苏显泽 董芳斌 陈美娟
摘要 利用地面观测资料、台站观测资料、NCEP再分析资料等，对2019年3月20—21日吉林省的一次强降雪天气过程进行分析。结果表明：随着极涡冷空气的东移南下，极锋锋区加强，锋区上的偏西急流和中纬度地区的西南气流交汇后向东移动，进入新疆北部，因冷暖空气交绥剧烈，为强降雪天气的出现提供了有利的环流形势;高低空急流的相互作用、低层辐合及高层辐合的配置使得整层上升运动不断加强，再加上地形和锋面强迫抬升，使得垂直运动进一步加强，为强降雪天气的产生提供了动力抬升机制;在吉林省强降雪天气出现的过程中，西南方向的水汽输送强度加强，再加上水汽的持续维持，使得降雪强度不断加大;在降雪天气还没有出现之前，偏东急流是主要的触发机制，在提供水汽供应的同时，还提供触发条件，再加上低层偏北气流的影响，使得不稳定条件较强，有强烈的扰动出现，为强降雪天气的出现了提供了有利的动力条件;地面暖锋是造成吉林省此次强降雪天气的主要原因，中低层锋生过程明显，锋区朝着东北方向倾斜，在地形的影响下使得垂直上升运动加强，强降雪天气出现时段同中低层暖锋锋生的对应关系较好。
关键词 强降雪天气;环流形势;物理量场诊断
中图分类号：P458.122 文献标识码：B 文章编号：2095–3305（2022）04–0031–03
暴雪是我国北方较为常见的一种灾害性天气，其在出现的过程中往往伴随着寒潮、大风等恶劣天气[1]。尤其是对东北地区中部的吉林省来说，因冬季漫长而寒冷，暴雪天气是冬季最为常见的灾害性天气。从当年10月中旬—翌年4月初均有可能出现强降雪天气，强降雪在带来巨大经济损失的同时，也会影响民众日常生产生活的正常开展[2-3]。
近年来，因全球气候变暖现象不断加剧，吉林省强降雪天气出现频率不断增加，再加上当地社会经济的快速发展，强降雪天气造成的危害日益加剧，给国家和广大人民群众带来了极大的影响，甚至给人民群众的生命安全构成了威胁。强降雪天气出现时，道路结冰、积雪较深等，会影响道路交通运输的正常通行;强降雪天气出现时大都伴随着大幅度降温，极易造成农作物受冻害，不利于优质高产农作物的形成，由于积雪覆盖，温室或大棚极易被压塌;强降雪带来的积雪极易破坏配电设施，进而造成电力线路受损或跳闸，会造成用户用电紧张，甚至是断电，对电网供电的影响较大[4-8]。强降雪天气带来的大幅度降温和积雪，会导致低温、牧草结冰、棚圈压塌受损，牲畜因低温和缺少食物而造成死亡率不断增加。
因此，对强降雪天气进行准确预报，并提前发布强降雪天气预警，可为政府部门及时制定正确的防灾减灾措施提供保障，同时还能为社会大众的防灾避险给予一定提示，将强降雪天气带来的危害降至最低[9-12]。
当前，针对灾害性天气的研究主要集中在暴雨、强对流天气等方面，针对强降雪天气的研究相对较少。有必要对吉林省强降雪天气成因进行深入、系统的研究，以期在提升东北地区强降雪灾害性天气预报的同时，能有效提升业务预报水平，有利于保障国民经济、社会发展及人们的生命财产安全。
1 天气实况
2016年3月20—21日吉林境内出现了近6年内最大的大范围雨转雪天气过程，其中有6个台站观测到大到暴雪天气，北大湖站降水量高达20.3 mm，降水量达到最大，积雪深度则达到了23 cm，21日20：00 冷锋过境后影响吉林的降水天气逐渐趋于结束，吉林此次的强降雪天气伴随着大风和寒潮天气现象，对当地交通运输、工农业生产及人们日常生活工作均产生了不同程度的影响。
2 环流形势
2.1 500 hPa环流形势
在强降雪天气还未出现之前，500 hPa中高空处的乌拉尔山存在较为强大的暖高压脊，而西伯利亚地区则是极涡活动区，在60°N以北地区则是极涡主体，暖高压脊几乎控制整个贝加尔湖地区，同时还有较为明显的鞍形场结构形成;3月20日20：00，极涡开始分裂，且分裂的冷空气逐渐东移南压，进一步加大了贝加尔湖暖高压东移的经向度。在此过程中，暖区温度梯度和位势高度梯度均有不同程度的增加趋势，使得吉林省上空最大风速的增加幅度较大，高达44 m/s，同強降雪天气出现的时间有很好的对应关系。由于系统向东移动的过程中强度不断增加，影响吉林省的降雪天气强度增大，高空锋区位置同强降雪落区之间有很好的对应关系。随着时间的推移，至21日20：00，因强锋区从吉利上空移出，长春站上空的风速下降至22 m/s，强冷空气几乎控制整个吉林省上空，影响吉林省的降水天气趋于结束。
2.2 高低空急流
