2020年1月4-7日临汾市暴雪天气过程特征及其成因分析

郭小莹1,樊瑞瑞1,李乐乐2,白倩惠1,王星星3

摘要：利用常规观测资料和欧洲中心ERA-interim0.25°×0.25°再分析资料等，针对2020年1月4-7日临汾一次大范围暴雪天气过程的环流背景、地面形势以及物理量场进行诊断分析，结果表明：1)本次暴雪分为两个阶段，第一阶段降水发生在地面回流和河套倒槽共同作用的背景下；第二阶段降水由于地面冷锋过境导致的； 2）两种环流背景下出现的降雪量与散度场、水汽通量散度场高、低层的辐散、辐合强度成正比。

关键词：倒槽；回流；冷锋过境；物理量场

引言

暴雪是中国主要灾害天气之一，提高暴雪预报的准确率对防灾减灾具有十分重要的意义，为此许多学者对暴雪天气做过研究[1-4]。不少学者从环流配置[5-6]、发展机理[7]、锋面特征[8]等方面专门针对华北回流暴雪做了研究。很多学者等[9-10]对山西暴雪个例做过研究、对倒槽、回流、锢囚锋等系统影响下的山西暴雪进行了研究，提炼了一些预报技术指标，为暴雪预报提供了重要参考。2020年1月4-7日正值元旦返程期间，临汾出现了大范围降雪天气，期间伴随雨雪转换，对交通造成很大影响。本文利用常规观测资料和ERA-interim0.25°×0.25°再分析资料等，针对此次过程进行成因分析，以期今后在预报中能更准确、及时的应用客观资料，提高预报水平。

1. 天气概况

2020年1月4日-7日，临汾市过程降水量在11.1-22.9mm，此次过程有以下几个特点：第一、降水相态复杂，西部山区从开始就以雪的形式出现，东部山区和平川中北部为雨转雨夹雪再转雪，中部平川地区为雨转雨夹雪。第二、降水范围广、持续时间长，此次过程降水量大值区主要在临汾市东山和平川地区。第三、降水有增幅，从逐小时总降水量来看，此次过程有两个峰值，在从4日后半夜开始，5日夜间降水略有暂停，6日白天起降水继续，直至7日傍晚结束。第四、积雪深度厚，山区大部分地区积雪深度在10cm左右，最大积雪深度达到18cm（安泽）。

2. 暴雪天气诊断
   1. 有利的环流背景

从500hPa高度场（图1）看，4日20时降水开始前40°N以北呈现“两涡一脊”的形势，在乌拉尔山附近是一个深厚低涡，在鄂霍次克海一带是另一个低涡，两个低涡中间是一个高压脊；40°N以南的地区呈现东高西低的形势，西部青藏高原到河套地区气压相对较低。西西伯利亚区域多短波槽活动，小股冷空不断补充南下，温度槽落后于高度槽，山西处在南支槽前，降水开始。由于温度槽落后于高度槽，短波槽与南支槽东移过程中同位相合并加深，山西处于槽前强盛西南气流控制，5日08时高空槽缓慢东移至河套西部地区，达到第一次最强，山西继续处于槽前强盛西南气流控制，有利于水汽从孟加拉湾输送至山西中南部上空。5日20时随着西伯利亚地区分裂冷空气南下，临汾高空上转成西北气流控制，第一轮降水减弱。6日08时，乌拉尔山附近的冷涡分裂出来的北支槽与南支槽合并，6日20时高纬度干冷空气沿北支槽后偏北气流南下，与来自低纬的偏南暖湿气流在山西强烈交汇，达到第二次强盛期，7日20时随着高空槽过境，降水趋于结束。

