2021年11月5—9日遼寧地區一次降水天氣過程分析及對農業的影響

張 鑫

鞍山市氣象局，遼寧鞍山 114000

雨雪是我國許多地區秋冬季會出現的一類自然現象[1-2]。雨雪天氣會造成交通、通信、電力系統癱瘓，還會對地方農業生產造成嚴重危害[3]。近年來，我國許多學者十分注重對寒潮雨雪天氣過程的研究，并獲得了許多有價值的研究成果。李青春等[4-5]研究了我國華北一帶降雪天氣成因，指出華北地區降雪的一種重要的環流形勢是“高壓后部回流型”，如回流和高空槽進行配置，產生華北錮囚鋒，會促進華北平原雨雪天氣的發生。

潘巧英等[6]對廣東佛山的一次低溫雨雪天氣的過程研究發現，此次天氣過程中,佛山700～600 hPa之間存在較強的水汽通量輸送，具備良好的水汽條件，并且還處于假相當位溫密集帶，低層受南下冷空氣帶來的偏北風控制。

王清平等[7]通過對2015年2月中旬出現在烏魯木齊地區的一次寒潮雨雪天氣過程進行分析得出結論，中亞地區高空脊向極區發展，脊頂北風引導極地冷空氣南下，在西西伯利亞地區發展成大槽，為該次寒潮天氣提供了有利的大尺度環流背景。

曾莉萍等[8]通過對貴州2次凍雨雪天氣進行分析得出，在溫度垂直分層相同的情況下,云系種類、云頂溫度的高低對地面降水相態具有較大的影響。萬瑜等[9]通過分析新疆中天山附近城市1次暴雪天氣，得出本次天氣過程是由南、北兩支鋒區在中亞一帶匯集后東移發展產生的。辛艷輝等[10]通過對遼寧省的2次區域性暴雪天氣進行分析發現中緯度高空槽的生成和東移與遼寧降雪之間聯系密切。2次暴雪天氣過程在50°～60°N之間產生的低渦，以及東北西南向的大槽是遼寧區域性暴雪天氣暴發的主要影響系統。水汽通量散度、溫度平流、渦度等物理量對遼寧省暴雪落區和持續時間的預報具有一定的指示作用。

遼寧省地處我國東北地區南部，地理坐標處于118°53′～125°46′E，38°43′～43°26′N之間，地勢北高南低，地形包括山地、丘陵，氣候屬溫帶大陸性季風氣候，秋冬季發生寒潮雨雪天氣的概率較高，低溫雨雪天氣會給當地農業生產、交通運輸等方面均會造成不良影響[11]。因此，加強對遼寧地區雨雪天氣的預報十分有必要。主要對2021年11月5—9日遼寧地區1次雨雪天氣過程進行診斷分析，并闡述了其對農業的影響，以期更深入地了解遼寧地區雨雪天氣的成因，進一步提升極端降雪天氣防范水平。

1 天氣概況

受東北冷渦和地面氣旋強烈發展的影響，2021年11月6日08:00—11月9日20:00，遼寧省發生了1次大范圍雨雪天氣過程（圖1），此次天氣過程還伴隨著大風、降溫等天氣。相關氣象資料統計顯示，在此次天氣過程中，遼寧省近90%的測站出現暴雪以上量級降雪，出現特大暴雪的測站有39個，最大降雪量為遼寧省鞍山站，降雪量為80.3 mm。沈陽、營口、鞍山、阜新、錦州、本溪、盤錦、遼陽、葫蘆島、朝陽等地區的25個站積雪深度突破1951年以來的歷史極值。20個國家級氣象觀測站最大積雪深度超過30 cm。

圖1 2021年11月6日08:00—11月9日20:00遼寧降水天氣實況

2 降雪天氣的環流形勢和形成機制

2021年11月6日08:00，冷高壓外圍冷鋒對遼寧帶來影響，此時該地區大多數區域地面溫度超過4 ℃，地表具備較高的溫度條件。850 hPa形勢場上（圖2），低空切變對遼寧西部一帶低空產生影響，并且渤海水汽輸送通道形成，為遼寧西部一帶降水補充了有利的水汽，此時，遼寧西部一帶開始發生雨夾雪天氣。

圖2 2021年11月6日08:00 850 hPa形勢場

11月6日20:00，冷鋒不斷向南發展，遼寧省境內溫度顯著降低，大多數區域溫度都下到不足0 ℃，且低層850 hPa有急流形成，低空急流中心最大風力為12.0 m/s，還有源于東海與黃海的2條水汽輸送通道建立，為遼寧省持續帶來足夠的暖濕氣流，為降雪天氣的發生提供了豐富的水汽條件[11]。11月7日，貝加爾湖冷空氣不斷向東部發展，副高后部暖濕氣流持續北上，隨著超強的冷、暖空氣逐漸交匯，東北冷渦發展越來越強[12]，源于海洋的暖濕水汽和熱量也在補充，與它相配合，促使低空低渦和地面氣旋持續發展，由低空至高空產生了十分深厚的低壓系統，在較強的水汽輻合和強動力條件下，雨雪強度越來越強。