2019年3月20日20：00—21日14：00这段时间内，强降雪落区上空的急流较为明显，在21日08：00吉林省的降雪强度达到最大，且200 hPa高度处的急流核区最大风速在48 m/s以上，高空急流出口区右侧则是吉林省所在位置，该处高层的辐散抽吸作用较为强烈，为低层上升运动的加强提供了有利条件。700 hPa低空处，低值系统分裂的高空短波槽和偏西急流在急流轴前方的吉林地区和西南风形成了辐合区域。此外，来自极涡的干冷气团同中纬度暖湿气团剧烈交绥后，使得温度梯度增加幅度较大，低层锋区的强度不断加大。结合Q矢量与散度场的诊断分析，在强降雪天气出现的过程中，吉林省上空的低层辐合较为明显，高层辐散较强，这种低层辐合、高层辐散的配置为强降雪天气的发生发展提供了有利条件。与此同时，高低空急流相互耦合导致强降雪区上空的垂直上升运动增加得较为明显。吉林省此次降雪天气，500 hPa高度处的锋区不断增加，高低空急流耦合明显，为强降雪天气的出现提供了动力抬升机制。
3 物理量场诊断分析
3.1 热力条件
通过对2019年3月20—21日吉林省的强降雪天气过程进行分析发现，此次降雪天气的气候背景是冬季气温偏高，且强降雪天气还未出现前，吉林省地面温度较高，说明强降雪天气前有充足的能量储备。在强降雪天气出现的过程中，通过对500 hPa高度处的温度进行分析可知，3月20日08：00，有一温度槽出现在贝加尔湖以北地区，且同时有一个强度为-24℃的冷中心存在;至21日20：00，中纬度地区则出现了较为平直的等温线，随着时间的推移直至22日，内蒙古地区有温度槽出现，影响吉林省的强降雪天气过程基本结束，而强冷中心数值却没有太大的变化。结合850 hPa低空处的温度数值变化情况可知，20日08：00在贝加尔湖北部有一冷槽出现，而华北地区则存在暖中心，暖脊前则是吉林省所在的位置;21日20：00，在冷空气东移南压的影响下，冷槽和暖脊间有较强的温度锋区生成。温度锋区的不断移入推动了吉林省强降雪天气的发生发展。22日08：00，因暖脊消失不见，冷空气逐渐南压，在40°N附近有0℃等温线存在，温度锋区开始移出，吉林省的强降雪天气逐渐趋于结束。
3.2 水汽条件
20日20：00，位于吉林省中部地区的水汽通量数值较小，同时存在较为明显的辐散中心，而在吉林省东南部则存在弱的水汽辐合，该区的水汽通量数值要明显高于中部地区;21日08：00，吉林省中南部地区出现了较为明显的水汽辐合，且水汽通量的增加幅度较为明显，此时的急流几乎贯穿辽宁和吉林两地。至当天20：00，急流强度不断上升，在东海—黄海—渤海一带有急流出现，并向东北地区源源不断地输送水汽。在吉林省强降雪天气出现的过程中，西南方向的水汽输送强度加强，再加上水汽的持续维持，使得降雪强度不断加大。
3.3 动力条件
通过对白山站的多普勒雷达风廓线产品进行分析可知，21日20：00～ 23：00，在3 km高度处有一支东风气流形成，而2 km高度以上主要表现为西南风;在出现降雪天气后，开始出现东风气流，不稳定层结的厚度开始增加，受到东风交流的影响，吉林省中南部地区不断有来自日本海的水汽输送，与西南急流相比，东风急流具有较为明显的偏冷特征。
通过对各站的平均温度曲线进行分析可知，21日23：00以后，吉林省大部分地区均出现了较为明显的降温天气过程，再加上西南暖湿气流与东风急流相遇后的扰动作用，使得动力抬升作用不断加强，对强降雪天气的发生发展较为有利。22日07：00，低层出现了偏北气流，且冷的微薄下垫面开始形成，沿着该下垫面暖湿空气不断爬升，使得抬升条件极不稳定，为能量的释放提供了有利条件。08：00，冷空气朝着南方地区转移，影响吉林省的强降雪天气基本结束。由此可以看出，在降雪天气还没有出现之前，偏东急流是主要的触发机制，在提供水汽供应的同时，还提供触发条件，再加上低层偏北气流的影响，使得不稳定条件较强，有强烈的扰动出现，为强降雪天气提供了有利的动力条件。
4 锋升对地面降雪的影响
4.1 海平面气压场
在2019年3月19—20日期间，暖高压几乎控制大部分东北地区，暖湿气流在西南风的作用下不断朝东北方向输送，暖湿特征较为明显，有效的暖湿能量在强降雪区不断释放，而气旋前部的暖锋锋升作用，使得地面暖锋锋生区存在强降雪中心，暖锋是引起强降雪天气的主要原因。
4.2 低层锋面结构
