“2014.02”贵州强降雪天气过程物理量诊断分析

周文钰，张东海

(1.安顺市气象台，贵州安顺 561000；2.贵州省气候中心，贵州贵阳 550002)

“2014.02”贵州强降雪天气过程物理量诊断分析

周文钰1，张东海2

(1.安顺市气象台，贵州安顺 561000；2.贵州省气候中心，贵州贵阳 550002)

利用常规观测资料、NCEP1°×1°的6h再分析资料，对2014年2月18日贵州大范围强降雪天气的天气形势和物理场进行分析，着重探讨了强降雪时段初期(18日02时)主要积雪区(26°～28°N)的物理量配置情况。结果表明:此次降雪过程是在500 hPa阶梯槽、700 hPa切变线和中低空强西南急流以及低层冷空气有效配合下产生的。强降雪主要出现在18日02时至08时，贵州中部(26°～28°N)为主要积雪区，暴雪站分布于27°N线上，强降雪时段各物理量场显示其强度中心皆位于27°N附近，主要积雪区(26°～28°N)物理量配置呈现出:深厚的冷平流(中心值≤－80×10－5℃·s－1)；低层有不稳定层结；700 hPa水汽通量高值区(中心值≥18 g·hPa－1·cm－1·s－1)、比湿大值区(中心值≥7 g/kg)和高能区(θse中心值≥330 K)，低层水汽辐合强烈(中心值≤－4×10－7g·cm－2·hPa－1·s－1)；高层辐散(中心值≥8×10－5·s－1)大于中低层辐合(中心值≤－6×10－5·s－1)；上升运动强烈且深厚(中心值≤－1.2×10－2hPa·s－1)；湿层深厚(450 hPa以下为湿度值≥92%)。

贵州中部(26°～28°N)；强降雪；天气形势；物理量配置

0 引言

贵州位于中国西南部云贵高原东侧，冬季多以冻雨天气为主，降雪天气偶有出现，但由降雪产生的积雪、路面湿滑和道路结冰等现象往往对交通运输和人民生命安全等带来不利影响。2014年2月18日一次大范围强降雪天气导致贵阳、遵义、安顺等地道路封闭，机场因跑道积雪关闭。对于贵州降雪天气，有专家进行过专门研究:曾维等[1]对贵州7个典型降雪个例进行环流背景及层结条件分析进行分析，指出贵州强降雪天气预报着眼点主要有冷空气强度、引导系统、南支槽；何玉龙等[2]分析了贵阳降雪和凝冻天气的大气层结特征，得出降雪需要的水汽条件更高；凝冻天气时，地面气温多在0℃以下，而降雪天气时地面气温多在－3～3℃之间。宋丹[3]等归纳出造成贵州降雪天气可以分为4种类型，分别是北脊南槽型、横槽南支型、平直多波动型和高空急流型。这些研究多是对贵州降雪的环流形势特征和物理量场配置进行归纳，并未总结出与贵州降雪相关的物理量指标。本文利用常规观测资料、NCEP1°×1°的6 h再分析资料，在参考前述经验的基础上分析2月18日贵州这一次强降雪过程，总结此次过程的物理量配置及相应的物理量数值，旨在能对贵州降雪的强度及落区预报提供更多有用的参考依据。

1 降雪实况

2014年2月18日贵州出现了大范围降雪天气，除赤水和罗甸外，其余83站均观测到降雪。2月17日20时至18日20时，贵州共出现6站暴雪(积雪深度≥10 cm)，19站大雪(积雪深度5～10 cm)，18站中雪(积雪深度3～5 cm)，40站小雪(积雪深度＜3 cm)；地面观测资料显示17日20时贵州北部威宁、道真、正安、习水观测到雨夹雪，18日02时贵阳观测到雨夹雪，18日08时贵州64站出现降雪，南部边缘地区以降雨为主，中雪级别以上降雪集中在贵州中部，贵州北部降雪开始减弱，20时全省降雪基本停止；强降雪主要集中在18日02时至08时。2月18日积雪深度分布图(图1)显示此次过程积雪主要集中在贵州中部一线，暴雪站分布于27°N线上，最大积雪深度为11 cm，出现在开阳、瓮安、黄平。

图1 2014年2月18日积雪深度分布图(单位:cm，“▲”表示暴雪站)Fig.1 The distribution of snow dep th on 18 Feb ruary 2014(unit:cm；“▲”:snowstorm station)

