2017年11月16日至17日博州降雪天气分析

沈戈弋

摘 要：利用MICAPS资料以及NECP资料，对比分析了2017年11月16日至17日产生在博州的一次降雪天气成因。分析结果表明，此次大尺度环流特征为两槽一脊型，乌拉尔山脊脊前冷空气注入东亚大槽，并在博州至阿勒泰一线地区切涡，是此次降雪的直接影响系统；西南急流带来了大西洋上的充沛水汽，地面至对流层中低层存在正负涡度区交互区，加强了地面辐合上升，对流层中低层气流出现辐散加强，为此次降雪提供了水汽条件和动力条件。

关键词：博州 降雪 涡度

中图分类号：S161.6 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）10（c）-0-03

在新疆，暴雪主要集中在北疆准噶尔盆地四周降水多的地区，南疆除西部山区外，其余地区雪灾很少发生。暴雪是新疆冬季的主要灾害性天气之一， 暴雪的出现往往伴随大风、降温等天气，给交通、林业、牧业、冬季农业生产带来严重影响。随着数值预报模式的发展，国内对暴雪成因分析有大量研究。如白惠星和王旭（2001）[1]北疆地区初雪天气分析，对一场雨夹雪转雪的天气过程成因做出了分析；庄晓翠、李博渊和陈春艳（2016）[2]新疆北部一次暖区与冷锋暴雪并存的天气过程分析，指出大西洋水汽沿低空急流接力输送至北疆，为暴雪的维持提供充足水汽条件；唐秀、王健林和黄晓华（2014）[3]高压维持下的新疆西北部特大暴雪成因分析，阐述了新疆在地面高压控制下仍会出现暴雪的主要形成机制。由于博州地区雨夹雪转雪的天气极为少见，本文从环流形势、物理量分析特征着重分析了16日至17日的降雪天气。

天气实况： 受北方强冷空气影响，11月16日08时至17日20时，博州大部地区出现降水天气，博乐市和温泉县为雪或雨夹雪，其中博乐市为大到暴雪，温泉县为小雪，阿拉山口市为小雨，普遍阵风3级，阿拉山口极大风力7级。（详情见附表）

1 大尺度环流特征

此次天气过程从欧亚范围上看是以两槽一脊型为主，是由于大西洋—欧洲沿岸高压脊脊顶向北延伸至极地，引导极地冷空气灌输至欧洲平原堆积形成深厚的欧洲槽，槽底部一直向南延伸至40°N。后欧洲槽分裂南北两支，南支推动乌拉尔山脊东移，乌拉尔山脊东移过程中，脊前的冷空气不断注入进东亚大槽中，并在博州至阿勒泰一线地区切涡，造成了此次降水天气。

1.1 高空形势演变

在此次过程之前（13日至16日02时）在200hpa上一直存在有高空急流，高空急流轴大概位于43°N附近，急流中心最大风速达到54m/s。在15日08时200hpa上又出现了西南急流，高空急流轴的位置大概位于37°N附近。博州正好处于西南急流出口区北部，高空急流北侧产生高空辐合，急流南侧产生高空辐散。进而北侧出现了下沉气流，南侧出现了上升气流。使得低层大气随之发生了调整， 产生了与高层相反的辐散辐合区和北风，从而形成了次级环流。次级环流的产生，加剧了结层的不稳定。

500hpa上14日08时，表现为“北脊南槽”。西伯利亚高压脊向极地延伸发展，引导脊前冷空气一直灌输至蒙古高原，并在脊前配合有一个完整的低值中心，中心强度为520位势什米，并对应有一个-40℃的冷中心。中亚低槽的槽前西南暖湿气流灌输至塔里木盆地。15日08时，西伯利亚高压脊受到上游气旋的正涡度平流影响，脊顶削弱。西伯利亚高压脊脊前的偏北急流和偏西急流形成了一支波状急流。使得冷空气停滞在乌拉尔山到西西伯利亚。位于黑海的中亚低槽同东亚低槽有同相位叠加的趋势，温度槽落后于高度槽，使得槽不断加深。16日08時，受乌拉尔山槽东移影响，使得中亚低槽槽前的暖平流向东北方输送，导致新疆脊略微发展。西西伯利亚的冷空气补充至巴尔喀什湖地区，降水开始。

1.2 地面形势

地面形势场上13日20时，影响博州的蒙古高压逐渐分裂东移，850hpa温度场上等温线有明显加密，0℃等温线位于博州最东侧，温度呈现西高东低的趋势。14日20时，由于蒙古高压分裂东移南下，自西南方向上的暖空气重新北上控制我区。温泉县西侧存在有一闭合中心强度1020hpa的暖中心在里咸海地区存在一高压中心1025hpa的冷中心。中西伯利亚地区存在一高压中心为1037.5hpa的冷中心，由于受到西南方向上的暖空气阻挡，中西伯利亚的冷空气向西西伯利亚至乌拉尔山一带输送补充。15日20时，中西伯利亚高压与里咸海高压打通合并，兵呈现东南压的趋势，使得巴尔喀什湖至贝加尔湖一线出现了一道绵长的冷锋。16日08时中西伯利亚高压与里咸海高压彻底合并，冷中心位于贝加尔湖以西。巴湖至贝加尔湖冷锋逐渐东北上，冷锋尾部扫过博州开始出现降水。地面配合有明显的3h正变压，850hpa上存在等温线密集区，0℃线移至精河县以西，但是-4℃线仍在塔城以北，导致博州前期降水以雨夹雪为主。