假相当位温线密集区主要集中在700 hPa中低空以下，暖锋两侧存在较为明显的冷暖平流，且以西南风为主，在偏南风的作用下大量的暖湿气流沿着冷空气逐渐向北转移，且推动冷空气不断向北移动，这种变化情况与暖锋降水的定义保持一致。由于高空强锋区逐渐向东移动，近地面处的峰生要比高空处的锋生更加明显，随着高度的增加，锋区不断朝着东北方向伸展。至21日08：00，在127°E附近有暖锋存在，且距离暖锋前沿较近，700 hPa高度处的暖平流中心最强，冷暖气团存在较为强烈的对峙现象，地面暖锋有较为明显的锋生存在。在850～700 hPa处的风场上有较为明显的风切变存在，同时还有很大一部分的暖湿气团因风切变的作用被快速携带至中高层处，使得上升运动较为明显。
锋面附近的冷暖气团活动较为频繁，同时暖空气上升运动极为强烈，地面低压倒槽和地面暖锋的共同作用促进了强降雪天气的发生发展。低层处的假相当位温线梯度在增加的同时，与地面降雪强度的加强对应，而强降雪时段与中低层处暖锋锋生的对应关系较好。
4.3 暖锋区强降雪天气概念模型
将地面锋面与高空演变形势相结合构建起此次暖锋强降雪天气过程的概念模型，主要包括200 hPa高空处的西南急流、500 hPa处极锋锋区偏西急流以及中纬度西南急流、700 hPa偏西急流、地面暖锋。在500 hPa极锋锋区上有干冷的偏西急流同中纬度暖湿西南气流在此交汇，冷暖交绥较为剧烈，使得高层锋区强度增加，再加上高低空急流耦合，使得垂直运动进一步发展，为强降雪天气的出现提供了动力抬升机制;在低层偏南暖湿气流的作用下，使得上升运动强度增加，为地面暖锋的进一步锋生提供了有利条件;在地面暖锋锋生的作用下，暖锋后部的暖气团不断上升加强，而暖锋前的冷气团不断下沉，进而构成了直接环流，使得卸压有效位能不断转化为动能条件，促进了垂直运动的发展。吉林省此次的强降雪天气过程中，低层处存在明显的暖锋锋面结构，锋面附近的强上升运动区与地面暖区强降雪落区之间有很好的对应关系，这对日后吉林省此类型降雪天气的预报预警有很强的指示意义。
5 结论
（1）随着极涡冷空气的东移南下，极锋锋区加强，锋区上的偏西急流和中纬度地区的西南气流交汇后向东移动进入新疆北部，因冷暖空气交绥剧烈，为强降雪天气的出现提供了有利的环流形势;高低空急流的相互作用、低层辐合及高层辐合的配置使得整层上升运动不断加强，再加上地形和锋面强迫抬升，使得垂直运动进一步加强，为强降雪天气的产生提供了动力抬升机制。
（2）强降雪天气开始有一温度槽出现在贝加尔湖以北地区，且同时有一个强度为-24℃的冷中心存在;中纬度地区则出现了较为平直的等温线，22日内蒙古地区有温度槽出现，影响吉林省的强降雪天气过程基本结束，而强冷中心数值却没有太大的变化。
（3）在吉林省强降雪天气出现的过程中，西南方向的水汽输送强度加强，加上水汽的持续维持，使得降雪强度不断加大。
（4）在降雪天气还没有出现之前，偏东急流是主要的触发机制，在提供水汽供应的同时，提供了触发条件，再加上低层偏北气流的影响，使得不稳定条件较强，有强烈的扰动出现，为强降雪天气的出现提供了有利的动力条件。
（5）地面暖锋是造成吉林省此次强降雪天气的主要原因，中低层锋生过程明显，锋区朝着东北方向倾斜，在地形的影响下使得垂直上升运动加强，强降雪天气出现的时段与中低层暖锋锋生的对应关系较好。
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责任编辑：黄艳飞
Analysis of a Heavy Snowfall Weather Process in Jilin From March 20 to 21，2019
SU Xianze et al（Meteorological Bureau of Da’an City， Jilin Province， Da’an， Jilin 131300）
Abstract Used ground observation data， station observation data， NCEP reanalysis data， etc. to analyze a heavy snowfall weather process in Jilin province from March 20 to 21， 2019. The results showed that：
