内蒙古东南部一次伴冻雨的极端暴雪天气特征

doi:10.11755/j.issn.1006-7639-2025-04-0607

摘要/Abstract

摘要：

伴冻雨的极端暴雪在内蒙古较少出现，研究此类天气对预报预警和灾害防御有重要意义。利用常规气象观测资料、欧洲中期天气预报中心ERA5再分析资料和内蒙古通辽多普勒天气雷达资料，针对2023年11月5—6日内蒙古东南部一次伴冻雨的极端暴雪天气过程，深入分析其发生的环境条件和成因。结果表明：500 hPa高空冷涡、700 hPa暖式切变线、850 hPa偏东风急流以及北上的地面江淮气旋是此次过程的主要影响系统。冻雨发生时，垂直方向呈现“冷、暖、冷”的层结结构，925~875 hPa存在融化层，雷达基本反射率图中出现零度层亮带；过冷却水粒子和冰晶经零度层亮带进入融化层，之后降落到地面，这一过程符合融化型冻雨的特征。中层西南暖湿气流在低层偏东风形成的冷垫上爬升，产生强烈的动力锋生作用，为极端降雪提供了强劲的动力抬升条件，而强上升运动的存在和长时间维持，是导致极端暴雪天气发生的重要因素。暴雪区低层比湿最大达4~6 g·kg^-1，且低层强水汽辐合维持时间长，为极端暴雪提供了充足的水汽供应。综合来看，此次内蒙古东南部伴随冻雨的极端暴雪天气，是高低空系统相互作用、动力锋生触发的垂直抬升以及持续水汽输送共同作用的结果。

关键词: 极端暴雪, 冻雨, 逆温层, 冷垫

Abstract:

Extreme snowstorms with freezing rain are rare in Inner Mongolia, and studying such weather is of great significance for forecasting and disaster prevention. Based on the conventional meteorological observation data, ERA5 reanalysis data of the European Centre for Medium-Range Weather Forecasts and Doppler radar data of Tongliao, Inner Mongolia, the environmental conditions and causes of an extreme snowstorm with freezing rain in the southeast of Inner Mongolia on November 5-6 in 2023 were analyzed. The main conclusions are as follows: The 500 hPa upper-air cold vortex, the 700 hPa warm shear line, the 850 hPa easterly jet stream and the northward-moving surface Jianghuai cyclone were the main influencing systems of this process. When the freezing rain occurred, the vertical direction showed a “cold-warm-cold” stratification structure. There was a melting layer at 925-875 hPa, and a bright band of the 0 ℃ layer was observed on the radar base reflectivity imagery. The supercooled water particles and ice crystals entered the melting layer through the 0 ℃ layer bright band, and then fell to the ground, which conformed to the characteristics of melting freezing rain. The mid-level southwest jet climbed over the lower-level easterly cold cushion, generating strong dynamic frontogenesis, which provided robust dynamic lifting conditions for the extreme snowstorm. The existence and long-term maintenance of strong upward motion were important conditions for the extreme snowstorm. The maximum specific humidity in the lower layer over the blizzard area reached 4-6 g·kg^-1, and long-lasting strong water vapor convergence in the lower layer provided sufficient moisture for the extreme snowfall. In summary, the extreme snowstorm with freezing rain in the southeast of Inner Mongolia was the result of the interaction between the upper and low level systems, the vertical uplifting mechanism triggered by dynamic frontogenesis, and the continuous water vapor transport.

Key words: extreme snowstorm, freezing rain, inversion layer, cold cushion

中图分类号:

P458.3

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图/表 9

图1 2023年11月5日08：00—6日20：00内蒙古累计降水量（a，单位：mm）和新增积雪深度（b，单位：cm）

Fig.1 Accumulated precipitation （a， Unit： mm） and newly added snow depth （b， Unit： cm） in Inner Mongolia from 08：00 on 5 to 20：00 on 6 November 2023

图2 2023年11月5日20：00（a、b）和6日08：00（c、d）500 hPa位势高度场（蓝色实线，单位：dagpm）和700 hPa风场（风矢，单位：m·s-1）（a、c）、海平面气压场（蓝色实线，单位：hPa）和850 hPa风场（风矢，单位：m·s-1）（b、d）

Fig.2 The 500 hPa geopotential height field （blue solid lines， Unit： dagpm） and 700 hPa wind field （wind vectors， Unit： m·s-1）（a， c）， sea level pressure field （blue solid lines， Unit： hPa） and 850 hPa wind field （wind vectors， Unit： m·s-1）（b， d） at 20：00 on 5 （a， b） and 08：00 on 6 （c， d） November 2023

