专家顾问:
张峰 中央气象台高级工程师
中央气象台工程师李家瑞
吉林省气象台台长 陈长胜
杨霞 新疆维吾尔自治区气象台首席预报员
新疆阿勒泰市气象台台长博尔南
关于暴雪的三个“参考答案”
受寒潮影响,11月5日至6日,华北北部、内蒙古、东北地区大部分地区出现降雪、雨夹雪或雨雪天气。 黑龙江佳木斯、武昌、吉林珲春、延吉、辽宁沉阳等41个国家气象站11月份日降水量均超过当地历史极值。 那么,暴风雪是在什么情况下形成的呢? 降雪预报要注意什么? 全球变暖背景下,暴风雪的变化趋势如何?
暴风雪情况
一般来说,暴雪天气的形成需要满足三个条件。 首先,丰富的水汽供应是暴风雪形成的基本条件。 另外两点是动态抬升运动强烈、持续时间长。 此外,还需要足够低的气温和合适的大气垂直温度分层,这样雪花在飘落的过程中才不会融化,直接落到地面上。
张峰表示,根据暴雪形成需要满足的条件,在分析天气系统时,要重点分析动力抬升条件、水汽条件和降雪持续时间。 如果上述降雪形成条件中的一项或多项远超历史平均水平,就有可能出现特大降雪。
预报降雪天气时,预报员重点关注降雪量、雪深以及降雪期间雨雪相转变的可能性。 据了解,中央气象台目前的集合降雪电喷产品可以直观地展现一次降雪过程的极端性。 此外,预报员还将关注整个大气的垂直温度分布,这对于降水过程的相变至关重要,直接影响雪或雨是否落到地面。
以近期北方大雪为例,张峰指出,造成本次降雪的天气系统主要是高空冷涡结合地面气旋,为降雪提供了较强的动力抬升条件。 此外,系统前方还有较强的南风。 给东北地区带来了充足的水汽供应。 与此同时,东北地区天气系统移动缓慢,大雪持续时间较长,符合特大降雪的条件。
降雪预报难点:相态和雪深预报
事实上,雪花是固体降水的一种,因此降雪预报是冬半年特殊条件下的降水预报。 降雨预报和降雪预报都需要关注大尺度环流背景、水汽条件、动力条件等气象因素,两者的预报方法和预报技术也一致。 然而,降雪预报有其特殊的预报困难。
一是相位预测。 冬季降水具有多种阶段性,包括雨、雨夹雪、雪、冻雨、冰粒、霰等,一次降水过程中可能会出现不同阶段的多次转变。 降水相的转变有着非常复杂的机制,其核心是对大气中温度和水汽垂直分布的预测和描述。 目前数值模式的相态预报主要是通过结合环境温度垂直廓线诊断云中含水量的垂直分布来获得,而预报员的主观预报主要基于关键海拔高度的温度阈值。 然而,实际降水相态与复杂的云微物理过程有关。 提高未来降水相预报能力,需要三维气象综合观测数据、相应数值预报模型等新技术的综合开发和应用,并进一步发展客观预报方法。
二是雪深预报。 积雪深度也是冬季预报的一个国际难题。 它与雪花的冰晶结构、大气中温湿度垂直分层、大气垂直运动、地表温度、地表风速、雪含水量等因素密切相关。 不同地区、不同天气系统条件下,降雪量与雪深的关系会有所不同。 在相同的降雪量下,相对湿度较高的湿雪的雪深会比干雪的雪深小。 较高的表面温度会导致地面上的积雪融化,影响积雪深度。 统计研究表明,东北、西北、内蒙古等地1毫米降雪大致相当于0.9~1.2厘米积雪,华北、江苏、安徽、四川等地1毫米降雪相当于0.6~0.8厘米积雪。积雪。
全球变暖导致极端降雪的可能性增加
