山西省北部一次局部暴雪天气过程分析

李青青 杨帆 贾颜碧 闫永刚 金磊

摘要：利用常规的地面和高空气象观测资料，对2018年3月16—18日出现在山西省北部的1次局部暴雪天气过程进行了分析。结果表明：这次暴雪发生在500hPa高空槽、低涡切变线、700hPa低空西南急流和地面倒槽共同作用的天气系统下;700hPa西南急流为此次暴雪天气输送了充足的水汽，并带来了必要的动力条件;地面气压场上日本高压后部的偏东干冷空气在山西形成了冷垫，有利于暖而湿的偏南气流沿冷垫爬升，大范围的增强了上升运动;通过分析发现，正涡度区和正涡度平流中心相配合对强降雪的落区有一定的指示作用。

关键词：暴雪;冷垫;急流

中图分类号：S161

文献标识码：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20191215049

在山西省的冬半年，暴雪天气是主要的灾害性天气。山西省降雪天气主要集中在10月—次年4月[1]，降雪给人们生活、交通、经济和农业带来了不利影响。赵桂香等[2]对山西省2类典型暴雪进行了比较分析，得出在高空极涡稳定加强南压和南支槽发展加深期间，河套倒槽与回流形式共同强烈影响下，低层偏南暖式空气受西北涡东移影响，与北路冷空气交汇时，易出现暴雪。低空急流对于暴雪的形成起着水汽和能量的输送作用。同时，起到维持必要的动力条件的作用。

1天气实况描述

2018年3月16日20∶00—18日08∶00，山西省出现了1次大范围降水过程，并伴随有大雾天气。山西省共有108站出现大于0.0mm降水;全省过程降水量在0.1～19.5mm之间，其中10mm以上的降水有11站，出现在五寨（12.5mm）、原平（11.4mm）、五台（17.1mm）、临县（10.5mm）、介休（11.2mm）、灵石（11.8mm）、汾西（15.5mm）、隰县（12.8mm）、古县（19.5mm）、乡宁（15.7mm）。本次过程降水主要集中出现在16日夜间到17日白天。由于夜间温度较低故降水相态为雪，强降雪出现在16日20∶00—17日08∶00，忻州有3个国家站出现暴雪;17日白天较强降水出现在中南部偏西的区域，由于白天气温升高，降水相态以雨和雨夹雪的形势出现。

2环流形势特征

2018年3月16日08∶00，500hPa亚洲中高纬度环流为“两槽一脊”型，高压脊位于贝加尔湖到内蒙附近，两槽分别位于新疆西部和日本海附近，山西受高压脊控制，下沉气流为主;700hPa上，偏南急流位于河套以西，急流核风速达26m/s;850hPa上，山西受弱偏东风影响;地面上，山西位于地面气旋前部，冷高压主体位于京津地区。16日20∶00，500hPa位于河套地区的高空槽东移，山西受槽前西南气流的控制;海平面气压场上，地面气旋东移至河套西部，中心强度为1000hPa，山西位于地面气旋倒槽前部，并且有明显的回流形势。700hPa上，位于河套的西南急流加强东移影响山西，山西北部有很强的风速辐合; 850hPa上，山西受东南气流影响，强度加强;925hPa上，日本海高压后部偏东干冷气流影响山西，起冷垫作用，有利于低层暖湿气流爬升（见图1）;17日08∶00，高空槽继续东移到山西地区上空;同时700hPa上存在切变且配合湿区（（T-Td）<=4℃），切变线前部有偏南风急流将水汽不断向北输送;850hPa上切变同样存在，主要位于山西北部，山西中南部受偏南气流控制，风速辐合明显，水汽不断增加;地面上，山西位于高压后部与低压倒槽前部冷暖空气交绥。17日20∶00，高空槽压在山西中南部上空，北部转为槽后偏北气流控制，中南部受西南气流影响;地面图上，地面气旋减弱南移，山西位于均压场内，气压场较弱，风力较小。18日08∶00，高空槽东移出山西;山西上空受偏西气流控制，环流较平直，700hPa和850hPa上山西逐渐转为西北气流控制;地面图上，高压控制山西，降水结束。

