袁文婧，高光明

摘要：運用常規(guī)氣象資料、NECP1°x1°等資料，對2018年3月14日夜間～15日上午桃仙機場的一次雨轉暴雪的天氣特點、環(huán)境場條件、水汽條件、動力條件進行分析，并根據地面溫度、露點及溫度露點差和中低層的溫度對比實況來總結本場相態(tài)變化的指標，可為今后做降水相態(tài)預報服務提供參考依據。

關鍵詞：暴雪；相態(tài)變化；桃仙機場；寒潮

中圖分類號： P458 文獻標識碼： A DOI編號： 10.14025/j.cnki.jlny.2018.24.083

沈陽自2017年11月～2018年2月降雪次數(shù)為16次，總降水量為8.9mm，總積雪深度為8cm，但在初春時沈陽出現(xiàn)了一次暴雪過程，并且伴有相態(tài)的變化，由于主要降水時段是在午夜之后，對航班并未造成影響，但是早上的積雪深度為12cm，對本場航班放行造成了影響。隨著現(xiàn)代化觀測系統(tǒng)的建立和數(shù)值預報模式的發(fā)展，對暴雪的成因近期有大量的研究，對暴雪的認識不斷深入。陳愛玉[1]等的研究結果表明，春季暴雪均伴強寒潮而產生，暴雪發(fā)生在干濕區(qū)交界的濕區(qū)一側。盛春巖[2]等研究表明，暴雪產生在對稱不穩(wěn)定大氣中，低空急流促使對流層低層暖濕氣流的輻合上升，觸發(fā)對稱不穩(wěn)定能量釋放產生暴雪。而對于雨、雪混合性降水，雨轉雪時間及雨和雪量級預報是預報員在實際工作中的難點[3-4]。本文利用常規(guī)氣象資料，對2018年3月14日～15日沈陽雨轉暴雪天氣進行分析，為此類天氣預報提供參考。

1 降水天氣特點

1.1 降水時間短、量級大

2018年3月14日23時25分至15日10時36分本場降水持續(xù)11小時11分鐘，總降水量11.2mm，積雪深度12cm，達到了暴雪的量級。此次降水出現(xiàn)復雜的相態(tài)轉化，先是降小雨持續(xù)了1小時22分鐘；在00時47分轉為小雨夾雪，持續(xù)了1小時54分鐘；在02時41分轉為小雪，小雪一共出現(xiàn)在4個時間段，累計持續(xù)4小時36分鐘，在轉小雪后有兩個時間段出現(xiàn)了中雪，分別是02時48分～05時27分和05時57分～06時37分，中雪累計持續(xù)3小時19分鐘。

1.2 寒潮爆發(fā)，降溫明顯

鋒面前為降水過程，鋒面后為明顯的降溫。根據觀測簿統(tǒng)計，從14日開始氣溫持續(xù)下降，到15 日最高溫度下降，從17.3℃下降到1.7℃，下降了15.6℃；最低氣溫從0.1℃下降到-10℃，下降了10.1℃，平均氣溫從8℃下降到-2.2℃。下降了10.2℃，24小時氣溫下降幅度大于10℃，達到了寒潮天氣的標準。

2大尺度環(huán)流特征和影響系統(tǒng)

2.1 500hPa環(huán)流特征

2018年3月14日08時500hPa在歐亞大陸的中高緯度呈兩槽一脊形勢控制，高壓脊位于貝加爾湖的西北地區(qū)，東部槽位于中蒙邊界地區(qū)，西部槽位于烏拉爾山南部地區(qū)，沈陽受東部高空槽前的西南氣流控制。20時500hpa高空槽東移緩慢，高空槽前西南氣流有所加強，風速為28m/s～38m/s，形成了急流核為30m/s～38m/s，沈陽位于急流軸的右前側（圖略）。

2.2 700hpa環(huán)流特征

2018年3月14日20時700hPa沈陽位于高空槽前的西南氣流控制，槽后冷平流，高空鋒區(qū)強，槽前的西南風達到，形成了急流核達20～22m/s，沈陽位于槽前西南氣流控制區(qū)內，同時有暖平流（圖略）。

2.3 850hPa 環(huán)流特征

2018年3月14日08時，內蒙古的東部與吉林的交界地區(qū)存在一個閉合中心，切變線從內蒙古的東部一直延伸到西北地區(qū)的北部，沈陽位于暖濕切變的南側，暖濕輸送的暖脊內，同時西南急流從山東半島的北部，延伸到吉林中部一帶，在吉林的這一帶處于暖濕切變的輻合區(qū)內，沈陽處于西南急流的輸送通道內，西南急流核達到了20m/s，強降水出現(xiàn)在偏北氣流和偏南急流的交匯處（圖略）。

