本文摘要：【摘要】2019年3月20-21日吉林地區(qū)出現(xiàn)了6年來(lái)最大的一次強(qiáng)降雪，同時(shí)伴隨著大風(fēng)和寒潮，經(jīng)研究分析發(fā)現(xiàn)：有利的環(huán)流形勢(shì)、高低空急流相互作用、低層輻合高層輻散、整層上升運(yùn)動(dòng)強(qiáng)，在地形和鋒面強(qiáng)迫抬升下垂直上升運(yùn)動(dòng)進(jìn)一步增強(qiáng)，為暴雪產(chǎn)生提供動(dòng)力抬升機(jī)
【摘要】2019年3月20-21日吉林地區(qū)出現(xiàn)了6年來(lái)最大的一次強(qiáng)降雪，同時(shí)伴隨著大風(fēng)和寒潮，經(jīng)研究分析發(fā)現(xiàn)：有利的環(huán)流形勢(shì)、高低空急流相互作用、低層輻合高層輻散、整層上升運(yùn)動(dòng)強(qiáng)，在地形和鋒面強(qiáng)迫抬升下垂直上升運(yùn)動(dòng)進(jìn)一步增強(qiáng)，為暴雪產(chǎn)生提供動(dòng)力抬升機(jī)制;強(qiáng)降雪時(shí)段與中低層暖鋒鋒生有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系;α中尺度輻合線、切變線及渦旋對(duì)強(qiáng)降雪預(yù)報(bào)有一定的指示意義。
【關(guān)鍵詞】暖鋒鋒生,極渦,α中尺度切變線
氣象工程師評(píng)職知識(shí)：氣象學(xué)論文發(fā)表英文和中文期刊
《中國(guó)農(nóng)業(yè)氣象》主要刊登有關(guān)農(nóng)林水產(chǎn)業(yè)與氣象有關(guān)的學(xué)術(shù)論文、研究報(bào)告和國(guó)內(nèi)外有關(guān)專題研究動(dòng)態(tài)綜合評(píng)述等，涉及包括全球變化、區(qū)域農(nóng)業(yè)氣候、減災(zāi)防災(zāi)、干旱與節(jié)水農(nóng)業(yè)、作物氣象與農(nóng)田小氣候、農(nóng)業(yè)減災(zāi)防災(zāi)、農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境、3S技術(shù)在農(nóng)業(yè)氣象上應(yīng)用等方面的內(nèi)容。
1引言
暴雪對(duì)于國(guó)民經(jīng)濟(jì)和人民生活的危害很大，往往對(duì)城市交通林業(yè)和畜牧業(yè)等造成巨大損失。由于暴雪天氣是在多天氣系統(tǒng)綜合作用下產(chǎn)成的，形成機(jī)理復(fù)雜，因而預(yù)報(bào)難度大，國(guó)內(nèi)外針對(duì)暴雪研究開(kāi)展了大量的工作。研究表明歐美的降雪多與溫帶氣旋的形成發(fā)展有關(guān)，中國(guó)的暴雪多發(fā)生在東北地區(qū)和西北高原山區(qū)，其形成的原因較復(fù)雜，預(yù)報(bào)難度很大。
桂香等在2006年山西年初區(qū)域性暴雪天氣學(xué)分析中，指出回流和倒槽對(duì)這次暴雪過(guò)程的共同作用，徐建芬等對(duì)96.1暴雪天氣進(jìn)行了中尺度分析及其渦源研究，認(rèn)為這場(chǎng)暴雪是由于北支冷空氣和南支暖濕氣流結(jié)合形成具有中α尺度結(jié)構(gòu)的高原切變線引發(fā)的;張書(shū)萍等指出多尺度天氣系統(tǒng)配置中尺度活動(dòng)和水汽條件等方面對(duì)暖區(qū)暴雪很重要。吉林處于歐亞大陸東端，地形和特殊緯度，降雪量分布極不均勻，特別是吉林中東部位于中高緯度，受極鋒鋒區(qū)影響，往往會(huì)出現(xiàn)暴雪，其中以暖區(qū)強(qiáng)降雪所造成的影響最為嚴(yán)重。
2降雪實(shí)況