图1  1月4日-7日500hPa环流形势

（a.4日20时；b.5日08时c.5日20时d.6日08时e.6日20时f.7日08时）

从低层风场上（图略）看，700hPa上4日20时在山西南部地区存在暖式切变线，动力抬升条件较好，临汾上空西南风风速达到了20m/s，低空急流发展强盛，降水在5日凌晨到白天达到了第一次高峰期。6日20时，在河套地区到四川盆地存在一条狭长的切变线，临汾处在西南气流的控制下，温度露点差均小于4℃。850hPa上，受偏东急流控制，在山西南部有明显的风速的辐合，为降水提供了有利的动力和水汽输送条件。

地面气压场（图2）4日20时呈“东高西低”的形势，河套倒槽在降水开始前形成，大陆高压主体稳定盘踞华北东北部且强度较强（中心值可达1040hPa），山西南部处于倒槽前部的暖湿气流和高压底后部偏东气流交汇区。河套倒槽前的暖湿气流与东南气流相遇，冷暖空气在山西南部强烈交汇，使得临汾市出现了暴雪天气。随着高压东移，降水减弱。6日08时在西伯利亚地区有高压加强并东移，强度较强（中心值可达1047.5hPa），冷锋压在山西北中部地区，随着冷锋过境影响，临汾市进入降水的第二阶段，7日08时的冷空气补充南下，华北上空有副冷锋过境，造成强降水。

图2  1月4日-7日地面形势

（a.4日20时；b. 6日08时c.7日08时d.7日20时）

综上分析，本次降水过程前期主要是由于地面回流和河套倒槽同时强烈发展共同作用导致，后期是由于冷锋过境造成的降水，到7日夜间，随着冷空气不断南下，高压不断南压，高空转为槽后西北气流控制，本次大雪过程趋于结束。

3.2物理量诊断分析

2020年1月4-7日的强降雪产生在两种环流背景下，4日夜间到5日白天的暴雪产生在500hPa南支槽前西南气流、地面回流和河套倒槽同时强烈发展共同作用的背景下，主要受东路冷空气影响；6日夜间到7日白天的暴雪主要受地面冷锋过境影响。选取4日08时至7日20时，过36.65°N，111.55°E点（汾西站）各物理量的高度—时间演变图对两种环流背景下产生的降雪有很好的对应关系。在两种环流背景下，950-200hPa之间均为上升运动，上升运动中心均出现在800hPa和400hPa，中心强度分别在-12×10-3hPa·s-1和-8×10-3hPa·s-1以上；4日夜间和6日夜间两天800 hPa以下均有明显的辐合，以上均有明显的辐散，但4日夜间的辐合、辐散更强（4日夜间辐合中心强度为-7×10-6s-1，辐散中心强度为4×10-6s-1；6日夜间辐合中心强度为-6×10-6s-1，辐散中心强度为2×10-6s-1），辐合、辐散中心分别位于900-850hPa和750-700hPa层；4日08时至5日20时与6日08时至7日08时相比，水汽辐合层更厚（950-800hPa层），辐合中心水汽辐合强度更强（5日为-3×10-8g·hPa-1·cm-2·s-1，6日为-2×10-8g·hPa-1·cm-2·s-1）。

4 结论与讨论
通过以上分析，得出此次暴雪过程主要有以下几个特点：

（1） 2020年1月4-7日的临汾市区域性暴雪分为两个阶段，第一阶段发生4日夜间到5日白天，高空500hPa中纬度“两涡一脊”环流形势，不断有冷空气扩散、东移，临汾市处在南支槽前西南气流，低空东路冷空气强盛、地面回流和河套倒槽同时强烈发展共同作用的背景下；6日夜间到7日白天的暴雪由于地面冷锋过境导致的。

（2）4日和6日夜间到白天，两种环流背景下出现的降雪量与散度场、水汽通量散度场高、低层的辐散、辐合强度成正比；散度变率的增加与降水量的峰值的出现有较好的对应关系。

参考文献：

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[9] 赵桂香.一次回流与倒槽共同作用产生的暴雪天气分析[J].气象,2007,33(11):41-48.

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作者姓名：郭小莹（1995.09），女，汉族，山西省临汾市人，硕士学历，助理工程师，从事短期天气预报工作。