3 水汽條件分析

充沛的水汽是產生暴雪的重要條件，從3 月14 日08 時沈陽開始受西南暖濕氣流影響，隨后低壓暖倒槽前西南急流發(fā)展東移北上。

3.1 相對濕度

分析沈陽的相對濕度及風場的時間剖面圖，3月14日20時前相對濕度大值區(qū)主要位于900hpa～700hpa，隨著西南暖濕氣流的增強，相對濕度迅速增大，并向上向下發(fā)展，對流層整層飽和時段與強降雪時段是對應的（圖略）。

3.2 溫度露點差

隨著冷空氣的南壓及對流的發(fā)展，鋒區(qū)上溫度露點差減小，從3月14日20時沈陽上、中、下三層達到了飽和，500hpa～850hpa從上到下都是高濕區(qū)，溫度露點差：500hpa為1℃，700hpa為1.6，850hpa為1.2hpa，三層溫度露點差之和為3.8℃，均小于4℃，說明此次暴雪天氣的水汽條件非常好（表略）。

3.3水汽通量和水汽通量散度

水汽輸送和輻合的強度決定降水量的大小，分析850hpa逐6小時的水汽通量和水汽通量散度演變可知，雨轉暴雪過程為強烈的水汽輸送和強輻合，14日20時水汽通量為6×10-2g/（cm.hpa.s），東強西弱，并有較強的水汽輻合，沈陽處于-20×10-7g/（s.cm）的強輻合區(qū)內。

綜合以上三點，相對濕度、溫度露點差、水汽通量和水汽通量散度綜合表明：在降雪前期該區(qū)的水汽條件是相當充足的。

4 動力機制分析

4.1散度場和渦度場分析

沿散度場的經向垂直剖面圖（見圖1）3 月14 日20時，在沈陽地區(qū)從1000hPa～750hPa低層有較寬廣的輻合區(qū)，負散度中心值達-8×10-5s-1，15 日02 時隨著低層有北方冷空氣入侵，這個輻合區(qū)受到擠壓與抬升。高層有深厚的輻散區(qū)，并且強于低層輻合，形成了很強的“抽氣機”效應，使得暖濕空氣在抽吸的作用下上升。低層輻合、高層輻散是雨轉暴雪形成的有利動力條件。

相應的沿41.8°N渦度垂直剖面圖（見圖2）14日20時，沈陽地區(qū)從1000hPa～400hPa為正渦度區(qū)，正渦度中心位于900Hpa～800hpa中心值達12×10-5s-1，15日02時，沈陽上空正渦度中心上移至850hPa～750hPa，正渦度區(qū)東移并且擠壓，高空的負渦度區(qū)變大，配合低層輻合，高層輻散產生上升運動。

4.2垂直運動分析

垂直運動使大氣中的能量轉換得以實現(xiàn)，同時大氣中的水汽凝結和降水過程也與上升運動有著密切聯(lián)系，垂直運動會引起水汽、熱量、動量、渦度等的垂直輸送，對天氣系統(tǒng)發(fā)生發(fā)展有著很大影響。

從3月14日14 時（見圖3）～15日02 時的各層垂直速度場上，分析沿垂直速度經向剖面圖，121～125E為上升氣流，并與遼西的下沉氣流之間形成一個氣旋式環(huán)流，對應一個強上升區(qū)處于1000～350hpa，最大值為-1pa/s；西部下沉區(qū)在117～121°E，最大值為0.3pa/s。這種暴雪前期的垂直環(huán)流形勢，說明遼寧中東部處于比較強的暖區(qū)內。大氣抬升形勢明顯，為后期的暴雪產生積聚能量，而西部的下沉氣流相對較弱，說明冷空氣主體還沒有完全侵入，勢力不強。

14日20時隨著冷空氣的累積，遼西的下沉氣流明顯增強并發(fā)展到整層，同時沈陽上空的上升氣流加強，更加劇烈，最大值達-1.5pa/s。此時，東部山區(qū)的上升速度減弱，使得遼寧中部都處于狹管效應的抬升過程中，致使當日產生暴雪，東部山區(qū)的垂直環(huán)流由強上升轉為整層的幾乎沒有垂直變化，可能是當時氣旋已經入海，氣旋強大而深厚的系統(tǒng)把北日本海的冷空氣帶入，阻止了西南方向暖濕空氣從遼寧中南部的繼續(xù)東移，為暴雪的產生創(chuàng)造了條件。