2019年3月20-21日，吉林市出現(xiàn)了6年內(nèi)最大的大范圍雨轉(zhuǎn)雪天氣過(guò)程，有6站出現(xiàn)大到暴雪，最大降水量出現(xiàn)在北大湖站降水量達(dá)到20.3mm，積雪深度達(dá)到23cm，21日20時(shí)冷鋒過(guò)境后降水結(jié)束，此次暴雪天氣伴隨著大風(fēng)和寒潮。
3環(huán)流形勢(shì)演變
3.1500hPa環(huán)流形勢(shì)本次降水發(fā)生前，500hPa烏拉爾山為強(qiáng)大的暖高壓脊，西伯利亞地區(qū)為極渦活動(dòng)區(qū)，極渦主體位于60°N以北，貝加爾湖為暖高壓脊控制，形成了明顯的鞍形場(chǎng)結(jié)構(gòu)。20日20時(shí)極渦分裂一股冷空氣東移南壓，使得貝加爾湖暖高壓東移經(jīng)向度加大，暖區(qū)溫度梯度和位勢(shì)高度梯度均加大，吉林上空最大風(fēng)速迅速增至44m/s，對(duì)應(yīng)降雪開(kāi)始。隨著系統(tǒng)東移加強(qiáng)降雪量增大，高空鋒區(qū)位置與暴雪區(qū)域有較好對(duì)應(yīng)關(guān)系，21日20時(shí)隨著強(qiáng)鋒區(qū)移出吉林上空，長(zhǎng)春站上空風(fēng)速減為22m/s，吉林上空均為強(qiáng)冷空氣控制降水至此結(jié)束。
3.2高低空急流2019年3月20日20:00至21日14:00，暴雪上空急流異常明顯，雪強(qiáng)最強(qiáng)時(shí)，即21日08:00時(shí)200hPa急流核區(qū)最大風(fēng)速超過(guò)48m/s，吉林處于高空急流出口區(qū)的右側(cè)，此處高層強(qiáng)烈的輻散抽吸利于低層上升運(yùn)動(dòng)的增強(qiáng)。700hPa低值系統(tǒng)分裂出的高空短波槽偏西急流于急流軸前方吉林地區(qū)和西南風(fēng)形成輻合區(qū)域。來(lái)自極渦干冷氣團(tuán)與中緯度暖濕氣團(tuán)劇烈交綏，溫度梯度迅速增大，低層鋒區(qū)不斷增強(qiáng)。
通過(guò)Q矢量和散度場(chǎng)診斷發(fā)現(xiàn)暴雪區(qū)在強(qiáng)降雪期間存在明顯的低層輻合，高層輻散，高低。空急流相互耦合使得暴雪區(qū)上空垂直上升運(yùn)動(dòng)明顯增強(qiáng)。本次降雪過(guò)程中，500hPa鋒區(qū)不斷加強(qiáng)，高低空急流相互耦合，為暴雪產(chǎn)生提供了動(dòng)力抬升機(jī)制。
4鋒生對(duì)地面降雪的影響
4.1海平面氣壓場(chǎng)3月19-20日東北地區(qū)為暖高壓控制，西南風(fēng)將暖濕氣流向東北方向輸送，具有暖濕的特征，暖濕能量有效的在暴雪區(qū)釋放，氣旋前部暖鋒鋒生，地面暖鋒鋒生區(qū)亦為強(qiáng)降雪中心，降雪由暖鋒造成。
4.2底層鋒面結(jié)構(gòu)等假相當(dāng)位溫線密集區(qū)主要集中在700hPa以下的中低層，暖鋒兩側(cè)冷暖平流都非常清楚，以西南風(fēng)為主,，大量的暖濕氣流在偏南風(fēng)的引導(dǎo)下沿冷空氣向北,，并推動(dòng)冷氣團(tuán)北移，這與暖鋒降水的定義較為一致。隨著高空強(qiáng)鋒區(qū)東移，近地面鋒生較高空更加明顯，鋒區(qū)隨高度向東北方向伸展。21日08時(shí)暖鋒在127°E附近，處于暖鋒前沿附近，暖平流中心位于700hPa最強(qiáng)，冷暖氣團(tuán)對(duì)峙劇烈，地面暖鋒鋒生明顯。
