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就在这周末,北京的初雪要来了吗?

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 编者按:

自10月16日起,今年下半年以来最强冷空气正式上线,将横扫我国中东部,带来大范围“换季式”降温。本周末,北京夜间气温预计跌至冰点附近,体感犹如一夜入冬,部分山区还可能出现降雪。

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(图片来源:北京市气象台)

随着寒意渐浓,不少市民已经开始期待北京的初雪。有意思的是,回顾过去几年,北京的初雪似乎总是姗姗来迟;而今年10月中旬就迎来大降温,不禁引人猜测:今年的初雪会不会也比往年来得更早一些?

不过,在期待之前,我们先来明确一个概念:气象上是如何定义“初雪”的?山区下雪,能算北京的初雪吗?

北京初雪:多变的约会

北风总是猝不及防地呼啸而来,吹走金黄的秋叶,吹来萧瑟的冬天。

说起冬天,有美味还能捂手的烤红薯,有热气腾腾的火锅,有在家里瑟瑟发抖眼红暖气的南方朋友……最近几年,全国热(吃)心(瓜)网友在冬天有了一项新的娱乐项目——猜北京的初雪时间。

北京多年平均的初雪日期是11月29日,其中最早为10月31日(1987/88冬季),最晚为次年2月11日(1983/1984年),时间跨度近4个月,这种预测难度不小。

2018年冬天极具戏剧性,随着一股股冷空气“包邮“席卷全国,雪花除了与西北,东北,内蒙等“老地方”相约,竟也意外地与南方打了个招呼。11月底,冷空气和水汽在长江流域相遇,合肥、南京等地降初雪。当南北皆白,北京却被精准绕过,只能隔着手机“望雪兴叹”。不光网友们等得心急,北京市气象局的预报员们也是无奈又无助:“老天不下雪,拿我祭天也没用啊!”

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当年北京连续145天无有效降水,直到2019年2月6日,雪姑娘才姗姗来迟,扎扎实实迟到了2个多月。然而,这场雪下得很潦草,没有漫天飞雪,也没有厚厚的积雪,匆匆来匆匆去,像个敷衍约会的姑娘,还没回过神,人家已经匆忙离去了。直到2019年3月17日,才来了一场漫天飞舞的大雪,可惜时过境迁,迟到的雪早已阻挡不了大家对春天的期盼。冬雪变成了春雪,两情相悦成了单相思,初恋熬成了黄昏恋,盼雪的网友很受伤。

北京初雪标准

根据北京市气象局的标准,满足以下条件的雪才可以定义为初雪:

1. 全市20个人工气象站中多于10个站点观测到降雪现象;

2. 城区5站(朝阳、海淀、丰台、石景山、观象台)均观测到降雪现象; 

3. 城区5站中的3个及以上站点观测到降雪现象,且至少1个站降雪量≥0.1毫米

以上三个条件只要满足一个,即为北京市“初雪”。

注意在以上标准里,第1条和第2条是“观测到降雪现象”,哪怕飘下零星几朵雪花,也算是有降雪现象,而第3条里额外提到的降雪量≥0.1毫米,则要求形成“有效降雪”。根据第1和第2条标准,可能雪很小、降雪时间也很短,地面并没有形成积雪,或者有积雪也可能迅速融化了,不过观测场记录到了,也算是下过雪了。

关于2024/2025年冬季的第一场雪以哪次为准,去年冬季也成为有趣的话题。我早早就和几位好友约定,秉承“晚来天欲雪,能饮一杯无”的传统,想要在初雪日小聚一下。

首先,2024年10月1日,北京高海拔山区(如百花山、灵山)因冷空气影响出现降雪,有朋友就问这算不算初雪,我说这肯定不算啊,城区里天高气爽大好秋色,明显不符合北京初雪标准;后来10月20日门头沟区清水镇江水河村降雪明显,车辆和植被表面覆盖薄雪,但此类降雪属于山区局部气候现象,未被纳入城区初雪统计范畴,聚会再次作罢。

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2024年10月1日,北京百花山降雪

11月26日深夜,朋友圈热闹起来,很多人拍摄到了雪花飘飘的景象,朋友们也相约雪后再去小酌。然而雪停得很快,降水分布图显示,降雪的局地性很强,主要在丰台、昌平等地,并不符合北京初雪标准。

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2024年11月26日,北京的降雪局地性非常强,并不被算作是北京初雪日

2025年3月15日,北京春雪

2025年就这么来了,等真正看到一场飘飘洒洒的雪已经是3月15日了,骤然想起和朋友的约定,顿时疑窦丛生——今年的初雪难道这么晚?如果属实,那就算是创历史纪录了!而当我向气象局朋友证实时,朋友笑着说北京初雪日已经过了,日期是1月7日。当天北京有11个站观测到了降雪,参考北京市气象局初雪标准,满足第1条。

那一天的降雪时间短、雪量小,多数测站仅飘落了零星雪花,主要集中在7日夜间,并且以郊区测站居多,对于市区的市民而言,可能是满头问号。气象部门估计也意识到如果发布初雪消息,可能会引发质疑和话题,所以每天发数十到数百条微博的官微也没有发布初雪信息。

迟到:“五行缺水”