5雨轉暴雪成因分析（降水相態(tài)變化的影響）

5.1前期溫度分析

這次強降雪過程是由于西西伯利亞強冷空氣東移南下與江淮氣旋東側暖濕氣流在東北地區(qū)相遇而形成的，西西伯利亞東移南下的強冷空氣是形成這次暴雪的一個重要條件。冷空氣到達前，沈陽地區(qū)地面為暖舌控制，氣溫迅猛回升。從3 月12日開始日平均氣溫上升10℃，如此高溫為沈陽地區(qū)本次降水過程積累了強大動力和能量來源，也是本次降水過程開始是降雨的原因，也為降雪過后大幅度降溫創(chuàng)造了條件。

5.2降水相態(tài)變化的預報指標

5.2.1中低空溫度層變化 尤鳳春[3]指出常用傳統(tǒng)的850hpa溫度判別降水相態(tài)。具體指標是：當T850hpa>-2℃時預報有雨；當T850hpa<-4℃時預報降雪；當-4℃≤T850hpa≤-2℃時報雨夾雪。

3月14日08時～3月16日02時，沈陽（41.8°N，123.43°E）上空溫度及垂直風場的時間剖面圖，在3月14日20時之前，700hpa以上為偏西氣流控制，溫度變化很小，700hpa以下為西南氣流控制為暖平流，因此降水初期為雨，20時地面冷鋒過境同時沈陽上空中低層為輻散的，因此冷空氣擴散在22時開始0℃線明顯的開始下降，23時30分本場開始降雨，此時T850hpa>-2℃，隨后-2℃線也開始下降，在15日00時-2℃線下降到850hpa，同時-4℃的高度也開始下降，因此隨后本場轉為雨夾雪，隨著850hpa高空槽的過境，冷空氣加強，02時-4℃線降至850hpa，隨后本場轉為雪（圖略）。

綜上由降水相態(tài)變化的實況及預報指標的對比分析，此指標與本次降水相態(tài)變化吻合，但這是一次特例，還是適合本場的指標需要大量的天氣過程進行校驗分析。

5.2.2 地面溫度、露點預報指標 表1為降雪相態(tài)轉換期間的地面溫度、露點、溫度露點差的數(shù)據，對比實況23：25出現(xiàn)小雨，00：47轉小雨夾雪，02：41轉小雪。這三個時間點總結本次降水過程與以上的指標不符，因此總結下本次降水過程的指標如下：降雨：T≥1℃，T-Td≥1.6℃；降雪：T≤0℃，T-Td<1℃；雨夾雪：0℃

該指標只適用于地面數(shù)據，因為雨夾雪的地面溫度與雨和雪有重復的地方，并且由地面露點也很難區(qū)分，所以單獨使用地面要素判別指標還有局限性，存在不好判別的情況，因此要結合地面和高空的溫度進行判別，準確度會更高。

6結論與討論

本次降水過程發(fā)生在歐亞大陸的中高緯度呈兩槽一脊形勢控制，貝加爾湖高壓脊前西北氣流誘導冷空氣南下導致沈陽寒潮天氣爆發(fā)；高空槽前西南暖濕氣流北上，與南下冷空氣在沈陽交匯，導致沈陽出現(xiàn)暴雪天氣。

此次降雪為500hpa高空槽、700hpa切邊、低空和地面氣旋的共同作用形成，可以說高低空及地面配置對降雪是極為有利的。

本次暴雪的產生有充足的水汽條件，高空西南急流和地面江淮氣旋的發(fā)展為沈陽降雪帶來了充足的水汽條件。高空急流和低空切邊為大氣能量提供了很好的動力和能量來源，是產生大量級降水的良好前提條件。

降水相態(tài)的變化要結合地面溫度指標：降雨：T≥1℃，T-Td≥1.6℃；降雪：T≤0℃，T-Td<1℃；雨夾雪：0℃-2℃時預報有雨；當T850hpa<-4℃時預報降雪；當-4℃≤T850hpa≤-2℃時報雨夾雪，共同作為參考來分析降水的相態(tài)。

參考文獻

[1]陳愛玉，李存龍，陳新春.春、冬季暴雪成因對比分析[J].氣象，2005，31（11）：37-39.

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[4]張琳娜，郭銳，曾劍，等.北京地區(qū)冬季降水相態(tài)的識別判據研究[J].高原氣象，2013，32（06）：1780-1786.

作者簡介：袁文婧，本科學歷，助理工程師，研究方向：航空氣象保障和科研。