2021年11月5—9日辽宁地区一次降水天气过程分析及对农业的影响

张 鑫

鞍山市气象局，辽宁鞍山 114000

雨雪是我国许多地区秋冬季会出现的一类自然现象[1-2]。雨雪天气会造成交通、通信、电力系统瘫痪，还会对地方农业生产造成严重危害[3]。近年来，我国许多学者十分注重对寒潮雨雪天气过程的研究，并获得了许多有价值的研究成果。李青春等[4-5]研究了我国华北一带降雪天气成因，指出华北地区降雪的一种重要的环流形势是“高压后部回流型”，如回流和高空槽进行配置，产生华北锢囚锋，会促进华北平原雨雪天气的发生。

潘巧英等[6]对广东佛山的一次低温雨雪天气的过程研究发现，此次天气过程中,佛山700～600 hPa之间存在较强的水汽通量输送，具备良好的水汽条件，并且还处于假相当位温密集带，低层受南下冷空气带来的偏北风控制。

王清平等[7]通过对2015年2月中旬出现在乌鲁木齐地区的一次寒潮雨雪天气过程进行分析得出结论，中亚地区高空脊向极区发展，脊顶北风引导极地冷空气南下，在西西伯利亚地区发展成大槽，为该次寒潮天气提供了有利的大尺度环流背景。

曾莉萍等[8]通过对贵州2次冻雨雪天气进行分析得出，在温度垂直分层相同的情况下,云系种类、云顶温度的高低对地面降水相态具有较大的影响。万瑜等[9]通过分析新疆中天山附近城市1次暴雪天气，得出本次天气过程是由南、北两支锋区在中亚一带汇集后东移发展产生的。辛艳辉等[10]通过对辽宁省的2次区域性暴雪天气进行分析发现中纬度高空槽的生成和东移与辽宁降雪之间联系密切。2次暴雪天气过程在50°～60°N之间产生的低涡，以及东北西南向的大槽是辽宁区域性暴雪天气暴发的主要影响系统。水汽通量散度、温度平流、涡度等物理量对辽宁省暴雪落区和持续时间的预报具有一定的指示作用。

辽宁省地处我国东北地区南部，地理坐标处于118°53′～125°46′E，38°43′～43°26′N之间，地势北高南低，地形包括山地、丘陵，气候属温带大陆性季风气候，秋冬季发生寒潮雨雪天气的概率较高，低温雨雪天气会给当地农业生产、交通运输等方面均会造成不良影响[11]。因此，加强对辽宁地区雨雪天气的预报十分有必要。主要对2021年11月5—9日辽宁地区1次雨雪天气过程进行诊断分析，并阐述了其对农业的影响，以期更深入地了解辽宁地区雨雪天气的成因，进一步提升极端降雪天气防范水平。

1 天气概况

受东北冷涡和地面气旋强烈发展的影响，2021年11月6日08:00—11月9日20:00，辽宁省发生了1次大范围雨雪天气过程（图1），此次天气过程还伴随着大风、降温等天气。相关气象资料统计显示，在此次天气过程中，辽宁省近90%的测站出现暴雪以上量级降雪，出现特大暴雪的测站有39个，最大降雪量为辽宁省鞍山站，降雪量为80.3 mm。沈阳、营口、鞍山、阜新、锦州、本溪、盘锦、辽阳、葫芦岛、朝阳等地区的25个站积雪深度突破1951年以来的历史极值。20个国家级气象观测站最大积雪深度超过30 cm。

图1 2021年11月6日08:00—11月9日20:00辽宁降水天气实况

2 降雪天气的环流形势和形成机制

2021年11月6日08:00，冷高压外围冷锋对辽宁带来影响，此时该地区大多数区域地面温度超过4 ℃，地表具备较高的温度条件。850 hPa形势场上（图2），低空切变对辽宁西部一带低空产生影响，并且渤海水汽输送通道形成，为辽宁西部一带降水补充了有利的水汽，此时，辽宁西部一带开始发生雨夹雪天气。

图2 2021年11月6日08:00 850 hPa形势场

11月6日20:00，冷锋不断向南发展，辽宁省境内温度显著降低，大多数区域温度都下到不足0 ℃，且低层850 hPa有急流形成，低空急流中心最大风力为12.0 m/s，还有源于东海与黄海的2条水汽输送通道建立，为辽宁省持续带来足够的暖湿气流，为降雪天气的发生提供了丰富的水汽条件[11]。11月7日，贝加尔湖冷空气不断向东部发展，副高后部暖湿气流持续北上，随着超强的冷、暖空气逐渐交汇，东北冷涡发展越来越强[12]，源于海洋的暖湿水汽和热量也在补充，与它相配合，促使低空低涡和地面气旋持续发展，由低空至高空产生了十分深厚的低压系统，在较强的水汽辐合和强动力条件下，雨雪强度越来越强。