目前研究指出,在全球变暖的背景下,极端降水事件的频率变得更高,极端天气事件的范围、持续时间和严重程度也在扩大,包括极端雪灾、极端暴雨和极端干旱等天气。 例如,在全球变暖的背景下,某个地区的空气较热,会导致更多的水从地表蒸发,从而引发干旱。 同时,这种温暖的空气可以容纳更多的水蒸气,导致大雪或大雨。 我国东北地区,近60年来微雪或小雪天数不断减少,而大雪及以上降雪强度却不断增加,出现特大降雪的可能性也随之增加。
全球变暖似乎增加了极端天气事件的可能性。 然而,基于一些气候模型的极端天气预测目前难以证实,科学界对于全球变暖与极端天气的关系也存在一些争议。 (穆俊宇)
我国“暴雪”出没
我国降雪较多的地方集中在北方和高海拔地区。 从省份来看,新疆、西藏、青海、甘肃、黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古东北部等地降雪相对丰富。
不久前,东北地区遭遇大雪天气影响。 11月5日17时,黑龙江省气象台发布大雪红色预警。 5日夜间以来,黑龙江省多地出现大雪天气。 这场暴风雪带来了强降水。 全省平均降水量17.1毫米,为1961年以来历史同期最高值。47个国家气象站日降水量超过1961年以来历史同期极值。
同样的过程也正在影响吉林。 “这次降水过程主要是由高空冷涡和地面气旋两个系统的相互影响引起的,两种能量相当的力在运动中‘碰撞’,形成了一条狭长的过渡带。这个区域是还有这个过程中复杂的相变。” 吉林省气象台台长陈长胜说。 11月份吉林各地区过程平均降水量均超过历史同期月降水量平均值。 13个县市日降水量超过单日降水量历史极值。 过程降水量以珲春最大,达72.6毫米。
事实上,一个月前,一场暴风雪也“造访”了新疆维吾尔自治区。 10月29日08:00至11月5日10:00,阿勒泰地区、乌鲁木齐市、昌吉州共70个车站出现大雪,其中阿勒泰地区67个。 与此同时,阿勒泰地区阿勒泰站日降水量超过该站10月份历史极值; 昌吉州木垒站、阿勒泰地区吉木乃站、布尔津站11月份日降水量均超过历史极值。
10月29日开始,经过一波剧烈的西风振荡,来自西西伯利亚的冷空气席卷蒙古高原,到达阿勒泰地区,并在那里停留较长时间,与来自西南方向的暖湿气流汇合。 “由于暖湿气流较强,水汽丰富,给该地区带来了大雪。”阿勒泰地区气象台台长博尔南说。
为什么这些地方一年四季都会下这么多雪? 暖湿气流与冷空气的交汇、近地面的温湿度以及高海拔和地形是导致这些地区出现“大雪”的关键因素——低涡等天气系统高空低压槽将带来气象范围内的强降雪。 由于低层空气向上运动,空气中的水蒸气在上升过程中凝结并发展成雪花; 当近地面温度低于零、湿度较高时,云中冰晶形成的雪花能顺利落到地面。 此外,山区降雪量增加的明显效果是,空气经过山区时被迫上升,空气中的水蒸气凝结,在气温较低的高山地区形成美丽的“雪顶”。
自治区气象台首席预报员杨霞表示,地中海形成的水汽自西向东移动,到达新疆北部,遇到阿尔泰山,很容易形成地形降水。 同时,除了高纬度的阿勒泰,每年冬季,这里始终是北方冷空气到达我国的第一站。 冷空气强劲、活跃。 当冷空气与西南暖湿气流在这里相遇时,就会给阿勒泰地区带来丰沛的降雪。
