2022年长沙一次低温雨雪冰冻天气成因及预报偏差分析.pdf

Climate Change Research Letters 气候变化研究快报气候变化研究快报,2023,12(4),722-729 Published Online July 2023 in Hans.https:/www.hanspub.org/journal/ccrl https:/doi.org/10.12677/ccrl.2023.124075 文章引用文章引用:程理君,方韵.2022 年长沙一次低温雨雪冰冻天气成因及预报偏差分析J.气候变化研究快报,2023,12(4):722-729.DOI:10.12677/ccrl.2023.124075 2022年长沙一次低温雨雪冰冻天气成因及年长沙一次低温雨雪冰冻天气成因及 预报偏差分析预报偏差分析 程理君程理君，方方 韵韵*长沙市气象局，湖南 长沙 收稿日期：2023年6月16日；录用日期：2023年7月14日；发布日期：2023年7月21日 摘摘 要要 利用高空和地面观测资料、数值模式资料以及雷达资料利用高空和地面观测资料、数值模式资料以及雷达资料，分析了长沙地区，分析了长沙地区2022年年2月月69日低温雨雪冰日低温雨雪冰冻天气过程的冻天气过程的成因成因及预报偏差及预报偏差，得出以下结论：得出以下结论：1)整个降雪过程分为两个阶段，雨雪区域均自西向东逐整个降雪过程分为两个阶段，雨雪区域均自西向东逐步推进步推进。2)第一阶段表现为低槽东移型，东移过程中不断引导冷空气南下第一阶段表现为低槽东移型，东移过程中不断引导冷空气南下；第二阶段表现为小槽发展型，第二阶段表现为小槽发展型，受强冷平流影响小槽发展。受强冷平流影响小槽发展。3)两个降雪阶段中，低空急流都是水汽条件主要提供者，并且整层温度低于两个降雪阶段中，低空急流都是水汽条件主要提供者，并且整层温度低于0是雨雪相态转换的关键。是雨雪相态转换的关键。关键词关键词 低温雨雪冰冻低温雨雪冰冻，冷空气冷空气，低空急流低空急流 Analysis on the Cause and Forecast Deviation of a Low-Temperature Freezing Rain and Snow Disaster in Changsha in 2022 Lijun Cheng,Yun Fang*Changsha Meteorological Bureau,Changsha Hunan Received:Jun.16th,2023;accepted:Jul.14th,2023;published:Jul.21st,2023 Abstract Using high-altitude and ground observation data,numerical model data and radar data,formation cause and forecast deviation of a low-temperature freezing rain and snow disaster in Changsha *通讯作者。程理君，方韵 DOI:10.12677/ccrl.2023.124075 723 气候变化研究快报 from February 6 to 9,2022 were analyzed.The results showed that:1)the whole snowfall process was divided into two stages.Rain/snow areas were gradually advancing from west to east.2)The first stage is that the low trough moves to the east and continuously guides the cold air southward in the process while the cond stage is that strong cold advection leads to the low trough develop-ing.3)The low-level jet provides good water vapor conditions for the two stages and the temper-ature below 0C was the key factor for precipitation phase.Keywords Low-Temperature Freezing Rain and Snow,Cold Air,Low-Level Jet Copyright 2023 by author(s)and Hans Publishers Inc.This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License(CC BY 4.0).http:/creativecommons.org/licenses/by/4.0/1.引言引言 2008 年南方地区出现了持续性的低温雨雪冰冻天气，给农业、交通、电力等方面带来了重大损失，引发了气象学者的关注。目前针对南方低温雨雪冰冻天气研究有许多 1 2 3 4 5。研究表明，乌拉尔山阻塞高压的异常发展和冷空气不断南下爆发易形成低温雨雪天气 6 7 8。冬季强冷空气、水汽条件及动力条件配合较好也能产生雨雪天气 9。丁一汇等从气候方面研究得出拉尼娜事件与冰灾的发生相关联 10。此外逆温层的存在是形成冻雨的主要因素 11。一次低温雨雪冰冻过程受诸多复杂条件影响，并且包含复杂的雨雪相态转换机制 12 13 14，预报难度较大、准确率较低，一直是气象界的重点和难点，因此对雨雪天气过程的成因研究尤为重要。2022 年 2 月 69 日，长沙市出现一次低温雨雪冰冻天气过程(图 1)。