賀嘉 李康麗 王佳麗

摘要 利用常規(guī)觀測(cè)資料、NCEP-FNL0.25°×0.25°再分析資料、CMA預(yù)報(bào)模式等資料，從天氣實(shí)況、環(huán)流形勢(shì)、物理量場(chǎng)和模式檢驗(yàn)等方面，對(duì)江漢平原2022年1月27—29日大雪天氣過(guò)程進(jìn)行分析，結(jié)果表明：（1）此次大雪過(guò)程受穩(wěn)定的南支槽和東移的高原槽與低層持續(xù)較強(qiáng)冷空氣的共同影響；（2）渦度平流和溫度平流均提供了較好的條件，水汽通量散度也有強(qiáng)烈輻合，但水汽通量高值區(qū)偏南，導(dǎo)致實(shí)況降雪遠(yuǎn)遠(yuǎn)偏弱；（3）此次過(guò)程中CMA模式對(duì)江漢平原南部降水量級(jí)的預(yù)報(bào)效果較好，對(duì)北部預(yù)報(bào)效果較差；（4）CMA模式對(duì)江漢平原附近急流位置預(yù)報(bào)不穩(wěn)定，對(duì)850 hPa溫度場(chǎng)的預(yù)報(bào)效果較好。

關(guān)鍵詞 大雪；GRAPES模式；江漢平原

中圖分類(lèi)號(hào)：P458.1+22 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：2095–3305（2023）12–0-03

2022年1月27日前后發(fā)生在江漢平原（湖北省氣象地理五分區(qū)之一）的降雪過(guò)程，模式預(yù)報(bào)與實(shí)況存在偏差，尤其是雪深預(yù)報(bào)明顯偏大。只有通過(guò)實(shí)況復(fù)盤(pán)分析特征，剖析形成機(jī)理，分析模式的預(yù)報(bào)能力，才能提高冬季過(guò)程、春運(yùn)氣象服務(wù)質(zhì)量。

近年來(lái)，許多專(zhuān)家學(xué)者對(duì)低溫雨雪過(guò)程或模式檢驗(yàn)進(jìn)行了大量研究。針對(duì)長(zhǎng)江流域，徐雙柱等[1]研究發(fā)現(xiàn)GRAPES模式對(duì)長(zhǎng)江流域的預(yù)報(bào)，無(wú)論是降水、天氣形勢(shì)還是物理量都有較強(qiáng)的預(yù)報(bào)能力；GRAPES模式對(duì)級(jí)別較大的降水預(yù)報(bào)容易出現(xiàn)漏報(bào)，而不易出現(xiàn)空?qǐng)?bào)。祁莉等[2]發(fā)現(xiàn)GRAPES模式能較好預(yù)報(bào)出部分寒潮過(guò)程的明顯降溫、高低空環(huán)流形勢(shì)、冷平流的入侵，部分過(guò)程因?yàn)榈匦挝锢碜饔么嬖谝欢ㄕ`差。周慧等[3]通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，GRAPES模式可以比較成功地模擬出南海夏季風(fēng)的暴發(fā)時(shí)間和暴發(fā)后的高、低層風(fēng)場(chǎng)配置，以及季風(fēng)與季風(fēng)雨帶的向北推進(jìn)。

利用NCEP-FNL0.25°×0.25°逐6 h全球再分析資料、常規(guī)觀測(cè)資料和我國(guó)CMA預(yù)報(bào)模式（曾用名GRAPES模式，下同）預(yù)報(bào)等資料，對(duì)2022年1月27—29日江漢平原地區(qū)的大雪過(guò)程檢驗(yàn)分析，剖析模式對(duì)大雪過(guò)程的預(yù)報(bào)能力。

1 天氣實(shí)況

2022年1月26日20：00—29日20：00，江漢平原出現(xiàn)了一次大范圍的雨雪天氣過(guò)程。27日白天，降水相態(tài)主要為雨夾雪，夜間逐漸轉(zhuǎn)為純雪，降雪最強(qiáng)時(shí)段發(fā)生在27日夜間。27日夜間大部地區(qū)出現(xiàn)積雪或道路結(jié)冰；最大積雪深度為6 cm，出現(xiàn)在荊門(mén)站。

