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六問降雪預(yù)報！判斷下雨還是下雪，難點在哪里？

發(fā)布日期： 2022-01-20 13:35:15 來源：中國氣象局

1月20日，大寒時節(jié)，北京等地迎來2022年第一場降雪！作為新年第一輪大范圍雨雪過程，青藏高原、西北地區(qū)、華北、黃淮、湖北西部等地出現(xiàn)小到中雪或雨夾雪，陜西東部、山西南部、河北南部、河南、山東西部及西藏南部沿山地區(qū)等地有大雪、局地暴雪

。

另一方面，南方多地出現(xiàn)降雨

。

然而，相比降雨預(yù)報，降雪預(yù)報復(fù)雜太多了！人們想知道，

同樣是受一輪強(qiáng)冷空氣影響，降下來究竟是雨還是雪？

新增積雪深度可以預(yù)報嗎？降雪預(yù)報究竟難在哪里？為此，中國氣象報記者專訪氣象專家，一探究竟！

01 預(yù)報降雪和預(yù)報降雨方法上有何區(qū)別？

首先需要明確一點，雨和雪是水的不同相態(tài)，所以在

氣象學(xué)上降雪預(yù)報和降雨預(yù)報可以統(tǒng)稱為降水預(yù)報

。

我們知道無論下雨還是下雪，都需要滿足降水產(chǎn)生的基本條件，而這其中降雪多是發(fā)生在冬季氣候背景下的降水天氣

。

相同之處：降雨預(yù)報需要關(guān)注的大尺度環(huán)流背景、水汽條件和動力條件等氣象因素也是降雪預(yù)報所要重視的，在這一點上，二者的預(yù)報方法和預(yù)報技術(shù)也趨于一致

。

不同之處：冬季降水常伴隨雨雪相態(tài)轉(zhuǎn)化過程，準(zhǔn)確的相態(tài)預(yù)報是降雪量和積雪深度預(yù)報的基礎(chǔ)，而這些都是降雨預(yù)報所沒有的內(nèi)容

。

當(dāng)我們把視角拉向幾千米的垂直高空時，就能發(fā)現(xiàn)大氣不同高度上的氣溫并非均勻分布，在不同的高度層、不同的溫濕狀態(tài)下，降水粒子的形態(tài)擁有著多種多樣的變化，

降水相態(tài)也會發(fā)生非常復(fù)雜的轉(zhuǎn)變
。
。

降雪天氣僅出現(xiàn)在對流層

。

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大氣層溫度隨高度變化曲線圖示意圖

。

降雪天氣僅出現(xiàn)在對流層

。

當(dāng)云中的冰晶或者雪花向下飄落，就如同經(jīng)歷了一場未知的冒險
。
只有在整層都比較寒冷（例如低于0℃）時，才會有雪花降落到地面

。

如果整層溫度都高于0℃，那么就會變成雨

。

而事實上，各層大氣之間的溫度變化往往比想象中更加復(fù)雜：情況一：如果高層和底層的氣溫都低于0℃，但中間存在一個比較淺的暖層，高層的雪到中間暖層融化后到中下層冷層又凍結(jié)，那么下的就是冰粒

。

情況二：如果中間的暖層比較厚，高層的雪花到中間暖層融化后來不及凍結(jié)，就會下凍雨

。

情況三：如果地面溫度較高或雪花含水量較大，有時雪落下來，也很難在地面上形成明顯積雪，而是濕濕的一片

。

在現(xiàn)實中，真實的大氣垂直溫度，受到大氣環(huán)流系統(tǒng)、復(fù)雜的動力環(huán)境條件等影響，并沒有這么簡單的分層，再加之近地面地表溫度冷暖不一，使得

降水這個“頑皮的孩子”會在什么時段、以什么形態(tài)走進(jìn)公眾的視線？需要復(fù)雜的綜合研判
。

2022年1月20日6時中央氣象臺發(fā)布的全國降水量預(yù)報圖

02 判斷下雨還是下雪，難在哪里？

雨、雨夾雪、雪、凍雨、冰粒、雨凇、雪凇等……

冬季降水形態(tài)多種多樣，相態(tài)間的轉(zhuǎn)變有著十分復(fù)雜的機(jī)理，核心是大氣中溫度和水汽的垂直變化
。

雪凇景觀

粗看，形成降雪有四個必要條件：氣溫低、水汽飽和、上升運動、空氣中有凝結(jié)核

。

集齊這四者，還需要上升運動必須延展到有利于冰晶發(fā)展的溫度層，這通常至少到-10℃

。

細(xì)細(xì)扒來，大氣中溫度和濕度的垂直分布情況非常復(fù)雜，-10℃層到0℃層的高度、相關(guān)溫度層之間的厚度差、地面到水汽抬升凝結(jié)高度之間的溫度、云底高度等，以及冷空氣路徑、強(qiáng)度和移速，還有地形地貌等下墊面情況，都是

影響降水相態(tài)轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵因素，且這些要素之間彼此制約，又與雨雪相態(tài)的形成具有非固定的變化關(guān)系
。
簡而言之，預(yù)判在什么時間、什么地點下雨還是下雪是一項科技難題，需要三維氣象綜合觀測數(shù)據(jù)、相應(yīng)的數(shù)值預(yù)報模式及客觀預(yù)報方法的支撐
。

