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《干旱氣象雜志》2016年第5期

摘要:

利用常規(guī)天氣資料和雷達(dá)資料對(duì)遼寧省2次不同影響系統(tǒng)暴雪過程的雷達(dá)回波特征及成因進(jìn)行分析。結(jié)果表明:倒槽暴雪和蒙古氣旋暴雪的雷達(dá)回波特征存在明顯差異。倒槽暴雪時(shí)速度零線總體呈直線經(jīng)過測(cè)站，風(fēng)廓線上偏北風(fēng)冷墊厚(1．5km)，強(qiáng)冷空氣南下形成的強(qiáng)動(dòng)力和持續(xù)降溫作用觸發(fā)降雪，雖然低層強(qiáng)冷空氣下沉不利于降雪維持，但中層西南風(fēng)增強(qiáng)和南北風(fēng)徑向輻合造成的輻合上升運(yùn)動(dòng)使得降雪維持并產(chǎn)生暴雪;在倒槽暴雪中，冷墊最厚、中低層西南風(fēng)速最大提前于強(qiáng)降雪5h，對(duì)暴雪預(yù)報(bào)預(yù)警有先兆意義。蒙古氣旋暴雪降雪時(shí)速度零線由明顯的“S”型迅速轉(zhuǎn)為反“S”型，雖然風(fēng)廓線上東北風(fēng)冷墊淺薄，但由于降雪過程中總體維持偏南氣流，有利于氣旋暴雪產(chǎn)生;暖空氣沿邊界層冷墊的爬升增強(qiáng)了邊界層動(dòng)力作用;基本速度的旋轉(zhuǎn)特征，表明冷暖空氣交匯，輻合上升運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)，當(dāng)基本速度總體呈現(xiàn)偏北氣流特征時(shí)降雪接近結(jié)束，這和倒槽暴雪明顯不同，倒槽暴雪降雪時(shí)基本速度始終維持偏北氣流特征。

關(guān)鍵詞:

雷達(dá)回波特征;徑向速度;風(fēng)廓線;冷墊;中層輻合

引言

暴雪災(zāi)害是遼寧省冬季的主要?dú)庀鬄?zāi)害，不但對(duì)交通、電力和設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等造成影響，也會(huì)嚴(yán)重威脅到人民生命安全。遼寧東部是東北暴雪集中出現(xiàn)區(qū)域之一，近幾十年來暴雪量呈現(xiàn)出一定的增加趨勢(shì)［1］，暴雪過程次數(shù)也呈上升趨勢(shì)［2］。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，暴雪的影響更加顯著。據(jù)遼寧省氣象臺(tái)對(duì)1971—2011年遼寧暴雪的統(tǒng)計(jì)分析表明，遼寧省暴雪的4種天氣學(xué)分型中，倒槽型和蒙古氣旋南路型占67．1%，因此有必要對(duì)這2種類型的暴雪天氣進(jìn)行深入研究。近年來多普勒雷達(dá)在暴雪觀測(cè)中得到廣泛應(yīng)用。方海義等［3］指出河北特大暴雪中的切變回流降雪雷達(dá)回波呈混合云(對(duì)流性層云和積云)回波特征，西風(fēng)槽降雪雷達(dá)回波呈層狀云回波特征且無0℃層亮帶;易笑園［4］和劉建勇［5］等指出暴雪的降雪回波形態(tài)具有人字形和帶狀結(jié)構(gòu)，降雪回波頂高在3～4km，強(qiáng)降雪回波強(qiáng)度在35～40dBZ，具有短時(shí)弱對(duì)流特征;王榮基等［6］分析遼寧東南部大連地區(qū)的暴雪天氣雷達(dá)徑向速度回波特征時(shí)，指出暖式切變型暴雪過程中速度零線從“S”型不明顯到明顯，最后轉(zhuǎn)為反“S”型和輻散式“弓”型，暴雪發(fā)生時(shí)近地面層常常伴有東風(fēng)或東北風(fēng)形成的冷墊［7－8］，冷墊高度在1．2km及以下。2011年11月18日和22日，遼寧省中東部分別出現(xiàn)倒槽型和蒙古氣旋型暴雪天氣，本文使用常規(guī)高空地面觀測(cè)資料及沈陽與營口的雷達(dá)觀測(cè)資料，對(duì)2場(chǎng)暴雪天氣過程進(jìn)行分析診斷。

1天氣實(shí)況與環(huán)流形勢(shì)

