贵州冬季两次降雪过程的对比分析

周文钰，张东海

(1.贵州省安顺市气象局,贵州　安顺　561000;2.贵州省气候中心,贵州　贵阳　550002)



贵州冬季两次降雪过程的对比分析

周文钰1，张东海2

(1.贵州省安顺市气象局,贵州安顺561000;2.贵州省气候中心,贵州贵阳550002)

利用常规观测资料和NCEP1°×1°再分析资料，对贵州2014年2月18日(过程1)和2015年1月9日(过程2)两次降雪过程进行对比分析，结果表明：①过程1水汽主要依靠700 hPa西南急流输送，过程2水汽依靠500 hPa南支槽前西南急流输送，但大气中高层水汽含量较少，故过程2输送至贵州的水汽通量远小于过程1；②过程2南支槽强度强于过程1，700 hPa切变线影响贵州的时间也长于过程1，导致过程2虽然水汽通量较小，但动力条件较好，使得24 h降水量与过程1相当；③过程1降雪时冷平流强于过程2，贵州700 hPa以下温度低于0 ℃，地面气温低值区域(-4～2 ℃)位于贵州中部一线，而过程2中仅贵州中西部700 hPa以下温度低于0 ℃及地面气温低于3 ℃，故过程1贵州出现大范围的降雪，积雪大值区位于贵州中部一线，而过程2的降雪和积雪主要出现在贵州中西部。

降雪；环流形势；物理量场；对比分析

1　引言

冬季贵州以冻雨天气为主，降雪过程并不常见，但降雪产生的积雪造成的道路湿滑等现象对交通安全会产生巨大影响。针对降雪的研究中，苗爱梅等[1]对2009年11月山西特大暴雪过程分析指出特大暴雪、大暴雪云系的生成、发展及移动与700 hPa切变线和低空急流的生成、发展、移动及存亡息息相关。孙仲毅等[2]对河南省北部一次暴雪天气过程分析指出深厚的湿层和持续的水汽辐合为暴雪的产生提供了充沛的水汽；中低层辐合、高层辐散垂直结构的持续存在有利于低层垂直上升运动的持续加强，从而触发不稳定能量不断释放。针对贵州的降雪，宋丹[3]等归纳出造成贵州降雪天气可以分为北脊南槽型、横槽南支型、平直多波动型和高空急流型4种类型。曾维等[4]指出贵州强降雪天气预报着眼点主要有冷空气强度、引导系统、南支槽；何玉龙等[5]指出凝冻天气地面气温多在0 ℃以下，而降雪天气地面气温多在-3～3 ℃之间。

2014年2月18日和2015年1月9日贵州出现明显的降雪天气。2014年2月强降雪天气导致贵阳、遵义、安顺等地道路封闭，机场因跑道积雪关闭；2015年1月降雪过程仅贵州中西部出现降雪。两次降雪实况显示，2014年2月降雪过程的积雪范围和强度均大于2015年1月的降雪过程，为揭示两次过程的异同点，本文将利用常规观测资料和NCEP1°×1°再分析资料，分析这两次过程的大尺度环流特征和动力、水汽及温度条件，望对今后预报服务工作提供依据。

2　降雪实况

2014年2月17日夜间—18日夜间贵州出现了全省性的降雪天气，17日夜间贵州降水相态由雨转雨夹雪，18日白天转为纯雪后降雪自北向南逐渐停止。此次降雪过程贵州大范围出现积雪，其中有6站积雪深度在10 cm以上，最大积雪深度(11 cm)位于开阳、瓮安、黄平，19站积雪深度为5～9 cm，积雪深度分布图显示(图1a)5 cm以上的积雪大值区主要集中在贵州中部一线，24 h降水量(图2a)显示此次过程降水量以中雨为主，北部为小雨，西南部边缘地区有大雨。

2015年1月8日夜间—9日夜间降雪天气相较2014年2月的降雪过程积雪强度和范围要小得多，只有14站出现积雪，主要分布于贵州中西部地区(图1b)，最大积雪深度为4 cm，出现在毕节大方县。从此次过程实况降水演变看，贵州中西部雨转