2 环流形势分析

2月17日08时降雪前，500 hPa亚洲高纬度地区为庞大的冷涡，冷涡中心位于中西伯利亚高原的西北方，强度值达4900 gpm并有 －45℃的冷中心与之配合，孟加拉湾南支槽位于90°E附近，槽前在20°～30°N有≥20 m/s的强西南急流带。17日20时(图2a)500 hPa贝加尔湖至新疆盆地的低槽与川陕一带的低槽呈阶梯槽分布，引导高纬冷涡中强冷空气南下，贵州受孟湾南支槽前强西南急流控制，贵阳站风速达38 m/s，500 hPa的－10℃线压至贵州南部边界附近，贵州已基本满足冰晶产生的条件；700 hPa在20°～30°N亦有一条≥12 m/s的西南急流带，该西南急流与经新疆甘肃南下的偏北气流交汇于川渝鄂一带，形成明显的横切变，贵州处于切变线南侧西南急流中，贵阳站风速24 m/ s；850 hPa从南海经广西有≥12 m/s的偏南急流指向贵州，与东北冷空气相遇在贵州南部形成东西向切变。700 hPa和850 hPa的0℃线位于贵州北部，此时贵州北部观测到雨夹雪，其余地区以降雨为主。18日08时(图2b)川陕低槽

受槽后冷平流影响发展加强，槽线从山东横跨至川东一带，槽前西南急流维持，贵阳风速减小至28 m/s；700 hPa横切变南压至贵州北部，强降雪区(贵州中部一线)紧靠于横切变南侧；850 hPa切变线移出贵州，温度槽移至贵州东部，贵阳偏北风速度达12 m/s，低层冷平流加强，850 hPa的0℃线移至广西境内，但700 hPa的0℃线未压过贵州南部，贵州南部边界附近仍然以降雨为主；20时700 hPa横切变移至黔桂交界，贵州低层转偏东北气流控制，降雪趋于结束。

图2 2014年2月17日20时(a)和18日08时(b)500 hPa至地面天气系统配置Fig.2 The configuration of circu lation system between 500 hPa and surface at 20:00 on 17(a)，at 08:00 on 18(b)February 2014

分析地面形势场演变特征发现，17日08时蒙古西部为强冷高压，中心气压值为1060 hPa，贵州处于冷高压底部，1026 hPa线压于贵州北部，静止锋呈准南北向位于云贵交界，云南热低压中心值为1012 hPa。20时云南热低压发展，中心值降至1006 hPa，静止锋加强，冷暖空气交汇强烈。17日20时至18日20时冷空气加强，推动静止锋向云南移动，蒙古冷高压底部的湘鄂一带有分裂高压中心生成，中心值为1032 hPa，贵州持续受蒙古冷高压底部偏东北气流影响并渐渐转入分裂高压内部控制，降雪逐渐减弱结束。

3 强降雪发生的物理场配置

3.1 温度平流

分析此次过程冷平流状况得到:降雪发生前期(17日08时至20时)，贵州低层有冷平流从北部向南部输送，冷平流中心值为－60× 10－5℃·s－1，表明冷空气从贵州北部进入。图3为18日02时温度平流107°E(通过暴雪区瓮安(积雪深度11 cm))的垂直剖面，从图3发现:贵州主要积雪区(26°～28°N)内冷平流区伸展至300 hPa，在27°N的350 hPa有一个强度≤－80× 10－5℃·s－1冷中心。值得注意的是，受低层西南急流影响，主要积雪区(26°～28°N)的600～700 hPa间有一暖平流层，暖平流中心位于28°N南侧，强度值≥20×10－5℃·s－1，暖平流上为冷平流，有利于该区域内中低层不稳定层结的形成，促使降雪强度增强。

3.2 水汽通量及水汽通量散度

分析水汽通量和水汽通量散度得知，此次降雪过程水汽输送主要自孟加拉湾通过西南急流输送入贵州，17日20时700 hPa贵州水汽通量达到最大，出现≥18 g·hPa－1·cm－1·s－1的水汽通量高值中心(图4a)，中心位置与黔南北部和黔东南北部的暴雪站位置吻合。