1．1倒槽型暴雪

2011年11月17—18日，遼寧中部和東北部出現(xiàn)雨轉(zhuǎn)暴雪天氣，受倒槽影響，降雪發(fā)生在強(qiáng)偏北冷空氣南下過程中，此次過程具有降雪集中、強(qiáng)度大的特點(diǎn)。17—18日午前以降雨為主，降雪主要發(fā)生在18日14:00—20:00(北京時(shí)，下同)，最大雪強(qiáng)為3．5mm•h－1，最大降雪出現(xiàn)在遼陽為16mm。11月18日500hPa巴爾克什湖地區(qū)高壓脊強(qiáng)烈發(fā)展，脊前貝加爾湖地區(qū)的橫槽轉(zhuǎn)豎，與河套地區(qū)槽合并加強(qiáng)形成高空深槽，遼寧位于深槽前，產(chǎn)生降水的動(dòng)力條件好(圖略);850hPa槽前與海上高壓之間形成長達(dá)1500km的西南風(fēng)急流，這在冬季比較罕見(圖1a)，為降水提供了豐富的水汽和熱能。850hPa遼寧上空強(qiáng)烈的冷暖空氣對(duì)峙，形成斜壓性很強(qiáng)的強(qiáng)鋒區(qū)，溫度梯度達(dá)到2．9℃•(100km)－1(圖1b)，這在倒槽型暴雪中也很少見，使得遼寧上空輻合動(dòng)力作用非常強(qiáng)，上升運(yùn)動(dòng)明顯;地面倒槽和冷鋒之間距離較近，兩者相互作用增強(qiáng)地面抬升作用(圖1c)，為暴雪的出現(xiàn)提供了有利的環(huán)流背景。

1．2蒙古氣旋型暴雪

2011年11月22日，受蒙古氣旋暖鋒影響，除大連地區(qū)和丹東南部地區(qū)，遼寧其他地區(qū)都出現(xiàn)降雪，其中遼寧北部到東北部出現(xiàn)暴雪，降雪集中在14:00—23:00，最大雪強(qiáng)為2．5mm•h－1，最大降雪出現(xiàn)在開原(20mm)。11月22日氣旋型暴雪過程中，500hPa貝加爾湖地區(qū)西部的高壓脊強(qiáng)烈發(fā)展，脊前貝加爾湖地區(qū)到蒙古地區(qū)階梯槽東南移，冷空氣持續(xù)南下。850hPa槽前形成從渤海到遼寧長達(dá)750km的西南急流，急流將黃、渤海的水汽輸送到遼寧上空，為降雪提供了一定的水汽條件(圖1d);850hPa華北為斜壓性強(qiáng)的鋒區(qū)，溫度梯度達(dá)到1．5℃•(100km)－1，遼寧處于高空暖脊控制下，有利于地面氣旋生成發(fā)展(圖1e);22日14:00—20:00，地面蒙古氣旋暖鋒到達(dá)遼寧中東部，暖鋒北部東北冷空氣與暖濕空氣結(jié)合，加上內(nèi)蒙東部的副冷鋒后部西北冷空氣的補(bǔ)充，蒙古氣旋暖鋒附近降雪加強(qiáng)(圖1f)。兩場(chǎng)暴雪降雪前期均有暖濕水汽輸送，當(dāng)?shù)蛯託庑⑶凶兒透呖盏筒垡七^遼寧時(shí)，造成中低層和近地面層空氣的強(qiáng)烈抬升，從而產(chǎn)生強(qiáng)降雪天氣。

2暴雪天氣雷達(dá)回波特征

2．1基本反射率

對(duì)雷達(dá)基本反射率因子產(chǎn)品(圖略)分析，看到2次暴雪的基本反射率區(qū)別不大，都呈現(xiàn)為典型的層狀云降水回波特點(diǎn)，回波強(qiáng)度分布比較均勻，邊緣模糊，片狀回波中夾雜一些對(duì)流回波，兼有混合性特征，雨雪區(qū)之間沒有明顯區(qū)別。整個(gè)降雪期間大部分回波強(qiáng)度在15～33dBZ之間，回波頂高在4km以下。根據(jù)遼寧地區(qū)回波與降水強(qiáng)度的對(duì)應(yīng)關(guān)系(Z－R關(guān)系)可知，降水強(qiáng)度約1～2mm•h－1，由于夾雜著弱對(duì)流回波，最大降水強(qiáng)度達(dá)到2．5～3．5mm•h－1。

