6.3.3 暴雪垮棚期间天气条件分析
选取近10a的4次典型的暴雪垮棚过程,对其灾情、天气实况及强降雪期间天气形势进行分析。
6.3.3.1 2006年2月24—25日辽阳、抚顺暴雪过程
2006年2月24—25日,辽宁省辽阳、抚顺地区有近70个大棚倒塌,累计经济损失80万元;辽阳一厂房被大雪压塌,造成直接经济损失约7万元。
(1)降雪实况
如图6.28所示,暴雪出现在辽宁中部和东北部,持续时间长;西南部小。主要降水时段在24日夜间。强降雪中心雪量达到10~25mm,抚顺市雪量14mm,雪深13cm。从雪量时间演变情况看,虽然降雪持续时间长,但强降雪时段集中,6h雪量将近10mm,强度比较强。
(2)天气形势特点
分析降雪强度最大时刻的高、低空形势,如图6.29所示。
500hPa东西伯利亚的高空低涡,随着巴尔喀什湖脊加强,冷涡后部巴尔喀什湖脊前东北—西南向槽旋转南下。
图6.28 降雪过程总量空间分布(a)和抚顺单站气象要素(b)
图6.29 2006年2月24日20时500hPa(a)和850hPa(b)高空形势图及2月25日02时地面形势场(c)
850hPa中国东部海上高压加强,华北切变线与东北地区中部切变线作用,切变线与海上高压脊之间急流强度增强,将渤海水汽输送到辽宁省,且有明显的风向风速辐合,从而形成深厚的湿层。
地面低压倒槽伸向黑龙江省南部,倒槽顶部风辐合,水汽含量异常丰富。湿区集中在辽宁省中东部,雪区大值区位于倒槽顶部,随着地面倒槽的北伸及高空槽的发展东移,中东部地区的雪强增大。
6.3.3.2 2007年3月3—5日暴雪过程
受2007年3月3—5日暴雪影响,辽宁省农业、渔业遭受的损失十分严重,直接经济损失约88.3亿元,占总经济损失的60.5%。其中,有448536栋冷暖大棚倒塌或严重受损,经济损失约为48.11亿元,占农(渔)业总经济损失的54.5%。工业方面,鞍钢轧钢厂基本处于停产状态,东北特钢大连基地、北钢集团等全省主要企业均受到不同程度的影响,全省工业损失约30.53亿元,占总经济损失的20.9%。交通运输及公用基础设施等行业遭受损失约8.37亿元。据气象部门不完全统计,此次暴雪灾害致13人死亡,全省总经济损失达145.9亿元。
沈阳市暴风雪造成10429农户房屋受灾,16695栋冷暖大棚损毁,总经济损失约9.5亿元。由于暴雪积压,沈阳市皇姑区明廉农贸大厅3个拱形顶棚全部坍塌,造成1人死亡、7人受伤。
大连市造成直接经济损失约57.9亿元。其中,农(渔)业直接经济损失29.6亿元。全市大面积停电,企业全面停产,全市规模以上工业企业直接经济损失7亿元,城市公用设施及交通口岸直接经济损失达6.35亿元。发生人身伤亡事故4起,7人死亡。
灾害使本溪市经济损失达5.72亿元。其中,工业损失2.9亿元;农业、林业、畜牧业损失2.2亿元。雪灾造成交通事故频发,其中本溪县谢家岭发生客车碰撞,2人死亡、多人受伤。
锦州过程降雪量35mm,雪深达28cm,灾害共造成129257栋大棚受灾,全市直接经济损失6.4亿元,有多处厂房或农贸市场坍塌,造成2人死亡、1人受伤。
葫芦岛市损毁蔬菜大棚18538栋,经济损失4.63亿元;城区8条主供电线路受损,经济损失0.07亿元。由于积雪较厚,兴城市沙后所渔业养殖户因鱼棚坍塌,造成1人死亡。
(1)降雪实况
如图6.30所示,2007年3月4日,辽宁省、吉林省中东部和黑龙江省东南部普降暴雪,主要降水时段在4日凌晨到5日20时。辽宁省许多地区都出现历史同期罕见降水新记录。辽宁省东部是此次过程的中心,降水量在70mm以上,岫岩县降水总量65mm,并且是先出现了50.2mm的暴雨之后又出现了14.7mm的暴雪,如此罕见的暴雨转暴雪天气在辽宁省是史无前例的。
图6.30 降雪过程总量空间分布
(2)天气形势特点
分析降雪强度最大时刻的高、低空形势,如图6.31所示。
图6.31 3月3日08时(a)和4日20时(b)500hPa高度场(单位:dagpm)
