2014年东北地区首场暴雪天气过程诊断分析

论文总字数：17607字

目 录

1 引言 5

2 降雪实况 5

3 天气形势分析 6

3.1 高空环流形势 6

3.2 地面环流形势 8

4 成因分析 8

4.1 动力条件 9

4.1.1 散度场 9

4.1.2 涡度场 10

4.1.3 垂直运动场 12

4.2 水汽条件 13

4.2.1 比湿场分析 13

4.2.2 水汽通量场和水汽通量散度场分析 14

4.3 热力条件 16

4.3.1 温度平流场 16

4.3.2 假相当位温 17

4.4 不稳定条件 18

5 结论 20

参考文献 21

致谢 23

2014年东北地区首场暴雪天气过程诊断分析

刘英英

, China

Abstract: Based on the 6-hour reanalysis data of NCEP 1 ° × 1 ° and the conventional meteorological observation data , the first Blizzard in Northeast China was analyzed from November 29 to December 3, 2014. The results show that the 500 hPa north-south branch trough, the deep northeast vortex and the ground jianghuai cyclone are the main influencing systems in the process of Blizzard.The obstruction from the high-pressure ridge to the moving cold vortex in northeast china is the main reason for the long duration of Blizzard;The upper and lower levels of the troposphere are consistent upward motion.The vertical configuration of strong divergence at low altitude strong convergence and the strong ascending motion provide the dynamic condition for the snowstorm,therefore the maximum period of snowfall intensity corresponds to the rising period;The source of the water vapor is the eastern Pacific.The deep wet layer and strong water vapor convergence are the important reasons for the long duration and high intensity of the snowfall.The warm air and the cold air coming from the western part of the Lake Baikal in Northeast China trigger unstable energy, which provides favorable conditions for the snowfall;The moist potential vorticity of 850hPa in Northeast China is basicly positive,and there is a good correspondence between the large value area and the snowfall area,so it is a indication for the forecast of Blizzard.

Key words:Blizzard;Cold Vortex in Northeast China;Moist potential vorticity;Diagnostic analysis

1、引言

暴雪是常见的灾害性天气现象，尤其是对处于我国中纬度地区的东北（38°N—56°N）来说，其发生频率之高，覆盖范围之广，给交通运输、畜牧放牧、工农业生产等带来了显著的负面影响。2014年11月29日—12月3日（世界时，下同），一股强冷空气自北向南横扫我国中东部大部分地区，全国多地气温骤降，东北更是迎来入冬以来首场暴雪。此次暴雪降雪强度大，持续时间长，降雪范围广，致东北多地发生车辆相撞、侧翻等交通事故，多条省际干道封闭，大棚受损，房屋倒塌，牲畜死亡。加强对暴雪的研究势在必行，至今已有许多国内外气象学者针对暴雪进行了探索，并取得了突破性的进展。其中欧美国家研究的较早，他们在暴雪的触发机制及暴雪相关系统的发生发展机理等方面做了大量工作。研究表明，欧美的暴雪大多和气旋的发展有关^[1-4]，Braham^[3]对1977年12月美国中西部暴风雪进行了分析，指出密歇根湖的低压气旋是引起此次暴风雪的主要天气系统；Marwitz和Toth^[4]研究了1978年发生于美国俄克拉荷马州的灾害性暴风雪，得出地面锋面气旋的发展是该次暴雪发生的主要原因。也有一部分日本的暴风雪与低压系统的发展有密切关系^[5-6]。相比之下，我国对于暴雪的研究开展较晚，但从20世纪70年代到现在已有很多可观的研究成果。赵桂香、程麟生等^[7]对“04.12”华北大到暴雪过程切变线的动力诊断进行了研究，得出暴雪切变线的发展及暴雪的形成与维持主要得益于涡度场、散度场有利的空间配置；王文、程麟生^[8]利用“96.1”青藏高原模拟资料对高原暴雪进行了分析，认为该次暴雪是在低空对流不稳定和高空对称不稳定的配合下产生的，非线性对流对称不稳定是其发展机制；张元春、孙建华等^[9]对引发华北暴雪的涡旋发展机制进行了诊断分析，总结出涡旋发展的主要机制—涡旋边界平均气流对扰动涡度的输送、高空位涡强迫和低空辐合。孙欣、蔡芗宁等^[10]研究了“070304”东北特大暴雪，得出深厚强锋区、低空急流、北上江淮气旋、非地转湿Q矢量辐合上升支的强弱和位置与降水的强度、落区密切相关。