2．2基本速度

倒槽型降雪的基本速度特征是速度場(chǎng)呈現(xiàn)偏北風(fēng)速度輻合特征，中層維持強(qiáng)南北風(fēng)徑向速度輻合，降雪前冷墊形成，降雪時(shí)冷墊深厚(1．5km)。蒙古氣旋型暴雪基本速度呈現(xiàn)旋轉(zhuǎn)輻合的特征，降雪開始后，淺薄冷墊(0．6～0．9km)逐漸形成。2011年11月17日營口雷達(dá)站上空徑向速度場(chǎng)呈現(xiàn)均勻西南氣流特征，徑向速度零線呈較強(qiáng)的“S”型彎曲，暖平流強(qiáng)盛，為暖區(qū)降雨。18日02:48近地面層已經(jīng)轉(zhuǎn)為偏北風(fēng)，之后逐漸向邊界層擴(kuò)展，形成冷墊(圖2a);隨著偏北氣流的擴(kuò)展，到09:57的速度圖上出現(xiàn)風(fēng)速核，形成弱的“牛眼”結(jié)構(gòu)，沿著“牛眼”結(jié)構(gòu)，測(cè)站的南側(cè)中層出現(xiàn)速度模糊，表明偏北風(fēng)很大，垂直風(fēng)切變較大，有利于降水發(fā)生(圖2b)，同時(shí)冷墊增厚增強(qiáng)，低層(1．5km)以下的偏北風(fēng)很強(qiáng)，構(gòu)成的冷下墊面冷卻低層大氣，暖濕空氣也受冷墊強(qiáng)迫抬升，有利于之后的雨轉(zhuǎn)雪，11:33(圖2c)，零徑向速度線變?yōu)闁|西向的直線，說明低層暖平流減弱，冷空氣向南擴(kuò)散，流入速度大于流出速度，出現(xiàn)偏北氣流的徑向輻合特征，降雨逐漸轉(zhuǎn)為降雪，中層有西南風(fēng)和偏北風(fēng)的徑向輻合，且逐漸增強(qiáng)并維持到17:00;13:03(圖2d)，零徑向速度線仍為直線型，低層持續(xù)的冷平流造成氣溫不斷下降，降雪范圍擴(kuò)大、強(qiáng)度加強(qiáng);18日20:00徑向速度圖上表現(xiàn)為一致的偏北風(fēng)，此時(shí)降雪基本結(jié)束。11月22日降水初期，徑向速度圖上表現(xiàn)為均勻的西南氣流，沈陽雷達(dá)站附近(50km以內(nèi))零徑向速度線具有較明顯的“S”型彎曲特征，低層暖平流強(qiáng)盛;22日13:20(圖2e)，近地面層(500m以下)徑向速度圖上表現(xiàn)為偏南風(fēng)開始逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，分離出東南氣流，降雨逐漸轉(zhuǎn)為降雪;15:32(圖2f)，東南氣流轉(zhuǎn)為偏東氣流，預(yù)示冷墊將形成;17:59(圖2g)，繼續(xù)轉(zhuǎn)為偏北風(fēng)，范圍擴(kuò)大，風(fēng)向的轉(zhuǎn)變表明地面低壓在沈陽雷達(dá)站南側(cè)經(jīng)過，雷達(dá)站位于地面低壓頂部。同時(shí)低層出現(xiàn)強(qiáng)度較弱的“牛眼”結(jié)構(gòu)，表明高度較低的冷墊已經(jīng)形成。近地面層以上維持強(qiáng)的西南風(fēng)，暖濕氣流輸送仍然強(qiáng)盛，且有近地面層冷墊的抬升作用，此時(shí)段降雪達(dá)到最強(qiáng)，對(duì)應(yīng)基本反射率此時(shí)也達(dá)到最強(qiáng)。之后近地面層偏北風(fēng)逐漸加強(qiáng)，并向上擴(kuò)展;21:29(圖2h)，近地面零速度線轉(zhuǎn)為反“S”型，整體呈“弓形”輻散偏北氣流，造成低空暖濕輸送減弱，降雪隨之減弱。