从3月3日08时和4日20时的500hPa高空图可以看出,此次暴雨雪过程发生前东亚地区高空环流形势呈两槽两脊型。贝加尔湖以东和雅库茨克地区分别有高压脊存在。贝加尔湖以西有槽,高空槽中的冷空气沿西北气流输送到辽宁附近;另一个槽为从黑龙江到黄海一带的东亚大槽,东亚大槽以东是由于雅库茨克高压脊与中国大陆东部海上副热带高压脊同位相叠加,形成强大的高压坝。从3日08时开始,此高压坝明显加强,并且西伸。3月3日贝加尔湖下滑的冷空气与东亚大槽结合,导致东亚大槽在辽宁中部重新建立。在东亚大槽重建过程中,辽宁出现了历史罕见的暴雨和暴雪天气。更值得注意的是,江淮地区有气旋波形成,随着副热带高压脊的西伸北抬,该气旋波沿着副热带高压脊后部的西南气流北上到渤海,不仅促使东亚大槽重建,还为该次过程带来丰沛的水汽和热量,这也是此次过程降水量如此之大的重要因素。因为即使在夏季,要想达到该量级的降水,如果没有南来系统配合,仅仅依靠北方系统都是很难的,更何况在冬末春初出现如此大的降水。
850hPa中国东部海上高压加强,中纬度环流表现为两高对峙的形势,黄海和东海附近海域有高压稳定维持。在110°E以西存在一个大陆高压,高空槽加深,南端到达25°N,槽前偏南急流在大雪天气发生前24h内建立,急流主要从江淮地区延伸到辽宁。
地面过程发生前,江淮流域有气旋生成发展,沿着高空偏南急流北上,影响路径为偏东路径,降水落区位于气旋倒槽顶部东北方向气流内,强降雪区域多集中在辽宁中部以东地区。
6.3.3.3 2009年2月12—13日暴雪过程
此次过程,辽宁省铁岭市共倒塌损坏种植大棚2930栋,其中倒塌日光温室457栋,损坏日光温室793栋,倒塌冷棚1673栋,损坏冷棚7栋,造成直接经济损失1976万元。倒塌损坏养殖大棚20个,死亡肉鸡、肉鸭8000只,死亡猪1头,造成直接经济损失42.35万元。倒塌损坏居民住房18户,造成直接经济损失28.6万元。全市因雪灾共造成直接经济损失2046.95万元。
降雪和大风过程给营口市农业生产造成了一定损失。在大石桥市高坎镇,大棚损坏11处,其中倒塌1栋;旗口镇大棚损坏6处,农村电话不通并且电力中断。
抚顺市经济损失667.4万元。10kV线路有11条出现故障,损失电量5500kW·h。新宾县受灾153户346人,紧急转移安置人口8户22人,损坏房屋55户126间,倒塌各类大棚30栋9400m2,近4亩菜地绝收,倒塌畜禽舍11000m2,死亡禽类3万多只。清原县倒塌日光温室61栋,31亩地遭受冻害,倒塌冷棚10栋。望花区塔峪镇33栋蔬菜大棚受损,面积40余亩,受损鸡舍20间、牛舍15间。
辽阳市有5个乡(镇)7个村15栋大棚不同程度损坏,其中辽阳县4个乡(镇)6个村14栋大棚,灯塔市1个乡1个村1栋大棚。经济损失10万元。
本溪市蔬菜大棚坍塌90栋,死亡仔猪30头、鸡400只,直接经济损失161.14万元。
盘锦市受灾大棚3110栋、农户2286户,农作物受冻面积3392亩,造成经济损失938.1万元。
(1)降雪实况
图6.32 2月12—13日降雪过程总量空间分布
如图6.32所示,暴雪出现在辽宁大部和吉林东南部,持续时间长。辽宁东部雪量大、西南部小,主要降水时段在12日夜间。从雪量时间演变情况看,虽然降雪持续时间长,但强降雪时段集中,6h雪量将近10mm,强度比较强。
(2)天气形势特点
分析降雪强度最大时刻的高、低空形势,如图6.33所示。
图6.33 2006年2月24日20时500hPa(a)、850hPa(b)高空形势图及2月25日02时(c)地面形势场
500hPa蒙古国有庞大的高空低涡,其南侧宽广长波槽底部有两个短波槽发展东移。中国东部沿海温度脊维持,利于其下游径向度很大的长波脊对上游长波槽的移动阻挡作用;南支槽加强,其前暖平流沿着低空急流向辽宁输送。
850hPa中低层自西南地区有一切变线伸向辽宁省,在切变北推过程中,急流强度增强,且有明显的风向风速辐合,从而形成深厚的湿层。
地面低压倒槽伸向黑龙江省,西南涡经过江淮地区引发江淮气旋,江淮气旋东北上,水汽沿气旋前部偏南气流向西北输送,水汽含量异常丰富。湿区集中在辽宁省中东部,雪区大值区从山东半岛伸向辽宁省,随着江淮气旋的北伸及高空槽的发展东移,中东部地区的雪强增大。
6.3.3.4 2012年3月4—6日暴雪过程
(1)降雪实况
2012年3月4日12时至6日16时,辽宁省出现雨转大雪—暴雪天气,全省61个国家气象观测站全部出现降水,最大降水出现在庄河市,雨雪总量为25.5mm;最大积雪深度出现在宽甸县,为17cm。其中,大连北部、鞍山南部、本溪南部、丹东大部和铁岭北部雨雪总量在11~26mm,积雪深度在10cm以上,为暴雪;大连南部、朝阳西部雨雪总量在10mm以下,积雪深度在5cm以下,为小雪;其他地区雨雪总量在10mm以上,积雪深度在5~10cm,为大雪。依据《辽宁省气象灾害评估方法》,辽宁省气象局对全省降雪地区进行评估,大连、丹东地区为二级暴雪灾害,属严重级别;铁岭地区为三级暴雪灾害,属较严重级别。过程总量如图6.34所示。
