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2020 Volume 45 Issue 9
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Jing LI, Huan WANG, Jun HE. On Analysis of the Cause of the Extensive Snowfall Event in January 2016 in Chongqing[J]. Journal of Southwest China Normal University(Natural Science Edition), 2020, 45(9): 106-111. doi: 10.13718/j.cnki.xsxb.2020.09.016
Citation: Jing LI, Huan WANG, Jun HE. On Analysis of the Cause of the Extensive Snowfall Event in January 2016 in Chongqing[J]. Journal of Southwest China Normal University(Natural Science Edition), 2020, 45(9): 106-111. doi: 10.13718/j.cnki.xsxb.2020.09.016

On Analysis of the Cause of the Extensive Snowfall Event in January 2016 in Chongqing

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  • Corresponding author: Huan WANG ; 
  • Received Date: 18/11/2019
    Available Online: 20/09/2020
  • MSC: P458.1

  • Based on the conventional observational data, the dense surface observational data, and NCEP(1°×1°) reanalysis data, the Extensive Snowfall Event in January 2016 in Chongqing have been analyzed。The results show that the snowfall is mainly related to the strong cold air which influence Chongqing, when the high-level horizontal trough turn to longitudinal one and the low-level shear line move southward。Because the updrafts and vapor convergence are weak, the snowfall is weak. The snowfall area of this event is in the middle, western and southeastern Chongqing, which correspond to the high humidity area in the low-level. The strong cold air is main condition that causes rain to snow, when surface air temperature drops below 1 ℃.
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通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

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On Analysis of the Cause of the Extensive Snowfall Event in January 2016 in Chongqing

    Corresponding author: Huan WANG ; 

Abstract: Based on the conventional observational data, the dense surface observational data, and NCEP(1°×1°) reanalysis data, the Extensive Snowfall Event in January 2016 in Chongqing have been analyzed。The results show that the snowfall is mainly related to the strong cold air which influence Chongqing, when the high-level horizontal trough turn to longitudinal one and the low-level shear line move southward。Because the updrafts and vapor convergence are weak, the snowfall is weak. The snowfall area of this event is in the middle, western and southeastern Chongqing, which correspond to the high humidity area in the low-level. The strong cold air is main condition that causes rain to snow, when surface air temperature drops below 1 ℃.

  • 重庆位于青藏高原东部的东亚季风区,属中亚热带季风性湿润气候,冬季气候温暖,由于有秦岭、大巴山脉屏障,冷空气不易入侵,降雪天气较少,仅东部的中高山地区略多,而全市大范围的降雪天气过程则更少,因此针对重庆地区降雪的相关预报技术方法和分析研究也较少,日常对降雪的预报能力相对薄弱.近年来国内对降雪成因、空间分布、降水相态转换等的研究,多针对暴雪天气过程[1-9],对四川盆地这样的少雪区域的降雪研究很少,缺乏系统深入研究该地区降雪成因及相态转换机制的分析.由于重庆市大范围降雪天气的个例少,目前对其成因分析的研究也较少,故对重庆的降雪天气进行雨雪成因分析,对雨雪的相态转换条件开展研究,对于提高重庆降雪天气的预报效果具有重要的意义和价值.

    2016年1月重庆出现了一次大范围降雪过程,23个区县站点(全市共34个)出现了降雪,综合强度为1951年以来第三强.本研究利用常规观测资料、地面加密观测资料及NCEP 1°×1°再分析资料等,分析此次过程的天气形势、水汽条件、动力条件,探讨重庆降雪的成因及降水相态的转换.

1.   过程概况及天气特点
  • 2016年1月19-24日,重庆出现了一次大范围的降雪天气过程. 1月19日夜间至22日白天,重庆大部地区以间断小雨为主,东部海拔较高的区县出现小雪到中雪,东南部有冻雨;22日夜间至24日白天,重庆中西部、东南部地区先后出现降雪,其中中西部地区普降中雪到大雪,东南部地区小雪到中雪.此次降雪天气过程重庆有23站出现降雪,重庆西部、东南部地区降雪量较大;全市21个站点出现了积雪,重庆西部偏南地区积雪深度较大,最大积雪深度为11.0 cm(南川).此次降雪综合强度为1951年以来第三强,仅次于1977年和1991年,重庆主城区(沙坪坝站)也出现了1992年以来降雪量最大的一次降雪天气(降雪量5.8 mm).

    此次天气过程重庆出现了大范围的降温,2016年1月23-24日的平均气温较历史同期显著偏低,全市22个站点达到了历史最低值.降雪天气过程结束后,2016年1月25日重庆最低气温除沙坪坝、江津为0.1,0.2 ℃外,其余站点均≤0 ℃,且各站点25日的最低气温为该年全年的最低气温.

    受降雪天气影响,重庆的城口、綦江、万盛、巴南、荣昌、渝北、沙坪坝、江津等多个区县遭受低温冻害、雪灾,造成人畜受灾,电力、饮水、交通、通信等设施受损,农作物受灾,农房受损,据民政部门统计共造成25.9万人受灾,死亡2人,农作物受灾面积1.4万hm2,直接经济损失达1.2亿元.

2.   环流形势分析
  • 分析本次过程的环流形势和主要影响系统:

    500 hpa上,22日20时至23日20时,蒙古至新疆的横槽转竖,尾部影响至重庆,槽后偏北风风速增大,引导强冷空气东移南下,-20 ℃的等温线从重庆东北部压至重庆偏南地区(图 1a).

    700 hpa上,重庆以北的偏北气流加强南压,四川盆地东部的切变线迅速南下影响重庆,云南-贵州-湖南一带存在西南急流,重庆位于急流北侧,相对湿度维持在80%以上(图 1b). 22日20时、23日08时重庆西部一直有弱切变,23日20时重庆偏南地区也存在弱切变,相对湿度超过90%的高湿区位于重庆中西部及东南部,而重庆东北部受偏北气流控制,且相对湿度低.