图3 2023年11月5日08：00—6日20：00科左后旗（a）和奈曼旗（b）逐小时降水量、2 m气温和相对湿度演变（蓝色方框为出现冻雨的时段）

Fig.3 The evolution of hourly precipitation， 2 m air temperature and relative humidity of Kezuohouqi （a） and Naimanqi （b） from 08：00 on 5 to 20：00 on 6 November 2023 （The blue box shows the period of freezing rain）

图4 2023年11月5日14：00—6日11：00科左后旗（a）和奈曼旗（b）逐3 h温度廓线（黑色虚线为0 ℃等温线）

Fig.4 The 3-hour temperatures profiles of Kezuohouqi （a） and Naimanqi （b） from 14：00 on 5 to 11：00 on 6 November 2023 （Black dotted line is 0 ℃ isotherm）

图5 2023年11月5日20：46（a）、6日00：05（b、c）通辽市多普勒雷达6.0°仰角基本反射率因子（a，单位：dBZ）、组合反射率（b，单位：dBZ）和2.4°仰角基本径向速度（c，单位：m·s-1）

Fig.5 The basic reflectivity factor on the elevation of 6.0° （a， Unit： dBZ）， the composite reflectivity （b， Unit： dBZ） and radial velocity on the elevation of 2.4° （c， Unit： m·s-1） of Tongliao Doppler radar at 20：46 on 5 （a） and 00：05 on 6 （b， c） November 2023

图6 2023年11月5日08：00—6日20：00奈曼旗特大暴雪中心水汽通量散度（黑线，单位：10-6 g·cm-2·hPa-1·s-1）和水汽通量（填色，单位：g·cm-1·hPa-1·s-1）时间-高度剖面（a）、11月5日20：00大气可降水量（蓝线，单位：mm）和850 hPa比湿（填色，单位：g·kg-1）（b）

Fig.6 The height-time section of vapor flux divergence （black lines， Unit： 10-6 g·cm-2·hPa-1·s-1） and vapor flux （the color shaded， Unit： g·cm-1·hPa-1·s-1） over the severe snowstorm center from 08：00 on 5 to 20：00 on 6 November 2023 （a）， the atmospheric precipitable amount （blue lines， Unit： mm） and 850 hPa specific humidity （the color shaded， Unit： g·kg-1） at 20：00 on 5 November 2023 （b）

图7 2023年11月5日08：00—6日20：00奈曼旗特大暴雪中心散度（黑线，单位：10-6 s-1）和垂直速度（填色，单位：10-1 Pa·s-1）的时间-高度剖面（a），6日02：00假相当位温（填色，单位：K）和风场（风矢，单位：m·s-1）沿42.8°N的经度-高度剖面（b）（红色方框为锋区）

Fig.7 The height-time section of divergence （black lines， Unit： 10-6 s-1） and vertical velocity （the color shaded， Unit： 10-1 Pa·s-1） over the severe snowstorm center from 08：00 on 5 to 20：00 on 6 November 2023 （a）， the longitude-height section of pseudo-equivalent potential temperature （the color shaded， Unit： K） and the wind field （wind vectors， Unit： m·s-1） along 42.8°N at 02：00 on 6 November 2023 （b）（The red box shows the frontal area）

图8 2023年11月6日02：00 850 hPa锋生函数（填色，单位：10-10 K·m-1·s-1）分布（a），5日08：00—6日20：00奈曼旗特大暴雪中心锋生函数（填色，单位：10-10 K·m-1·s-1）和假相当位温（黑线，单位：K）时间-高度剖面（b）

Fig.8 Distribution of frontogenesis function （the color shaded， Unit： 10-10 K·m-1·s-1） at 850 hPa at 02：00 on 6 November 2023 （a）， the height-time section of the frontogenesis function （the color shaded， Unit： 10-10 K·m-1·s-1） and pseudo-equivalent potential temperature （black solid lines， Unit： K） over the severe snowstorm center from 08：00 on 5 to 20：00 on 6 November 2023 （b）

图9 2021年11月7日（a）、2023年11月5日（b）不同时刻科左后旗站温度廓线（黑色虚线为0 ℃等温线）

Fig.9 The temperature profiles at different time at Kezuohouqi Station on November 7， 2021 （a） and on November 5， 2023（b）（The black dotted line is 0 ℃ isotherm）

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