从3月4日中午开始,大连地区出现大范围雨雪天气。截至6日15时,各地雨雪天气结束。其中,庄河市、长海县为雨夹雪转暴雪;瓦房店市、普兰店市为雨夹雪转大雪;大连市区和旅顺口区、金州区为雨夹雪转中到大雪。过程雨雪量在12.2~25.5mm。庄河市积雪深度14cm。
图6.34 3月4日12时至6日16时过程降水总量和总雪深空间分布情况
受雨雪天气影响,截至6日10时,庄河市共倒塌各类设施农业大棚122栋,面积284.4亩,另有4个养猪场温室大棚倒塌,面积1600m2。
由图6.35可见,这次过程的特点:一是持续时间较长。本次降水从3月4日12时从辽宁东南部陆续开始,持续近52h,到6日16时基本结束。二是降水强度不均匀,4日白天到5日白天段总体上是弱降水阶段,5日夜间降水强度增强,该时间段为降水性质发生变化,转为降雪,因此该过程转雪后强度增强。三是降雪状态转换比较复杂,尤其是辽宁南部,以大连市为代表,降水状态为降雪—雨夹雪—雨—雨夹雪—雪;辽宁北部和东部,分别以沈阳市和清原县为代表,降水状态为降雪—雨—雨夹雪—雪;辽宁西部降水状态转换相对简单,以锦州市为代表,降水状态为降雪—雨夹雪—雪。
这次过程短期预报情况是,4日早晨仅考虑雨夹雪转雪,降雪的量级偏小,5日早晨的预报与4日早晨相比出现了较大调整,中东部提到暴雪量级。从5日早晨预报与实况对比(图略)情况来看,这次预报的调整是比较成功的。这种过程在辽宁初春降水过程中还是比较有代表性的,此次过程降水状态变化复杂,雪量预报难度大,转雪后强度增强。
(2)天气形势特点
①500hPa环流形势
前期3日20时欧亚地区高中纬度为两槽两脊的形势,环流经向度大,乌拉尔山和贝加尔湖附近为高空槽区,巴尔喀什湖以北地区为高度脊,极地冷空气沿巴尔喀什湖脊前偏北气流下滑到中纬度地区。中高纬度多为纬向环流,短波槽活动频繁,随着巴尔喀什湖以北高度脊的加强,脊前冷空气输送的短波槽中,使得短波槽加强。4日08时短波槽位于河套以西,之后东移到河套中部,强度加强。低纬度地区,青藏高原以东地区南支槽加强,南支槽位于15~25°N,南支槽东移加强,逐渐北抬,到了5日20时,南北两支槽合并成一个南北跨度加大的深槽,南支槽前西南气流到达辽宁省,为辽宁省带来暖湿空气,与西路冷空气交汇形成暴雪(图6.36a)。
②850hPa环流形势
6.35 3月4—6日辽宁东部、西部、南部、北部代表站逐时降水分布
降水之前的4日08时,中高纬度地区850hPa上中纬度环流表现为两高对峙的形势,黄海附近海域有高压稳定维持。在100°E以西存在一个大陆高压,在两高之间是宽广的低压带,其中存在两个闭合低压系统,一个位于河套西北,一个位于江淮附近,之后大陆高压逐渐东移,导致两高之间形成一个南北向狭窄的南北风辐合带,偏南急流增强东北上(图6.36b)。4日20时河套西北的低压东移到河套东北,江淮附近低压东移北上到山东半岛以南地区,急流主要从江淮地区延伸到黄淮附近,风速12m/s以上。5日20时两个低值系统在辽宁省附近合并成一个强大的低压,为这次降水过程提供非常有利的水汽和动力条件(图6.36c)。
③地面系统演变情况
地面气压场上,3日14时降水开始阶段,地面倒槽系统有两个,一个是位于河套地区,一个是从江淮沿海延伸到山东半岛的倒槽,降水前期辽宁主要受东部沿海倒槽顶部切变线影响,西部倒槽主体位于贝加尔湖以西。5日08时,东部倒槽位置稳定,而河套倒槽东移到河套以东,位置略东北上。降水主要受东部沿海倒槽顶部切变线影响,降水强度较小。5日20时,两个倒槽系统在辽宁省附近合并,强度增强,合并后向东北方向移动,由于西部倒槽的合并,降水转为降雪,且合并后系统增强,导致降雪强度增大(图6.36d)。
与2011年11月22日暴雪过程相比,11月22日过程仅受一个南来倒槽影响,倒槽后高压的冷空气势力与倒槽强度相当,冷暖空气结合时降雪加强,之后冷空气快速东移,因此过程持续时间并不长。此次过程明显不同,前期东部倒槽影响时间长,西部冷空气偏远且冷空气强度弱,河套倒槽与东部倒槽结合导致系统加强,降雪加强。