下雪和降水量是否有关「天气预报中常提到」
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1月20日，大寒时节，北京等地迎来2022年第一场降雪！作为新年第一轮大范围雨雪过程，青藏高原、西北地区、华北、黄淮、湖北西部等地出现小到中雪或雨夹雪，陕西东部、山西南部、河北南部、河南、山东西部及西藏南部沿山地区等地有大雪、局地暴雪。另一方面，南方多地出现降雨。
然而，相比降雨预报，降雪预报复杂太多了！人们想知道，同样是受一轮强冷空气影响，降下来究竟是雨还是雪？新增积雪深度可以预报吗？降雪预报究竟难在哪里？为此，中国气象报记者专访气象专家，一探究竟！
专家顾问：杨舒楠
中央气象台首席预报员
01
问：预报降雪和预报降雨方法上有何区别？
首先需要明确一点，雨和雪是水的不同相态，所以在气象学上降雪预报和降雨预报可以统称为降水预报。
我们知道无论下雨还是下雪，都需要满足降水产生的基本条件，而这其中降雪多是发生在冬季气候背景下的降水天气。
相同之处：降雨预报需要关注的大尺度环流背景、水汽条件和动力条件等气象因素也是降雪预报所要重视的，在这一点上，二者的预报方法和预报技术也趋于一致。
不同之处：冬季降水常伴随雨雪相态转化过程，准确的相态预报是降雪量和积雪深度预报的基础，而这些都是降雨预报所没有的内容。
2021年11月22日，吉林省长春市迎来新一轮降雪天气，环卫工人在长春市朝阳区东中华路清理积雪来源：新华网
当我们把视角拉向几千米的垂直高空时，就能发现大气不同高度上的气温并非均匀分布，在不同的高度层、不同的温湿状态下，降水粒子的形态拥有着多种多样的变化，降水相态也会发生非常复杂的转变。
大气层温度随高度变化曲线图示意图。降雪天气仅出现在对流层
当云中的冰晶或者雪花向下飘落，就如同经历了一场未知的冒险。
只有在整层都比较寒冷（例如低于0℃）时，才会有雪花降落到地面。如果整层温度都高于0℃，那么就会变成雨。而事实上，各层大气之间的温度变化往往比想象中更加复杂：
情况一：如果高层和底层的气温都低于0℃，但中间存在一个比较浅的暖层，高层的雪到中间暖层融化后到中下层冷层又冻结，那么下的就是冰粒。
情况二：如果中间的暖层比较厚，高层的雪花到中间暖层融化后来不及冻结，就会下冻雨。
情况三：如果地面温度较高或雪花含水量较大，有时雪落下来，也很难在地面上形成明显积雪，而是湿湿的一片。
在现实中，真实的大气垂直温度，受到大气环流系统、复杂的动力环境条件等影响，并没有这么简单的分层，再加之近地面地表温度冷暖不一，使得降水这个“顽皮的孩子”会在什么时段、以什么形态走进公众的视线？需要复杂的综合研判。
2022年1月20日6时中央气象台发布的全国降水量预报图
02
问：判断下雨还是下雪，难在哪里？
雨、雨夹雪、雪、冻雨、冰粒、雨凇、雪凇等……冬季降水形态多种多样，相态间的转变有着十分复杂的机理，核心是大气中温度和水汽的垂直变化。
粗看，形成降雪有四个必要条件：气温低、水汽饱和、上升运动、空气中有凝结核。集齐这四者，还需要上升运动必须延展到有利于冰晶发展的温度层，这通常至少到-10℃。
细细扒来，大气中温度和湿度的垂直分布情况非常复杂，-10℃层到0℃层的高度、相关温度层之间的厚度差、地面到水汽抬升凝结高度之间的温度、云底高度等，以及冷空气路径、强度和移速，还有地形地貌等下垫面情况，都是影响降水相态转变的关键因素，且这些要素之间彼此制约，又与雨雪相态的形成具有非固定的变化关系。
简而言之，预判在什么时间、什么地点下雨还是下雪是一项科技难题，需要三维气象综合观测数据、相应的数值预报模式及客观预报方法的支撑。
全国逐小时雨雪实况反映了降水量的演变
目前，地面降水相态模式预报主要由云内水成物含量的垂直分布结合环境温度垂直廓线诊断得到，主观相态预报也主要基于关键层次的温度阈值进行判断，然而实际的降水相态与复杂的云微物理过程有关，基于温度廓线模型或阈值描述的相态分布与实际云内的相态特征还存在较大的偏差。
