2019年“11.29”降雪预报偏差分析

王鹤婷，刘小雪，周 涛，周玉都

（廊坊市气象局，河北廊坊 065600）

0 引言

冬季降雪是华北地区常见的一种天气现象，常常对城市交通和农业生产等造成显著影响，持续降雪导致的低温和冰冻灾害甚至可能危及人民的生命财产安全。目前，针对冬季降雪天气过程，气象专家学者已有许多研究成果：有研究表面“高压后部回流型”为华北地区降雪的主要环流形势之一，常常造成大范围雨雪天气。郭锐等研究表明，回流东风是否有水汽输送质应取决于具体情况；同时表明边界层内充沛的水汽是降雪的重要组成条件。然而，目前的降雪类研究仍集中于大范围强降雪天气，针对弱降雪的分析较少。

2017年4月1日，河北雄安新区正式成立。目前，雄安正处于快速建设时期，弱降雪天气过程带来的低能见度天气对于“塔吊林立”的雄安新区更是具有严重阻滞作用。加之雄安新区气象局刚刚成立，针对该区域的降雪天气过程研究仍较为匮乏。因此，对于雄安新区发生的降雪天气过程深入分析具有重要意义。

1 天气实况

受冷暖空气共同影响，11月29日下午至夜间华北地区自北向南迎来初雪天气。最大降雪量出现在张家口及北京西北部山区，达中到大雪。其余地区为小到中雪。雄安新区平均降雪量为1.2 mm，最大降雪量1.3 mm出现在雄安新区市民中心，本次过程全区为纯雪天气。

2 天气演变及偏差分析

本文重点围绕两方面的预报偏差进行诊断分析：一是降雪落区较EC预报场偏北；二是降雪量与EC预报值存在偏差。

2.1 降水条件偏差分析

500 hPa西风槽和700 hPa深槽是这次雨雪天气形成的天气尺度系统，从系统的配置来看，尚无法达到华北区域性大雪天气的要求。数值模式对于地面倒槽以及850 hPa切变强度及位置预报存在偏差，“冷垫”的缺失和850 hPa切变系统主体位置偏北是过程降水量偏低的两个原因。

本地的水汽条件以及水汽辐合情况对于降水的量级有直接影响。29日随着西风槽的东移，700 hPa槽前的西南气流明显增强，为降雪提供主要水汽来源。

2.1.1 水汽通量散度。本文选取了水汽通量散度进行分析，如图所示，容城（38.92°N，115.93°E）上空的水汽通量散度在降水前有两次明显的水汽辐合。

28日20时至29日20时，水汽辐合主要出现在600～850 hPa高度之间，中心值约为4.5×10-7g·hPa-1·cm-2·s-1，这与水汽压得第一次跃增相契合。水汽的第二次跃增则表现为低层的一个弱的水汽辐合区，30日08时，在925 hPa高度以下，有一中心值为1×10-7g·hPa-1·cm-2·s-1的水汽辐合区，辐合中心位于950 hPa高度附近。

综上可得，水汽的第一次跃增，由700 hPa槽前西南气流引起的，对应降雪过程，而水汽的第二次跃增，对应大雾天气过程。

图1 水汽通量散度在38.92°N、115.93°E时间垂直剖面

2.1.2 水汽平流。由风场及水汽平流的空间剖面可知，29日08时，与偏南风相对应，冀中地区上空850 hPa处出现一中心值为2.75×10-5·g·kg-1·s-1水汽平流正值区。到29日20时，偏南风风速加大，且影响范围明显扩大，该水汽平流区的中心值也增至4.5×10-5·g·kg-1·s-1。

需要注意的是，在29日08时，1000 hPa河北中南部主要受偏东风影响。到29日20时，1000 hPa仍受偏东风控制，但在115°以东地区出现了水汽平流的正值区。可知，700 hPa槽前的偏南气流向冀中地区输送了水汽，并引起水汽辐合，使得水汽含量出现了跃增。

结合以上分析可知，本次过程中边界层偏东风是一支干气流，形成一个冷垫，而在29日20时（降雪前），将渤海湾的湿空气吹向内陆，引起冀中地区大气中的水汽含量的增加。

图2 2019年11月29日08时沿101.36°，32.81°-118.54°，41.20°风场、水汽平流场空间剖面

2.2 南部地区偏少原因分析

2.2.1 卫星云图分析。由图3可知，29日20时在蒙冀交界处有一云团，该云系的色调较浅，由此可见降水云团高度较低。

图3 2019年11月29日20时风云2号卫星红外（a）、水汽（b）云图

在水汽云图上，该云系表现为范围较大的云区，云系的色调为灰色，云系后边界不整齐，可看到短的水汽羽，而影响河北的絮状云系的色调起伏不大。

由以上分析可知，本次降水过程的主要云系偏低，这也是本次降水过程偏弱的原因。

2.2.2 雷达产品分析。图5给出了石家庄雷达1.5°仰角的径向速度，在整个降水过程中，地面为东北风，形成冷垫，低层零径向速度线呈“S”形，有冷平流，高层零径向速度线呈反“S”形，为冷平流，有下沉运动，这也同卫星云图中反映的降水云系较低，发展较弱相一致。

图5 2019年11月29日08时、20时北京站探空图

从北京降水时段雷达可以看出，低层零速度线呈“S”形，为暖平流，并伴有明显的辐合；高层为反“S”形，有弱冷平流，伴随着降水过程的进一步持续，29日01点北京雷达图上暖平流逐渐趋于减弱，变为整层西南风。

2.2.3 探空资料分析

29日08时，华北地区降水产生前，对应着低层大气的偏东风，为一个明显的干层，而850～700 hPa的偏西风则对应着一个浅薄的湿层。在700～500 hPa高度，大气再次转为干层，同时在500 hPa以下存在有3个逆温层维持。

图4 2019年11月30日00：23（a）石家庄1.5°仰角基本径向速度、29日23：54（b）01：00 北京1.5°仰角基本径向速度图

29日20时，北京地区已经有降水产生，此时中高层湿度较大。与上一个时次相比，850～500 hPa层次内的气流转为均一的西南风，同时饱和比湿的数值增大，而大气层结的温度却有所下降。结合前文的分析，不难判断出，在西风槽引导冷空气东移影响冀中地区上空中低层大气的同时，该气层内水汽含量也在不断增加。

从垂直运动的剖面图来看，29日08～20时以下沉运动为主，在降水发生过程期间有短暂的上升运动。

从29日20时风场同等温度线沿39.0N的剖面图来看，低层偏东风属于干冷风，形成了一个冷垫；而在其上方，850 hPa以上的偏西风则为暖平流。高低空的冷暖气流在容城上空交汇，形成锋面。由于锋面坡度不大，且上升运动较弱，因此南部地区降雪强度很弱。

3 结论

1）本次降雪的影响系统有高空槽、地面冷锋、低空切变线、低空急流。

2）由于南部动力条件不是特别充足，此次过程降水量级较小；由于湿度条件北部好于南部，此次过程张家口北京一带降水量较大。

3）物理量场与降水落区对应关系较好。

4）在各家数值预报与指导预报出现一致偏差的情况下，可以通过对临近要素场深入分析，及时调整前期预报。

图6 2019年11月29日08时至12月1日20时垂直运动剖面图、29日20时风场同等温度线沿39.0N的剖面