動演變?yōu)?00 hPa以下都是強烈的上升運動，850 hPa高度的垂直上升速度最大值<-1.6 ×10-3hPa·s-1。至21日08時垂直速度轉為正值，降雪趨于結束。結果表明：強烈的垂直上升運動是利于降雪的有利條件，強降雪區(qū)對應著強烈的上升運動區(qū)域。

3.2.2 高空輻散低空輻合。降雪期間，在高空300 hPa上，河套至遼寧地區(qū)存在西南來向高空急流，通遼市位于高空急流軸出口區(qū)左前側區(qū)域，對應位置有著強烈的輻散抽吸作用，促使低層水汽輻合，地面減壓，氣旋發(fā)展。對應散度剖面圖(見圖4)上，在2019年3月20日08時850 hPa以下為弱的輻散區(qū)，中層為弱輻合區(qū)；但20時時，400 hPa以下均為輻合區(qū)，300 hPa存在強輻散，中心值可達20×10-6s-1，這種高層強烈輻散，低層輻合導致上升運動加強，促進了低層暖濕氣流上升運動。

3.3 不穩(wěn)定能量條件

此次降雪前，地面存在明顯升溫過程，地面為偏南風控制，利于暖濕氣流的輸送。為此次降雪提供不穩(wěn)定能量。2019年3月20日08時，850 hPa通遼市中南部位于θse≥24℃高值區(qū)內，表明降雪前有不穩(wěn)定能量的發(fā)展；20時高空850 hPa等溫線與等假相當位溫線走向基本一致，雖θse值明顯減小，但通遼市中東部降雪區(qū)仍維持在12℃的大值區(qū)內。

綜上所述，降雪前不穩(wěn)定能量的累積和假相當位溫高值區(qū)，為此次降雪提供了不穩(wěn)定機制。

4 結論

分析此次通遼市中南部大到暴雪天氣過程，可以得出以下結論：①此次通遼市大到暴雪天氣過程主要影響系統(tǒng)是：高空橫槽轉豎引導冷空氣南下，850 hPa存在水汽輻合區(qū)以及渤海灣有水汽持續(xù)向通遼市中南部地區(qū)輸送，海平面氣壓場上江淮氣旋逐步東移北上，在渤海附近維持時間較長，對高空系統(tǒng)有阻擋作用，導致此次降雪量偏大。此次降雪的高低空配置形勢可在之后提前識別，為預報和相關服務打好基礎。②為此次大到暴雪天氣的發(fā)生提供水汽條件是：降雪區(qū)域比濕值較大，深厚的濕層延伸至高空600 hPa以上以及850 hPa強的水汽輻合和存在渤海灣向通遼市中南部的水汽通道。③此次大到暴雪天氣發(fā)生的動力條件是：降雪期間，幾乎整層大氣都存在強烈的輻合上升運動，對應高空300 hPa存在高空急流，在初期降雪時段，高空急流出口區(qū)左前方的輻散區(qū)存在的抽吸作用有利于中低空產(chǎn)生輻合上升運動，使地面減壓，從而導致氣旋發(fā)展產(chǎn)生此次暴雪天氣。④為此次降雪提供不穩(wěn)定能量的條件是：降雪前期，地面存在偏南氣流輸送的暖濕空氣，降雪期間850hPa存在假相當位溫大值區(qū)，為本次降雪提供了對流不穩(wěn)定條件。