一次冷流降雪条件诊断和偏差分析

孙嘉骏 于芳健 郭佰汇 张治

作者简介：孙嘉骏（1989-），男，山东省鱼台县，本科，工程师，研究方向：天气预报。

摘 要： 利用micpas高空、地面观测资料结合FNL再分析资料，分析2020年2月14日发朝阳地区一次降雪天气预报与实况产生偏差原因，对造成此次降雪偏弱的降雪气象条件进行诊断。结果表明：此次降雪是受蒙古冷高压东移，中低层暖湿空气沿低层冷垫爬升所致。低层冷垫较干，雪花凝结条件不利，偏南风急流空报和动力抬升条件较差造成水汽水平和垂直输送偏弱是导致此次降雪预报偏大的主要原因。

关键词： 区域性暴雨;江淮气旋;高低空急流

【中图分类号】P426 【文献标识码】A 【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.36.261

1 天气实况

2月14日7时至16日8时，朝阳大部分地区降小到中雪，局部大雪，最大降雪量在喀左县中三家乡（人工观测）8.0mm。本次降雪于2019年2月14日夜间开始，16日白天结束，降雪集中在中、西部地区。虽然降雪持续时间较长，但小时降雪量较小普遍在1mm以下，因此整个过程累积量不大。

2 天气形势分析

2月12～14日500hPa欧亚中高纬地区始终维持“两槽一脊”形势，影响这次降雪的低槽位于贝加尔湖以东。14日08时，低槽不断加深逐渐形成闭合低涡、槽后高压脊逐渐加强形成闭合高压中心。槽后偏北气流引导极地冷空气注入槽区，低槽东移影响辽宁过程中仍不断发展。同时西南涡北部倒槽逐渐向东北方延伸，朝阳地区处于倒槽顶部，但距离风场辐合区仍有一定距离。

14日8时（图1），700hPa、850hPa低涡位于太行山以西，低涡前侧西南急流建立，但随着系统东移低涡强度减弱，急流风速也迅速减小。低空急流能为强降水形成建立水汽输送通道，急流风速减弱造成降雪水汽供应不足。

14日8时，朝阳地区处于地面倒槽顶部，但距离水汽和能量辐合区距离较远，不利于降水形成。此外朝阳地区处于蒙古冷高压前侧，受偏东风影响，近低层形成冷垫，低空偏南气流沿冷垫爬升产生强迫抬升作用形成降雪[1]。可见东移高空低槽和低空低涡、切变线是此次降雪产生的天气系统，此外近地层冷垫抬升作用也是这次降雪产生的动力条件之一。

3 预报偏差分析

2月13日下午预报全区暴雪，过程累计降雪量10-15mm，降雪时段为1402-1523。相比实况降雪预报开始时间偏造，雪量偏大1-2个量级。

利用FNL再分析资料对EC12日20时起报的低空形势场做对比检验。结果显示EC模式850hPa在朝阳北部地区报出一条东西走向切变，这条切变线明显空报。而低涡前侧暖切变，在切变曲率和风速切变方面预报也明显偏强。

700hPa低涡预报偏东，涡前急流风速预报偏大，切变线预报同850hPa同样有预报偏强，导致在预报过程中对这次降雪低空天气系统产生错误预估，使预报偏离实况较大。

从这次降雪天气垂直剖面检验看。EC预报中低层风速切变较大，说明对低层冷空气预报强度较大[2]，导致较大垂直风切变，而垂直速度也报到0.5Pa/s。相比FNL资料0.2-0.3Pa/s垂直速度预报偏大，西南风风速预报偏大。从湿度条件看，EC有较厚湿层，从900hPa到500hPa都在90%以上，而再分析资料只有700hPa-900hPa达90%以上。从高湿条件持续时间看，EC超过24小时，而FNL资料只有在14日白天湿度层结才处于较有利条件。此外从雪花凝结有利环境条件-18℃至-9℃层看，EC预报湿度在90%以上，而FNL只有60%-80%，而凝结层湿度条件又对雪花数密度和体积有着很大影响。EC模式对动力、水汽、雪花凝结条件都产生偏高预报，导致降雪量过高估计。

从14日08时至15日08时850hPa、700hPa水汽通量散度场看，水汽辐合中心较偏南，位于渤海一带，而随着东北气流不断南压，冷垫厚度不断增加，水汽辐合中心也逐渐南压远离朝阳地区，导致降水后期水汽水平输送供应能力不足，这也与形势场上低涡东移过程中西南气流风速减弱有一定对应。

垂直方向上，降水前期低层可见明显逆温层。而降水早期由于冷垫刚开始建立，低层水汽辐合区仍位于朝阳南部，因此低层水汽含量充沛。但随着系统发展，低涡切变线减弱，动力抬升条件也较差，导致垂直动力条件不足以冲破逆温层结[3]，进而低层水汽无法垂直输送。随着冷垫逐渐南压，湍流交换作用再加上水汽输送通道缺失，降雪后期低层水汽条件也开始转差[4]。因此水汽条件水平和垂直方向上的输送都有一定抑制，因而导致这次降雪未达到最初预估。

4 结论

降雪成因：500hPa高空槽东移加强形成低涡，地面蒙古冷高压稳定少动，近地层东北气流在朝阳地区形成冷垫，850hPa、700hPa低涡前侧暖湿气流沿冷垫爬升，配合低空切变线抬升和700hPa西南急流能量激发作用产生这次降雪天气过程。

模式预报对于动力抬升和水汽条件预报偏东偏强，北侧横切变的空报造成预报降水出现时间提前于实况，同时对过程总量预报也造成偏差。降雪期间，冷垫较干，且中低层水汽输送能力一般。逆温层存在、低层动力抬升不足使低层水汽无法对降雪产生增幅。-18--9℃层饱和程度不够，对雪花密度和大小均有影响。以上因素共同造成这次降雪过程预报与实况产生偏差。

參考文献

[1] 朱乾根，林锦瑞，寿绍文，等.天气学原理和方法[M].北京：气象出版社，2000.

[2] 孙欣，陈力强.响天气预报技术[M].沈阳：辽宁科学技术出版社，2016.

[3] 孙殿光，黄本峰，薛龚波，等.山东半岛三次冷流暴雪气流结构差异性分析[J].高原气象，2016（3）.

[4] 丁一汇，等.高等天气学（第二版）[M].北京：气象出版社，2016.