最近这些年北京的初雪时间都不早,例如2010冬季,初雪日期为第二年2月10日,2013冬季,初雪日期为2014年2月7日,2014冬季,初雪日期为2015年1月24日,2022年冬季,初雪日期为2023年1月12日。

北京的气候有这样几个关键词:半干旱、季风、大陆性气候,其中“半“是核心。北京降水主要出现在夏季的7月和8月,可占全年总降水量的80%,其他月份降雨量非常少,一般而言,冬季三个月平均降水量不超过10mm,占全年总降水量仅为2%左右,因此,北京冬季降雪本来就是比较困难的事情。

降水集中在夏季,这意味着雨季的降雨常以暴雨形式出现,动辄出现洪涝,比如近几年7月中下旬北京总是会下暴雨;而其他季节则长期缺水,动辄出现干旱,所以季风区是世界上旱涝灾害比较频繁的区域。如果把北京与同纬度的纽约相比,这种差异就非常清楚:纽约年降水量是北京的两倍,并且在各个月份基本平均分布,平均每个月都有100mm左右的降水,所以不容易出现长时间的极端的干旱和极端的洪涝现象。

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北京降水(柱)和温度(曲线),与同纬度的纽约相比,北京季风特征明显,而纽约全年降水平均分布

下雪需要满足三个重要的气象条件:

  • 足够的水汽 

  • 天气系统的动力抬升

  • 较低的气温

这三个条件缺一不可,在大气中水汽含量较高的条件下,当出现抬升的天气系统时,水汽可以凝结成云致雪,并且大气层气温也要比较低,保证雪花在飘落过程中不融化,这样才能形成我们看到的白雪纷纷的景象。 

北京地处典型季风区域,冬季多为西北风,空气冷冽且干燥,水汽含量非常低,所谓“巧妇难为无米之炊”,气象上降雪也属于降水过程,现在连水汽都没有,何来降雪乎?

尽管冬季有时会出现“回流天气”或者“倒槽”系统,可以将来自东海和渤海的水汽输送到华北地区,或者当我国东部存在强劲的西南低空暖湿气流时,甚至可以把来自南海和孟加拉湾的水汽源源不断地输送到华北地区,但是这样的天气系统出现频次比较低,并不能扭转平均状况。

在那些初雪姗姗来迟的冬季(例如2018/19年冬季),空气干燥,天气系统来了又走,哪怕抬升强劲,冷空气十足,从大气中“压榨”出点水汽成云下雪,最多只能撒几片“头皮屑”下来,带着放大镜才能在地上找到雪花,并不能形成有效降水。

所以,“五行缺水”是北京不下雪的关键。

全球变暖与城市化

全球气候变暖可能是造成降雪减少的原因之一,这是因为受全球变暖影响,会出现“干更干、湿更湿”现象。由于增暖的空气能容纳更多水汽,对于干旱地区和干旱季节,空气更难达到饱和形成降水。北京地处华北平原的北侧,西部紧邻燕山山脉,冬季北风呼啸而下,基本上是冷冽的西北风遇到的第一个超大城市。冬春季节恰好是华北地区干旱的季节,降雪减少成为必然。反之,对于湿润地区和多雨季节,由于变暖导致空气饱和时含水量更多,所以一旦下雨,就容易形成暴雨致灾。另外,由于高温使得蒸发更为旺盛,土壤容易更快失去水分,从涝到旱的转化更快。

除此之外,城市化的高速发展可能也发挥了一定的作用。城市化使得城市下垫面发生了根本的改变,城市地区高楼林立,地表有连片的混凝土、沥青、建筑和道路,这些下垫面不仅不透水,反照率低,蒸发和蒸腾作用很小,而且比热低,升温速度更快。高楼的存在增加了地表的粗糙度,形成城市中心弱风区域,另外城市化还形成了两种气候效应:热岛效应和干岛效应。

热岛效应(Urban Heat Island,UHI)是指由于城市下垫面具有更大的吸热率和更小的比热容,使得城市地区升温较快,导致高温的城区如同被低温的郊区包围起来的岛屿。具体到北京冬季,北京的城市化带来明显的热岛效应,已经有不少相关研究。从最新的结果来,在夜里和凌晨,秋冬季节北京城区温度比郊区温度高3度左右。

干岛效应与热岛效应通常是相伴存在的。城市下垫面缺乏天然地面土壤和植被的吸收、保蓄水分能力,因而城市空气中的水分偏少,湿度较低,形成孤立于周围地区的“干岛”。40年来北京城市干岛强度呈上升趋势,干岛效应在季节分布上以冬季为最强,秋、春季次之,夏季较弱,干岛效应与城市化进程有密切联系,其与北京城市化率及城市热岛强度之间具有显著的高相关性,相关系数分别高达0.87和0.86。

所以与城市热岛效应相对应,城市中心会成为高温、弱风、相对湿度小的区域,也会成为局地晴空少云的区域,这就不难理解为什么同一个天气系统在北京周围引起下雪,而在北京市区里却下不了雪。

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北京城市化干岛效应强度变化及其月际分布,图片来自于郑祚芳、任国玉(2018)

作者:魏科

作者单位:中国科学院大气物理研究所

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