風(fēng)場(chǎng)上在850～700hPa之間存在明顯的風(fēng)切變，大量暖濕氣團(tuán)被快速攜帶至中高層，造成明顯的上身運(yùn)動(dòng)。鋒面附近冷暖氣團(tuán)活動(dòng)頻繁，強(qiáng)盛的暖空氣上升運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈，強(qiáng)降雪主要是地面低壓倒槽和地面暖鋒造成，低層等假相當(dāng)位溫線梯度加強(qiáng)的同時(shí)對(duì)應(yīng)地面雪強(qiáng)增強(qiáng)，強(qiáng)降雪時(shí)段與中低層暖鋒鋒生有較好對(duì)應(yīng)關(guān)系。
4.3暖鋒暴雪天氣學(xué)概念模型
結(jié)合地面鋒面和高空形勢(shì)演變共同分析，構(gòu)建了此次暖鋒暴雪過(guò)程的天氣學(xué)概念模型，主要成員有200hPa高空西南急流、500hPa極鋒鋒區(qū)偏西急流和中緯度西南急流、700hPa偏西急流、地面暖鋒(倒槽)。
500hPa極鋒鋒區(qū)上干冷的偏西急流與中緯度暖濕西南氣流匯合，冷暖交綏劇烈，高層鋒區(qū)增強(qiáng)，另外高低空急流耦合，垂直運(yùn)動(dòng)發(fā)展，為暴雪提供動(dòng)力抬升機(jī)制;低層偏南暖濕氣流造成上升運(yùn)動(dòng)進(jìn)一步增強(qiáng)，促進(jìn)地面暖鋒進(jìn)一步鋒生;由于地面暖鋒鋒生，暖鋒后部暖氣團(tuán)上升，暖鋒前冷氣團(tuán)下沉，構(gòu)成熱力。直接環(huán)流，因而使斜壓有效位能向動(dòng)能轉(zhuǎn)化，利于垂直運(yùn)動(dòng)的發(fā)展，本次降雪過(guò)程中在低層能夠分析出明顯的暖鋒鋒面結(jié)構(gòu)，鋒面附近強(qiáng)上升運(yùn)動(dòng)區(qū)也對(duì)應(yīng)著地面暖區(qū)暴雪區(qū)，對(duì)于今后吉林地區(qū)暖區(qū)降雪的預(yù)報(bào)預(yù)警具有一定的指示意義。
5中尺度分析
暖區(qū)暴雪初期20日20:00在中尺度環(huán)境場(chǎng)上：850hpa吉林省中部有一條α中尺度切變線和輻合線，底層強(qiáng)輻合伴隨著高空急流軸右側(cè)的強(qiáng)輻散與強(qiáng)降雪區(qū)域吻合，隨著切變線緩慢東移加強(qiáng)降雪強(qiáng)度加強(qiáng)并東移，至21日08時(shí)達(dá)到最強(qiáng)。ECMWF細(xì)網(wǎng)格850hPa上出現(xiàn)輻合線、切變線及渦旋對(duì)強(qiáng)降雪預(yù)報(bào)有一定的指示意義。
6結(jié)論
1)極渦冷空氣東移南下的過(guò)程中極鋒鋒區(qū)加強(qiáng)，鋒區(qū)上強(qiáng)偏西急流與中緯度西南氣流交匯并東移進(jìn)入新疆北部，冷暖交綏劇烈，大暴雪提供了有利的環(huán)流形勢(shì)，高低空急流相互作用，低層輻合，高層輻散，整層上升運(yùn)動(dòng)強(qiáng)，在地形和鋒面強(qiáng)迫抬升下垂直上升運(yùn)動(dòng)進(jìn)一步增強(qiáng)，為暴雪產(chǎn)生提供動(dòng)力抬升機(jī)制。
2)本次降雪過(guò)程是由于地面暖鋒所造成，降雪過(guò)程中，中低層有明顯的鋒生過(guò)程，鋒區(qū)向東北傾斜，在地形作用下垂直上升運(yùn)動(dòng)得到加強(qiáng)，強(qiáng)降雪時(shí)段與中低層暖鋒鋒生有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
3)α中尺度輻合線、切變線及渦旋對(duì)強(qiáng)降雪預(yù)報(bào)有一定的指示意義。
參考文獻(xiàn)
[1]張俊蘭,崔彩霞,陳春艷.北疆典型暴雪天氣的水汽特征研究[J].高原氣象,2013(4):1115-1125.
[2]朱乾根,林瑞祥,壽紹文等.天氣學(xué)原理和方法[M].北京:氣象出版社,2000.
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