此外,北方和海拔较高的地区冬季气温较低。 其中,东北三省和内蒙古东北部地处高纬度,常受高空冷涡过境影响; 而新疆、青海等地则常受高空槽影响; 对于西藏来说,由于海拔较高,冬季经常会出现高原槽后,在喜马拉雅山南麓,西南暖湿气流和地形抬升也会有利于大雪的发生。 在华北地区,2022年北京冬奥会赛区之一的张家口崇礼也降雪十分充沛。 在海拔、沟壑等因素的综合影响下,冬季天气系统的微弱波动可能给当地带来严重后果。 带来大雪。
从每年雪季降雪频次来看,除上述地区外,山东半岛北部等地也是常年出现意外降雪的地区。
在山东,被誉为“中国雪巢”的烟台、威海,由于冬季的大雪,形成了独特的海滨雪城风貌。 由于其独特的地理位置,二三面环海,水汽充足。 当冷空气南下时,很容易形成“寒流雪”。 由于海洋富含水汽,冬季海水温度高于内陆表面温度,海面以上空气相对温暖湿润。 当冷空气南下时,海面上的暖湿空气上升到一定高度时,就凝结成雪花,飘落下来,形成降雪。
据历史气象资料显示,长江中下游地区也是我国降雪主要集中地区。 由于长江中下游地区处于亚热带季风气候区,水汽充足,冬季冷空气南下,与暖湿空气汇合,极易出现降雪。 黄淮、江淮地区年平均降雪量不多,但平均降雪强度较大。 因此,在寒潮影响下,“降雪中心”也可能出现在南方。
此外,来自印度洋北部的暖湿气流使喜马拉雅山地势抬升,西藏聂拉木等地容易出现强降雪天气。 (李跃、张欣桐、刘洋、韩志鹏、李志红)
雪有多重?
大雪过后,往往容易折断树枝、建筑物倒塌,对人们的安全造成威胁。
一片小雪花看起来很轻,但它有多重呢? 要理解这个概念,我们首先要了解什么是降雪量和雪深。
一片雪花有多重? 一般情况下,我们所看到的单片雪花的直径一般在0.5毫米到3毫米之间。 如此微小的雪花的重量只能通过极其精确的分析天平来测量,大约有3000-10000片雪花的重量相加。 它的重量也仅为 1 克。 科学家粗略估计,1立方米雪中约有60亿至80亿片雪花。
那么,1毫米的降雪有多深呢? 南方的雪和北方的雪一样大吗? 日常生活中,我们经常会听到天气预报中提到几毫米的降雪。 是指气象观测员将12小时或24小时内收集的雪化成标准容器中的水后测得的值,单位为毫米。 ; 雪深是我们通常看到的雪的厚度,是雪面到地面的垂直深度,通常以毫米为单位,并且随着降雪量的增加而不断积累和变化。
另外,由于含水量、温度条件、雪深等的差异,每次降雪的重量测量也会有所不同。以含水量为例,北方气温较低,大部分雪是“干雪”。雪”,而南方通常气温较高,空气湿度也比北方高,所以雪大多数情况下都难逃“湿雪”的命运。
雪是干的还是湿的? 由冰晶组成的雪花只有在气温低于0°C时才会融化。 有些雪花飘落时,大气中的温度始终低于0℃,这使得它们能够保持雪花的姿态,落到地面上成为“干雪”; 有时,虽然高空温度低于0℃,但大气温度仍低于0℃。 当接近地面时,需要穿过一段略高于0℃的大气层,因此雪花以半融化的“湿雪”的形式落在地面上。
正是因为雪分为干雪和湿雪,南方和北方的雪的重量是不同的。 北方的雪大多是干的,其含水量比南方的湿雪低,整体形状也比较松散。 一般在北方,100平方米8-10毫米的雪重达100公斤; 而南方雪较密,6-8毫米的雪重达130公斤。 (李谦)
档案记录-我国近年来发生的极端雪灾
1975年——青海雪灾:持续五个月
雪灾又称白灾,是指长时间降雪,造成大范围雪灾的现象。 它是牧区的一种畜牧气象灾害。 虽然雪本身可以对牧场越冬保温起到积极的防御作用,但当雪量过大、积雪过深、持续时间过长时,就会造成牲畜吃草困难,或者甚至阻碍它们吃草,导致雪灾。
