一次冬季暴雨转雪天气诊断分析

李欢欢，袁 春，黄绍文

(新余市气象局，338025，江西,新余)

一次冬季暴雨转雪天气诊断分析

李欢欢，袁 春，黄绍文

(新余市气象局，338025，江西,新余)

利用NCEP1°×1°资料和常规天气观测资料，对2010年12月15日新余市一次寒潮过程中暴雨转雪天气的环流背景、影响系统及其成因进行了分析。结果表明：1)500 hPa横槽转竖，低层及地面的冷高压南移，使得冷空气侵入江南地区，是造成此次江南地区降温的主要原因；2)华南准静止锋的长期维持且坡度小、湿层和辐合区较薄且辐合强度较弱，导致本次降水的强度不大，但较长的持续时间使降水达到暴雨量级；3)寒潮带来的降温形成了降雪有利的温度条件，当测站上空整层温度均在0 ℃以下，925 hPa温度≤-3 ℃，地面气温≤1 ℃时，降水将从雨转变为雪。

暴雨转雪；华南准静止锋；相态转变

0 引言

寒潮是我国冬半年严重的灾害性天气过程，往往带来大风、强降温、降水和沙尘暴等天气。对于寒潮天气过程，近年来有不少学者从不同角度进行了研究[1-5]。而对于隆冬的雨雪冰冻天气，陶祖钰[6]等分析了2008年初我国冰雪灾害与华南准静止锋的关系，许爱华[7]等通过对2005年3月一次寒潮天气过程的低层大气温度结构特征的分析，认为925 hPa以下低层大气温度是降水相态变化关键。白惠星[8]等研究了北疆地区一次雨转雪过程，认为横槽转竖过程中，所携带的强烈冷平流造成了雨转雪的发生，降水时温度的迅速下降并维持较低是产生雨转雪天气的基本条件。许彤[9]等对仙桃机场2次雷雨转雨夹雪的天气进行了分析，认为850 hPa温度场0 ℃线经过本场可作为降水性质发生变化的一个判定依据。

2010年12月14-16日，一次寒潮天气袭击我国大部地区，给我国江南地区带了大面积暴雨(雪)和强降温天气(图1)，根据新余地面气象观测站记录，14日16:08出现小雨，15日01:00时雨势开始加强，其后逐小时降水均稳定在2～4 mm，15:08转为降雪，15日夜间降雪结束，总降水达到54.3 mm，且经历了雨-雪的相态转化，降水量之大在新余冬季降水中比较罕见。

本文利用NCEP1°×1°资料、常规天气观测资料和探空资料，对本次寒潮天气背景下的暴雨转雪天气过程，从环流形势和物理量场寻找其成因，力求为本地冬季雨转雪天气过程的预报和服务提供参考依据。

图1 2010年12月15日08:00时(a)及16日08:00时(b)24 h降水量

1 天气形势及环流背景

1.1高低空形势

2010年12月14日08:00时500 hPa中纬度为两槽一脊的形势，在乌拉尔山以西及贝加尔湖以东的西伯利亚东部均为低槽，在乌拉尔山东部的西西伯利亚地区受高压脊控制，贝加尔湖以东的低槽为一东西走向的横槽，槽后有冷平流堆积，印度东部地区不断有南支槽生成并东移，槽前的西南气流有利于引导孟加拉湾的水汽向我国输送。14日20时横槽开始转竖并开始东移，15日08:00时低槽移动到华北地区，南支槽东移至四川—云南一带。16日08:00时槽东移至湖南，20:00时槽继续东移出海，新余市上空转为西北气流。在700 hPa上，14日08:00时至15日20:00时江南地区维持强的西南急流，急流最大风速达到30 m/s，15日08:00时在长江流域中下游有一切变，切变南部有较强的风速辐合，15日20:00时，切变移动至湖南江西交界一带，西南急流有所减弱，到16日08:00时，江南大部已转为西北气流，水汽通道中断。14日08:00时850 hPa及925 hPa贝加尔湖以西为一高压，高压东部偏北气流引导冷空气不断南下，影响我国北方地区，15日08:00时，高压南移至新疆、青海一带，其东侧冷空气随之长驱直入，影响范围扩展至江南地区(图略)。

