2020年1月4到7日极端性雨雪天气过程分析

张珍，张梦彤，宋自福

（焦作市气象局，河南 焦作 454003）

1 降水实况

4到7日焦作市出现一次较强雨雪天气过程，据极端气候事件监测显示，7个国家气象观测站过程降水量在35.9～49mm之间，均突破建站以来1月份总降水量历史极值。此次雨雪过程具有持续时间长、降水相态复杂的特点：降水于4日夜里开始自西向东相继展开，有两个集中时段（图1），4到5日为中到大雨转雨夹雪，6日夜里到7日为中雨夹雪（或雨转雪或雪），7日下午全市降水逐渐结束，过程积雪较少（0～2cm）。

2 环流形势及影响系统

4到5日（图2）：500hPa亚欧中高纬呈两槽一脊型，我国中东部大部处于弱的高压脊控制下，南支槽位于90°E附近并不断加强，槽前的宽广的西南气流有利于孟加拉湾和南海的暖湿空气向河南输送，与北方不稳定小槽引导南下的冷空气交汇，造成了强雨雪天气。

700hPa前期在四川东部到重庆形成一暖式切变线，其南侧建立了西南风急流，4日20时切变线北抬至甘肃南部到河南中部，西南急流伸至我省，河南西南部、南部开始出现降水，5日08时切变线发展北抬至沿黄地区，西南急流亦加强，焦作处在切变线附近、西南急流出口区左侧，充沛的水汽输送及有利的辐合上升运动使得降水迅速发展达到最强阶段，切变线、低空急流是强降水的主要影响系统。850hPa暖切变线4日20时位于长江流域，5日08时发展北抬至江淮之间，其北侧有一支风速达10～12m·s-1的东南风气流将东部海上水汽向河南输送。

6到7日（图3）：500hPa新地岛附近极涡缓慢东移，促使乌拉尔山附近的小脊加强并东移，脊前不稳定小槽引导冷空气补充南下影响河南，6日20时南支槽东移至陕西南部到四川东部一带，700hPa随着北方冷空气南下，之前的暖切变减弱消失，我市转受冷式切变线控制，850hPa及以下出现较强东北风气流，郑州站温度降至-4℃，冷垫条件较增强，有利于降雪发展。7日08时500hPa低槽移至110°E附近，700hPa切变线南压至河南东南部，郑州站转为偏北风控制，水汽条件减弱，降雪逐渐减弱结束。

3 成因分析

3.1 水汽条件分析

5日08时，南支槽略有东移，500hPa东移的高原槽与南支槽同位相叠加，中低纬度环流经向度有所增大，河南位于南支槽前强西南气流中，西南风最大值达30m·s-1，700hPa低空急流中心强度达24m·s-1，如此强盛的西南气流，在隆冬季节是比较少见的，郑州站偏南风加大为14m·s-1，西南急流的加强使得孟加拉湾和南海的水汽被源源不断地输送到河南，水汽供应充足，如图4，急流出口正好在我省沿黄地区，使水汽能够在这里堆积辐合，另外在850hPa及以下焦作一直处于偏东到东南气流里，东部海上水汽也通过低层不断被输送到降水区，为强降水的产生提供了又一个水汽来源。河南上空比湿达4～6g·kg-1，探空显示500hPa及以下河南大部地区处在T-Td=0的水汽饱和区。

6到7日降水水汽主要由700hPa西南气流提供（图略），但急流位置偏南，主要影响黄河以南地区，郑州站西南风较4到5日减小，850hPa以下为东北风水汽向南输送较弱。相较4到5日降水，虽然低层冷垫条件加强，但暖湿气流较弱且持续时间短，因而降水强度有所减弱。

3.2 动力条件分析

4到5日：700hPa暖切变和西南风急流发展不仅为这次强降雨过程提供了充沛的水汽和能量，而且增强了辐合。如图5日05时700hPa沿黄地区有一中心值为-13×10-5s-1的辐合区，而400hPa豫西北处在中心值为21×10-5s-1的辐散区内，高低层散度差值较大有利于垂直运动的发展，相应的550hPa附近出现中心值达-1.7Pa·s-1强上升运动区，此时地面降水也达到最强。可见，天气尺度系统发展及高、低空散度场的有利配合为强降水提供了有利的动力条件。