2．3風(fēng)廓線產(chǎn)品

由風(fēng)廓線產(chǎn)品(圖3a)可以看出，11月17日營口雷達(dá)站上空為一致的偏南氣流，風(fēng)向隨高度順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，近地面層(0．3km)風(fēng)速達(dá)到12m•s－1，風(fēng)速向上逐漸增大，暖濕氣流輸送非常強(qiáng)盛;18日凌晨開始營口雷達(dá)站上空整層風(fēng)速開始減小，同時(shí)低層(1km以下)風(fēng)向開始逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，暖濕氣流輸送減弱，降雨減弱;18日05:00，1km以下轉(zhuǎn)為東北風(fēng)，冷空氣開始南侵，近地面冷墊形成。同時(shí)3km高度上西南風(fēng)再次加強(qiáng)，說明在低層冷空氣加強(qiáng)南侵的同時(shí)中層暖濕氣流輸送也在加強(qiáng)，預(yù)示降水將加強(qiáng)并將持續(xù);18日08:00，0℃層高度為1．8km;09:00左右，1．5km高度上風(fēng)向轉(zhuǎn)為偏東，0．6km東北風(fēng)速達(dá)到18m•s－1，低空被冷氣團(tuán)控制，冷墊增厚，降水逐漸轉(zhuǎn)為降雪，此時(shí)3．4km高度上西南風(fēng)繼續(xù)增強(qiáng)和維持，風(fēng)速達(dá)到16m•s－1，風(fēng)的垂直切變很大，有利于垂直運(yùn)動(dòng)發(fā)展，表明中低空冷暖空氣強(qiáng)烈對(duì)峙;11:00后1．5km以上風(fēng)向開始順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，高空槽接近雷達(dá)站上空，降雪逐漸增強(qiáng)并持續(xù);18:12，3km高度上西南風(fēng)轉(zhuǎn)為西北風(fēng)，暖濕氣流輸送結(jié)束，降雪趨于停止。由圖3b看出，22日12:42，降水開始時(shí)沈陽雷達(dá)站上空整層為一致的西南氣流并隨高度順轉(zhuǎn)，0．9～1．5km高度上風(fēng)速達(dá)到12m•s－1，整層暖平流有利于降雨，12:48開始0．6km和0．9km高度上風(fēng)向開始逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，到19:11先后轉(zhuǎn)為東北風(fēng)，說明受到地面氣旋影響。其中15:32—18:36，1．5～1．8km高度上偏南風(fēng)速增強(qiáng)到10m•s－1，暖濕輸送增強(qiáng)，有利于降水，此時(shí)段近地面層風(fēng)向逐漸轉(zhuǎn)為偏北風(fēng)，形成厚達(dá)0．6km的冷墊，冷空氣抬升作用增強(qiáng)，對(duì)應(yīng)雷達(dá)反射率因子產(chǎn)品上雷達(dá)回波達(dá)到最強(qiáng)，也是降雪最強(qiáng)時(shí)段。19:59—21:05，1．2km高度上風(fēng)向開始順時(shí)針轉(zhuǎn)為偏西風(fēng)，說明低層切變到達(dá)雷達(dá)站上空，1．2km以上各層風(fēng)向也做順時(shí)針旋轉(zhuǎn)且隨高度增加風(fēng)向旋轉(zhuǎn)開始時(shí)間逐漸拖后，表明1．2km以上是后傾的低槽東移，這時(shí)0．6km東北風(fēng)速增大到14m•s－1，冷墊高達(dá)0．9km，在高空槽和低層切變的作用下，降雪又有所加強(qiáng)。倒槽降雪天氣冷墊形成早，發(fā)展深厚達(dá)到1．5km。同時(shí)中低層西南風(fēng)增大了8m•s－1，增大非常明顯，維持時(shí)間長，3．4km處西南風(fēng)最大達(dá)到16m•s－1，冷墊形成和中低層西南風(fēng)加大提前于強(qiáng)降雪9h，冷墊達(dá)到最厚及中低層西南風(fēng)達(dá)到最大的時(shí)間提前于強(qiáng)降雪5h，這對(duì)于暴雪的預(yù)報(bào)預(yù)警有前兆意義。氣旋暴雪開始降雪時(shí)沒有明顯的冷墊，降雪加強(qiáng)時(shí)，低層西南風(fēng)增大并維持，1．2km處最大風(fēng)速達(dá)到10m•s－1，冷墊達(dá)到0．9km，較淺薄。強(qiáng)降雪在冷墊形成和西南風(fēng)加大時(shí)開始。