图1　2014年2月17日20时—18日20时(a)和2015年1月8日20时—9日20时(b)积雪深度分布图(单位：cm)Fig.1　The Snow Depth of Two Snowfall Processes.(unit: cm)(a) 20:00 on 17 to 20:00 on 18 February 2014 , (b) 20:00 on 8 to 20:00 on 9 January 2015

(a)　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 (b)图2　2014年2月17日20时—18日20时(a)和2015年1月8日20时—9日20时(b)降水量分布图(单位：mm)Fig.2　The Precipitation Distribution of Two Snowfall Processes.(unit: mm)(a) 20:00 on 17 to 20:00 on 18 February 2014 , (b) 20:00 on 8 to 20:00 on 9 January 2015

雨夹雪发生在8日夜间，9日白天出现纯雪，东部一直以降雨为主。24 h降水量(图2b)显示，此次过程虽然积雪强度和范围小于2014年2月降雪过程，但降水量同样以中雨为主，并且北部的小雨区和西南部的大雨区较2014年2月降雪过程的范围略大些。

为方便下文叙述，以下将2014年2月17日夜间—18日夜间降雪过程记为过程1，2015年1月8日夜间—9日夜间降雪过程记为过程2。

3　天气背景

3.1500 hPa和850 hPa形势

2014年2月17日08时过程1降雪前500 hPa亚洲中高纬地区受庞大的冷涡控制，冷涡中心高度值为4 900 gpm，温度值达-45 ℃，在冷涡底部的新疆东部有低压槽引导冷涡中堆积的冷空气流入我国，孟加拉湾南支槽位于85°E附近，槽前西南急流影响整个长江以南地区，冷空气与西南暖湿空气在青陇两省南部相遇，形成东西向切变线，20时切变线移至川陕一带并发展为东北西南向低槽，与新疆东部低槽配合促使冷空气南下影响我国南方地区。18日08时降雪时川陕低槽移至川渝交界，南支槽移至95°E附近(图3a)，850 hPa贵州上空在降雪前风速一直维持在4～6 m/s的东北气流猛增至12 m/s，边界层内冷平流增强，为降雪提供较强的冷环境，18日夜间贵州受高压环流控制，降水停止。

过程2降雪前(1月8日08时)500 hPa中高纬为高压脊控制，无明显强冷空气堆积，高纬冷空气通过脊前西北气流进入我国，孟加拉湾南支槽位于85°E附近，槽前冷暖空气相遇在青陇两省南部形成东北西南向的低压槽，降雪时(9日08时)低压槽东

(a)　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 (b)图3　2014年2月18日08时(a)和2015年1月9日08时(b)500 hPa位势高度场(单位：gpm)和700 hPa风场Fig.3　Geopotential Height Field at 500 hPa(unit:gpm)and Wind Field at 700 hPa(a) 08∶00 on 18 February 2014, (b)08∶00 on 9 January 2015

移至川西高原，孟加拉湾南支槽位于90°E，两槽的位置均离贵州较远，但南支槽的曲率和槽前西南气流的偏南分量较大(图3b)，林志强[6]对南支槽强度的研究指出深槽的强度大，浅槽的强度小，即过程2的南支槽强度比过程1强，并且过程2中槽前等高线比过程1疏散，云南500 hPa西南气流最大风速从8日20时的28 m/s增至34 m/s，表明过程2南支槽前有较强的正涡度平流。850 hPa影响贵州的东北气流风速维持在6 m/s，无明显变化，冷平流较弱。

3.2700 hPa切变线

曾维等[4]指出700 hPa切变在贵州降雪天气预报中有指标性意义，两次过程中在四川低压槽前正涡度平流减压作用下，700 hPa川渝一带都有东西向切变线存在。过程1中700hPa切变线于17日夜间开始移近贵州，18日08时移至贵州北部(图3a)，20时南移出贵州；过程2中降雪前(8日08时)700 hPa切变线位于川东，9日08时移至重庆南部(图3b)，14时快速移至贵州中南部并维持至20时后，于10日02时移出贵州。两次过程贵州中南部受切变线影响时间较长，造成两次过程24 h降水量呈“南多北少”的分布，由于过程2切变线影响贵州北部时间短，而维持在贵州中南部时间长，故过程2北部的小雨区和西南部的大雨区较过程1的范围略大些，两次过程当700hPa切变移出贵州时降水也宣告结束。

