六問降雪預報！判斷下雨還是下雪，難點在哪裏？
1月20日，大寒時節，北京等地迎來2022年第一場降雪！作為新年第一輪大範圍雨雪過程，青藏高原、西北地區、華北、黃淮、湖北西部等地出現小到中雪或雨夾雪，陝西東部、山西南部、河北南部、河南、山東西部及西藏南部沿山地區等地有大雪、局地暴雪。另一方面，南方多地出現降雨。
然而，相比降雨預報，降雪預報復雜太多了！人們想知道，同樣是受一輪強冷空氣影響，降下來究竟是雨還是雪？新增積雪深度可以預報嗎？降雪預報究竟難在哪裏？為此，中國氣象報記者專訪氣象專家，一探究竟！
01
預報降雪和預報降雨方法上有何區別？
首先需要明確一點，雨和雪是水的不同相態，所以在氣象學上降雪預報和降雨預報可以統稱為降水預報。
我們知道無論下雨還是下雪，都需要滿足降水產生的基本條件，而這其中降雪多是發生在冬季氣候背景下的降水天氣。
相同之處：降雨預報需要關注的大尺度環流背景、水汽條件和動力條件等氣象因素也是降雪預報所要重視的，在這一點上，二者的預報方法和預報技術也趨於一致。
不同之處：冬季降水常伴隨雨雪相態轉化過程，準確的相態預報是降雪量和積雪深度預報的基礎，而這些都是降雨預報所沒有的內容。
當我們把視角拉向幾千米的垂直高空時，就能發現大氣不同高度上的氣温並非均勻分佈，在不同的高度層、不同的温濕狀態下，降水粒子的形態擁有着多種多樣的變化，降水相態也會發生非常複雜的轉變。
大氣層温度隨高度變化曲線圖示意圖。降雪天氣僅出現在對流層。
當雲中的冰晶或者雪花向下飄落，就如同經歷了一場未知的冒險。
只有在整層都比較寒冷（例如低於0℃）時，才會有雪花降落到地面。如果整層温度都高於0℃，那麼就會變成雨。而事實上，各層大氣之間的温度變化往往比想象中更加複雜：
情況一：如果高層和底層的氣温都低於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後到中下層冷層又凍結，那麼下的就是冰粒。
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後來不及凍結，就會下凍雨。
情況三：如果地面温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。
在現實中，真實的大氣垂直温度，受到大氣環流系統、複雜的動力環境條件等影響，並沒有這麼簡單的分層，再加之近地面地表温度冷暖不一，使得降水這個“頑皮的孩子”會在什麼時段、以什麼形態走進公眾的視線？需要複雜的綜合研判。
2022年1月20日6時中央氣象台發佈的全國降水量預報圖
02
判斷下雨還是下雪，難在哪裏？
雨、雨夾雪、雪、凍雨、冰粒、雨凇、雪凇等……冬季降水形態多種多樣，相態間的轉變有着十分複雜的機理，核心是大氣中温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：氣温低、水汽飽和、上升運動、空氣中有凝結核。集齊這四者，還需要上升運動必須延展到有利於冰晶發展的温度層，這通常至少到-10℃。
細細扒來，大氣中温度和濕度的垂直分佈情況非常複雜，-10℃層到0℃層的高度、相關温度層之間的厚度差、地面到水汽抬升凝結高度之間的温度、雲底高度等，以及冷空氣路徑、強度和移速，還有地形地貌等下墊面情況，都是影響降水相態轉變的關鍵因素，且這些要素之間彼此制約，又與雨雪相態的形成具有非固定的變化關係。
簡而言之，預判在什麼時間、什麼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據、相應的數值預報模式及客觀預報方法的支撐。
全國逐小時雨雪實況反映了降水量的演變
