Journal of Agricultural Catastropholgy 2020，Vol 10，No 9:102-105
张晨宇1，2，毛智政1，燕成玉1*，刘冰玉1，赵彦琴3
1.秦皇岛市气象局，河北秦皇岛 066000；
2.秦皇岛气象灾害防御中心，河北秦皇岛 066000；
3.金塔县鼎新气象站，甘肃酒泉 735305
摘要 利用MICAPS常规资料、EC再分析资料、区域站资料、秦皇岛S波段双偏振雷达资料等，对2020年2月14日一次中到大雪天气过程进行分析，并利用双偏振雷达对降雪相态进行判别。结果表明：此次过程是由高空冷涡、中低层切变线配合地面倒槽产生的一次降雪过程；在预报降水时段内，水汽条件较好，但前期动力条件不足，垂直运动偏弱，导致降水延迟；双偏振雷达协相关系数（CC）产品对粒子相态的判别有较好的效果，结合ZDR和HCL产品，在降水相态观测中更加直观有效。 关键词 降雪；动力条件；水汽条件；双偏振雷达
中图分类号：P45 文献标识码：A 文章编号：2095–3305(2020)09–102–04
辽宁东戴河天气预报>火车几号能恢复正常
DOI:10.hyj.2020.09.042
降雪是华北地区冬季常见的天气之一，冬季大范围强降雪极易对交通、电力及人们生活造成影响。因此，降雪预报准确率对北方地区冬季防灾减灾具有重要意义，冬季降雪相态的预报也一直是短期预报的重点难点。田秀霞等[1]对华北南部一次暴雪过程进行动力诊断分析，得出高空槽和地面回流是该过程的影响系统，东北干冷气流、东南暖湿气流和西南暖湿气流是此次过程的水汽来源。顾佳佳等[2]分析了2014年河南一次暴雪过程的三维空间结构特征，发现低层东北干冷空气楔入暖湿气流内，一方面在近地层形成冷垫，另一方面促使暖湿空气抬升，为暴雪提供有力动力条件。李江波等[3]通过分析一次强冷空气过程，指出地面温度在0℃左右和 1 000 hPa温度在2℃以下，925 hPa温度低于-2℃为华北地区雨雪转换判据。也有部分学者利用双极化雷达进行冬季降水相态判别研究[4-5]。
2020年2月14日秦皇岛出现了一次大范围降雪过程，但因为前期对主要
降雪时段和相态判断有误，与实况出
现了较大误差，降雪当天对全市交通、
电力各方面造成较大影响。根据2020
年2月14—15日欧洲数值预报中心
（ECMWF）细网格资料、常规地面及探空
资料、秦皇岛市区域站、国家气象站观
测资料，从环流形势、水汽条件、动力
条件等方面对本次降雪过程误差原因
进行分析，并结合双极化雷达资料对降
雪实况相态进行判别研究。
1 灾害天气实况分析
受西北路冷空气影响，2020年2
月13日开始，河北省自西向东出现降
雪天气。秦皇岛降雪从14日13∶00开
始，青龙中雪，其他地区大雪，最大降
雪量出现在卢龙，为8.5 mm，最大小
安达曼岛时降雪量出现在14日16∶00，卢龙为
1.9 mm/h；各县区积雪青龙2 cm，其他
县区5～8 cm（图1）。
本次降雪过程，秦皇岛市气象台预
报为13日—14日雨夹雪转小到中雪
过程，实况中13日未出现降水，且14
An analysis of a Snowfall
Process in Qinhuangdao
and Dual-polarization Radar
Applyment
ZHANG Chen-yu et al (Qinhuangdao
Meteorological Bureau,Qinhuangdao,Hebei
066000)
Abstract Based on conventional MICAPS
data, EC reanalysis data, hourly observation
data of regional station, this paper analyzes
a snowfall process in Qinhuangdao on 14
February 2020, and then judged the phase
of precipitation particle using S-band dual-
polarization radar data.The results show
that, the snowfall process was caused by
high-level vortex, low-level shera line and
inverted trough. The water vapor condition
was good while the dynamic condition was
not enough at first, so the proess began later
than early predicted.Correlation coefficient
(CC) product achieved good effect in judging
precipitation particle phase, as well as
differential reflecticity (ZDR) and hydro
厦门旅游必去十大景点 排名
classification (HCL) pruducts.