2 環(huán)流形勢(shì)及影響系統(tǒng)分析

2.1 系統(tǒng)配置

2022年1月26日20：00—28日500 hPa上（圖1）亞洲中高緯維持“兩槽一脊”形，巴湖以東受東北冷渦和西部的橫槽控制，大范圍低壓環(huán)流位于50°N以北。西西伯利亞地區(qū)高壓脊東移時(shí)擠壓其東側(cè)的橫槽轉(zhuǎn)豎，引領(lǐng)冷空氣南下。27日08：00高原槽和南支槽同位向疊加，青藏高原東部短波槽東移，導(dǎo)致江漢平原出現(xiàn)陰雨雪天氣。直至29日20：00高空槽移出該地區(qū)，降雪才趨于結(jié)束。

中低層主要受低空急流和切變線影響。26日20：00 700 hPa江漢平原位于西南急流軸的西北側(cè)約200 km處。持續(xù)的南北氣流交匯導(dǎo)致切變維持，27日20：00之前只有略微的南北擺動(dòng)。850 hPa偏東氣流逐步加強(qiáng)，27日20：00達(dá)到10 m/s，之后-4.0 ℃等溫線持續(xù)南壓至江漢平原以南。中西伯利亞地區(qū)冷高壓（強(qiáng)度達(dá)1 057.5 hPa以上）持續(xù)存在，其東南側(cè)持續(xù)有冷鋒不斷分裂南下，隨著高空的橫槽轉(zhuǎn)豎，引導(dǎo)冷空氣自河套地區(qū)南下。27日夜間2.0 ℃等溫線南壓至鄂東南，江漢平原降水轉(zhuǎn)成純雪。至29日20：00之后轉(zhuǎn)為高空槽后西北氣流控制，降雪減弱直至停止。

地面上中西伯利亞地區(qū)冷高壓（強(qiáng)度達(dá)1 057.5 hPa以上）持續(xù)存在，其東南側(cè)持續(xù)有冷鋒不斷分裂南下，26日20：00第一條冷鋒已推進(jìn)至華南北部地區(qū)，其后的副冷鋒還在華北地區(qū)。此次降雪過(guò)程前期，內(nèi)蒙古地區(qū)有冷空氣堆積，其西北側(cè)冷高壓中心隨著高空的橫槽轉(zhuǎn)豎，引導(dǎo)冷空氣自河套地區(qū)南下。由于前期冷鋒推至華南，之后副冷鋒南下經(jīng)過(guò)華中地區(qū)時(shí)，27日白天地面2 ℃等溫線在江漢平原擺動(dòng)。27日夜間2 ℃等溫線南壓至鄂東南，江漢平原降水轉(zhuǎn)成純雪。至29日20：00之后轉(zhuǎn)為高空槽后西北氣流控制，降雪減弱直至停止。

2.2 水汽條件

固態(tài)降水發(fā)生之前27日20：00江漢平原水汽通量超過(guò)了3×10-3g/（cm·hPa·s），自北向南顯著增大，江南平原南部降雨區(qū)最強(qiáng)達(dá)到了13×10-3g/（cm·hPa·s）以上。江漢平原強(qiáng)降雪發(fā)生之時(shí)（28日02：00）水汽通量較強(qiáng)輻合區(qū)依然偏南，水汽通量3到4×10-3g/（cm·hPa·s）等值線向南調(diào)整。針對(duì)江漢平原固態(tài)降水發(fā)生較強(qiáng)的區(qū)域，水汽通量散度負(fù)的大值區(qū)范圍較廣，有強(qiáng)烈的輻合條件，但水汽通量高值區(qū)偏南；北部水汽不足，導(dǎo)致降雪量不如預(yù)期。

2.3 溫度平流與渦度平流

27日夜間是積雪最大站點(diǎn)是荊門(mén)站（112.212°E，30.9928°N）。沿112.25°E做垂直剖面圖，27日20：00（圖3a）是大雪發(fā)生之前，28日02：00（圖3b）是大雪發(fā)生時(shí)次。分析發(fā)現(xiàn)受高空槽前強(qiáng)正渦度平流影響，對(duì)應(yīng)近地層（925 hPa以下），尤其是江漢平原范圍內(nèi)的29.5 °N～31°N區(qū)域有負(fù)渦度平流區(qū)。強(qiáng)降水發(fā)生之前（27日20：00），950 hPa附近存在超過(guò)-1.5×10-8s-1的負(fù)渦度平流中心，其上層偏北0.5個(gè)緯度的區(qū)域存在強(qiáng)渦度平流中心；700 hPa及其之上存在較強(qiáng)的暖平流，中低層大部由冷平流控制，但近地層仍存在較薄的暖平流區(qū)，結(jié)合溫度層結(jié)，不利于固態(tài)降水發(fā)生。28日02：00低層負(fù)渦度平流變?nèi)踝儽。?00～500 hPa為強(qiáng)西南風(fēng)，使得正渦度平流中心區(qū)北抬了0.5個(gè)緯度；強(qiáng)暖平流區(qū)下邊界800 hPa以下，范圍擴(kuò)大且暖平流層較厚，而之前較厚的冷平流層被壓制，29°～31.5°N范圍內(nèi)全被強(qiáng)冷平流控制。隨著中層較強(qiáng)渦度平流區(qū)北抬，暖平流區(qū)變厚，壓制冷平流區(qū)在地面至925 hPa范圍，暖平流沿著強(qiáng)冷平流滑升等多重條件為強(qiáng)降雪發(fā)生提供了有力的動(dòng)力和熱力條件。