全國逐小時雨雪實況反映了降水量的演變

目前，地面降水相態(tài)模式預(yù)報主要由云內(nèi)水成物含量的垂直分布結(jié)合環(huán)境溫度垂直廓線診斷得到，主觀相態(tài)預(yù)報也主要基于關(guān)鍵層次的溫度閾值進(jìn)行判斷，然而實際的降水相態(tài)與復(fù)雜的云微物理過程有關(guān)，基于溫度廓線模型或閾值描述的相態(tài)分布與實際云內(nèi)的相態(tài)特征還存在較大的偏差
。
因此，相態(tài)預(yù)報一直是冬季降水預(yù)報的難點，要清晰闡釋這變化背后的復(fù)雜機(jī)理，任重道遠(yuǎn)

。

03 積雪深度好預(yù)報嗎？1毫米降雪能積多高？這與冰晶結(jié)構(gòu)、溫度層和濕度層結(jié)構(gòu)、大氣垂直運動、地表溫度和雪的含水量等因素關(guān)系密切

。

據(jù)統(tǒng)計，

我國常年冬季積雪深度和降雪量比值大約為0.75厘米/毫米，意為每1毫米降雪量，約形成0.75厘米的積雪

。

但這一比值隨著氣溫上升有明顯減小趨勢，且具有顯著的地域差異
。
比如同一場寒潮帶來的降雪，由于地表溫度、風(fēng)力等條件影響，南方積雪量往往不如北方多，城市積雪量不如山區(qū)多

。

因此，積雪預(yù)報不僅需要留心大氣中發(fā)生的“故事”，還要關(guān)注地面上的復(fù)雜情況，預(yù)報難度不斷加碼
。
可以說積雪深度預(yù)報是國際難題
。
目前EC（歐洲中期天氣預(yù)報中心）、NCEP（美國國家環(huán)境預(yù)報中心）等全球模式均提供降雪預(yù)報產(chǎn)品，但都屬于指導(dǎo)性的，與業(yè)務(wù)需求存在一定差異

。

內(nèi)蒙古通遼氣象局觀測場工作人員開展加密雪深觀測

近年來，我國在積雪深度預(yù)報方面也開展了大量的工作，逐步推進(jìn)了積雪深度的預(yù)報業(yè)務(wù)，但長期以來受冬半年觀測資料的局限，預(yù)報員對降雪過程積雪深度的特征、影響因子及預(yù)報技術(shù)認(rèn)識不足，使得

積雪深度預(yù)報仍然是一個難點問題
。
04 哪些因素會導(dǎo)致暴雪？暴雪形成首先需要充沛的水汽、較強(qiáng)的抬升動力、足夠冷的氣溫和適宜的溫度層結(jié)構(gòu)
。
此外，以上條件還需要持續(xù)一定的時間，才能形成暴雪
。
舉例來說，在2021年11月20日晚間開啟的一輪全國性寒潮，就給東北地區(qū)帶來暴雪、大暴雪天氣

。

這場寒潮的冷空氣來自西伯利亞，在其東移南下過程中，一方面，與南方地區(qū)的暖濕空氣交匯形成降水；另一方面，在東北地區(qū)與海面上來的暖濕氣流形成溫帶氣旋

。

該氣旋不僅將暖濕空氣源源不斷地向北方輸送，還為冷暖空氣交匯提供抬升動力

。

于是，冷暖空氣就交匯在溫帶氣旋鋒區(qū)所在的東北地區(qū)，形成暴雪

。

FY-4A氣象衛(wèi)星真彩色監(jiān)測圖

05 普通公眾可參考哪些?????氣象產(chǎn)品預(yù)判臨近降雪過程？天氣雷達(dá)能看到降水的信息，但是與夏季相比，冬季降水在量級上偏少，所以即便是暴雪（降水量10毫米以上），在雷達(dá)圖上也很少看到“番茄炒蛋”這類強(qiáng)雷達(dá)回波

。

所以了解降雪過程，最好還是關(guān)注氣象部門發(fā)布的最新天氣信息

。

06目前我國降雪預(yù)報能力如何？還存在哪些短板？定量降水預(yù)報是中央氣象臺最傳統(tǒng)且核心的預(yù)報業(yè)務(wù)
。
目前中央氣象臺制作發(fā)布空間分辨率5km，未來3天逐1小時時間間隔、未來10天逐3小時時間隔的網(wǎng)格化定量降水預(yù)報產(chǎn)品

。

在降水相態(tài)預(yù)報方面，也由原來只有雨和雪預(yù)報，提升到雨、雨夾雪、凍雨、雪等降水相態(tài)預(yù)報
。
對于降雪預(yù)報，不僅有降雪量預(yù)報還有積雪深度，包括新增積雪深度預(yù)報
。

如今，降雪預(yù)報短板依然存在，

中國工程院院士李澤椿就曾圍繞降雪預(yù)報的難點突破，提出四點：首先，提高延長中短期預(yù)報和短期氣候預(yù)測能力，提升連續(xù)降雪過程累積效應(yīng)的預(yù)估水平

。

其次，通過建設(shè)自動氣象站、開展加密觀測等措施，提升暴雪落區(qū)預(yù)報的精細(xì)化程度

。

第三，加強(qiáng)對降水相態(tài)變化機(jī)理的把握和研究

。

第四，充分利用微波輻射計、溫度廓線儀、風(fēng)廓線雷達(dá)、雙偏振雷達(dá)和激光雨滴譜儀等儀器，對局地大氣層結(jié)構(gòu)與變化進(jìn)行監(jiān)測和物理分析

。

圍繞北方暴風(fēng)雪發(fā)生發(fā)展機(jī)理和預(yù)報方法的研究，氣象部門早已開展，也不斷鼓勵各級氣象部門開展適合當(dāng)?shù)氐慕笛╊A(yù)報技術(shù)方法研究