1.2地面形势

分析地面实况可以看出，在寒潮天气酝酿到爆发的过程中，地面冷高压有一个明显的加强南下过程。12月10-13日，贝加尔湖西北方向维持一个冷高压，且不断堆积、加强，13日20:00时，冷高压开始南移，其强度有所加强，至14日20:00时冷高压中心值达到1 067.8 hPa，其东侧的经向气流使强冷空气从西伯利亚南下侵入我国，与盘踞在我国南方地区的暖湿气团交汇，造成大范围的降温降水天气(图略)。华南准静止锋位于南海北部，对比925 hPa、850 hPa、700 hPa和500 hPa各层等压面的锋区可见锋面向北的偏移非常大，从沿114°E经向垂直剖面图(图略)上可以看出，在地面上准静止锋位于21°N附近，而到了500 hPa上位于30°N附近，锋面坡度小，锋面的降水带宽，且脱离了地面锋线。

2 暴雨(雪)成因分析

2.1水汽条件

从图2(a)700 hPa水汽通量散度场可以看出，此次降水过程的主要水汽是由700 hPa高度附近的西南急流携带，从孟加拉湾附近经由青藏高原南侧向东输送至江南地区，通过分析15日逐6 h的水汽通量场(图略)可知，500～750 hPa之间赣北以南地区存在较大的水汽通量，各层最大值均在10 g/cm·hPa·s以上；在15日08:00时，450～600 hPa水汽通量的大值区覆盖整个江西，最大值达到18 g/cm·hPa·s以上，而600 hPa以下至750 hPa水汽通量进一步增大，赣中出现了20 g/cm·hPa·s的大值区。800 hPa以下水汽通量均小于4 g/cm·hPa·s，低层水汽通量远小于中层。图2(b)600 hPa水汽通量散度场可以看出，新余市上空存在-6×10-8g/cm2·hPa·s的水汽通量辐合区，水汽通量的辐合强度并不大，但在15日02:00-20:00时500～700 hPa之间均维持-2×10-8g/cm2·hPa·s以上的水汽通量散度，湿层的厚度较薄，且辐合强度较弱，但维持时间长，可能是本次降水长时间维持在2～4 mm/h强度的原因之一。

图2 2010年12月14日20:00时700 hPa水汽通量(a)和15日14:00时600 hPa水汽通量散度(b)

2.2动力条件

2.2.1 散度场特征 对逐6 h 200～1 000 hPa散度场分析发现，600 hPa的辐合和400 hPa辐散是暴雨(雪)形成的有利动力条件，15日02:00时，550～750 hPa在赣中赣北为辐合区；14:00时，辐合有所加强，600 hPa辐合中心位于江西西部，强度为-10×10-5s-1，15日20:00时至16日02:00时辐合逐渐减弱，降水亦逐渐减弱停止。

经对沿28°N散度纬向垂直剖面分析发现，14日20:00时至15日20:00时，由于辐散区位于500 hPa以上，辐合区仅为500 hPa以下至750 hPa，辐合区厚度较小，使得降水的强度不大。降水区域上空始终维持高层辐散、中层辐合的结构，这种高低空配置有利于上升运动的发展，造成持续性降水，使降水达到暴雨(雪)量级。

2.2.2 垂直运动特征 从沿28°N纬向垂直速度(图3(a))和沿115°E经向垂直速度(图3(b))剖面图上分析表明，在14日20:00时垂直速度经向剖面图上，降水区上空垂直速度为-1.2 Pa/s,其后垂直运动东移加强，15日02:00时增大到-2.0 Pa/s，上升运动从近地面层伸展到200 hPa，最大上升运动中心位于550 hPa，强上升运动区恰好位于新余市上空，使新余市降水得到加强。15日20:00时至16日02:00时上升运动中心继续移动，垂直运动上升区移出新余，降水逐渐停止。

3 低层气温持续下降对降水相态影响分析

表1给出了南昌(58606)、长沙(57679)、新余(57796)3站的逐3 h天气现象和地面气温，可以看出，位置略偏北的南昌和偏西的长沙雨转雪的时间要早于新余，15日11:00时南昌为降雪，而长沙为雨夹雪，15日14:00时长沙转为降雪，新余出现雨夹雪天气，至15:00时之后新余转为降雪。从表1还可以看出，降雪发生时，地面气温在1 ℃以下；雨夹雪时，地面气温在1～2 ℃之间。

图3 2010年12月15日02时沿28°N纬向(a)和沿115°E经向(b)垂直速度剖面图

表1南昌、长沙、新余15日08:00-20:00时天气现象及地面气温

站名08：00时11：00时14：00时17：00时20：00时南昌雨(2℃)雪(1℃)雪(0℃)雪(0℃)雪(0℃)长沙雨(2℃)雨夹雪(2℃)雪(1℃)雪(1℃)雪(1℃)新余雨(4℃)雨(3℃)雨夹雪(1℃)雪(0℃)雪(0℃)

