观澜亭丨烟台威海连续三场大雪:“中国雪窝”是怎么形成的?

大众日报记者 周学泽

2022-12-30 09:30:28 发布来源:大众报业·大众日报客户端

□周学泽

“丰年好大雪”,入冬以来,山东烟台和威海已连续三场大雪至,再次验证了“中国雪窝”的名声不虚。

第一场:11月29日18时至12月1日16时,山东半岛地区共有18县(区市)出现降雪,威海北部出现暴雪,威海南部、烟台和青岛北部出现小到中雪局部大雪或暴雪。第二场:12月17日06时至18日06时,山东半岛地区共有36县(区市)出现降雪,集中在威海和烟台地区,威海出现暴雪。第三场:12月21日20时至24日06时,全省共有22县(区市)出现降雪,排在前3位的是:烟台昆嵛山林场40.4毫米、威海文登36.6毫米和威海蔄山32.3毫米。

三场大雪,山东省气象台都提前做出了准确预报。据统计,常年(1991年至2020年)12月,威海的月平均降水量为26.17毫米,而今年12月1日至20日,威海累计降水量已经达到30毫米,提前达标。

山东省气象台台长杨成芳是烟台人,从小对山东半岛的大雪体验多,感触也多,对威海和烟台的冷流雪有比较深入而系统的研究。她认为,“雪窝子”经常产生的降雪就是冷流降雪,在国际上称为“海效应降雪”。这种雪常发生在中高纬度的沿海地区等特定的区域。

它是怎么产生的呢?山东半岛地处山东省的东部,三面环海,北临渤海,与辽东半岛隔海相望,南部和东部与黄海相接。山东半岛中部为东西方向的低山丘陵地带,11座低山海拔高度均在500米以上,其中最高峰为昆嵛山,海拔922.8米。烟台和威海位于低山丘陵的北部及渤海的南部沿海,处在西北风的下风向。在冬季,渤海的海水温度高于气温,海洋就像一个巨大的水汽和热量库,当北方来的强冷空气经过渤海温暖的海面时,海气之间会形成显著的温差,水面上的暖湿空气向上蒸发,遇到上空的冷空气就凝结为冰晶成云,从而产生降雪。渤海海效应降雪一般在渤海中部形成,在西北风的引导下向下游传播,当移至山东半岛北部沿海时,由于受到地形抬升影响,降雪加强,这也是山东半岛北部沿海地区成为强渤海海效应降雪的重要原因。强冷空气和暖海面是海效应降雪产生必不可少的因素,特殊的地理位置使得山东半岛海效应降雪多发,成为著名的“雪窝子”。

2007年,杨成芳和同事周雪松、王业宏在中国气象局主管、国家气象中心主办的国家自然科学核心期刊 《气象》杂志发表的《山东半岛冷流降雪的气候特征及其前兆信号》一文中指出,山东半岛冬季的冷流降雪主要集中在12月,占整个冬季的66%,且12月的降雪强度也最强,大雪量级以上降雪就占了8成。进入12月,冷空气势力增强,气温迅速下降,而海温下降速度缓慢且滞后,海气温差在一年中达到最大,因此,12月的冷流降雪量多且强度大。

这篇文章采用山东省近41年冬季逐日降雪资料和近25年历年11月的海温资料,对山东半岛冬季冷流降雪的时空分布特征,演变规律及其与前期11月渤海海温的关系进行了诊断分析,是一篇研究烟台威海冷流雪成因的权威文章。结果表明,降雪分布与丘陵地形密切相关,主要集中在半岛的东北部,自东北向西南地区降雪量急剧减少;暴雪分布具有显著的中尺度特征;冷流降雪以12月最为显著;小波分析表明冷流降雪的主要周期为4年、7年和17年左右;11月渤海海温偏高时,降雪偏多的可能性较大,反之降雪则偏少。

杨成芳还关注到山东“东中西”降雪差异,并科学分析成因差异。2009年2月,因入冬后的持续少雨雪,造成山东大面积农田干旱,旱区主要分布在菏泽、聊城、德州、济宁、枣庄等鲁西地区,而山东半岛则降雪频繁。杨成芳对此分析,这主要是内陆地区和烟台威海地区的降雪产生机制不同的缘故。在冬季,山东内陆地区和河南、安徽等地一样,产生明显降水有两个必要条件,一是来自北方的冷空气,二是来自印度洋和孟加拉湾的充足水汽,二者缺一不可。当年入冬以来,影响山东的冷空气并不少,仅12月和1月就有三次寒潮天气过程,但是频繁的冷空气来临时却没有水汽配合,能够提供水汽的西南暖湿气流始终盘踞在南方没有北上影响山东(这和大气环流异常有关),山东内陆地区因此不会产生大范围的显著降水。

山东内陆地区的降水水源主要来自西南方向的印度洋和孟加拉湾,而不是身边的太平洋,这是杨成芳的一个重要论断。杨成芳表示:现有的卫星云图上云气的流动方向说明了这一点。当然,冬季要形成降雪,同时还需要北方的冷空气来“配合”。而烟台威海冬季降雪之所以多,除了与内陆地区同时发生的大范围降雪外,还有其本地特有的冷流降雪,在有强冷空气影响时发生,其水汽来源于渤海而不是南方。这对于冬季烟台威海为什么降雪多,是一个有力的解释。

2010年5月,杨成芳完成南京信息工程大学博士学位相关学业,其博士毕业论文题目是《渤海海效应暴雪的多尺度研究》,论文指导老师是中国工程院院士李泽椿。

论文指出,渤海海效应降雪是指冬季强冷空气流进渤海暖海面时产生的降雪,当日降雪达到≥10mm时称为渤海海效应降雪。海效应降雪是山东半岛冬季降雪的主要形式。这种降雪发生时,山东通常“东西两重天”,半岛北部地区雪花飞舞,其他地区却阳光灿烂,每次海效应降雪,无论是持续时间长短,降雪落区还是强度,差异都很大。降雪可持续数日,最短的仅有几分钟;日最大降雪量可达25mm以上,最小的连续几天的累积降雪量不超过0.1mm,每次过程暴雪的水平尺度接近于—Y尺度,多分布在1-2(市)县范围内。

在我国,除山东半岛以外,其他如辽东半岛、江苏东部沿海、上海也可产生海效应降雪,只是在降雪频次、降雪量上远小于山东半岛。世界很多地区也有海效应降雪,如大西洋西岸的加拿大魁北克地区和美国、大西洋东部的英格兰岛、日本海东部的日本西海岸等。

海效应降雪经常发生在“雪窝子”烟台和威海,但在一定的天气形势下,济南、淄博等内陆地区也会出现。比如,2021年12月24日,济南出现“太阳雪”,一会儿晴,一会儿雪。对此,山东省气象台台长杨成芳表示,这是冷流降雪,与强冷空气和渤海有关。低层的强东北风把渤海暖海面的水汽输送到内陆地区,中高层是强西北风下的干冷空气,形成了大气不稳定层结,产生降雪。这种雪的特点是云呈现点块状,一块云来了就下雪,而且是大雪花,云过去了天就转晴,周而复始,所以又称“太阳雪”。

责任编辑: 刘宪伟     签审: 吴永功

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