主要降雪时段为：第一阶段：2月 7 日 02 时08 时，中西部中到大雪，局地暴雪，降雪量 3 mm13 mm，积雪深度 2 cm6 cm，东部雨夹雪；第二阶段：2 月 9 日 00 时08 时，全市大部中到大雪，降雪量为 3 mm7 mm，积雪深度 1 cm4 cm，东部雨夹雪；其余时段小雨为主。Figure 1.The weather facts in Changsha from 8:00 6th Feb to 20:00 9th Feb 图图 1.2 月 6 日 08 时9 日 20 时长沙站实况 2.环流背景环流背景 此次降雪过程中，欧亚大陆中高纬地区为“两槽一脊”型环流，50E、120E 分别为两个深厚地槽控制，西伯利亚中部有40冷空中心；中纬度地区高空槽位于我国中部地区 100E110E 之间。500 hPaOpen AccessOpen Access程理君，方韵 DOI:10.12677/ccrl.2023.124075 724 气候变化研究快报 槽后偏北气流引导冷空气取中路南下到达我国南方，与 700 hPa 西南低空急流带来的暖湿空气在长江中下游交汇，造成我国中东部大范围雨雪天气。过程开始前，6 日 14 时高空槽移近湖南地区，受中低层切变影响，长沙地区开始降雨；随着冷空气不断南下，7 日 02 时，各层温度都低于 0，降水相态由雨转雪；7 日 08 时高空低槽东移，长沙地区受槽后偏北气流影响，阴天为主；8 日长沙位于 850 hPa 与 700 hPa 切变之间，且 850 hPa 与 700 hPa 有很深的温度槽，形成第二阶段雨雪天气。3.降雪条件降雪条件 3.1.冷空气冷空气条件条件 冷暖空气交汇是形成降水的首要条件，从图 2 可知，影响两个阶段降雪的冷空气不同，第一阶段主要表现为：1)冷空气取中路南下，表现为低槽东移型，冷高压强度为 1025 hPa；2)低槽东移过程中不断引导冷空气南下，与暖湿气流在长江中下游交汇。第二阶段主要表现为：1)冷空气取中路南下，表现为小槽发展型，冷高压中心强度为 1027.5 hPa；2)700 hPa 重庆地区及 850 hPa 广西地区有强的温度槽，长沙位于温度槽前，受强冷平流影响小槽发展。(a)(b)(c)(d)程理君，方韵 DOI:10.12677/ccrl.2023.124075 725 气候变化研究快报 (e)(f)(g)(h)Figure 2.Evolution of synoptic situation 8:00 7th at(a)500 hPa,(b)700 hPa,(c)850 hPa,(d)5:00 7th Feb at sea level pres-sure 20:00 8th at(e)500 hPa,(f)700 hPa,(g)850 hPa,(h)8:00 9th Feb at sea level pressure 图图 2.天气形势演变(a)为 7 日 08 时 500 hPa；(b)为 7 日 08 时 700 hPa；(c)为 7 日 08 时 850 hPa；(d)为 7 日 05时海平面气压场；(e)为 8 日 20 时 500hPa；(f)为 8 日 20 时 700hPa；(g)为 8 日 20 时 850hPa；(h)为 9 日 08 时海平面气压场)3.2.水汽水汽条件条件 程理君，方韵 DOI:10.12677/ccrl.2023.124075 726 气候变化研究快报 Figure 3.The horizontal wind of wind profile in snowfall period of Changsha from Feb 6th to 9th 图图 3.2 月 69 日降雪时段长沙站风廓线水平风场 充足的水汽是雨雪天气的必要条件。中低层急流表现出阶段性变化(图 3)：第一阶段：6 日 21 时低空急流强度最强，700 hPa 最大风速 32 m/s，同时 850 hPa 也存在 12 m/s 的西南急流；随后急流减弱，7 日04 时，700 hPa 西南急流为 24 m/s，850 hPa 以下转为偏北气流，与降雪最强时段一致；低空急流的建立为降雪提供了充足水汽，而急流的减弱则为冷空气南下形成有利条件。第二阶段：8 日 21 时 700 hPa 风速为 20 m/s，随后急流加强，9 日 04 时达 32 m/s，700 hPa 风向由西南风转为偏西气流；低空急流为降雪提供充足的水汽，风速不断加大也使冷平流不断增强，而转为偏西气流后，水汽输送有所减弱，降水也随之减弱。3.3.层结层结条件条件 层结条件如图 4 所示：6 日 20 时，700 hPa 以下除了 925 hPa 至 850 hPa 温度低于 0以外，其他各层次均大于 0，因此 6 日上半夜以降雨为主。随着冷空气不断南下，7 日 02 时长沙自西向东逐渐转雪，7 日 08 时，整层温度均低于 0，T850在4左右，地面温度 0左右，降水相态以雪为主，长沙东部(浏阳)地面气温较高且影响时段较晚，以雨夹雪为主。7 日上午高空逐渐转为槽后偏北气流控制，尽管层结条件均满足 700 hPa 以下低于 0，但由于中低层湿度减小，阴天为主。8 日 08 时 700 hPa 以下低于 0，地面温度 1左右，受冷空气南下及中低层切变影响，14 时左右出现小雪。8 日 20 时，700 hPa 急流增强，700 hPa 左右出现逆温，地面温度仍有 12，8 日上半夜降水相态以雨为主；随着冷空气补充南下，整层气温逐渐下降，最低气温除浏阳(1.3)外均为 0左右，9 日 0 时开始长沙自西向东由雨转雨夹雪，02 时转为纯雪；东部浏阳雨夹雪为主，9 日白天整层大气逐渐回暖，零星小雪转阴天，9 日 20 时，850 hPa 至 700 hPa 均大于 0，地面温度在 3左右，降雪过程结束。第一阶段，各高度层温度和地面温度都低于 0是雨雪相态转换的节点；第二阶段中 700 hPa 出现了逆