鄂托克前旗近十年大到暴雪过程天气学及预报指标分析

聂松花 任昱祥 李冰琪

摘 要：大到暴雪是我国北方冬季主要的灾害性天气之一，强降雪造成道路积雪、牲畜采食困难、大棚垮塌等，严重影响人们的生产生活。对于强降雪的研究，国内外均在环流背景、影响系统、各尺度天气系统相互作用等方面进行了大量工作。鄂托克前旗位于鄂尔多斯（河套）西南部，大陆性气候与东亚季风气候分隔带，造成大到暴雪的影响系统与东部有较大差异，研究探讨当地的大到暴雪影响系统、机制、成因对提高本地区预报准确率、预防和减轻雪灾造成的损失有重要意义。

关键词：大到暴雪;天气学;预报指标分析

中图分类号：P458.12 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2019）28-0151-05

Synoptic and Forecast Index Analysis of Heavy Snow Process in the Past

Ten Years in Etokeqian Banner

NIE Songhua REN Yuxiang LI Bingqi

（Etuokeqianqi Meteorological Bureau，Ordos Inner Mongolia 016200）

Abstract： Heavy snow is one of the main disastrous weather in winter in northern China. Heavy snow causes snow on the road， difficulty in livestock feeding， collapse of the shed， etc.， which seriously affects people's production and life. For the study of heavy snowfall， a lot of work has been done at home and abroad in circulation background， influence system and interaction of weather systems at all scales. Etokeqian banner is located in the southwest of Ordos （Hetao）. The continental climate is separated from the East Asian monsoon climate， and the impact system of heavy snow is quite different from that of the East. It is of great significance to study and discuss the impact system， mechanism and cause of heavy snow in this area for improving the accuracy of prediction， preventing and reducing the loss caused by snow disaster.

Keywords： heavy to blizzard;meteorology;forecast index analysis

本文主要利用气象观测资料对2009年至2018年近十年出现的大到暴雪天气过程的天气形势演变、水汽和动力条件进行分析研究，建立天气学分型，根据物理参数对不同分型进行分析，找出具有预报意义的共同规律特点。

1 降雪实况

将24小时降雪量≥5mm定义为大雪，24小时降雪量≥10mm定义为暴雪进行资料统计。2009年至2018年10年间鄂托克前旗共出现大到暴雪8次，其中1次出现在春季4月（含雨夹雪，不予分析）。本文主要研究的7次降雪过程，6次出现在11月和2月，1次出现在12月，1月无降雪天气分布。2009—2018年鄂托克前旗大到暴雪实况如表1所示。

2 强降雪天气过程环流形势分型

本文依据500hPa冷空气的来源对7次强降雪过程进行分型。

2.1 西亚横槽型

2009年11月和2010年2月的降雪均属于此类，环流形势为：降雪前3到5天，欧洲为长波脊，西西伯利亚为长波槽。40°N以南伊朗有明显的南支槽活动[1];降雪前1至2天，从新地岛下滑的冷空气进入西西伯利亚，中亚地区（50～80°E）的低槽加深南压，東压大槽减弱东移，蒙古到我国华北地区的高压脊发展，同时中亚长波槽分裂的冷槽进入巴尔喀什湖一带。槽前西南风与东移到西藏高原南部的南支槽在高原上空同位相叠加，形成了一支明显的西南气流。

700hPa在青海、甘肃一带（85°～115°E）有低涡生成，涡的东部偏南气流较大，水汽输送通道建立，且有气旋性辐合。低层850hPa和地面位于蒙古高压底部偏东气流中，河套地区及南部有倒槽生成，有时伴有地面气旋，形成“北高南低”的气压场。2009年11月10日08：00 500、700、850hPa和海平面气压场如图1所示。

2.2 高空槽东移加强型

2011年11月、2015年12月、2016年2月和2017年2月的降雪均属于此类型。环流形势为：降雪前2到3天，亚洲中高纬度为“两槽一脊”型，西西伯利亚为一冷涡，冷涡延伸出的低槽[2]，一直向南延伸到40°N以南伊朗高原，中西伯利亚高原为高压脊，东西伯利亚为低槽;随着槽脊的移动，降雪前，大槽移动到巴尔喀什湖地区，槽前西南气流强盛，蒙古到我国东北地区为宽广的高压脊，东亚大槽入海，亚洲中纬度形成了“一脊一槽”型。

此类型南支槽较为深厚，700hPa上的西南涡更强，且位置更靠南。河套地区700hPa常伴有偏东风与偏南风的暖湿切变。地面形势与西亚横槽型类似，呈现“北高南低”或“西北高东南低”，多数情况下冷空气向华北渗透，倒槽发展强盛，覆盖了整个河套地区。

有时移动过程中冷空气分裂为两支，北支在巴尔喀什湖地区形成低涡，不断向东分裂冷空气;南支通过青藏高原到过四川南部地区，影响河套地区。2016年2月11日20：00 500、700、850hPa和海平面气压场如图2所示。

2.3 蒙古低槽型

2015年11月属于此类型。降雪前1到2天，亚洲中高纬度为“一脊一槽”型[3]，西西伯利亚、中亚地区为高压脊，低槽位于巴尔喀什湖以东、蒙古及我国东北一带。同时，40°N以南位于伊朗高原的冷涡分裂出的中等尺度的短波槽沿锋区东移至河套地区。低层700hPa可见南支槽，但没有形成闭合低压，地面仍为“北高南低”型。蒙古低槽冷空气较强，过程后伴有剧烈降温。