3 模式檢驗(yàn)

3.1 降水強(qiáng)度和落區(qū)檢驗(yàn)

針對(duì)長(zhǎng)江流域，徐雙柱等[1]研究發(fā)現(xiàn)GRAPES模式對(duì)長(zhǎng)江流域的預(yù)報(bào)，無(wú)論是降水、天氣形勢(shì)還是物理量都有較強(qiáng)的預(yù)報(bào)能力；GRAPES模式對(duì)級(jí)別較大的降水預(yù)報(bào)容易出現(xiàn)漏報(bào)，而不易出現(xiàn)空?qǐng)?bào)。在本次過(guò)程中，700 hPa江漢平原北部的比濕預(yù)報(bào)均在2～4 g/kg，對(duì)江漢平原南部的預(yù)報(bào)較強(qiáng)一些，為4-6 g/kg。而在850 hPa，江漢平原南部的水汽條件較700 hPa要差一些；從整層可降水量來(lái)看，模式對(duì)江漢平原的預(yù)報(bào)值均在15 mm以上，南部水汽條件更好，CMA全球模式對(duì)20 mm以上的預(yù)報(bào)范圍較小。本次過(guò)程雨雪較強(qiáng)時(shí)段27日20：00—28日20：00CMA全球模式對(duì)江漢平原南部雨量預(yù)報(bào)偏強(qiáng)；CMA模式在江漢平原北部預(yù)報(bào)出小雪，在南部預(yù)報(bào)出中到大雪，CMA模式對(duì)北部降雪量級(jí)的預(yù)報(bào)偏弱。對(duì)比模式臨近3個(gè)時(shí)次的降雪量預(yù)報(bào)，CMA模式對(duì)北部的預(yù)報(bào)由暴雪逐步調(diào)整為小雪，波動(dòng)較大，對(duì)南部的調(diào)整略小。在實(shí)際工作中，傾向于選擇近期預(yù)報(bào)結(jié)果更為穩(wěn)定、準(zhǔn)確率較高的模式作為參考，同時(shí)，還需要綜合分析多家模式產(chǎn)品進(jìn)行人工技術(shù)訂正[2-5]。

3.2 風(fēng)場(chǎng)檢驗(yàn)

700 hPa的風(fēng)場(chǎng)預(yù)報(bào)（圖4），模式對(duì)西南急流的預(yù)報(bào)范圍與實(shí)況較吻合，主要在貴州至浙江一帶，隨著時(shí)間的推移，急流中心增強(qiáng)、急流帶加寬，為降水發(fā)生提供了充足的水汽和能量。27日20：00切變線位于陜西上空，隨冷空氣南下逐漸南移，呈東北—西南向，28日20：00位于鄂西北上空，CMA模式對(duì)27日20：00的切變線位置預(yù)報(bào)略偏南，預(yù)報(bào)的移動(dòng)速度較實(shí)況偏慢。28日08：00，模式對(duì)江漢平原北部的風(fēng)速預(yù)報(bào)略偏弱，南部風(fēng)速預(yù)報(bào)相比偏強(qiáng)。

850 hPa（圖略）模式的風(fēng)速預(yù)報(bào)與實(shí)況較為一致，27日20：00和28日08：00，江漢平原的風(fēng)向?qū)崨r以偏東風(fēng)為主，而模式預(yù)報(bào)的偏北風(fēng)分量較大。臨近3個(gè)時(shí)次起報(bào)的風(fēng)場(chǎng)預(yù)報(bào)，CMA全球模式對(duì)急流位置的調(diào)整較不穩(wěn)定，但都是往減弱的方向調(diào)整。

3.3 溫度場(chǎng)檢驗(yàn)