Key words Snowfall;Dynamic condition;
Water vapor condition; Dual-polarization
radar
作者简介 张晨宇（1992–），女，河北秦皇岛人，助理工程师，主要从事天气预报与气象服务工作。*通讯作者，燕成玉（1970–），女，河北秦皇岛人，高级工程师，主要从事天
气预报工作，E-mail：*****************。
收稿日期 2020–10–19
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农业灾害研究2020，10（9）：102-105
日全市普降中到大雪，预报与实况相比
出现较大误差。
图1 2月14日08∶00~15日08∶00秦皇岛
各县区降水量
2 环流形势分析
2020年2月14日08∶00，500 hPa （图2a）东亚中高纬呈一槽一脊形势，在蒙古地区有一切断低涡，冷中心可达-36℃，冷空气南下影响华北地区，下游有一定阻挡形势，系统影响时间较长。700 hPa （图2b）在河套北部有低涡存在，涡前正涡度平流使涡前移，系统加强，14日08∶00 700 hPa 发展出闭合环流。13日850 hPa 和925 hPa 上存在切变线（图2c），14日发展为闭合环流，西南急流提供水汽与高空槽相配合影响产生此次降水。地面形势上（图2d），上游蒙古地区有强冷高压，中心数值可达1 070 hPa，河北受高压前部地面倒槽影响。14日秦皇岛地区为东北风，起到冷垫和水汽输送的作用，且有地面辐合线存在。总体来说，高空槽配合中低层切变线、闭合环流以及地面倒槽，动力条件有利于降雪天出现。同时，河北省存在湿区，850 hPa、925 hPa 西南急流和地面偏东风的水汽输送，为降雪提供了有利的水汽条件。3 物理量场分析3.1 水汽条件
从水汽通量散度剖面图上（图3a）可以看到，13日08∶00水汽通量散度由正转负，说明水汽通道开始
逐步打开，由低层西南风输送南方的水汽，底层东北风将渤海海面的水汽输送至秦皇岛。至20∶00达到负值最大，说明13日夜间到14日白天水汽条件均有利于降雪发生。沿经度做水汽通量散度剖面（图
3b），可以看到从北部到东部沿海水汽通量散度呈现负值并逐渐加大，水汽输送加强，说明沿海地区水汽条件要比北部好，因此，北部青龙县降雪量偏小。3.2 动力条件
秦皇岛市气象台预报主要降雪时段为13日夜间到14日，而实况从14日中午开始全市才陆续出现降雪，出现较严重的误差。
分析涡度剖面图（图4a）可知，13日中高层为负涡度，中心位于400 hPa，低层为正涡度但数值很小；到14日负涡度中心上升至300 hPa，同时，低层正涡黄河壶口瀑布现在开放吗
度显著加强，中心高度升高至850 hPa。说明14日比13日系统厚度增加，发展更为旺盛。散度剖面图（图4b）中，13—14日低层负散度为辐合，高层正散度为辐散，但14日700～500 hPa的辐散更强，同样说明系统垂直发展旺盛。同时，实况中700 hPa系统移动较慢，14日白天700 hPa切变线才东移至我省，与高低层系统形成配合，动力条件最佳。
查看13—14日秦皇岛区域站10 m 风观测资料，发现13日全市地面风力较弱，为1～2m/s （图5a），而14日地面风力最大可达12～14m/s （图5b），在
图2 2020年2月14日08∶00 500 hPa （a）、700 hPa （b）、中尺度分析（c）和14日08∶00地面
形势（d）
a
c
b
d
图3 13日08∶00～15日20∶00水汽通量散度剖面（a）、14日08∶00沿经度水汽通量散度剖面（b）a
b
图4 13日08∶00～15日20∶00水汽通量散度（a）、涡度（b）、散度（c）剖面图
a
b
0～0.5 dB（图8d、8e、8f），符合降雪粒子ZDR特征，但50～75 km处也有部分偏大区域，在1 dB左右。分析为低层逆温导致粒子相态产生变化，使ZDR值上升。
粒子分类（HCL）产品同时次降水粒子在3.3 deg（图8g）相态的判断主要为干雪和冰晶，0.5 deg（图8h）中靠近雷达的位置，即低层相态识别出少量湿雪，高层为干雪，与实况和偏振产品分
析结果相符。
5 总结
（1）此次过程是由高空冷涡、中低
层切变线配合地面倒槽产生的一次降
雪过程，降雪量以中到大雪为主。
（2）13日700 hPa系统移速较慢，动
力条件较差，因此，在水汽条件相当的
情况下13日未出现降水，造成空报。沿
海地区偏东风辐合抬升作用和对水汽