3 强降雪天气多尺度系统配置

通过综合分析可知，影响鄂托克前旗强降雪的冷空气为西路或西北路弱冷气，南支槽移动到青藏高原东侧，槽前西南风携带暖湿空气与冷空气在河套地区交汇，700hPa西南地区有低压或涡[4]。东部为高压系统，形成“东高西低”形势。700～850hPa为偏南风急流，河套以南广大区域为显著湿区。强降雪天气多尺度系统配置如图4所示。

4 水汽条件分析

4.1 低空急流

7次强降雪过程中，有5次伴有低空急流，低空急流的出现与降雪量呈正相关。一般情况下，在降雪开始前，700hPa槽前，四川东部—陕西—甘肃河西走廊一带出现强势的偏南风或西南风，风速有时可达16～20m/s。偏南风急流使来自孟加拉湾和南海的暖湿气流向北输送至内蒙西部，为河套南部降雪提供了充足的水汽、动力和热力条件[5]。

4.2 水汽条件

充足而持续的水汽输送是强降水的必要条件。以2017年2月的天气过程为例，水汽通道主要有两条：一是700hPa高空槽前偏南风急流，将南海和孟加拉湾的水汽输送到河套地区;二是850hPa和地面高压底部偏东风，将东部渤海的水汽输送到河套地区。但是，此路径对该地区的水汽贡献非常少，但为强降雪提供了“冷垫”，有利于不稳定层结的形成。降水强度除取决于垂直速度外，还取决于该地上空整个大气的水汽含量。从2月20日20：00 700hPa比湿场可以看出[见图5（a）]，有一湿舌向河套地区伸展，鄂托克前旗位于湿舌内部，比湿大于2g/kg;降雪过程中850hPa相对湿度已经达到90%以上，说明此次降雪过程中中低层空气处于饱和或近饱和状态。

低空急流的位置與水汽通量大值区对应，且从四川东部到该地区均为水汽通量辐合区，700hPa中心最大值达-16×10-6g·s-1·cm-2·hPa-1，为强降雪的产生和维持提供了充足的水汽条件。700hPa水汽通量散度场如图5（b）所示。强降雪天气过程水汽条件统计如表2所示。

5 热力条件

中低层的热力条件是能量储备的标志，良好的热力结构是强降雪的重要因素。从图6可以看出，2017年2月的降雪过程中，700hPa假相当位温较高，且一条暖舌从陕西延河西走廊向内蒙西部延伸。经分析，近十年2月和11月强降雪过程前，均有温度脊影响该区域，850hPa温度>2℃。

6 动力条件

散度可以很好地反映辐合辐散。以2017年2月降雪过程为例，降雪开始之后，低层的负散度区向东扩展，降雪过程中，500hPa以下均为负散度，中心最大值为-4×10-6s-1，高层为正散度，表明低层辐合上升，高层辐散，垂直上升运动发展。具体如图7所示。

2017年2月降雪过程中，沿38°N的垂直速度剖面图上，降雪持续阶段150hPa以下103°～113°E地区整层大气的垂直速度均为负值，表明整个对流层均存在抬升运动，垂直上升运动发展旺盛。具体如图8所示。

7 结论

①鄂托克前旗强降雪的冷空气为西路或西北路弱冷空气，按500hPa环流形势可以分为西亚横槽型、高空槽东移加强型、蒙古低槽型。蒙古低槽型槽后冷空气较强，常伴有剧烈降温。过程降雪量相对较小。

②降雪前2～4天40°N以南伊朗高原南支槽较为活跃。受此影响，700hPa四川、陕西至河西走廊一带常有闭合的低值系统，中心强度≤3 000gpm（蒙古低槽型表现为槽），同时华北及黄淮为高压脊，形成“东高西低”的形势，有利于系统的稳定维持。

③850hPa及地面呈“北高南低”或“西北高东南低”，鄂托克前旗位于蒙古高压底部偏东气流，地面倒槽发展旺盛，可达河套以北。有时冷空气向华北渗透，倒槽冷锋或转为准静止锋。

④降雪期间，降雪区下游往往有较强的高压系统阻挡，形成“东高西低”的形势场。下游高压减缓了上游低涡、槽脊的东移速度，延长了天气系统的持续时间，也为西南低空急流的水汽输送和河套地区的水汽堆积提供了有利条件。

⑤强降雪过程多伴有偏南风急流，水汽输送通道建立，从西南到河套地区水汽通量辐合区，为强降雪的产生和维持提供了充足的水汽条件，低层比湿通常≥2g/kg，水汽通量散度≥-4×10-6g·s-1·cm-2·hPa-1。

⑥强降雪出现前该地区均有明显的增温，850hPa温度≥2℃，上游区域有假相当位温脊出现，为降雪提供了充分的能量储备。

⑦降雪过程中垂直上升运动旺盛，低层辐合上升区可达500hPa，高层辐散，整个垂直运动区可达200hPa，系统深厚，有利于形成降雪的维持。

参考文献：

[1]顾润源、孙永刚，韩经纬，等.内蒙古自治区天气预报手册[Z].北京：气象出版社，2012.

[2]宫德吉，李彰俊.内蒙古大（暴）雪与白灾的气候学特征[J].气象，2000（12）：24-28.

[3]常军，李祯，布亚林，等.大到暴雪天气模型及数值产品释用预报方法[J].气象与环境科学，2007（3）：54-56.

[4]马振升.河南省区域暴雪的天气学分型及应用[J].气象与环境科学，2013（1）：54-60.

[5]王晶晶，计舒怀.信阳市区域性大到暴雪预报方法[J].陕西气象，2015（3）：21-23.