1975年青海雪灾是一场连续雪灾。 1974年10月以来,由于冬季蒙古西伯利亚地区强冷空气南移,同时太平洋地区暖湿气流北移,冷暖空气汇聚。 在青海多山的情况下,下降,导致气流上升,形成大雪。 其中,青海省昆仑山与唐古拉山之间的青南地区果洛、玉树、黄南等地出现特大暴雪。 降雪一直持续到次年3月,最低气温达到-30摄氏度以上。 13个县共计700万头牲畜受灾,死亡98.7万头。 2000多人手脚被冻,不少人患上雪盲症、流感、肠胃炎、中毒性痢疾等疾病。
2005年——山东暴雪:山东“雪巢”
烟台、威海被誉为山东的“雪巢”。 局地降雪类型为冷流降雪,是冬季冷空气流过温暖海面后产生的降雪。 冷流降雪主要发生在渤海、黄海海域,其中以胶东半岛最为明显。
2005年12月3日至26日,北方冷空气吹过渤海湾,造成山东威海、烟台等地出现持续20多天的大雪。 此次降雪强度和持续时间为50年来前所未有,造成直接经济损失37143万元。 威海市平均降水量为67.6毫米,烟台市平均降水量为34毫米。 两市平均积雪厚度为1至1.5米,最大可达2米。
此次大雪对部分地区农业及农产品加工企业生产设施造成严重破坏。 重灾区80%以上农业生产大棚倒塌,造成农业直接经济损失3.481亿元。
2008年——南方大雪:持续时间长、范围广
2008年,受拉尼娜现象影响,大气环流异常,北方冷空气持续入侵我国。 冷空气袭来的同时,来自印度洋、西太平洋的暖湿空气源源不断地输送到华南地区。 冷暖气流在西南、江汉、华南、江南、江淮地区交汇,导致1月3日起上海、江苏、浙江、安徽、江西、河南、湖北、湖南、广东、广西、重庆、四川、贵州、云南、陕西、甘肃、青海、宁夏、新疆等20个省(区、市),普遍出现低温雨雪冰冻天气。
1月3日至2月24日,雪灾造成129人死亡、4人失踪,166万人紧急转移,1.78亿亩农作物受灾,近2.79亿亩森林受损,3万只国家重点保护动物保护野生动物在暴风雪中被冻死或冻伤,1亿多人受到影响。 其中,安徽、江西、湖北、湖南、广西、四川、贵州7个省份受灾最严重。
2018年雪灾低温冻害:农作物大面积受灾
2018年1月24日至29日,同样受拉尼娜气候事件影响,我国多地出现大雪天气,其中江苏、浙江、安徽、江西、河南、湖北、湖南、重庆、贵州等10个省(市)陕西49市(州)176个县(市、区)341.9万人受灾,死亡2人,直接经济损失25.5亿元。 大雪导致这些省份部分地区房屋、农业、电力基础设施受损,部分地区人员、车辆出行受阻。
同年4月,我国出现3次冷空气过程,分别为3~7天、13~16天、22~24天。 其中,3日至7日,冷空气过程影响最大、强度最强。 这是一场全国性的寒潮过程。 西北和东北、华北、东北东部和南部、黄淮大部、江淮西部和内蒙古等地最大降温范围在14℃以上,面积253.5万平方公里,降温率超过17℃的面积为67.9万平方公里。 此次寒潮天气过程,使北京、河北、山西、陕西、甘肃、宁夏、安徽、山东等8省(区、市)遭受较为严重的低温冻害。 共有806万人受灾,农作物受灾面积85.1万公顷。 农作物收获23.3万公顷,直接经济损失超过150亿元。 甘肃、山西受灾最严重。 (石光浩编译)