图3 2014年2月18日02时沿107°E温度平流垂直剖面图(单位:10－5℃·s－1)Fig.3 The vertical cross-sections of tem perature advection along 107°E at 02:00 on 18 February 2014

图4b为18日02时强降雪初期沿107°E水汽通量和水汽通量散度垂直剖面图，受低层冷空气影响，暖湿空气从贵州南侧进入被迫抬升向上输送[4]，在剖面图上表现为水汽通量沿斜上方输送，水汽通量散度场上有一条倾斜的带状辐合区，辐合中心位于贵州中部强降雪区(27°N)650 hPa上，强度值≥－4×10－7g·cm－2·hPa－1·s－1，并有14 g·hPa－1·cm－1·s－1左右的水汽通量配合。08时水汽辐合区和水汽通量大值带南移，辐合区主要影响贵州南部，贵州北部降雪开始减弱，贵州南部降雪(水)维持。

3.3 比湿条件

18日02时(图5)700 hPa有一湿舌基本控制贵州，湿舌伸展方向与西南急流输送方向一致，贵阳市北部暴雪区为一个湿区中心，比湿值≥7 g/kg，18日08时700 hPa湿舌南移，比湿自南向北递减，贵州北部降雪开始减弱，中南部维持。17日20时至18日20时850 hPa比湿场表现为与贵州西部地面锋区位置对应的等比湿线密集区，等比湿线密集区随着锋区移动而移动，贵州维持在2～3 g/kg，相较850 hPa比湿变化，700 hPa比湿变化与降雪实况变化更为吻合。

3.4 假相当位温分析

图4 2014年2月17日20时700 hPa水汽通量场(箭矢:矢量场，阴影:标量场，单位:g·hPa－1·cm－1·s－1)Fig.4 The water vapor flux field(arrow:vector field；shadow:scalar field；unit:g·hPa－1·cm－1·s－1)on 700 hPa at 20:00 on 17 February 2014

图5 2014年2月18日02时700 hPa比湿场(单位:g/kg)Fig.5 The specific hum idity field on 700 hPa at 02:00 on 18 Feb ruary 2014(unit:g/kg)

分析假相当位温场发现18日02时(图6) 700 hPa贵州受西南方向伸进的高能舌控制，高能中心位于黔南，强度值≥330K；黔渝交界一带受700 hPa切变线影响，表现为一等值线密集区。18日08时至18日20时随着700 hPa切变线南移高能舌移出贵州。贵州850 hPa的θse场主要表现为与地面静止锋位置对应的能量梯度密集带，贵州θse值在288K至296K间，无明显变化。

图6 2月18日02时700 hPa假相当位温场(单位:K)Fig.6 The potential pseudo-equivalent tem perature field on 700 hPa at 02:00 on 18 February 2014(unit:K)

3.5 散度、垂直速度和相对湿度分析

此次降雪过程中，随着700 hPa横切变南压，冷空气从贵州北部低层入侵，使暖湿气流沿低层冷空气抬升，沿107°E对散度、垂直速度和相对湿度作剖面图，由图7得到:18日02时散度场上贵州北部低层对应有辐散区向辐合区锲入，辐合区随高度增加呈向北倾斜的带状分布(图7a)；在辐

合带上又有一条倾斜的辐散区(图7a)，有利于该辐合辐散区气流上升运动的形成，垂直速度场上亦表现出一条从低层至高层向北倾斜的上升运动区(图7b)；倾斜的辐合带和辐散区的中心皆在强降雪区(26°～28°N)内，辐合中心位于600～800 hPa，强度值≤－6×10－5·s－1，辐散中心位于450 hPa，强度值≥8×10－5·s－1(图7a)，高层辐散强度大于低层辐合强度，增强了气流的上升运动，在倾斜的上升运动区内可见其负值中心(≤－1.2 ×10－2hPa·s－1)位于强降雪区的600 hPa，并且强降雪区(26°～28°N)450 hPa以下都由上升运动控制，而上升运动的加强也增强了水汽的垂直输送，并且在水汽在向上输送过程中释放潜热，加热大气，从而又促进垂直运动增强[5]，故在28°N的450 hPa亦可见一个≤－1.2×10－2hPa·s－1的负值中心，水汽被继续往高层输送，这也是同时次上贵州相对湿度≥92%的高湿区由南向北逐渐升高的主要原因(图7c)；强降雪区(26°～28°N)强烈的垂直运动使得低层水汽向上输送，450 hPa以下为湿度值≥92%的高湿区(图7c)，但贵州北部中低层被下沉气流控制(图7b)，造成湿度降低明显(图7c)。

