丁和悅，韓英杰，郭志強，于 雷

保定市氣象局，河北保定 071000

回流降水是華北地區(qū)冬季最常見的一種天氣，其天氣學概念模型為：回流冷空氣（或稱東路冷空氣）自東北平原南下，經(jīng)渤海灣轉向后，影響華北平原并起“冷墊”作用，來自南方的中高層暖濕空氣與回流冷空氣相互作用后激發(fā)出的中尺度系統(tǒng)和回流冷墊的抬升作用是回流強降水的主要動力來源，而回流強降雪發(fā)生在地面鋒后冷氣團中[1-3]。依據(jù)目前的研究成果，分歧主要集中在回流冷空氣的干濕性質上。例如，張迎新等[4]通過數(shù)值模擬分析后認為，回流冷空氣為“干”氣團；何群英等[5]對2次個例對比分析后指出回流冷空氣為“濕”氣團；而黃鶴等[6]對非典型個例研究后發(fā)現(xiàn)，回流冷空氣在降水前后由“濕冷”轉為“干冷”。此外，張南等[7]指出，中高層大氣中高空槽引導而來的西路冷空氣對回流降水的作用也十分顯著。

選取一次發(fā)生在冀中地區(qū)的典型回流降水過程，利用常規(guī)觀測資料和NCEP 1°×1°再分析資料等，基于HYSPLIT后向軌跡模型，通過分析950、925、850、700 hPa等中低層大氣等壓面上，降水前-120 h（“-”指過去的時間，下同）至降水時段內氣塊的三維移動軌跡以及其溫度和相對濕度的變化特征，進一步明晰東、西路冷空氣和西南暖濕氣流以及本地氣團之間的相互作用機制，并為當?shù)氐念A報預警工作提供借鑒和參考。

1 天氣概況與環(huán)流演變

2014年2月6 —7日，我國中東部地區(qū)迎來一次大范圍雨雪天氣，降水自南向北緩慢推進，冀中地區(qū)的降水主要出現(xiàn)在6日白天至7日下午，過程降水量為中到大雪。

6日08:00 ，歐亞大陸上空500 hPa的環(huán)流形勢為“兩低一高”，中緯度地區(qū)為緯向環(huán)流，其上有多股冷空氣沿西風帶東傳，至20:00，河套西風槽前的西南氣流已經(jīng)控制京津冀地區(qū)。與之相對應，700 hPa河套地區(qū)有一風場的氣旋性環(huán)流維持，同時河北中部有一暖式切變線，切變線南側的偏南氣流，自云貴高原攜帶暖濕氣流不斷北上。此時，850 hPa烏拉爾山冷高壓分裂南下，冷空氣隨偏北氣流自東北平原南下，經(jīng)渤海灣，轉向西行影響華北。地面蒙古冷高壓緩慢東移南壓，河北位于高壓底部，受偏東氣流影響。由此可知，在高空冷空氣東移的過程中，對流層中低層的暖濕氣流疊加在低層偏東風之上，構成回流天氣形勢，大氣環(huán)境逐漸有利于地面降水的出現(xiàn)。

隨后地面上位于河套地區(qū)的低壓倒槽不斷加強并北抬，7日02:00在晉陜蒙交界處出現(xiàn)一中心值為1 062.2 hPa的閉合低壓，冀中南地區(qū)位于低壓倒槽的右側，開始有降水產(chǎn)生。

7日08:00 ，500 hPa河套槽移至山西，京津冀上空仍受西南氣流影響。此時，晉冀交界處的850 hPa出現(xiàn)一風場的氣旋性環(huán)流。受其影響，冀中地區(qū)上空風場的氣旋性切變加強，切變線南側的偏南氣流繼續(xù)在925 hPa的偏東風上爬升，即回流天氣形勢繼續(xù)維持。

7日20:00 ，500 hPa西風槽已經(jīng)東移入海，回流天氣形勢不再維持，降水開始減弱，趨于結束。

2 后向水汽追蹤

基于HYSPLIT后向軌跡模式，對本次過程中氣塊的時空演變進行后向追蹤。如圖1所示，根據(jù)降水時間及落區(qū)，選定113°E～117°E、37°N～40°N區(qū)域，以1°為間隔，共分為20個格點，初始高度分別選取950、925、850、700 hPa，對本次過程中的各層的水汽來源進行模擬，每6 h模擬一次，每次后向追蹤120 h，最后給出所有軌跡聚類結果。

