第六章暴雪预报

第六章暴雪预报学习要点本章介绍了我国暴雪天气的时空分布特征，对我国不同地区暴雪发生发展的天气形势进行了讨论，并重点介绍了暴雪天气的预报方法和预报思路。暴雪是自然天气现象的一种降雪过程，是我国北方冬季常见的灾害性天气。我国中高纬地区地域广阔，冬季漫长，常出现暴雪，有时还可能会伴有强寒潮、大风天气，对工农业生产、畜牧业、交通运输和人民生活、出行影响较大。因此，暴雪是中高纬气象台站灾害性天气预报中的一项重要内容，暴雪预警信号分为四种：蓝色、黄色、橙色和红色。暴雪的研究也是气象工作者面临的重要课题。6.1暴雪的时空分布特征6.1.1定义和标准气象部门规定：24h降雪量达5～10mm为大雪；24h降雪量≥10mm为暴雪，或24h雨夹雪的降水量达≥10mm，雪深南方≥5cm、北方≥10cm。在业务实践中，可按照发生和影响范围的大小将暴雪划分为局地暴雪和区域性暴雪。隐藏6.1.2暴雪的时间分布特征本节统计使用了国家气象中心和国家气象信息中心资料室统计整理的全国730个站中的纬度高于39.8ºN（即北京及其以北)的174个测站1980年1月—2000年12月逐日平均温度和降水量资料。附加降雪日日平均气温≤0℃的条件，保证余下的个例是纯雪。规定每年10月—次年3月为冬半年(包括初冬、隆冬和初春)，总计21年的资料。在所有测站中选择了50个代表站，其中黑龙江省12个，吉林省9个，辽宁省8个，内蒙古自治区7个，河北省3个，新疆维吾尔自治区9个，甘肃省1个，北京1个。详情进入6.1.2.1年际变化从图6.1中可看出，暴雪天数最多的是1985年，达19d；最少的是1997年，只有4d。21年共出现暴雪213d，平均每年10.14d，其中1981—1990年为125d，占总数的58.69%，1991—2000年为88d，占总数的41.31%，20世纪80年代明显多于90年代。暴雪日数分布有年际变化的成分，特别是20世纪90年代后期。而1984年到1985年暴雪日数有一个突然的增加，之后连续下降4年，到1989年达到次低点，1997年起从最低点有上升趋势。6.1.2.2月、旬际分布21年中，暴雪最早出现在10月1日（1994年，阿尔山）。最晚结束在3月31日（1993年，乌鲁木齐）。从图6.2中可看出：11月暴雪日数最多，达70d；3月次之，为51d；最少的是1月份，仅13d。各旬分布中，最多的是11月中、下旬，为26d；最少的是10月上旬，为2d。按北方特有的气候特点和节气划分，将10月和11月定为初冬，12月—次年2月为隆冬，3月份为初春。统计得到，初冬和初春出现暴雪共计154d，占72.3%，可见，初冬和初春是中高纬暴雪的盛行期，而整个隆冬暴雪并不多见。这与宫德吉(2000年)分析的内蒙古大～暴雪主要出现在深秋～初冬和冬末～初春这两个阶段的结论相吻合。这是因为初冬和初春温度高，水汽含量较大，冷空气活跃，所以暴雪较隆冬多。隐藏6.1.3空间分布特征从图6.3～6.6中可见，我国中高纬暴雪出现次数较多的站在东北地区和新疆维吾尔族自治区，暴雪出现次数的空间分布不与纬度成正比，即并非越北越冷的地区出现越多。21年中，有5个站出现暴雪超过20次，东北地区通化最多为23次，其次是本溪22次，再次绥芬河21次；新疆最多的是塔城地22次，其次是乌鲁木齐21次。可见中高纬暴雪的多发区位于东北地区的东部，即长白山脉的迎风坡一带。另一个多发区位于新疆西北部及沿天山一带。在华北、内蒙中部、东北西部、甘肃北部出现次数较少，图里河、林西、呼和浩特、张家口仅出现2次，最少的是辽宁西部的朝阳、甘肃的玉门和北京，21年中只出现l次暴雪。6.1.3.1按省分布图6.6是暴雪的各省分布。由图可见，暴雪出现总站次数最多的是新疆，其次是吉林，但按站次平均(见图6.7)则是辽宁最多。6.1.3.2按区分布将以上50站分为6个区。