2011年一次雨雪天气过程分析

刘俊贤

(江西省芦溪县气象局，江西 芦溪 337000)

在江西地区，雨凇天气虽然出现次数不多，但严重的雨凇天气对国民经济和国防建设危害很大。2011年1月18～20日江西省中北部部分地区出现暴雪，有19个县市先后出现冻雨，其中萍乡地区积雪深度超过6cm，南昌地区电线积冰超过30mm。此次雨雪冰冻过程造成了路面封冻、电线结冰、交通中断，车辆、人员流动出现滞留和拥堵，人民群众生活必需品由于供应不足出现脱销等现象，造成了严重的经济损失。

1.实况分析

受高空低槽和低层切变线影响，18日凌晨开始江西省中北部有70个县市先后出现雨雪天气，62个为纯雪，49个出现积雪；九江、景德镇和宜春市北部为大到暴雪；北部雨雪量为10～25mm，南部1～5mm；19个县市出现冻雨，19～20日中部地区有25个县市出现电线积冰。18日冻雨区在赣中南部及赣南北部，赣中及赣北的降雪量较小；19日冻雨区向北扩展，达到鄱阳湖南部，降雪加强，在赣西北一带，出现了暴雪天气。此次过程具有持续时间长、雨雪范围大、多种降水相态交替出现，降水强度变化大等特点。以南昌为例，18日白天阴转雪，19日白天雨夹雪，19日晚冻雨，20日又是雨夹雪。此次雨雪天气从南向北发展，直至赣北北部出现大到暴雪天气结束。

2.环流形势特征

2010年1月，极涡呈现为偶极型，在加拿大北部和东北亚地区分别存在一个极涡，加拿大北部极涡（中心值为508hPa）伸展至新地岛以西，即影响我国的冷空气中出现次数和达到寒潮强度最多的源地。结合500hPa高度距平场（图1a）分析，极涡中心为12hPa的正距平，强度明显偏强，极区由8hPa的正距平区控制；乌拉尔山到堪察加半岛为正距平区，中心偏高16hPa，表明冷空气活动频繁，强度强，东亚为负距平区；中高纬度有阻塞形势的建立和发展，西太平洋地区为负距平区。同期海平面气压场上，控制我国大陆的冷高压中心位于贝加尔湖西南部，达到了1047.5hPa。1030hPa线到达长江沿线，地面锋区到达华南北部。从海平面气压距平场（图1b）分析，我国大部为正距平区，比常年平均高12.5hPa；太平洋地区为负距平区，负距平中心位于北太平洋地区，较常年偏低达7.5hPa以上。这种高空及地面“南低北高”“西高东低”的形势说明西伯利亚冷高压较常年偏强，有利于冷空气东移南下，同时南支槽前的西南暖湿气流强盛利于水汽输送，造成了大范围的持续低温及雨雪冰冻天气。

图1 2011年1月（a）500hPa平均位势高度场距平场（b）平均海平面气压场距平场

从18日20时的高空形势（图2）来看，阻高位于乌拉尔山附近，中心值552hPa，冷涡中心位于我国东北地区，低压为512hPa，低温为-45℃，东亚大槽从东北地区延伸到鄂霍次克海附近，在蒙古高原至巴尔喀什湖以东存在的横槽。冷涡中不断有冷空气分裂南下，西风带低槽位于华北到四川地区并东移南下，此时温度场落后于高度场，冷空气继续堆积，冷涡、东亚大槽继续发展加深；南支槽经向度较小，江西地区受槽前西南气流影响，急流脉动明显，Vmax达56m/s。700hPa切变线稳定在淮河-秦岭，影响江西的西南急流达到22m/s。20日白天随着冷空气南下，切变线快速南压，21日凌晨，切变线位于赣南，江西转为西北气流控制。18日20时，850hPa切变线位于赣西北，江西大部受西南气流控制，赣北受切变线影响，为南下的冷空气与西南气流交汇区域，风速较小，此时冷垫已经形成，故18日夜间形成了降雪；切变线在赣北摆动，19日西南气流加强达12m/s；且切变线南下，20日20时到达华南北部，江西转为偏北气流影响。925hPa为一致的东北气流，19日风速有所加强，锋区位于赣南，即冷空气已经到赣南。

图2 1月18日20时高空图（a）（b）（c）（d）分布为500hPa、700hPa、850hPa、925hPa

在地面图中，零度线18日14时位于浙赣线，随着18日江西出现大范围的降温及夜晚温度降低，零度线向南推进，产生冻雨的冷垫已形成。地面气温一般在0～-5℃容易出现冻雨天气，而以0～1℃出现雨凇的几率最好。

综上所述，500hPa低槽东移、850hPa切变线位于江西中北部，700hPa配合强烈的西南急流，地面冷空气从偏东路径南下形成冷垫，江西省处高压底部，这是江西省冬季典型的雨雪天气形势。