3暴雪天气诊断

3.1有利的环流背景

2018年3月16日20∶00，500hPa上，随着冷涡底部槽区短波槽的继续东移，影响山西的西南气流加强，环流经向度增加，水汽通道建立（图2）;700hPa上，山西上空的低空急流发展强盛，急流核风速达22m/s，并且在山西北部有很明显的风速辐合，在水汽通量场上河套地区和山西有明显的水汽通道，基本月（T-Td）≤4的湿度饱和区重合;850hPa上，山西为东南气流控制，与西南急流耦合增加了大气的斜压性，使系统更加深厚;在925hP上回流冷垫为降雪提供了有利的冷却凝结条件和动力条件;地面气旋前部倒槽发展旺盛。

3.2物理量诊断分析

3.2.1明显的水汽输送和辐合

降水前和降水过程中水汽的输送和辐合对暴雪的发生有密切的联系。2018年16日20∶00，700hP比湿场和水汽通量场在河套地区和山西均有一条明显的西南东北走向的水汽输送带，水汽通量中心值达到10.5g·（s·cm·hPa），同时在山西北部有很强的风速辐合，比湿达2～4g/kg，且在山西北部等比湿线密集。从水汽通量散度场的空间剖面（沿五寨、原平、五台山站自西向东划线做剖面）来看850hPa以上为水汽通量辐合区，中心值为-9.5×10-7g·（cm2·s·hPa）-1 ，说明850hPa以上整层水汽是时辐合的。通过对以上物理量的分析结果表明，暴雪发生前，500hPa以下有明显的水汽输送和辐合。

3.2.2上升运动条件

从16日20∶00垂直速度空间剖面图（沿五寨、原平、五台山站自西向东划线做剖面）分析可知，850～300hPa整层为上升运动，上升运动最大值区中心在500hpa附近，最大值为-140×10-3hPa·s-1，为暴雪的产生提供了有利的上升运动条件。利用实况资料分析500hPa涡度平流场以及涡度场的变化发现，降雪发生前16日20∶00，高空槽附近为正涡度中心，中心值最大达到40×10-5s-1，槽前的西南气流向山西输送正涡度，西南气流风速达到14m/s以上，16日夜间较强的降水就出现在有正涡度输送的山西北中部地區，从涡度平流场分析来看，强降水落区位置和正涡度平流中心的位置有一定的匹配性。由此可见，正的涡度平流的输送，能加强低层辐合上升运动，有利于地面气旋增强，促使河套倒槽继续加深发展。

3.2.3降水相态

2018年16日夜间北部降水以固态降水为主，17日白天北部降水为雨夹雪，南部降水则以液态降水为主。分析850hPa、925hPa温度场及地面填图可知各层温度分别为：16日20∶00，山西T（850hPa）>0℃、T（925hPa）>2℃，地面温度在4℃以上;17日08∶00，850hPa山西北中部温度-3℃左右、南部温度-1℃左右，925hPa北中部温度-1～-3℃之间、南部温度0～2℃之间，地面温度北中部温度-2～-6℃之间、南部温度2～6℃之间;因此降水相态南部以雨为主，北中部存在雨雪转换，其中北部地区固态降水时间长于中部地区。

4结论

本次暴雪发生在500hPa高空槽、700hPa西北涡切边线和风速辐合线、河套倒槽共同配合影响下;700hPa西南急流为暴雪提供了源源不断输送水汽的通道，增加了暴雪区上空的不稳定层结;925hPa的高压后部偏东气流对次暴雪提供了冷空气垫，使得低层暖湿空能够沿着冷垫爬升，使上升运动加强，降水强度增大;正涡度区和正涡度平流区相配合可以用来辅助判断强降水出现的位置。

参考文献

[1] 赵桂香，徐东蓓.山西两类暴雪预报的比较[J].高原气象，2008，27（5）：1140-1148.

[2]朱乾根.低空急流与暴雨[J]. 气象科技，1975（8）：12-18.

作者简介：

李青青（1992-），女，本科，助理工程师。研究方向：天气预报技术。