1区：东北北部和东部，包括黑龙江及长春、四平、沈阳；2区:东北西部，包括辽宁的朝阳和内蒙古北部；3区：东北东南部，包括吉林和辽宁的东部；4区：华北及西北东部，包括内蒙中部、河北、甘肃；5区:新疆北部，包括45°N以北的5个站；6区:新疆沿天山地区。3区和6区出现暴雪平均次数最多，分别对应长白山和新疆天山地区，证实了地形效应对暴雪的作用（图6.8）。隐藏6.1.4站次、降水量分布特征在50站中，一次过程最多有13站同时出现暴雪，最少只有1站，而且单站暴雪出现了114次之多，2站的有54次，一次暴雪过程≤2站的占总数213次的78.9%，可见暴雪的空间尺度较小，局地性较强，大范围暴雪次数较少，≥3站的有45次，≥5站的有22次，后者仅占10%。降雪量在10.0～19.9mm的有389站次，20.0～29.9mm的有53站次，30.0～39.9mm的有6站次，≥40mm的仅有l站次。6.2暴雪形成机制雪是固体降水，发生在对流层低层气温＜0℃(地温≤5℃)的情况下。其形成与降雨一样，需要具备三个条件：水汽条件、垂直运动条件、云滴增长条件。前两个为宏观过程，取决于天气学条件；后一个为微观过程，决定于云物理条件。能否降雪，除了上述条件外，最关键是要考虑温度场的变化。暴雪与暴雨形成的条件类似，需要充分的水汽供应、强烈的上升运动和较长的持续时间。同样，暴雪的形成和强度还与层结稳定度、云的微物理过程和地形密切相关。6.3环流背景与天气系统下面介绍新疆、内蒙古、华北、东北地区、黄淮和青藏高原东北部等6个区域暴雪的主要特征。6.3.1各大区域暴雪的几种天气形势6.3.1.1新疆暴雪过程⑴两支急流汇合型500hPa图上，中亚到新疆一带汇合成一支很强的急流，北支急流呈波状，乌拉尔山地区为偏北急流，中亚地区为偏西急流。南支急流也呈波状，但振幅较小，两支急流在中亚合并，西风风速可超过40m/s。南支急流多在地中海附近存在一稳定的南支槽，从槽中不断分裂出短波槽东移。短波槽在500hPa高度上并不明显，但从地面图上可清楚的显示一个个尺度不大的气旋东移，每个气旋都会给新疆带来一次降雪，典型环流场如图6.11a。⑵急流波动型在中纬度维持一支强的西风急流，当急流带上出现扰动时，开始并不很明显，随着扰动东移逐渐加强，槽后脊在进入新疆后加强。500hPa上中亚到新疆有大范围的风速≥20m/s，最大有时达52m/s；塔城站达40m/s，700hPa的风速也很强，槽的曲率比500hPa明显得多。典型环流场如图6.11b。南支槽型图6.12是1976年2月27日08:00500hPa形势。这次南疆西部暴雪过程是由南支槽造成的。在过程前期（2月24日），北支急流带上有低槽东移，此时南支急流带位于喀布尔经帕米尔高原。当北支槽向东南方向移动时，受北支急流冷空气的作用，南支急流带出现波动（26日），随后南北分离，北支槽东移过北疆，南支槽越过帕米尔高原影响南疆西部（2月27日）。造成暴雪过程的南支槽和夏季暴雨过程的南支槽有相似之处，但槽前西南风明显强于夏季的西南风。典型环流场如图6.12。6.3.1.2内蒙古暴雪⑴西风槽(涡)类500hPa图上，降雪前3～5d，欧洲为长波脊，西西伯利亚到中亚地区为长波槽，40ºN以南伊朗有明显南支槽活动，槽前(60～80ºE，20～40ºN)有一支宽阔西南气流，青藏高原经新疆到萨彦岭山地为宽广高压脊，并有明显的暖温度脊配合，东亚为大槽。降雪前1～2d，由于欧洲长波脊缓慢东移，从新地岛沿脊前西北气流下滑的冷空气进入西西伯利亚，在中亚地区(50～80ºE，以下类同)的低槽加深南压，同时东亚大槽减弱东移北抬，巴尔喀什湖以东蒙古到我国华北地区高压脊发展。在亚洲中纬度形成了一槽一脊型(图6.13)，此时有从中亚长波槽中分裂东移的冷槽，这类冷槽与东移到西藏高原南部的南支槽在高原上空同位相叠加，在高原上空形成了一支西南气流。这支西南气流在高原东侧从30ºN以南向北扩展到40ºN以北，在700hPa图上有类似的环流场形势，西南风风速有时可达低空急流的强度。