通辽市一次大到暴雪天气过程诊断分析

刘梦迪，王一冰

(通辽市气象局，内蒙古 通辽 028000)

通辽市位于内蒙古东部，松辽平原西瑞，科尔沁草原腹地，地理位置位于北纬42°15′～45°59′；东经119°14′～123°43′之间，处于蒙古高原递降辽河平原的斜坡，地貌总轮廓是南北高，中部低平。通辽市地处中纬度，属于温带、干旱和半干旱、大陆性季风气候。作为通辽市经济第一产业的农牧业与降水紧密相连，春播前的降雪可以有效改善土壤墒情和生态环境，对农业有着至关重要的作用，但强降雪天气也容易导致低温冻害、大风、道路结冰、地面积雪等灾害性天气，对农业和交通等产生不利影响，对国民生命财产安全造成威胁[1]。张志杰[2]对内蒙古中部地区一次降雪天气分析中指出：高空短波槽和地面倒槽是11.22暴雪产生的主要影响系统，暴雪中心位于中低层两个水汽通量轴线交汇区域；侯瑞钦等[3]对2009年深秋河北省特大暴雪天气成因进行分析指出：由于冷锋系统长时间影响，并产生正逆双向次级环流，导致强上升运动和中层强辐合及正涡度柱耦合；杨成芳等[4]对2017年2月21—22日山东暴雪过程特征进行分析，初步揭示了江淮暴雪过程近地面气象要素对积雪深度复杂影响，发现降水相态、降雪量、降水强度、气温、地温和风速均可影响积雪的产生；刘娜等[5]对吉林省三场暴雪天气过程诊断分析，结果表明：降雪过程前期地面均有显著回暖过程，地面至850 hPa均存在明显的不稳定机制，且850 hPa假相当位温存在明显锋区。因此对强降雪成因机理进行分析总结，可以为今后的预报工作中更好地识别天气形势变化与预报降雪量级上发挥一定的指示作用。

1 降雪实况

表1 通辽市2019年3月20日—21日累计降雪量

由于高空横槽转竖、850 hPa风场辐合区与相对湿度大值区相互配合以及江淮气旋东移北上在我国东北生成倒槽，在2019年3月20日13时开始，由通辽市西南部的奈曼旗开始，后各个旗县逐渐开始出现降雪，最强小时降雪量出现在15时—16时科左中旗，1h降雪量达到2.5 mm，全市主体降雪时段为19时至次日08时之间。截至3月21日09时，全市4个站点出现大雪，5个站点出现暴雪。降雪量最大值出现在主城区科尔沁区站，降雪累计量达到15.2 mm，积雪深度则达到13 cm。

2 环流背景

2.1 高空环流形势分析

2019年3月20日在高空200 hPa上，从河套地区至辽宁省有一条高空急流逐渐建立，通辽市位于高空急流出口左前侧，对应区域高空有着强烈的辐散，高空急流带来的抽吸作用促使低层大气不断产生辐合；500 hPa上，亚欧中高纬维持两槽一脊环流形势，通辽市处于槽前西南气流中，槽前正涡度平流促使低层产生辐合上升运动；700 hPa上温度槽落后于高度槽，槽后冷平流不断补充，使得槽不断加深发展；850 hPa上渤海海域存在低涡，通辽市位于低涡顶后部位置，东南暖湿气流不断向此输送，暖湿气流不断与南下冷空气交汇，使得通辽市中南部产生此次暴雪天气。

2.2 海平面气压场分析

此次降雪过程的影响系统为江淮气旋，不断东移北上移至渤海湾，在我国东北至日本南部产生倒槽，通辽市位于冷锋锋区前和倒槽前部，此位置冷暖空气交汇，易产生降雪天气。

3 物理量场分析

3.1 水汽条件

3.1.1 比湿场。降雪期间，在850 hPa比湿场上，2019年3月20日08时通辽市全市比湿基本达到2 g·kg-1，南部达到3 g·kg-1，14时达到4 g·kg-1，此数值达到了通辽市暴雪发生的指标。

3.1.2 水汽辐合与湿层。强降雪的发生需要充沛的水汽持续地向降雪区输送，水汽通量表示水汽输送强度的物理量，同时风的方向代表水汽输送的方向。在2019年3月20日08时850 hPa水汽通量和风矢量叠加图(见图1)上可以看到渤海至通辽市南部已有南风建立，为通辽市不断输送水汽，到20时，水汽通量值明显增大，同时冷空气南下加强与东南风输送来的暖湿水汽不断交汇，在渤海湾形成闭合低涡。