3.物理量场特征

典型的冻雨天气的大气垂直结构可以分为冰晶层、暖层、冷层等三层。下面从温度场、水汽条件、不稳定条件进行分析。

3.1 温度场

基于NCEP1°×1°再分析资料，从江西地区平均温度的高度时间场（图6a）分析，18日08时850-925hPa江西南部出现逆温，19日20时逆温有所加强，融化层显著，地面0℃线到达赣中南部。逆温层出现在18日夜间到20日白天，与冻雨出现的时间基本吻合，且逆温层出现在800hPa以下。在底层，冷空气从18日凌晨开始影响，气温下降，18日08时低于0℃，具备了冷垫条件。18日20时，900hPa逆温层形成，随着700hPa西南暖湿气流的输送，逆温层加强，在19日夜间达到最强，19日20时，800hPa上存在一个2℃的暖中心，与900hPa上0℃形成了强烈的逆温。20日夜间，随着冷空气大举南下，整层大气逐渐被冷高压控制，逆温层逐渐消失。

图6 （a）19日08时赣州探空图（b）20日08时南昌探空图

19日夜间，逆温最强，沿115oE做温度风速剖面（图3b），低层冷舌伸到赣州25oN，地面零度线位于27oN附近。西南暖湿气流强盛，中低层有明显的逆温，高空零度线在29oN以北，在850hPa附近,南昌地区存在较弱的逆温层，位于700-800hPa之间。从温度层结分析，冻雨落区位于28°N附近，往南逐渐向冻雨-雨转变，往北逐渐向冻雨-雪转变。赣北没有逆温，为纯雪天气条件。在冻雨区上空，低层为风速低值区。在800hPa以下，风速在4-8m/s，在600hPa为风速高值区，西南急流达20m/s以上。

图3 （a）江西地区平均温度的高度时间场（b）19日20时115°E的温度风速剖面

3.2 水汽条件

从图4a分析，江西中北部上空，水汽条件非常好，从地面到高空的中层均接近饱和，湿层深厚，水汽充沛。700hPa西南急流强盛，西南气流出口的左前方位于江西的中北部地区。急流脉动与降水落区及强度的变化对应关系较好。700hPa比湿达到3-5g/kg，强盛的西南气流带着充沛的水汽源源不断地向江西的中北部地区输送。18日白天，西南急流达24m/s，19日加强到28m/s，逆温加强，融化层更为明显，冻雨范围扩大北抬，地面零度线北抬赣中南部。20日由于西南急流加强北抬，逆温融化层消失，地面零度线也北推到赣北，中部地区增温1℃， 冻雨区北推并减弱。

图4 19日14时115°E的相对湿度剖面

3.3 垂直运动

从图5来看，在18日白天，赣北受冷空气南下影响，在低层有较为明显的下沉气流，而冷锋前暖湿气流沿着锋面缓慢爬升，上升气流速度较小，与实况相对应的是18日此次过程开始阶段，降水强度较弱，且从赣中地区开始产生明显的降水天气。19日晚上在赣北地区的中层有强烈的上升运动，垂直速度达到12m/s以上，即南支槽东移，中低层西南急流加强，切变北抬到赣北，弱冷空南下，长江中下游由南风转成偏东风，冷暖气流辐合加强，850hPa偏东气流和700hPa强西南急流导致暖湿空气在925hPa以下的冷垫上的抬升加强，因此19日晚在赣中地区冻雨加强，赣北北部地区出现大到暴雪天气。

图5 沿115°E垂直速度剖面（a）18日14时（b）19日20时

3.4 探空分析

图6的T-logp中，在低层逆温层一直存在，湿度逆增层和逆温层同时存在，逆温层的稳定层结有利于水汽继续向上输送。对照实况，当高空零度线在700-850hPa之间，且暖层较厚，暖空气足以融化固态冰晶或雪花使之呈液态降落时；17到20日南昌地面温度维持在0℃附近且缓慢下降，垂直风切变呈逆时针变化，即一直受冷空气南下影响，形成了有利于雨雪冰冻天气的深厚冷下垫面。深厚冷下垫面与较厚的暖层相配合，在地面形成冻雨。

4.结论

4.1 北半球极涡呈现为偶极型，分别位于加拿大北部和东北亚，加拿大北部极涡向东伸展至新地岛以西。中高纬度阻高发展，高空及海平面气压场均呈现出“北高南低，西高东低”的环流形势，引导强烈冷空气东移南下影响江西地区。

4.2 500hPa为横槽，西风较强，西风带波动引导冷空气分股南下；南支槽较深，槽前西南气流强劲；850hPa切变线位于江西省中北部，700hPa西南急流位于江南地区，地面冷空气从偏东路径南下，江西省处高压底部，这是江西省冬季典型的雨雪天气形势，造成了此次大范围的持续低温及雨雪冰冻天气。

4.3 高低空的冷、暖空气在江西地区的上空交汇。冷空气由东路从低层侵入，地面气温在0℃附近，构成了雨雪冰冻天气的冷垫。700hPa强劲西南风带来暖湿空气，在江西地区存在强烈的逆温层结，中低层暖中心温度差可达4℃，构成了此次过程的融化层。急流的北推是雨雪冰冻天气由南向北发展的重要原因，