3.3急流

两次过程降雪期间贵州500 hPa上一直处于孟加拉湾南支槽前西南急流内，急流影响范围覆盖整个长江以南地区，但过程1槽前西南急流的最大风速达到46 m/s，而过程2仅达34 m/s。700 hPa上过程2中贵州无明显急流影响，但过程1中有明显的西南急流存在：2月16日08时急流轴从云南经贵州东伸至江南地区东部，17日20时急流达到最强，最大风速增至30 m/s，18日08时700 hPa切变线移至贵州北部，急流轴南压到华南至江西南部，最大风速降至28 m/s，贵州中南部处于急流左侧气旋性切变中，之后在700 hPa切变线南移推动下，西南急流渐渐退出贵州。

4　水汽条件分析

图4为两次过程的水汽通量垂直演变图，过程1(图4a)贵州水汽主要由700 hPa西南急流提供，17日20时西南急流最强时，水汽通量在17日08时—20时800～500 hPa之间有明显增大：700～600 hPa出现了10 g·hPa-1·cm-1·s-1水汽通量大值中心，≥5 g·hPa-1·cm-1·s-1的区域在20时垂直高度伸至450 hPa， 18日02时700 hPa切变开始进入贵州并推动急流开始退出贵州，18日14时贵州上空水汽通量最大值减小至6 g·hPa-1·cm-1·s-1，此时云南700 hPa仍为西南气流影响，使得贵州低层仍有水汽流入，20时云南700 hPa转偏北气流，贵州低层水汽通量迅速减小。

过程2中700 hPa上贵州无西南急流影响，水汽依靠500 hPa南支槽前西南急流输送，在9日02时南支槽移至90°E时，贵州650～500 hPa出现了≥5 g·hPa-1·cm-1·s-1水汽通量区域(图4b)，08时700 hPa位于重庆南部的切变线开始进入贵州，受切变南侧辐合抬升影响，≥5 g·hPa-1·cm-1·s-1区域抬升，14时500 hPa出现了6 g·hPa-1·cm-1·s-1水汽通量中心，但维持时间较短，之后南支槽移入中南半岛，槽前西南急流南移出贵州，水汽通量逐渐减小。

综上所述，过程1中700 hPa西南急流为降雪带来丰富的水汽资源，过程2水汽不如过程1充沛，依靠500 hPa南支槽前西南急流输送的水汽通量在整个降雪过程中最大值仅达6 g·hPa-1·cm-1·s-1且维持时间较短。

5　动力条件分析

分析两次过程的散度和垂直速度垂直演变发现，过程1中17日20时贵州位于川渝横切变南侧，散度场显示贵州中低层850～500 hPa附近有明显的辐合辐散区域(图5a)，800 hPa以下有-1.2×10-5s-1的辐合中心，600 hPa为1.0×10-5s-1的辐散中心。18日08时降雪时700 hPa切变抵达贵州北部，强冷空气“锲入”贵州，低层辐合区随时间向高空倾斜抬升，并出现高层辐散和低层辐合的配置。垂直速度场上显示在17日20时贵州700 hPa西南急流强度最强时，上升运动最为强盛，负值区从850 hPa伸展至200 hPa以上，以700 hPa附近上升运动最强，达到-0.3 Pa·s-1(图5b)。18日08时700 hPa切变线推动西南急流南移出贵州，上升运动强度逐渐减小，降雪自北向南逐渐停止。

(a)　　　　　　　　　　　　　　　　　　 (b)图5　过程1中23～30°N，103～110°E区域平均散度(a)(单位：10-5s-1，阴影区≤0 s-1)和平均垂直速度(b)(单位：Pa·s-1，阴影区≤ 0 Pa·s-1)的垂直剖面Fig.5　Height-time Cross-section of Divergence Averaged (a) (unit: 10-5s-1, Shading Area≤0 s-1) and Vertical Velocity Averaged (b) (unit: Pa·s-1, Shading Area≤0 Pa·s-1) in Area of 23°～30°N，103°～110°E during Process 1