3結(jié)論和討論

(1)2次暴雪過程降雪前期速度零線都呈現(xiàn)“S”型彎曲，降水過程中零徑向速度“S”型彎曲轉(zhuǎn)為反“S”型彎曲，基本速度場(chǎng)上呈現(xiàn)“牛眼”結(jié)構(gòu)特征。風(fēng)廓線產(chǎn)品上都出現(xiàn)不同厚度的冷墊，表明中低層偏北氣流的存在和侵入，使得低層大氣變冷，起到降低邊界層氣溫和抬升暖濕空氣的作用，同時(shí)大氣穩(wěn)定度增強(qiáng)，在基本反射率圖上表現(xiàn)為典型的層狀云降水回波，具有穩(wěn)定性降水的性質(zhì)。

(2)降雪物理機(jī)制的不同，使得倒槽暴雪和蒙古氣旋暴雪在雷達(dá)回波圖上顯示出不同的特征。基本速度場(chǎng)上倒槽暴雪過程中速度零線總體呈直線經(jīng)過測(cè)站，呈偏北風(fēng)速度輻合，中層出現(xiàn)南北徑向速度輻合，風(fēng)廓線上偏北風(fēng)冷墊厚(1．5km)。這是由于降雪前暖層深厚，強(qiáng)冷空氣南下的持續(xù)降溫和強(qiáng)動(dòng)力作用，冷卻抬升深厚暖層中的暖空氣，引起降雪;中層西南風(fēng)的增強(qiáng)，與北風(fēng)的徑向輻合，使得降雪維持達(dá)到暴雪量級(jí)。基本速度場(chǎng)上蒙古氣旋暴雪過程中速度零線由明顯的“S”型轉(zhuǎn)為反“S”型彎曲，總體呈偏南氣流特征，風(fēng)廓線上東北風(fēng)冷墊淺薄，由于偏南氣流持續(xù)補(bǔ)充暖濕空氣，有利于濕度條件不十分充足的氣旋暴雪的產(chǎn)生;受低層氣旋影響，冷暖空氣交匯造成輻合上升使得基本速度在低層出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)特征。

(3)倒槽暴雪基本速度場(chǎng)上牛眼結(jié)構(gòu)中心高，中層偏南風(fēng)強(qiáng)，垂直切變大，對(duì)流性強(qiáng)一些，雪強(qiáng)比蒙古氣旋降雪大。倒槽暴雪中風(fēng)廓線產(chǎn)品上冷墊達(dá)到最厚、中層西南風(fēng)速達(dá)到最大的時(shí)間提前強(qiáng)降雪5h，這對(duì)強(qiáng)降雪臨近預(yù)報(bào)預(yù)警有先兆意義。

參考文獻(xiàn)：

［1］董嘯，周順武，胡中明，等．近50年來東北地區(qū)暴雪時(shí)空分布特征［J］．氣象．2010，36(12):74－79．

［2］閻琦，蔣大凱，陳傳雷，等．1960—2009年遼寧區(qū)域性暴雪氣候特征［J］．氣象與環(huán)境學(xué)報(bào)，2012，28(4):43－48．

［3］方海義，楊書運(yùn)．2009年晚秋河北特大暴雪多普勒雷達(dá)特征分析［J］．高原氣象，2012，31(4):1110－1118．

［4］易笑園，李澤椿，朱磊磊，等．一次β－中尺度暴風(fēng)雪的成因及動(dòng)力熱力結(jié)構(gòu)［J］．高原氣象，2010，29(2):531－538．

［5］劉建勇，顧思南，徐迪峰．一次致災(zāi)大暴雪的多尺度系統(tǒng)配置及落區(qū)分析［J］．高原氣象，2013，32(1):201－210．

［6］王榮基，王樹雄，蔣曉薇，等．2001—2010年大連地區(qū)暴雪天氣與雷達(dá)回波特征分析［J］．氣象與環(huán)境學(xué)報(bào)，2012，28(5):65－70．

［7］楊曉霞，吳煒，萬明波，等．山東省兩次暴雪天氣的對(duì)比分析［J］．氣象，2012，38(7):868－876．

［8］陳雪珍，慕建利，趙桂香，等．華北暴雪過程中的急流特征分析［J］．高原氣象，2014，33(5):1305－1314．

作者:盧秉紅 楊青 高松影 韓江文 閻琦 梁寒 蘇航 劉碩 單位:遼寧省人工影響天氣辦公室 沈陽中心氣象臺(tái) 遼寧省丹東市氣象臺(tái)