27日20：00—28日20：00，江漢平原700 hPa溫度場(chǎng)實(shí)況基本處于0 ℃線以上，北部部分地區(qū)在-4.0 ℃線以上。通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，27日20：00 CMA模式0 ℃線的預(yù)報(bào)偏南，28日08：00模式對(duì)江漢平原中部的-4.0 ℃線預(yù)報(bào)偏西，而28日20：00 CMA全球模式對(duì)-4 ℃線的預(yù)報(bào)略偏南。模式對(duì)冷空氣的降溫強(qiáng)度預(yù)報(bào)小于實(shí)際降溫。比較之下，模式對(duì)850 hPa上江漢平原附近的溫度線預(yù)報(bào)效果較好。祁莉等[2]發(fā)現(xiàn)GRAPES模式能較好預(yù)報(bào)出部分寒潮過(guò)程的明顯降溫、高低空環(huán)流形勢(shì)及冷平流的入侵，部分過(guò)程因?yàn)榈匦挝锢碜饔么嬖谝欢ㄕ`差。

3.4 水汽條件檢驗(yàn)

CMA模式將700 hPa上江漢平原北部的比濕預(yù)報(bào)均在2～4 g/kg，江漢平原南部的稍強(qiáng)于北部，為4～6 g/kg。而在850 hPa上江漢平原南部的水汽條件較700 hPa要差一些；從整層可降水量來(lái)看，模式對(duì)江漢平原的預(yù)報(bào)值在15 mm以上，亦是南部水汽條件更好。與實(shí)況相比較，CMA模式在江漢平原南部的預(yù)報(bào)偏強(qiáng)。

4 結(jié)論

（1）2022年1月27—29日江漢平原主要受500 hPa南支槽和高原槽、中低層切變線、西南急流、較強(qiáng)的低空東風(fēng)急流、地面冷高壓的共同影響，提供了有利大雪發(fā)生的條件。

（2）實(shí)況較本地預(yù)報(bào)偏弱，分析發(fā)現(xiàn)，地面溫度差異導(dǎo)致雪深較小，雖然渦度平流和溫度平流均提供了較好的條件，同時(shí)水汽通量散度也有強(qiáng)烈的輻合，但實(shí)況水汽通量高值區(qū)偏南，導(dǎo)致降雪量和最大雪深都遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于本地預(yù)報(bào)值。

（3）CMA全球模式對(duì)江漢平原南部降雪量級(jí)的預(yù)報(bào)效果較好，對(duì)北部預(yù)報(bào)效果較差，由于臨近時(shí)次的調(diào)整變化大，較不穩(wěn)定，在實(shí)際工作中，對(duì)預(yù)報(bào)員的輔助參考可能會(huì)造成一定的影響，還需要結(jié)合經(jīng)驗(yàn)和多家模式進(jìn)行訂正。

（4）CMA全球模式在風(fēng)場(chǎng)預(yù)報(bào)上，急流范圍預(yù)報(bào)效果較好，強(qiáng)度上與實(shí)況有一定偏差，預(yù)報(bào)切變線的移動(dòng)速度較實(shí)況偏慢。由于臨近時(shí)次對(duì)江漢平原附近急流位置預(yù)報(bào)的不穩(wěn)定，水汽條件的變化也較大，較不利于預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性。CMA全球模式對(duì)850 hPa上江漢平原附近的溫度線預(yù)報(bào)效果較好。

參考文獻(xiàn)

[1] 徐雙柱，張兵，諶偉.GRAPES模式對(duì)長(zhǎng)江流域天氣預(yù)報(bào)的檢驗(yàn)分析[J].氣象， 2007，33（11）：65-71.

[2] 祁莉，馬瓊，張文君.GRAPES模式對(duì)2011/2012年冬季寒潮天氣過(guò)程預(yù)報(bào)能力的檢驗(yàn)[J].大氣科學(xué)學(xué)報(bào)，2017，40（6）： 791-802.

[3] 周慧，朱國(guó)強(qiáng)，陳江民，等.GRAPES模式對(duì)西南季風(fēng)暴發(fā)的數(shù)值模擬及初值影響試驗(yàn)[J].熱帶氣象學(xué)報(bào)，2010，26（1）： 98-104.

[4] 張旭，孫寶利，白佳寧，等.阜新地區(qū)東北冷渦多模式降水預(yù)報(bào)檢驗(yàn)[J].氣象與環(huán)境學(xué)報(bào)，2021，37（3）：19-24.

[5] 陳利偉，吳志岐，楊彭懷，等.寧夏2018年第一場(chǎng)連陰雪天氣過(guò)程5種數(shù)值模式降水預(yù)報(bào)能力對(duì)比[J].農(nóng)業(yè)科技與信息，2021（1）：24-26.