圖1 聚類分析選定的區(qū)域及格點示意圖

如圖2所示，950 hPa等壓面上的氣塊主要來自西西伯利亞（43%）和蒙古國西北部（37%），其余的來自中蒙交界地區(qū)（18%）。各通道的氣塊在-120~-72 h，高度逐漸下降，溫度升高，相對濕度下降，換言之，3支通道內的氣塊在行進過程中逐漸隨高度干絕熱下沉，其中源自中蒙交界處的氣塊由于其原本濕度較小，所以其相對濕度的降幅不如另兩支通道明顯；在-72~-36 h，各通道氣塊的高度略有增加、相對濕度增加、溫度略有下降，此段時間內邊界層內偏東風開始建立，氣塊在渤海灣附近轉向時有所增濕；-36~0 h，雖然溫度依然緩慢下降、高度緩慢增加，但濕度基本維持在較高狀態(tài)，即濕冷的偏東氣流開始緩慢抬升。

圖2 950 hPa各源地氣塊的比例分布及其高度、溫度、相對濕度隨時間的變化情況

不同于950 hPa，925hPa等壓面上氣塊的主要來源是中蒙邊界（占比57%），西西伯利亞的氣塊占比降至33%，另有10%的氣塊來自泰梅爾半島。在-36~0 h，3支通道的氣塊均表現(xiàn)出氣塊小幅抬升，同時相對濕度和溫度分別呈上升和下降趨勢，即在此時段內，上述3支通道內的氣塊也表現(xiàn)為濕冷的偏東風緩慢抬升。而在-36 h之前的時段內，3支通道同樣經(jīng)歷了氣塊干絕熱下沉，只是來自泰梅爾半島的氣塊干絕熱下沉的時段略晚于另外2支通道（圖3）。

圖3 925 hPa各源地氣塊的比例分布及其高度、溫度、相對濕度隨時間的變化情況

由圖4可知，泰梅爾半島及其南部的新西伯利亞地區(qū)為850 hPa等壓面氣塊的主要源地，二者分別占比34%和39%，中蒙邊界處的氣塊占比降至27%。其中，源自泰梅爾半島和新西伯利亞的氣塊同樣表現(xiàn)為先干絕熱下沉，然后隨偏東風濕冷抬升，而源自中蒙邊界的氣塊在-12~0 h的時段內表現(xiàn)為下沉運動，在該時刻溫度和相對濕度也出現(xiàn)了谷值，結合圖4a中氣塊的順時針轉向，可知此時該通道內的氣塊受西路冷空氣的影響。

圖4 850 hPa各源地氣塊的比例分布及其高度、溫度、相對濕度隨時間的變化情況

圖5a給出了700 hPa等壓面上的氣塊軌跡，可知其主要來自青藏高原南側（占比63%），同時有13%的氣塊來自歐洲，另有24%的氣塊來自本地。初始時（-120 h），本地氣塊位于900 hPa以下的近地層大氣中，隨后在本地抬升，在-96~0 h高度增加、溫度下降、濕度增加。結合天氣形勢演變可知，這是本地空氣塊受到東路冷空氣的強迫抬升導致的。而來自歐洲的氣塊在-60~0 h高度下降、溫度升高、濕度下降，則表明高空冷空氣下沉；來自高原南側的氣塊在-60~0 h高度略增加，溫度略下降，濕度增加，可知高空槽經(jīng)過高原時局地濕度增加，然后該濕空氣團隨系統(tǒng)東北移影響河北。

圖5 700 hPa各源地氣塊的比例分布及其高度、溫度、相對濕度隨時間的變化情況

3 結論

（1）本次有東、西2路冷空氣影響冀中地區(qū)，其中東路冷空氣主要影響850 hPa以下各層大氣，西路冷空氣主要影響850 hPa以上層次的大氣，同時本地900 hPa以下邊界層的氣團被抬升至700 hPa，來自青藏高原南部的濕冷氣塊隨700 hPa高空槽也北上影響京津冀地區(qū)。

（2）東路冷空氣的源地主要有3個：一是西北方向的西西伯利亞及蒙古國西部地區(qū)；二是泰梅爾半島及其南部的新西伯利亞地區(qū)；三是中蒙邊界地區(qū)。初始時，3支氣流均為高空干冷氣團，隨后邊干絕熱下沉邊移動，在渤海灣轉向變性，以“濕冷”狀態(tài)在冀中地區(qū)輻合抬升。

（3）西路冷空氣的源地主要為歐洲地區(qū)，其在下沉的過程中溫度增加，濕度也小幅增加，這可能是西路冷空氣與來自青藏高原南側的氣團相遇形成了風場的氣旋性環(huán)流，進而加劇了氣塊的耦合有關。