此外，地面冷高压由西边一带朝着东部区域楔入低空，产生冷垫，850 hPa一带西南暖湿气流在冷垫上爬升，辽宁省中部和西部由低层到高层的结构呈现出“冷、暖、冷”的特征，这使得降水相态十分复杂，大多数区域发生雨转雨夹雪或冻雨转雪过程，局部区域还出现霰。高层干冷气流和低空暖湿产生对流不稳定，并且大尺度锋生形成斜压不稳定能量，有利于降雪强度的增强。

从水汽条件来看，850 hPa处有3条输送通道持续朝降水落区输送，为辽宁降雪提供了充沛的水汽条件；同时，850 hPa低空比湿值最大值超过6 g/kg，达到暴雪阈值，为暴雪、大暴雪天气的发生创造了有利条件。

11月9日，东北冷涡旋转促使强冷空气持续补充南下，辽宁北部区域分布在冷涡底部，850 hPa处仍旧具备良好的湿度条件，辽宁局部区域仍旧出现降雪天气。在此之后，随着东北冷涡不断北上，此次降雪天气过程停止。

3 冻雨产生的主要成因

2021年11月6日20:00—11月7日08:00，辽宁发生大面积冻雨天气，本次冻雨发生1 d（11月5日），辽宁省大多数区域温度偏高5～10 ℃。850 hPa形势场上，11月5日20:00与11月7日08:00温差为12～16 ℃。在地面形势场上，11月6日高压冷锋逐渐对辽宁大多数区域造成影响。

在地面东北大风和低空锋区的共同作用下，辽宁大多数区域温度下降幅度较大，最低下降10 ℃，最高下降温度达16 ℃。在36 h内温度降低到不足0 ℃，地面气温的急剧下降为冻雨的形成提供了良好的条件。

对辽宁省锦州探空资料进行分析发现，2021年11月6日08:00（图3a），800 hPa以下低空的气温都处于0 ℃以上，800～600 hPa之间的气温区间处于-14～0 ℃之间。11月6日白日因为冷空气的入侵，11月6日20:00 1 000 hPa与850 hPa一带依然属于暖层，600 hPa一带分布着温度为-9 ℃的冷层。此时，辽宁省中部一带的地面温度下降至0℃（图3b）。通过上述分析不难发现，11月6日白天，辽宁省中部和西部区域近地层分布着温度不足0 ℃的冷层，对流层中低层存在温度大于0 ℃的暖层，高层分布着冷的冰晶层。在上述影响下，地面温度不超过0 ℃，并且大气温度的垂直结构为冻雨的产生提供了有利条件。

图3 2021年11月6日08:00（a）、20:00（b）辽宁省锦州探空资料

11月6日08:00之前，700 hPa辽宁省处在水汽通量相对高值区，冻雨出现前，辽宁中部、北部上空一直分布着水汽通量辐合大值区。由相对湿度进行分析可知，在冻雨出现前，辽宁省上空500 hPa以下相对湿度一直较大，在西南气流的作用下，渤海湾暖湿空气持续将水汽朝着辽宁省传输。由此可知，冻雨天气水汽条件十分充沛。

4 降雪天气对农业的影响

此次降雪天气属于省一级暴雪灾害，属最严重级别，对辽宁省设施农业、畜牧养殖业生产和“菜篮子”产品保供带来严重危害。相关资料统计显示，辽宁省设施农业受灾面积6 106.67 hm2、受灾设施58 291栋。受灾地区大都集中在辽宁省中部和西部地区。全省受灾养殖场（户）1.16万个，倒塌畜禽舍和附属设施面积676.16万m2，直接经济损失达到17亿元以上。

5 结论

（1）此次辽宁地区雨雪天气过程是在地面气旋和东北冷涡的共同作用下产生的。超强的冷、暖空气逐渐交汇，源于海洋的暖湿水汽和热量也在补充，与东北冷涡相配合，促使低空低涡和地面气旋持续发展，由低空至高空产生了十分深厚的低压系统，在较强的水汽辐合和强动力条件下，辽宁大部发生了雨雪天气。

（2）此次天气过程中降水相态变换快。地面冷高压由西边一带朝着东部区域楔入低空，产生冷垫，850 hPa一带西南暖湿气流在冷垫上爬升，辽宁省中部和西部由低层到高层的结构呈现出“冷、暖、冷”的特征，使得降水相态十分复杂。

（3）高层干冷气流和低空暖湿产生对流不稳定，且大尺度锋生形成斜压不稳定能量，有利于降雪强度的增强。

（4）此次天气过程中辽宁局部有非常好的水汽条件。850 hPa处有3条输送通道持续朝降水落区输送，为辽宁降雪提供了充沛的水汽条件；同时，850 hPa低空比湿值最大值超过6 g/kg，达到暴雪阈值。

（5）在地面东北大风和低空锋区的共同作用下，辽宁大多数区域温度下降幅度较大，地面气温的急剧下降为冻雨的形成带来了有利的条件。

（6）此次极端降雪天气给辽宁省设施农业、畜牧业等农业经济造成了巨大的危害和损失。