洪麗霞,馬中元,陳鮑發(fā),辛瑋琦,范小軍,宋 雄
(1.江西省氣象科學(xué)研究所,南昌 330046;2.宜豐縣氣象局,宜豐 336300;3.景德鎮(zhèn)市氣象局,景德鎮(zhèn) 333000)
2022-02-22,江西出現(xiàn)一次暴雪天氣過程,銅鼓雪深達(dá)到24 cm,宜豐13 cm,通過換算已達(dá)到暴雪量級。降雪天氣達(dá)到暴雪量級會形成雪災(zāi),降雪持續(xù)時間過長也可能形成雨雪冰凍天氣,給社會活動、交通運輸、居民生活帶來較嚴(yán)重的影響。
國內(nèi)學(xué)者對雨雪天氣進(jìn)行了大量研究,并得出一些結(jié)論,例如:凍雨天氣過程的影響系統(tǒng)主要有地面冷高壓、阻塞高壓、副熱帶高壓、南支槽、850 hPa切變線、地面輻合線(準(zhǔn)靜止鋒)、溫度鋒區(qū)和700 hPa急流與濕舌等;凍雨天氣過程都存在逆溫層特征,逆溫層高度在850~700 hPa,平均逆溫差為4~5 ℃,最大10 ℃,同時地面溫度在0 ℃以下或接近0 ℃[1]。江西持續(xù)性凍雨天氣期間,500 hPa高緯度地區(qū)的阻塞高壓、中緯度的低槽以及低緯度的分裂小槽和地面沿中國中東部侵入的強(qiáng)冷空氣有利于江西持續(xù)性凍雨天氣的維持[2]。高山站冰凍災(zāi)害具有明顯的局部性特征,主要決定于925~850 hPa層的溫度層結(jié),當(dāng)溫度層結(jié)降為0 ℃以下并伴有較明顯降水,且有明顯逆溫層的存在就可以出現(xiàn)冰凍災(zāi)害[3]。長時間逆溫層的維持和偏強(qiáng),使得降雪持續(xù)時間延長和增強(qiáng)[4]。雪的回波強(qiáng)度一般在5~20 dBZ,暴雪回波強(qiáng)度在30~35 dBZ,雨夾雪回波中,最強(qiáng)雨回波可以發(fā)展到40 dBZ以上,呈明顯的混合型回波結(jié)構(gòu)。暴雪反射率因子垂直結(jié)構(gòu)RVS回波伸展高度在 5~8 km[5]。溫度阻塞型雨雪天氣,具有云頂溫度-10~0 ℃、低層冷墊≤-7 ℃、中層融化層≥8 ℃的凍雨溫度層結(jié)特點[6-8]。上述研究成果為文章提供了理論依據(jù)。
文章使用MICAPS常規(guī)天氣圖、自動氣象站數(shù)據(jù)、雷達(dá)回波拼圖等資料,對2022-02-22江西暴雪天氣進(jìn)行分析,以期為江西雨雪天氣的短臨監(jiān)測預(yù)警提供分析依據(jù)。
天氣、探空等資料來源于MICAPS系統(tǒng)平臺,雨雪資料來源于江西自動氣象站數(shù)據(jù)平臺,雷達(dá)拼圖資料來源于江西WebGIS雷達(dá)拼圖平臺。
降雪標(biāo)準(zhǔn)參照降雪量定義:小雪<2.5 mm/24 h,中雪2.5~4.9 mm/24 h,大雪5.0~9.9 mm/24 h,暴雪10.0~19.9 mm/24 h,大暴雪20.0~29.9 mm/24 h,特大暴雪≥30.0 mm/24 h。降雪量可以通過雪深(×0.7)換算得到。
文章涉及的地圖邊界均基于國家測繪地理信息局標(biāo)準(zhǔn)地圖服務(wù)網(wǎng)站下載的審圖號為GS(2017)3320號的標(biāo)準(zhǔn)地圖制作。全文使用北京時間。
2022-02-22T08:00—2022-02-23T08:00,江西中北部出現(xiàn)大范圍的降雪天氣過程,也是近3 a最明顯的一次降雪,部分地區(qū)出現(xiàn)中到大雪。陳家灣積雪明顯,厚度較厚,達(dá)大雪或以上標(biāo)準(zhǔn),武寧也出現(xiàn)明顯的固態(tài)降雪,但積雪深度不及靖安。
由2022-02-22T08:00—2022-02-23T08:00江西暴雪天氣雪深分布圖可以看出,江西中北部出現(xiàn)了大范圍的中到大雪,局部暴雪。暴雪主要位于宜春西部,銅鼓、宜豐、萬載積雪達(dá)10 cm以上,以銅鼓(24 cm)為最大。廬山也出現(xiàn)暴雪,雪深21 cm。積雪達(dá)5 cm以上的還有宜春的中部、東部及南昌等地。九江西北部積雪不明顯,其余地區(qū)以中雪為主。