在中低层形成了一支水汽输送带，大量水汽由孟加拉湾经四川盆地向北输送，在内蒙古中西部地区辐合上升，使在(100～110ºE，35～45ºN)范围内的低槽(或涡)发展加深，有利暴雪的形成。典型环流场如图6.13。另外，有时西风槽过程在降雪前3～5d，亚洲中纬度为准纬向型锋区气流，东欧到乌拉尔山地区(30～70ºE，50ºN以北)为阻塞高压，高压脊向东北伸到60ºN以北，80ºE以东。降雪前1～2d，由于乌拉尔山阻塞高压比较稳定，当冷空气从新地岛沿阻高脊前气流下滑到平直气流锋区时，在中纬度锋区中产生波动，形成了平直气流低槽型。此时亚洲中纬度锋区不断加强南压，沿锋区东移的低槽，槽前西南气流加强，华北地区等压面升高，高压脊发展，形成东高西低的形势。⑵蒙古低槽500hPa图上，降雪前3～5d，欧洲、亚洲各为一长波槽。降雪前1～2d，欧洲高压脊缓慢东移到西西伯利亚、中亚地区，低压槽位于巴尔喀什湖以东、蒙古到我国华北地区。在亚洲中纬度形成了一脊一槽型，从高压脊北部经贝加尔湖到我国东北平原有一支西北气流锋区。冷空气在巴尔喀什湖北部聚集，低槽进入蒙古并明显加深，槽前西南气流加强，并与西北气流锋区在（115～125ºE，45ºN附近）汇合，使该区水平温度梯度加大，斜压性加强，形成汇合锋生场。另外，有时蒙古低槽在降雪前1～2d，亚洲中纬度有中尺度的槽脊(槽脊振幅10～15个纬距)沿锋区规律东移，24h移速5～10个经距，形成了亚洲中纬度槽脊移动型。当西北气流锋区从西西伯利亚北部经贝加尔湖到达我国东北平原时，中纬度低槽沿锋区向东移至蒙古中东部，在（115～125ºE，45ºN）附近槽脊呈反位相叠加，形成汇合锋生场。典型环流场如图6.14。⑶贝加尔湖低槽500hPa图上，降雪前3～5d，欧洲大部为高脊控制(有时有闭合高压)，乌拉尔山以东、50ºN以北，西西伯利亚为低压槽，中西伯利亚为宽脊。低槽从咸海、里海到巴尔喀什湖，冷空气沿欧洲高脊前西北气流不断补充南下到低槽，低槽南压加深。欧洲高脊缓慢移到乌拉尔山、中亚地区，当低槽移至萨彦岭发生断裂，北槽东移减弱，东移到贝加尔湖以东地区的宽脊明显减弱北抬，南槽在贝加尔湖西侧，在亚洲中高纬度形成了两脊一槽型。降雪前1～2d，宽脊东移到我国内蒙古东部及东北平原，南槽在贝加尔湖、蒙古北部明显加深。700hPa图上，亚洲中纬度为纬向锋区，锋区上多有小槽东移，并与500hPa低槽同位相叠加。在蒙古东部(100～125ºE，47ºN以南)西南气流加强。水汽自黄河中上游，在内蒙古东北部形成辐合场。典型环流场如图6.15。6.3.1.3华北暴雪华北暴雪的主要环流形势是回流型，包括弱回流加南支槽型、弱回流与北支槽型。回流形势中有河套锢囚锋则降雪更大。河北预报员又把回流型综括为两槽一脊型和高纬低压型。近年来又增加了低涡低槽型和气旋型。回流型的高空形势：东亚大陆纬向环流背景下，有南北两支锋区，北支锋区位于40ºN以北，有一短波槽从乌拉尔山快速移动。当低槽到达我国东北地区时，受长白山阻挡作用，冷空气经渤海入侵华北平原。南支锋区在40ºN以南地区，有一短波槽或低涡从新疆、河西走廊缓慢东移，冷空气亦随着东移。对应地面图上，华北处于北高南低的形势（偏东风），并有冷锋从河西走廊向东移动（或河套伴有倒槽）。⑴两槽一脊型以2006年1月18—19日山西暴雪过程为例。500hPa图上，暴雪出现前，东亚维持两槽一脊形势，极涡稳定加强，极锋位置偏北，山西受中纬度较平直的环流影响。对应温度场上，山西一直处于温度锋区底部。随着极涡的南压，极涡外围的极锋锋区上分裂的短波小槽，与南支槽同相叠置，使得南支槽发展加深。17日南支槽发展开始影响山西，山西南部局部出现小雪，18日20:00南支槽加深东移，槽前西南气流强盛，河套地区湿度明显增大，T—Td≤3.6℃（700hPa），山西大部分地区出现小雪，中南部出现大雪，部分地区达到暴雪。19日08:00，系统缓慢东移，整个山西处于强盛的西南气流中，湿度继续增大，降雪加强，直到20日08:00，山西上空转为西北气流，降雪逐渐减弱、结束。地面图