此外，地面冷高壓由西邊一帶朝著東部區域楔入低空，產生冷墊，850 hPa一帶西南暖濕氣流在冷墊上爬升，遼寧省中部和西部由低層到高層的結構呈現出“冷、暖、冷”的特征，這使得降水相態十分復雜，大多數區域發生雨轉雨夾雪或凍雨轉雪過程，局部區域還出現霰。高層干冷氣流和低空暖濕產生對流不穩定，并且大尺度鋒生形成斜壓不穩定能量，有利于降雪強度的增強。

從水汽條件來看，850 hPa處有3條輸送通道持續朝降水落區輸送，為遼寧降雪提供了充沛的水汽條件；同時，850 hPa低空比濕值最大值超過6 g/kg，達到暴雪閾值，為暴雪、大暴雪天氣的發生創造了有利條件。

11月9日，東北冷渦旋轉促使強冷空氣持續補充南下，遼寧北部區域分布在冷渦底部，850 hPa處仍舊具備良好的濕度條件，遼寧局部區域仍舊出現降雪天氣。在此之后，隨著東北冷渦不斷北上，此次降雪天氣過程停止。

3 凍雨產生的主要成因

2021年11月6日20:00—11月7日08:00，遼寧發生大面積凍雨天氣，本次凍雨發生1 d（11月5日），遼寧省大多數區域溫度偏高5～10 ℃。850 hPa形勢場上，11月5日20:00與11月7日08:00溫差為12～16 ℃。在地面形勢場上，11月6日高壓冷鋒逐漸對遼寧大多數區域造成影響。

在地面東北大風和低空鋒區的共同作用下，遼寧大多數區域溫度下降幅度較大，最低下降10 ℃，最高下降溫度達16 ℃。在36 h內溫度降低到不足0 ℃，地面氣溫的急劇下降為凍雨的形成提供了良好的條件。

對遼寧省錦州探空資料進行分析發現，2021年11月6日08:00（圖3a），800 hPa以下低空的氣溫都處于0 ℃以上，800～600 hPa之間的氣溫區間處于-14～0 ℃之間。11月6日白日因為冷空氣的入侵，11月6日20:00 1 000 hPa與850 hPa一帶依然屬于暖層，600 hPa一帶分布著溫度為-9 ℃的冷層。此時，遼寧省中部一帶的地面溫度下降至0℃（圖3b）。通過上述分析不難發現，11月6日白天，遼寧省中部和西部區域近地層分布著溫度不足0 ℃的冷層，對流層中低層存在溫度大于0 ℃的暖層，高層分布著冷的冰晶層。在上述影響下，地面溫度不超過0 ℃，并且大氣溫度的垂直結構為凍雨的產生提供了有利條件。

圖3 2021年11月6日08:00（a）、20:00（b）遼寧省錦州探空資料

11月6日08:00之前，700 hPa遼寧省處在水汽通量相對高值區，凍雨出現前，遼寧中部、北部上空一直分布著水汽通量輻合大值區。由相對濕度進行分析可知，在凍雨出現前，遼寧省上空500 hPa以下相對濕度一直較大，在西南氣流的作用下，渤海灣暖濕空氣持續將水汽朝著遼寧省傳輸。由此可知，凍雨天氣水汽條件十分充沛。

4 降雪天氣對農業的影響

此次降雪天氣屬于省一級暴雪災害，屬最嚴重級別，對遼寧省設施農業、畜牧養殖業生產和“菜籃子”產品保供帶來嚴重危害。相關資料統計顯示，遼寧省設施農業受災面積6 106.67 hm2、受災設施58 291棟。受災地區大都集中在遼寧省中部和西部地區。全省受災養殖場（戶）1.16萬個，倒塌畜禽舍和附屬設施面積676.16萬m2，直接經濟損失達到17億元以上。

5 結論

（1）此次遼寧地區雨雪天氣過程是在地面氣旋和東北冷渦的共同作用下產生的。超強的冷、暖空氣逐漸交匯，源于海洋的暖濕水汽和熱量也在補充，與東北冷渦相配合，促使低空低渦和地面氣旋持續發展，由低空至高空產生了十分深厚的低壓系統，在較強的水汽輻合和強動力條件下，遼寧大部發生了雨雪天氣。

（2）此次天氣過程中降水相態變換快。地面冷高壓由西邊一帶朝著東部區域楔入低空，產生冷墊，850 hPa一帶西南暖濕氣流在冷墊上爬升，遼寧省中部和西部由低層到高層的結構呈現出“冷、暖、冷”的特征，使得降水相態十分復雜。

（3）高層干冷氣流和低空暖濕產生對流不穩定，且大尺度鋒生形成斜壓不穩定能量，有利于降雪強度的增強。

（4）此次天氣過程中遼寧局部有非常好的水汽條件。850 hPa處有3條輸送通道持續朝降水落區輸送，為遼寧降雪提供了充沛的水汽條件；同時，850 hPa低空比濕值最大值超過6 g/kg，達到暴雪閾值。

（5）在地面東北大風和低空鋒區的共同作用下，遼寧大多數區域溫度下降幅度較大，地面氣溫的急劇下降為凍雨的形成帶來了有利的條件。

（6）此次極端降雪天氣給遼寧省設施農業、畜牧業等農業經濟造成了巨大的危害和損失。