1.3 温度场的变化

从中低层的温度变化上来看，14日至16日间温度变化极为明显。在冷空气入侵之前，14日500hpa高空南支冷槽位置主体在乌拉尔山一带，北支冷槽在中亚地区，槽底部接近阿曼湾，东西分别对应着一冷中心和一高中心，850hpa之间有着密集的等温线。15日500hpa上南支槽快速东移同北支槽同位向叠加，并在巴尔喀什湖以西形成了一个-29℃的冷中心，存在明显的暖平流输送，进一步促使新疆脊的北抬。此时博州上空气温为-22℃左右，700hpa气温在-1℃～-3℃，850hpa气温在-2℃～7℃之间。在16日冷空气入侵后，500hpa上下降至-30℃以下，伊宁站-34℃，降温幅度达到5℃～8℃。700hpa上降温至-15℃，850hpa上也降至-5℃，低层的降温幅度更是达到了8℃～12℃。在此次北疆24h降温中可以看出，影响博州的冷锋锋区有着明显的加强并且南压至了45°N左右。在此次降水的大值时段（16.20），中低层的气温有着剧烈的下降，850hpa上最低气温达到-5℃，也满足新疆降雪的最低气温阈值。降水时的降低气温也是满足雨夹雪转雪的条件之一。

2 物理量分析

此次降水的前期水汽是由大西洋东岸沿东北方向输送水汽至里咸海一带并得到一定的水汽补充，后经低空西南急流输送至巴尔喀什湖再经历水汽补充输送至博州上空。从水汽通量散度上看，在降水前期（16日08时）500hpa到850hpa博乐至若羌一线存在有明显的水汽辐合，降水水汽辐合区在850hpa，辐合中心位于石河子市附近，中心强度为（-7.0×10-5g/cm2·hPa·s），博乐市位于水汽辐合区外围，随后水汽辐合逐渐减弱。

以博乐市作为站点，从水汽通量散度散度剖面上分析，水汽辐合中心位于44°N，辐合区中心在850hpa，由于受到新疆脊前西北气流影响，所以辐合区中心位置略偏南，博乐市处于水汽输送带的西段，辐合区位于700hpa位置偏北，主要受到槽底的西南急流的影响。随着降雪的开始，这种结构随着槽低的西南气流导致由于主体呈现东倾，700～850hpa存在风速辐合及切变。低层的这种水汽辐合的条件直到17日08时减弱分裂成东西两个中心，西部中心位于44.47°N，辐合区位于600hpa，水汽辐合迅速减弱，降水基本结束。

3 探空层结分析

由分析博乐市的探空曲线（图略）可得知，16日08时（降水形态为雨夹雪）850hpa以下温度大于0℃，925hpa至850hpa存在有较弱的逆温层存在，对流层底层存在有几近180°的风向切变，加剧了低层的对流不稳定。700hpa至底层1000hpa露点温度差<2°，存在有饱和湿区。20时，博乐市出现降雪，零度层高度1601m。700～925hpa存在有下沉有效位能，低层存在西南风补充水汽有利于暖湿空气抬升，中高层有西北风下沉入侵至零度层中，为降雪制造了条件。

4 动力条件

以博乐市作为站点，由涡度剖面图可知，16日08时、20时降水主要落区位于正涡度区前侧，负涡度后侧，槽前的正涡度平流使地面气旋发展，使得地面辐合上升增强。随着20时降雪强度开始增加，负涡度开始向上层延伸至250hPa左右，呈现上强下弱的形势，中心强度达到-7×10-5 ·s-1，中心位于44°N300hpa附近。对16日20时涡度坡面分析可以看出，暴雪发生区域位于负涡度区与正涡度区交汇曲率最大处，呈现“W”型。在700～400hpa中有正涡度区侵入，呈现为“<”。近地面至700hpa被负涡度控制，中层至低层正负涡度区呈现交错状态，交汇区域为降雪大值落区。

5 结语

本文micaps实况资料对2017年11月16日至17日发生在博州的一次降雪天气过程进行分析，得到的结论如下。

（1）欧洲阻高的稳定维持，使得其引导的脊前冷空气灌输进入欧洲平原，形成深厚的欧洲槽并分裂成南北两支，南支推动推动乌拉尔山脊东移，乌拉尔山脊东移过程中，脊前的冷空气不断注入进东亚大槽中，并在博州至阿勒泰一线地区切涡，是此次降雪天气的大尺度环流背景；此次降水的前期水汽是由大西洋东岸沿东北方向输送水汽至里咸海一带并得到一定的水汽补充，后经低空西南急流输送至巴尔喀什湖再经历水汽补充输送至博州上空，为此次的降雪提供了充足的水汽条件。

（2）降雪前、中对流层中低层均出现有冷暖平流的交替和风的垂直切变；此次降雪发生在冷锋东移过境加压、降温的区域，在对流层的中低层具有较强的对流不稳定结層，产生了强烈的水汽上升辐合运动。

（3）此次降雪由于槽前正涡度平流使地面气旋发展，地面辐合上升增强，对流层中低层气流出现辐散加强，为此次降雪提供了降雪的动力条件；此次降雪的主要大值落区位于正负涡度区的交互地区，并且地面至对流层中低层均被负涡度控制。因此涡度变化可以作为预报博州降雪的一个新指标。

参考文献

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

[2] 庄晓翠，李博渊，陈春艳.新疆北部一次暖区与冷锋暴雪并存的天气过程分析[J].气候与环境研究，2016（1）：17-28.

[3] 唐秀，王健林，黄晓华.高压维持下的新疆西北部特大暴雪成因分析[J].沙漠与绿洲气象，2014，8（S1）：70-73.