    850 hpa上,重庆除东北部偏北地区以外其余地区相对湿度均升至90%以上,东北风风速增大,且与等温线几乎垂直,重庆境内受明显的回流冷空气影响,0 ℃线已南压至广西北部,低层形成深厚冷垫[10],重庆西部一直有较明显的辐合,高湿区同样位于重庆中西部、东南部(图 1c).

    地面上,蒙古高压稳定发展,其中心强度持续加强,冷空气不断向南扩散,高压中心从1 081.7 hpa升至1 099.8 hpa.冷高压的加强南压,引导强冷空气南下影响重庆,重庆境内地面增压明显,且出现了明显的降温,23日08时的地面24小时变温显示,重庆境内均为负变温,变温幅度为-7~-1 ℃,西部地区变温幅度较大,达-7~-5 ℃.

    24日08时,高层重庆境内均受槽后西北气流控制,低层也转为偏北气流,湿度明显下降,地面气温开始略有回升,气压略降,降雪结束.故此次降雪天气过程主要出现在22日夜间至24日凌晨,落区主要位于重庆中西部和东南部地区,与高湿区对应.

3.   物理量诊断分析
  • 此次过程的水汽供应主要来自孟加拉的西南水汽输送带[11],重庆处于西南急流的北侧,有弱的水汽辐合. 22日20时至23日20时,分析850 hpa水汽通量散度(图 2),重庆中西部、东南部地区有弱的负值区,但量值较小,水汽通量散度小于-2×10-5g/(cm·hpa·s),有弱的水汽辐合;24日08时,重庆境内均转为辐散.

  • 选取沙坪坝(重庆西部代表站)、酉阳(重庆东南部代表站)的垂直速度剖面图(图 3)分析,整个雨雪天气过程中,即19日20时至24日08时,近地面至高层均为弱的上升运动;22日20时,沙坪坝的上升运动加强,高低层的中心值均增大,超过了-1.0×10-3hpa/s,开始出现降雪;22日08时至23日08时,酉阳的上升运动加强,低层的中心值增大到-3.0×10-3hpa/s,这个时段与酉阳的降雪时段相对应.

  • 沙坪坝22日20时至23日08时,近地面至500 hpa为一深厚的湿层,相对湿度超过80%,气温0 ℃线逐渐从900 hpa压至近地面(图 4a),地面有冷空气影响,低层冷垫形成[12],700,850 hpa的气温明显下降,22日20时700 hpa骤降至-12 ℃,850 hpa温度降至-4 ℃以下(图 4b),有利于降雪的出现.

    酉阳21日20时700,850 hpa开始出现明显的降温(图 5),600 hpa至900 hpa逐渐形成深厚的湿层(图 5a),但22日05时前700 hpa的温度高于850 hpa的温度,说明酉阳上空有逆温层存在,降水以雨为主,因站点的气温低于0 ℃,故出现了冻雨;05时后逆温消失,酉阳转为降雪.

  • 冷空气的入侵导致气温骤降,气压升高.由于冷空气影响,各测站的气温、气压、相对湿度等地面气象要素在冷空气到来前后都发生了明显的变化[13].以沙坪坝(代表重庆主城)、荣昌(代表重庆西部)、垫江(代表重庆中部)、酉阳(代表重庆东南部)、城口(代表重庆东北部)为例分析重庆地面的气温、相对湿度、气压变化(图 6-8).可以看出,受冷空气影响,19日20时至21日08时,重庆地区气温下降、气压缓慢升高,各代表站都有明显的增湿,沙坪坝、荣昌、垫江均出现了降水,城口气温降至0 ℃以下,出现降雪.酉阳气温也在0 ℃以下,由于有逆温存在(图 5b),故出现冻雨而并未降雪;21日08时至20时,重庆大部地区降水减弱,地面气压略降,城口相对湿度明显下降,气温有所回升,降雪结束;冷空气持续影响,重庆地区气压升高、气温下降,酉阳22日05时逆温消失(图 5b)开始出现降雪. 22日20时至23日08时,重庆中西部气温降至1 ℃以下,各代表站均出现降雪;24日08时后,各站气温回升,气压略降,湿度明显下降,降雪结束.

    综上所述,此次降雪天气过程重庆境内有弱的上升运动和水汽辐合,重庆出现的降雪总体强度不大,这与动力条件和水汽条件反映一致[14].分析层结特征及地面气象要素变化反映出,深厚的湿层和剧烈的降温有利于降雪的产生,地面气温降至1 ℃以下时降水相态为雪,对流层低层有逆温存在且地面气温低于0 ℃时,降水相态为冻雨.

4.   结论
  • (1) 此次重庆大范围降雪天气过程的成因,是高空横槽转竖引导北方强冷空气南下,低层切变线影响且湿度大,地面降温明显,重庆大部地区出现了降雪.动力、热力条件的分析,重庆有弱的上升运动和水汽辐合,由于上升运动和水汽辐合并不强烈,降水弱,降雪量总体不大.

    (2) 降雪落区与低层高湿区有很好的对应. 22日20时至23日08时,700 hpa切变线迅速南压,引导冷空气南下影响重庆,相对湿度超过90%的高湿区位于重庆中西部及东南部,而东北部地区受偏北气流控制且相对湿度低,故降雪出现在重庆的中西部和东南部地区.

    (3) 强冷空气的影响是重庆雨转雪的主要因素.降雪出现时高低空均有明显的降温,地面气温降至1℃以下时降水相态为雪,酉阳因逆温的存在出现了冻雨,逆温消失后转为降雪.

Figure (8)  Reference (14)

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