6到7日我市受冷式切变线影响（图略），切变线两侧风速较小，西南风急流南压至江淮以南地区。郑州站为西南风3m·s-1，南阳站为西南风12m·s-1，阜阳站为西南风24m·s-1，我市处在风速辐合及切变区中，有利于上升运动加强，850hPa及以下出现较强东北风，抬升条件增强为降雪发展提供有利的动力条件。

3.3 不稳定条件

前期我国中东部大部处于弱的高压脊控制下，冷空气势力较弱，我市气温较常年同期偏高，分析4日20时郑州站探空资料发现700～850hPa之间存在一逆温层，逆温层下部略暖湿、上部干暖的垂直结构表明该过程中具有一定不稳定能量积累（图6）。并且发现4日20时（强降水发生前），河南上空等露点线密集，焦作位于露点锋区密集带的北侧（不稳定能量的爆发区），同时700hPa以下各层有冷空气入侵，反映在地面图上河南等压线变密集，有东路冷空气扩散影响，这种冷空气入侵有利于促进露点锋区对流扰动的发展，有利于降水增强。

6 日 20时郑州站探空图（图略），700hPa为风速3m·s-1的弱西南气流，暖湿气流输送弱，850hPa以下为东北风，温度平流以冷平流为主，低层冷湿、中层略暖湿的温湿垂直结构表明这一阶段为稳定性降水。

3.4 热力条件分析

4到7日先后有两次冷空气影响我市（图7），4日下午开始第一股冷空气（东路）开始扩散影响焦作地区，地面转为偏东、东北风（风力较大），气温骤降。以降水量最大的孟州为例（图8），在冷空气影响之前，孟州4日14时气温为9.8℃，至5日14时降至1.2℃。第一股强冷空气造成降温幅度大，是雨雪产生的有利条件。6日白天，焦作地区短时转为弱西南风，气温略有回升，孟州14时气温回升至3.5℃。随着高空槽东移，第二股冷空气（中路）活动开始，由于太行山地形作用风力较弱，气温再次下降，孟州7日02时气温降至0.2℃，降水演变为以雨夹雪（雪）为主。底层冷垫加强，是降水相态转变的主要原因。

分析郑州站探空资料发现（图略），显示过程开始前4日20时700hPa温度为1℃、850hPa2℃、925hPa3℃，故降水开始以雨为主，5日08时850hPa温度降为-2℃，925hPa降为-1℃，接近于降雪阈值，低层冷垫形成，我市转为雨和雨夹雪的混合性降水，一直到6日20时700hPa均为暖平流，850hPa随着冷平流加强温度进一步下降，降至-4℃，低层冷垫加强，我市降雪开始发展。

4 极端性简要分析

对比了4到7日雨雪过程和近些年隆冬季节（1～2月）焦作发生的5次大雪、暴雪过程的温度、水汽和垂直运动情况，发现过程中850hPa和地面2m温度（最有利值）均较这5次过程平均值显著偏高，因此过程以降雨开始，逐渐转为雨、雨夹雪和雪的混合相态，积雪较少。从水汽条件来看，对比了700hPa、850hPa水汽通量（最有利值），发现第一个集中时段（4到5日），水汽通量相较于5次过程平均值偏强了约1倍左右，垂直上升运动也属于偏强。随着南支槽东移、冷空气补充南下，出现第二个降水集中时段，有利于累积降水量增大。

5 结语

综合上述，南支槽前强盛的西南气流，与分股南下冷空气交汇是这次持续雨雪天气过程发生的有利大尺度环流背景；低空西南风急流为强降水提供了充沛的水汽、不稳定能量条件；切变线和急流左前方辐合作用及高、低空散度场的有利配合为强降水提供了较好的动力条件；低层冷空气入侵有利于促进露点锋区扰动发展，垂直上升运动增强，降水增强。过程持续时间长（共3天），出现两个较强集中时段。以上因素综合作用导致了此次焦作极端性雨雪天气的发生。