图4给出了长沙(28.2°N，113.1°E)、南昌(28.6°N，115.9°E)和新余(27.8°N，114.9°E)温度场从14日08:00时至16日08:00时的高度-时间剖面图，从图4中可以看出，14日08:00时至15日02:00时，0 ℃层位于650 hPa以上，气温变化很小，750～950 hPa之间有逆温层存在，各层气温持续下降。15日，逆温层最低温度逐渐降到0 ℃以下，当1 000 hPa以上的气温都在0 ℃以下，925温度在-3 ℃以下时，降水相态从雨夹雪转为雪。

图4 2010年12月14日08:00时至16日02:00时温度场高度时间剖面(单位：℃)

4 小结

1)500 hPa横槽转竖，低层及地面的冷高压南移使得冷空气侵入江南地区，是造成此次江南地区降温的主要原因。

2)本次过程中华南准静止锋的维持且坡度小，而通过水汽和动力诊断分析发现，在500～750 hPa之间存在较强的水汽通量，水汽主要来源于孟加拉湾，在赣中地区有较长时间的水汽辐合，而在750 hPa以下水汽输送较小。动力辐合区仅为500～750 hPa，辐合区厚度及辐合强度较小。湿层和辐合区较薄且辐合强度较弱导致本次降水的强度不大，但较长的持续时间使降水达到暴雨(雪)量级。

3)寒潮带来的降温形成了降雪有利的温度条件，当测站上空1 000 hPa以上温度均在0 ℃以下，925 hPa温度≤-3 ℃、地面气温≤1 ℃时，降水将从雨转变为雪。

[1] 李秀莲.首都机场寒潮强风极值出现条件的分析[J].气象,2002,28(11):42-45.

[2]王雷.一次冷空气强风的成因分析[J].海洋预报,2005,22(4):96-101.

[3]王丽,韦惠红,金琪,等.湖北省一次罕见寒潮天气过程气温陡降分析[J].气象,2006,32(9):71-76.

[4]盛春岩,杨晓霞.一次罕见的山东暴雪天气的对称不稳定分析[J].气象,2002,28(3):33-37.

[5]王清川,寿绍文,霍东升.河北省廊坊市一次初冬雨转暴雪天气过程分析[J].干旱气象,2011,29(1):62-68.

[6]陶祖钰,邓永光,张小玲.2008年初冰雪灾害与华南准静止锋[J].气象学报,2008,66(5):850-854.

[7]许爱华,乔林,詹丰兴,等.2005年3月一次寒潮天气过程的诊断分析[J].气象,2006,32(3):49-55.

[8]白惠星,王旭.2000年北疆地区初雪天气分析[J].新疆气象,2001,24(1):7-8.

[9]许彤,田丰.桃仙机场雷雨转雨夹雪天气的分析[J].广西气象,2006,27(4):34-36.

ADiagnosticAnalysisofaHeavyRainTurningSnowinWinter

LI Huanhuan,YUAN Chun,HUANG Shaowen

(Xinyu Meteorological Bureau,338025,Xinyu,Jiangxi,PRC)

Using the observation data,the NCEP analysis data,diagnostic analyses are made on the causes,circulation background and weather system for a rare cold wave in Xinyu City on December 15,2010.The result show that:The turning of the high-altitude transverse trough(becoming vertical) guided the north cold air to move southwards invade the area south of the Yangtze River,this is the mainly reason of temperature drop;A long-standing Quasi-stationary Front in South China has a small frontal slope,the thin wet layer and convergence zone and weak convergence intensity leads to the weak precipitation intensity,but a long precipitation time caused heavy rain(snow);Cold wave brings the cooling forming temperature conditions are favorable snowfall,when the whole temperature over Xinyu Observation station under 0 ℃,925 hPa temperature below-3 ℃,the ground temperature below1 ℃,precipitation from rain to snow.

heavy rain turning snow;quasi-stationary front in South China;phase transition

2014-09-05;

2014-10-09

李欢欢(1984-)，男，江西新余人，工程师，主要从事天气预报技术和方法研究。

2012年江西省气象局预报员专项“新余市寒潮天气预报方法研究”(赣气发[2012]124号)。

10.13990/j.issn1001-3679.2014.06.015

P458.1+21.1

A

1001-3679(2014)06-0811-04