as the polar vortex cold air moved eastward and southward， the polar frontal area strengthened. The westward jet on the frontal area and the southwesterly air flowed in the mid-latitude area meet and then move eastward into the northern part of Xinjiang. ， which provided a strong circulation situation for the occurrence of heavy snowfall weather; the interaction of high and low-level jeted， the configuration of low-level and high-level convergence made the whole layer uplift continuously strengthened， coupled with the forced uplift of terrain and fronts， making the vertical movement. It was further strengthened to provide a power lifting mechanism for the generation of heavy snowfall weather; in the process of heavy snowfall weather in Jilin province， the water vapor transported intensity in the southwest direction was strengthened， and the continuous maintenance of water vapor made the snowfall intensity continued to increase; Before the weather appeared， the easterly jet stream was the main trigger mechanism. It not only provided water vapor supply， but also provided triggering conditions. Coupled with the influence of the low-level northerly airflow， the unstable conditions were strong and strong disturbances appeared. It provided favorable dynamic conditions for the occurrence of heavy snowfall; the ground warm front was the main cause of this heavy snowfall in Jilin province. The frontogenesis process in the middle and low layers was obvious， and the frontal area was inclined to the northeast. Under the influence of topography The vertical upward movement was strengthened， and the corresponding relationship between the occurrence period of heavy snowfall weather and the frontogenesis of the middle and low-level warm fronts was good.
Key words Heavy snowfall weather; Circu-lation situation; Physical quantity field diagnosis
作者簡介 苏显泽（1983—），男，吉林大安人，工程师，主要从事综合气象工作。
收稿日期 2022-01-02
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