图1 2019年3月20日08时、20时水汽通量与风场叠加

图2 2019年3月20日08时-20时水汽通量散度沿43°N垂直剖面

图3 2019年3月20日08时-20时垂直上升速度沿43°N垂直剖面

图4 2019年3月20日08时、20时散度沿43°N垂直剖面

水汽通量散度代表水汽集中程度，它的正负值表示水汽因输送进出而增加或减少。从图2可以看到，08时时通辽市上空850 hPa至700 hPa仍然是水汽通量散度正值区，表明中低层还有弱的辐散区，高层500 hPa则对应着水汽辐合中心，至20时对应底层至850 hPa转为水汽通量散度负值区，中心值可达到-3.5×10-7g/(s·hPa·cm2)，而700 hPa～500 hPa转为明显的福散区，中心值2.5×10-7g/(s·hPa·cm2)，在低层大值区表明水汽持续不断在通辽市南部辐合，为此次暴雪的产生提供了充沛的水汽条件。

暴雪的发生需要深厚的湿层，在通辽站2019年3月20日20时t-logp图上，相对湿度≥80%的湿层由地面延伸至600 hPa高度以上，表征此时湿层十分深厚。综上所述，850 hPa上持续充沛的水汽辐合和深厚的湿层为此次暴雪的发生提供了充分的水汽。

3.2 动力条件

3.2.1 上升运动。垂直运动使水汽冷却凝结，是产生降雪的重要条件。在垂直速度剖面图上(见图3)，2019年3月20日08时—20时降雪区域对应的上空，由开始的中低层弱的上升运动演变为200 hPa以下都是强烈的上升运动，850 hPa高度的垂直上升速度最大值<-1.6 ×10-3hPa·s-1。至21日08时垂直速度转为正值，降雪趋于结束。结果表明：强烈的垂直上升运动是利于降雪的有利条件，强降雪区对应着强烈的上升运动区域。

3.2.2 高空辐散低空辐合。降雪期间，在高空300 hPa上，河套至辽宁地区存在西南来向高空急流，通辽市位于高空急流轴出口区左前侧区域，对应位置有着强烈的辐散抽吸作用，促使低层水汽辐合，地面减压，气旋发展。对应散度剖面图(见图4)上，在2019年3月20日08时850 hPa以下为弱的辐散区，中层为弱辐合区；但20时时，400 hPa以下均为辐合区，300 hPa存在强辐散，中心值可达20×10-6s-1，这种高层强烈辐散，低层辐合导致上升运动加强，促进了低层暖湿气流上升运动。

3.3 不稳定能量条件

此次降雪前，地面存在明显升温过程，地面为偏南风控制，利于暖湿气流的输送。为此次降雪提供不稳定能量。2019年3月20日08时，850 hPa通辽市中南部位于θse≥24℃高值区内，表明降雪前有不稳定能量的发展；20时高空850 hPa等温线与等假相当位温线走向基本一致，虽θse值明显减小，但通辽市中东部降雪区仍维持在12℃的大值区内。

综上所述，降雪前不稳定能量的累积和假相当位温高值区，为此次降雪提供了不稳定机制。

4 结论

分析此次通辽市中南部大到暴雪天气过程，可以得出以下结论：①此次通辽市大到暴雪天气过程主要影响系统是：高空横槽转竖引导冷空气南下，850 hPa存在水汽辐合区以及渤海湾有水汽持续向通辽市中南部地区输送，海平面气压场上江淮气旋逐步东移北上，在渤海附近维持时间较长，对高空系统有阻挡作用，导致此次降雪量偏大。此次降雪的高低空配置形势可在之后提前识别，为预报和相关服务打好基础。②为此次大到暴雪天气的发生提供水汽条件是：降雪区域比湿值较大，深厚的湿层延伸至高空600 hPa以上以及850 hPa强的水汽辐合和存在渤海湾向通辽市中南部的水汽通道。③此次大到暴雪天气发生的动力条件是：降雪期间，几乎整层大气都存在强烈的辐合上升运动，对应高空300 hPa存在高空急流，在初期降雪时段，高空急流出口区左前方的辐散区存在的抽吸作用有利于中低空产生辐合上升运动，使地面减压，从而导致气旋发展产生此次暴雪天气。④为此次降雪提供不稳定能量的条件是：降雪前期，地面存在偏南气流输送的暖湿空气，降雪期间850hPa存在假相当位温大值区，为本次降雪提供了对流不稳定条件。