本文利用NCEP 1°×1°的6小时再分析资料及常规气象观测资料，运用天气学原理分析方法，从环流形势、动力条件、热力条件、水汽条件、不稳定条件等方面对2014年东北地区首场暴雪进行诊断分析，研究暴雪区的物理量场特征和天气形势的演变等方面，探究此次暴雪发生发展的原因，力求得出相关物理量与暴雪强度及落区的联系从而总结出对暴雪有指示意义的物理量。

2、降雪实况

2014年11月29日—12月3日，东北地区迎来了入冬以来首场暴雪，东北各地气温骤降，最大降温幅度达14℃，吉林东部、黑龙江中东部等地的部分地区大到暴雪，局地大暴雪。本次降雪持续时间长，降雪强度大，29日06时—3日06时（图1a）过程降雪量最大值在40mm以上,强降雪集中发生在黑龙江中东部、吉林东部地区。整个降雪过程中，强降雪主要发生在30日中午至1日中午，30日12时至1日12时的24小时降雪量最大可达27mm（图略），即黑龙江省东端达大暴雪量级（24小时降雪量20.0mm—29.9mm）。

本次降雪整体上降雪带呈东移北上的趋势，11月29日06时—12时，黑龙江省北部开始出现小范围降雪（图略）。30日00时—06时 ，吉林和辽宁两省出现大范围降雪，随后降雪强度逐渐加强，范围逐渐扩大，降雪带东移北上（图略）。到30日12时—30日18时（图1b），降雪区域达最大，强降雪中心位于黑龙江和吉林东部交界处，最大降雪量约为8mm，以它为中心，黑龙江、吉林中东部，辽宁东北部均有降雪。之后，降雪带继续东移北上，降雪强度增强，降雪范围减小（图1c），至12月1日00时—06时（图1d），降雪带移至三江平原，降雪中心强度达到最大，最大降雪量＞12mm。随后，降雪带继续东移，降雪强度减弱，到12月2日早上仅黑龙江东北边界一线部分地区仍有降雪，至3日00时—06时，雪带移出东北，东北地区降雪完全结束（图略）。

（a）11月29日06时—12月3日06时 （b）11月30日12时—30日18时

（c）11月30日18时—12月1日00时 （d）12月1日00时—06时

图1 2014年11月29日06时—12月3日06时东北地区过程降水量分布图（a）及11月30日—12月1日6h降水量分布图（b、c、d）（单位：mm）

3、天气形势分析

3.1、高空环流形势

此次降雪过程，500hPa环流形势和影响系统对暴雪的影响最为显著。11月29日06时（图2a）500hPa欧亚大陆中高纬地区处于“两脊一槽”的稳定经向环流控制之中,两脊分别位于青藏高原西部和东北东部地区，高压槽位于两脊之间，贝加尔湖西部有一低压中心与冷中心重合,低压中心向南引出一北支槽（位于贝加尔湖西南部），冷中心值达-48℃，冷中心前部为偏西气流，其携带冷空气向东北输送，高压脊阻止了冷空气大规模的继续前进，使冷空气积聚在东北地区上空，这是导致此次东北地区气温骤降的主要原因。之后槽脊东移发展，到29日18时（图2b），东部高压脊移至日本附近，高压脊北端可伸展至我国东北地区，利于东部海面的暖湿气流向北输送至东北，积聚在东北上空的冷空气与北上的暖湿气流交汇，利于降水。此时北支槽随系统移至贝加尔湖南部，四川盆地由南至北有一南支槽，随后南北支槽东移。30日00时（图2c），南北支槽合并，在贝加尔湖西—河套地区—四川东部一线形成一大槽，之后大槽东移加深，东北地区降雪加强，降雪范围逐渐扩大。到1日06时（图2d）低槽移到我国东部海面，其北端可达辽宁和黑龙江省交界处，低槽发展形成一闭合冷涡，中心强度达512dagpm。由于低槽后部冷平流侵入，冷涡得到发展，随后冷涡逐渐东移，但由于受到东部高压脊的阻挡，冷涡移动缓慢，自1日06时之后一直维持在黑龙江省，这是本次降雪持续时间长的一个主要原因。冷涡成为主要影响系统，东北地区处于冷涡系统控制之中,到2日00时，冷涡中心强度加强至488dagpm，2日18时冷涡系统开始减弱，中心强度为496dagpm（图略），直至3日06时降雪过程结束（图2e）。

对应700hPa，850hPa图上，降雪过程中东北地区基本处于东北冷涡的控制之中，可见低涡系统为深厚系统，利于降雪的维持，随着系统强度的增减，降雪强度对应增强减弱。

剩余内容已隐藏，请支付后下载全文，论文总字数：17607字

相关图片展示：