目前，地面降水相態模式預報主要由雲內水成物含量的垂直分佈結合環境温度垂直廓線診斷得到，主觀相態預報也主要基於關鍵層次的温度閾值進行判斷，然而實際的降水相態與複雜的雲微物理過程有關，基於温度廓線模型或閾值描述的相態分佈與實際雲內的相態特徵還存在較大的偏差。
因此，相態預報一直是冬季降水預報的難點，要清晰闡釋這變化背後的複雜機理，任重道遠。
03
積雪深度好預報嗎？
1毫米降雪能積多高？這與冰晶結構、温度層和濕度層結構、大氣垂直運動、地表温度和雪的含水量等因素關係密切。
據統計，我國常年冬季積雪深度和降雪量比值大約為0.75釐米/毫米，意為每1毫米降雪量，約形成0.75釐米的積雪。
但這一比值隨着氣温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，由於地表温度、風力等條件影響，南方積雪量往往不如北方多，城市積雪量不如山區多。因此，積雪預報不僅需要留心大氣中發生的“故事”，還要關注地面上的複雜情況，預報難度不斷加碼。
可以説積雪深度預報是國際難題。
目前EC（歐洲中期天氣預報中心）、NCEP（美國國家環境預報中心）等全球模式均提供降雪預報產品，但都屬於指導性的，與業務需求存在一定差異。
內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，我國在積雪深度預報方面也開展了大量的工作，逐步推進了積雪深度的預報業務，但長期以來受冬半年觀測資料的侷限，預報員對降雪過程積雪深度的特徵、影響因子及預報技術認識不足，使得積雪深度預報仍然是一個難點問題。
04
哪些因素會導致暴雪？
暴雪形成首先需要充沛的水汽、較強的抬升動力、足夠冷的氣温和適宜的温度層結構。此外，以上條件還需要持續一定的時間，才能形成暴雪。
舉例來説，在2021年11月20日晚間開啓的一輪全國性寒潮，就給東北地區帶來暴雪、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，與南方地區的暖濕空氣交匯形成降水；另一方面，在東北地區與海面上來的暖濕氣流形成温帶氣旋。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。於是，冷暖空氣就交匯在温帶氣旋鋒區所在的東北地區，形成暴雪。
FY-4A氣象衞星真彩色監測圖
05
普通公眾可參考哪些氣象產品預判臨近降雪過程？
天氣雷達能看到降水的信息，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），在雷達圖上也很少看到“番茄炒蛋”這類強雷達回波。所以瞭解降雪過程，最好還是關注氣象部門發佈的最新天氣信息。
06
目前我國降雪預報能力如何？
還存在哪些短板？
定量降水預報是中央氣象台最傳統且核心的預報業務。目前中央氣象台製作發佈空間分辨率5km，未來3天逐1小時時間間隔、未來10天逐3小時時間隔的網格化定量降水預報產品。
在降水相態預報方面，也由原來只有雨和雪預報，提升到雨、 雨夾雪、凍雨、雪等降水相態預報。對於降雪預報，不僅有降雪量預報還有積雪深度，包括新增積雪深度預報。
如今，降雪預報短板依然存在，中國工程院院士李澤椿就曾圍繞降雪預報的難點突破，提出四點：
首先，提高延長中短期預報和短期氣候預測能力，提升連續降雪過程累積效應的預估水平。
其次，通過建設自動氣象站、開展加密觀測等措施，提升暴雪落區預報的精細化程度。
第三，加強對降水相態變化機理的把握和研究。
第四，充分利用微波輻射計、温度廓線儀、風廓線雷達、雙偏振雷達和激光雨滴譜儀等儀器，對局地大氣層結構與變化進行監測和物理分析。
圍繞北方暴風雪發生發展機理和預報方法的研究，氣象部門早已開展，也不斷鼓勵各級氣象部門開展適合當地的降雪預報技術方法研究。
時至今日
隨着數值預報模式改進
預報技術能力提升
針對雨雪冰凍災害影響的
風險評估與決策服務
也在應急聯動中發揮更大作用