过程2在9日08时降雪出现后散度场也有高层辐散和低层辐合的配置，但强度明显强于过程1，9日14时450～500 hPa辐合强度达-1.4×10-5s-1，250～350 hPa间辐散强度在2.4×10-5s-1之上。垂直速度场上配合9日08时降雪出现后散度场高层强辐散和低层强辐合的配置，上升运动亦有明显增强，9日14时强度达最强，在400 hPa出现了-0.36 Pa·s-1的负值中心，并且≤-0.3 Pa·s-1的负值区一直至10日02时，这与过程1出现降雪后(18日08时)上升运动强度逐渐减小的情况相反。

通过上述分析，两次过程在雨转雪期间，过程1低层辐合和上升运动强度大于过程2，出现降雪后，两次过程都有低层辐合和高层辐散的配置，上升运动强盛，但过程1中高层辐散和低层辐合以及上升运动强度均弱于过程2，并且过程1上升运动强度逐渐减弱而过程2却是维持着较强的上升运动。

(a)　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 (b)图6　过程2中23～30°N，103～110°E区域平均散度(a)(单位：10-5s-1，阴影区≤0 s-1)和平均垂直速度(b)(单位：Pa·s-1，阴影区≤0 Pa·s-1)的垂直剖面Fig.6　Height-time Cross-section of Divergence Averaged (a) (unit: 10-5s-1, Shading Area ≤ 0 s-1) and Vertical Velocity Averaged (b) (unit: Pa·s-1, Shading Area≤0 Pa·s-1) in Area of 23°～30°N，103°～110°E during Process 2

为解释两次过程散度和垂直速度相反变化的原因，现分析两次过程的正涡度平流。两次过程正涡度平流垂直演变图显示，过程1雨转雪时(17日20时—18日08时)高空槽和南支槽逐渐移近贵州，涡度平流随高度增加，500 hPa有6×10-9s-2平流中心维持(图7a)，但过程2雨转雪时(8日20时—9日08时)高空槽和南支槽离贵州较远，涡度平流随高度减小(图7b)，故雨转雪时过程1低层辐合和上升运动强度大于过程2。过程1降雪时(18日08时)贵州高层正涡度平流达到最强，400 hPa有12×10-9s-2大值中心，但之后高空槽开始进入贵州，正涡度平流强度减弱，垂直速度场对应18日08时上升运动达到最强之后强度逐渐减弱，过程2降雪时(9日08时)南支槽位于90°E，高空槽位于川西高原，随着高空槽和南支槽移近贵州，涡度平流随高度变为增加，550 hPa附近正涡度平流明显增强，9日14时正涡度平流达到最强，中心值达14×10-9s-2，强度明显强于过程1最大正涡度平流，与前文中描述的过程2南支槽强度大于过程1对应，并且过程2的550 hPa上≥10×10-9s-2大值区域一直维持至20时，故过程2出现降雪后上升运动维持时间较长。

综上所述，两次过程由于高空槽和南支槽距贵州远近的不同以及南支槽强度的不同，造成了在降雪前后辐合辐散以及上升运动强度变化的不同。

6　温度条件分析

徐辉等[7]研究表明850 hPa与700 hPa之间的平均温度变化情况直接影响地面最终的降水相态类型，尤其是当该层平均温度下降到0 ℃以下时，地面出现降雪的概率会比较高。图8为两次过程降雪时(2月18日08时和1月9日08时)沿27°N的温度垂直剖面图，由前文分析知降雪时过程1冷平流强于过程2，过程1中700 hPa以下温度在-8～-2 ℃(图8a)，而过程2中700 hPa以下温度在-4～2 ℃，并且低于0 ℃的区域位于贵州中西部(107°E以西)(图8b)。故过程1贵州出现全省性的降雪，而过程2的降雪主要出现在贵州中西部。

(a)过程1　　　　　　　　　　　　　　　　(b)过程2图7　两次过程23～30°N，103～110°E区域平均正涡度平流的垂直剖面(单位：10-9s-2，阴影区≥ 0 s-2)Fig.7　Height-time Cross-section of Positive Vorticity Advection Averaged (unit: 10-9s-2, Shading Area ≤ 0 s-2) in Area of 23°～30°N，103°～110°E during Process 1(a) and Process 2 (b)