因此，相态预报一直是冬季降水预报的难点，要清晰阐释这变化背后的复杂机理，任重道远。
03
问：积雪深度好预报吗？
1毫米降雪能积多高？这与冰晶结构、温度层和湿度层结构、大气垂直运动、地表温度和雪的含水量等因素关系密切。
冰晶间隙内空气量所占体积的比例决定了积雪的蓬松度。
环境温度和湿度变化则成为冰晶生成、增长以及最终大小的决定因素。
地面温度的高低影响有效积雪量。
雪中含水量也会直接影响积雪深度，含水量大，积雪相对薄，含水量少，积雪相对厚。
据统计，我国常年冬季积雪深度和降雪量比值大约为0.75厘米/毫米，意为每1毫米降雪量，约形成0.75厘米的积雪。
但这一比值随着气温上升有明显减小趋势，且具有显著的地域差异。比如同一场寒潮带来的降雪，由于地表温度、风力等条件影响，南方积雪量往往不如北方多，城市积雪量不如山区多。因此，积雪预报不仅需要留心大气中发生的“故事”，还要关注地面上的复杂情况，预报难度不断加码。
可以说积雪深度预报是国际难题。
目前EC（欧洲中期天气预报中心）、NCEP（美国国家环境预报中心）等全球模式均提供降雪预报产品，但都属于指导性的，与业务需求存在一定差异。
内蒙古通辽气象局观测场工作人员开展加密雪深观测
近年来，我国在积雪深度预报方面也开展了大量的工作，逐步推进了积雪深度的预报业务，但长期以来受冬半年观测资料的局限，预报员对降雪过程积雪深度的特征、影响因子及预报技术认识不足，使得积雪深度预报仍然是一个难点问题。
04
问：哪些因素会导致暴雪？
暴雪形成首先需要充沛的水汽、较强的抬升动力、足够冷的气温和适宜的温度层结构。此外，以上条件还需要持续一定的时间，才能形成暴雪。
举例来说，在2021年11月20日晚间开启的一轮全国性寒潮，就给东北地区带来暴雪、大暴雪天气。
这场寒潮的冷空气来自西伯利亚，在其东移南下过程中，一方面，与南方地区的暖湿空气交汇形成降水；另一方面，在东北地区与海面上来的暖湿气流形成温带气旋。该气旋不仅将暖湿空气源源不断地向北方输送，还为冷暖空气交汇提供抬升动力。于是，冷暖空气就交汇在温带气旋锋区所在的东北地区，形成暴雪。
FY-4A气象卫星真彩色监测图高洋 韩博威 处理
05
问：普通公众可以参考哪些气象产品来预判临近的降雪过程？
天气雷达能看到降水的信息，但是与夏季相比，冬季降水在量级上偏少，所以即便是暴雪（降水量10毫米以上），在雷达图上也很少看到“番茄炒蛋”这类强雷达回波。所以了解降雪过程，最好还是关注气象部门发布的最新天气信息。
06
问：目前我国降雪预报能力如何？还存在哪些短板？
定量降水预报是中央气象台最传统且核心的预报业务。目前中央气象台制作发布空间分辨率5km，未来3天逐1小时时间间隔、未来10天逐3小时时间隔的网格化定量降水预报产品。
在降水相态预报方面，也由原来只有雨和雪预报，提升到雨、 雨夹雪、冻雨、雪等降水相态预报。对于降雪预报，不仅有降雪量预报还有积雪深度，包括新增积雪深度预报。
如今，降雪预报短板依然存在，中国工程院院士李泽椿就曾围绕降雪预报的难点突破，提出四点：
首先，提高延长中短期预报和短期气候预测能力，提升连续降雪过程累积效应的预估水平。
其次，通过建设自动气象站、开展加密观测等措施，提升暴雪落区预报的精细化程度。
第三，加强对降水相态变化机理的把握和研究。
第四，充分利用微波辐射计、温度廓线仪、风廓线雷达、双偏振雷达和激光雨滴谱仪等仪器，对局地大气层结构与变化进行监测和物理分析。
围绕北方暴风雪发生发展机理和预报方法的研究，气象部门早已开展，也不断鼓励各级气象部门开展适合当地的降雪预报技术方法研究。
时至今日
随着数值预报模式改进
预报技术能力提升
针对雨雪冰冻灾害影响的
风险评估与决策服务
也在应急联动中发挥更大作用
中国气象报社 出品
作者：中国气象报全媒体记者 王若嘉
图片：李继辉 刘佳
来源： 中国气象局