图7 2014年2月18日02时沿107°E散度(单位:10－5·s－1)Fig.7 The vertical cross-sections of divergence along 107°E(unit:10－5·s－1)at 02:00 on 18 February 2014

4 小结

(1)此次降雪过程是在500 hPa阶梯槽、700 hPa切变线和中低空强西南急流以及低层冷空气有效配合下产生的，500 hPa阶梯槽引导高纬地区冷涡中的强冷空气南下，中低空西南急流长时间维持减缓了冷空气的南压速度，为降雪提供充沛的水汽，使降雪持续时间延长，同时增加了贵州的

不稳定能量，增强降雪强度；700 hPa切变线为降雪提供动力条件；低层冷空气入侵使降水由液态向固态转化，地面冷空气的维持和补充有利于雪在地面上的堆积。

(2)本次降雪过程水汽源地为孟加拉湾，冷空气从贵州北部入侵，强降雪主要出现在18日02时至08时，24 h积雪深度分布显示贵州中部一线(26°～28°N)为主要积雪区，暴雪站分布于27°N线上，强降雪时段各物理场显示其强度中心皆位于27°N附近，主要积雪区(26°～28°N)物理量配置呈现出:深厚的冷平流(中心值≤－80× 10－5℃·s－1)；低层有不稳定层结；700 hPa水汽通量高值区(中心值≥18 g·hPa－1·cm－1·s－1)、比湿大值区(中心值≥7 g/kg)和高能区(θse中心值≥330 K)，低层水汽辐合强烈(中心值≤－4× 10－7g·cm－2· hPa－1·s－1)；高层辐散(中心值≥8×10－5·s－1)大于中低层辐合(中心值≤－6 ×10－5·s－1)；上升运动强烈且深厚(中心值≤－1.2×10－2hPa·s－1)；湿层深厚(450 hPa以下为湿度值≥92%)。

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Physical Quantity Diagnostic Analysis of Heavy Snow fall Process in Guizhou in February 2014

Zhou Wenyu1，Zhang Donghai2
(1.Anshun Meteorological Observatory，Anshun，561000，China；2.Guizhou Climate Center，Guiyang，550002，China)

Using the conventionalobservation data and NCEP(1°×1°)6h reanalysis data，the heavy snowfallprocess on 18 February 2014 in Guizhou was analyzed based on synoptic situation and physical quantity field，and the physical quantity configuration of main snow cover area(26°～28°N)in the early of heavy snow time(02:00 on 18th)was emphasized.The result shows that this heavy snowfall process happened in the efficient cooperation of ladder trough andmid-level jet stream on 500 hPa，shear line and low-level jet stream on 700 hPa，and cold air in low level.The heavy snow appeared mainly in 02:00 to 08:00 on February 18 and covered primarily in themiddle of Guizhou(26°～28°N).The snowstorm station distributed at 27°N.In the heavy snow time，the intensity center of each physical quantity was located nearby 27°N and the physical quantity configuration ofmain snow cover area(26°～28°N)showed:The deep cold advection(central value≤－80×10－5℃·s－1)；Unstable stratification in low layer；The area of high water vapor flux(central value≥18 g·hPa－1·cm－1·s－1)，high specific humidity(central value≥7 g/kg)and high-energy(central value of potential pseudo-equivalent temperature≥330 K)on 700 hPa；The strongmoisture convergence(central value≤－4×10－7g·cm－2·hPa－1·s－1)in the lower level；The higher level divergence(central value≥8×10－5·s－1)greater than lower level convergence(central value≤－6×10－5·s－1)；The deep and intense ascending motion(central value≤ －1.2×10－2hPa·s－1)；The high relative humidity circumstance(the relative humiditymore than 92%uplifted over 450 hPa).

themiddle of Guizhou(26°～28°N)；heavy snow；synoptic situation；physical quantity configuration

P

A 文章编号:1673－8047(2015)01－0012－07

2014－08－18

贵州省气象科技开放基金(黔气科合KF[2010]03号)；贵州省气象局青年科技基金(黔气科合QN[2015]06号)

周文钰(1991－)，女，本科，助理工程师，主要从事短期天气预报工作。