(a)　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(b)图8　2014年2月18日08时(a)和2015年1月9日08时(b)沿27°N温度的垂直剖面(单位：℃)Fig.8　The Vertical Cross-sections of Temperature along 27°N (unit: ℃) (a) 08∶00 on 18 February 2014, (b)08∶00 on 9 January 2015

(a)　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(b)图9　2014年2月18日08时(a)和2015年1月9日08时(b)地面气温(单位：℃)Fig.9　The Surface Temperature Distribution Map (unit: ℃)(a) 08∶00 on 18 February 2014, (b)08∶00 on 9 January 2015

何玉龙等[5]分析指出贵阳降雪天气时地面气温多在-3～3 ℃之间，分析两次过程地面气温发现，过程1降雪出现时(2月18日08时)贵州除南北边缘地区外其余地区地面气温均低于3 ℃，并且气温低值区域(-4～2 ℃)位于贵州中部一线(图9a)，故过程1贵州出现大范围积雪，积雪大值区位于贵州中部一线。过程2降雪出现时(1月9日08时)地面气温低于3 ℃的区域位于贵州中西部地区(图9b)，故过程2仅贵州中部一线的中西部地区出现0～4 cm的积雪。

7　结论

两次降雪过程中均有高空槽和孟加拉湾南支槽配合，700 hPa切变线影响贵州中南部时间较长，造成两次过程24 h降水量均呈“南多北少”的分布，而两次过程的不同点在于：

①过程1水汽由700 hPa西南急流输送，过程2水汽主要依靠500 hPa南支槽前西南急流输送，由于大气中高层水汽含量较少，故降水期间过程2水汽通量远小于过程1，但过程2南支槽强度强于过程1，槽前正涡度平流大于过程1，使得过程2在降雪时气流上升运动强于过程1且维持时间较长，所以即使过程2水汽通量较小，但24 h降水量与过程1相当。由于过程2中700 hPa切变线影响贵州北部时间短，而维持在贵州中南部时间长，故过程2北部的小雨区和西南部的大雨区较过程1的范围略大些。

②过程1亚洲高纬地区有强冷空气堆积，降雪时冷平流强于过程2，700 hPa以下温度在0 ℃以下，地面气温大部分在3 ℃以下，且气温低值区域(-4～2 ℃)位于贵州中部一线，而过程2中仅贵州中西部700 hPa以下温度低于0 ℃及地面气温低于3 ℃，故过程1贵州出现大范围的降雪，积雪大值区位于贵州中部一线，而过程2的降雪和积雪主要出现在贵州中西部。

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Contrastive Analysis of Two Snowfall Processes in Guizhou

ZHOU Wenyu1，ZHANG Donghai2

(1.Anshun Meteorological Bureau，Anshun 561000，China； 2.Guizhou Provincial Climate Centre，Guiyang 550002，China)

Based on conventional observation data and NCEP(1°×1°) 6h reanalysis data, the contrastive analysis of two snowfall processes in Guizhou on February 18th, 2014 and January 9th, 2015 was carried out. The results show that: (1) the moisture flux of the second process is less than the first process, because the southwest jet at 700hPa provides abundant moisture for the first process but the vapor transportation of the second process mainly depends on southwest jet before southern trough at 500hPa which provides less moisture. (2) Although the second process has less moisture, both two snowfall processes have similar precipitation because southern trough and 700 hPa shear line of the second process are stronger. (3) The stronger cold convection in the first process makes atmospheric temperature below 700 hPa of Guizhou under 0 ℃ so the first process has wide range snowfall and snow covered the middle of Guizhou where the surface temperature(between -4 ℃ and 2 ℃) is the lowest. But snowfall and accumulated snow only occurs in the middle-western area of Guizhou where atmospheric temperature below 700 hPa is under 0 ℃ and surface temperature is under 3 ℃ in the second process.

snowfall; circulation situation; physics field; contrast analysis

1003-6598(2016)01-0012-07

2015-11-20

周文钰(1991—)，女，助工，主要从事短期天气预报工作，E-mail:kudo-xinichi@qq.com。

贵州省气象局青年科技基金(黔气科合QN[2015]06号)。

P458

A