如圖1所示,500 hPa在西南地區(qū)100°E附近有1個深槽,槽前西南急流明顯,30 m/s的西南急流從西南邊陲伸展到東部沿海,類似的特征出現(xiàn)在200 hPa,只是高空西南急流更加明顯,大部分達(dá)到60 m/s左右或70 m/s以上。高空強(qiáng)盛西南急流之下,850 hPa為明顯的偏東氣流,長江中下游地區(qū)以東北風(fēng)為主,東南地區(qū)為東南風(fēng)。地面圖上湖南北部為冷高壓控制,冷高壓后部有明顯降雪區(qū)跟隨。隨著低槽東移,西南地區(qū)的雪區(qū)向東擴(kuò)展,給東部地區(qū)帶來大范圍降雪天氣過程。
200 hPa高度上,南昌08:00西南風(fēng)72 m/s,溫度-54 ℃;500 hPa高度上,南昌西南偏西風(fēng)32 m/s,溫度-15 ℃;850 hPa高度上,南昌08:00偏東風(fēng)8 m/s,溫度-1 ℃;至20:00,850 hPa溫度降至-4~-5 ℃,而高空氣溫變化不大,表明低層有強(qiáng)冷空氣入侵,且溫度層結(jié)達(dá)到江西中北部大雪的閾值。地面圖上,南昌08:00偏東風(fēng)2 m/s,溫度3 ℃,20:00溫度0~1 ℃,也達(dá)到固態(tài)降雪的標(biāo)準(zhǔn)。
圖1 2022-02-22天氣形勢:(a)200 hPa;(b)500 hPa;(c)850 hPa;(d)surface
圖2為2022-02-22雷達(dá)拼圖組合反射率CR產(chǎn)品及回波垂直分布,江西北部及湖北、安徽南部為大范圍的降雪回波覆蓋,呈絲縷片狀結(jié)構(gòu)。回波均呈絲縷狀由西南向東北伸展,最強(qiáng)回波位于湖南東北部至江西的銅鼓、靖安、宜春、都昌一線,呈細(xì)長條形結(jié)構(gòu),邊界整齊,寬度一致,長度超長,達(dá)400 km左右,這是高空西南急流導(dǎo)致的結(jié)果。細(xì)帶狀強(qiáng)回波強(qiáng)度達(dá)30~35 dBZ,分布均勻。與雪深相對照,暴雪10~19.9 mm/24 h,回波強(qiáng)度30~35 dBZ;大雪5.0~9.9 mm/24 h,回波強(qiáng)度25~30 dBZ;中雪2.5~4.9 mm/24 h,回波強(qiáng)度20~25 dBZ;小雪<2.5 mm/24 h,回波強(qiáng)度<20 dBZ。
以銅鼓為中心,由南向北作垂直剖面,可以看到在銅鼓附近有20 dBZ以上較強(qiáng)回波,其中30 dBZ回波伸展高度4 km;25 dBZ回波伸展高度5.8 km;20 dBZ回波伸展高度6.5 km;10 dBZ回波伸展高度10 km。即降雪回波伸展高度較低,大到暴雪在4 km或以下,中到大雪在7 km以下,小雪10 km以下。
圖2 2022-02-22雷達(dá)拼圖CR產(chǎn)品及回波垂直分布:(a)雷達(dá)拼圖反射率因子垂直剖面RCS;(b)組合反射率CR產(chǎn)品
文章使用MICAPS常規(guī)天氣圖、自動氣象站數(shù)據(jù)和雷達(dá)回波拼圖等資料,采用天氣學(xué)、雷達(dá)氣象學(xué)等方法,對2022-02-22江西暴雪天氣進(jìn)行分析,主要結(jié)論如下:
1)2022-02-22江西出現(xiàn)了近幾年來最強(qiáng)的一次降雪天氣過程,中北部大部出現(xiàn)中到大雪,其中宜春西部銅鼓、廬山等地出現(xiàn)暴雪,最大積雪深達(dá)24 cm。
2)200 hPa,500 hPa高空為強(qiáng)盛的西南急流,850 hPa為偏東風(fēng),地面圖上為冷高壓是降雪的主要天氣形勢。當(dāng)850 hPa氣溫降至-4~-5 ℃、地面降至0~1 ℃,有利于江西大雪的發(fā)生。
3)降雪在雷達(dá)拼圖上表現(xiàn)為絲縷片狀結(jié)構(gòu),大到暴雪回波強(qiáng)度可達(dá)30 dBZ以上,但伸展高度在4 km以下。與降雪強(qiáng)度相對應(yīng),暴雪對應(yīng)回波強(qiáng)度30~35 dBZ,大雪25~30 dBZ,中雪20~25 dBZ,小雪<20 dBZ。