输送的影响，形成地域差异，使青龙地
区降水量小于沿海地区。
（3）本次过程中低层有逆温层存在，
850 hPa气温高于-4℃，但925 hPa气温迅
速下降，最终相态为雪，不同于以往对雨
沿海的秦皇岛、抚宁、昌黎一带形成较强辐合。低层强辐合产生上升运动，配合整层更有利的动力条件，进而触发降水，因此，实况降水出现在14日。
图5 13日（a）、14日（b）15∶00平均风速风向a b
3.3 热力条件
EC数值预报和14日实况资料显示，14日白天秦皇岛850 hPa气温均在-4℃以上。根据河北省预报员手册，河北省雨雪转化指标为850 hPa达到-4℃，925 hPa达-2℃。根据指标预报雨夹雪天气，但实际相态为雪，出现误差[6]。
分析秦皇岛站温度剖面图（图6）发现，14日白天低层存在逆温，850～925 hPa温度在-4℃甚至0℃以上，不符合河北省降雪指标，但近地层偏东风起到冷垫作用，使925 hPa以下温度迅速下降至-6℃，降幅较大，满足雨—雪转换的条件。且由图可知，14日850 hPa暖
平流偏弱，不足以使降雪粒子完全融化
为雨。
图6 13日08∶00~15日20∶00温度剖面图
4 双极化雷达图像分析
从雷达基本速度产品看出，降雪
初期我市低层和高层分别有急流出
现，14∶00～15∶00 1.5°仰角（图
7a、7b）可观察到牛眼结构，18∶00
低层急流减弱（7c）。低层为东北急
流，起到水汽输送和冷垫作用；中高
层西南急流也提供较强的水汽输送；
同时，垂直方向风切变使系统移动缓
慢，降水得以维持较长时间，达到中
到大雪量级。
选取降雪最强的15∶00～17∶00
3.3deg雷达资料，协相关系数（图8a、
8b、8c）可看到距雷达75 km左右处部
分区域CC值偏低，为0.97～0.85。根
据双极化雷达原理，水凝物相态多样
性和形状的多样性会引起相关系数减
小，所以CC偏低区域说明有不同相态
的粒子共存。但CC低值区呈块状分布
而非明显的环状低值带，判断此为低
层逆温导致部分降雪粒子相态出现变
化，相态混合致使CC图像上出现成片
低值区，并非指示融化层高度。而3.3
仰角产品在距离75 km处对应高度为
4～5 km，与850～925 hPa高度接近，
与温度剖面中逆温层高度相一致。
差分反射率因子ZDR值基本在
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图7 14日14∶00（a）、15∶00（b）、18∶00（c）1.5°仰角基本速度产品a b c
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雪转换的认知。在以后相态预报中要考虑到低层逆温强度和近地层降温的影响。
（4）降雪初期雷达速度产品出现了明显的急流特征，对应降雪最强时段，急流带来的强水汽输送和强垂直风切变是降水量增大的主要原因。
（5）双偏振雷达协相关系数（CC）产品指示低层存在粒子相态混合，对低层逆温层的识别起到了较好的辅助作用，ZDR 和HCL 产品在降水相态观测中也取得了较好的效果。
参考文献
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华北南部回流暴雪诊断分析[J].暴雨灾害,2016,35(3):243–251
[2] 顾佳佳，武威.2014年2月4—7日河南
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[3] 李江波，李根娥，裴雨杰，等.一次春
季强寒潮的降水相态变化分析[J].气象,2009(7):87–94.
[4] 杨祖祥，谢亦峰，项阳，等.2018年1月初
安徽特大暴雪的双偏振雷达观测分析[J].暴雨灾害,2019,38(1):31–40.[5] 吴杨，赵放，孔照林，等.浙江地区2015
年冬季首场降雪的气象特征及双偏振雷达回波特征分析[J].南京信息工程大学学报,2018,10(4):103–109.
[6] 《河北省天气预报手册》编写组.河北
省天气预报手册[M].北京：气象出版社,2017.
责任编辑：黄艳飞
图8 双偏振雷达3.3deg 15∶00、16∶00、17∶00CC （a）、（b）、（c）；ZDR （d）、（e）、（f）和16∶00 HCL 3.3deg （g）、0.5deg （h）产品图像
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