2014年2月18日湖南暴雪成因分析

張俊利，張釗，于希，鐘偉業(yè)，劉冬梅

（1.湖南省邵陽市氣象局，湖南 邵陽 422000 2.湖南省邵東縣氣象局，湖南 邵東 422800）

2014年2月18日湖南暴雪成因分析

張俊利1，張釗1，于希1，鐘偉業(yè)2，劉冬梅2

（1.湖南省邵陽市氣象局，湖南 邵陽 422000 2.湖南省邵東縣氣象局，湖南 邵東 422800）

利用NCEP再分析資料、MICAPS資料、多普勒雷達(dá)資料對發(fā)生2014年2月18日在湘中及以南一次暴雪天氣過程進(jìn)行診斷分析，結(jié)果表明：（1）此次過程的主要影響天氣系統(tǒng)為500hPa為高空槽、700hPa切變線及西南急流、850hPa切變線。（2）暴雪發(fā)生時，濕層厚度升高，且整層溫度均＜0℃，0℃層高度下降到1000hPa附近。（3）從動力條件分析表明，強(qiáng)降雪發(fā)生時有強(qiáng)烈的上升運(yùn)動，低層輻合與高層輻散特征，同時暴雪發(fā)生前西南急流為暴雪的發(fā)生提供了有利的水汽條件。（4）強(qiáng)降雪期間，雷達(dá)回波上有清楚的零度層亮帶特征。

切變線；西南急流；零度層亮帶

1 引言

近年來，針對降雪天氣開展了一些研究，周雪松等［1］認(rèn)為紅外云圖能很好地反映暴雪天氣過程對流性的強(qiáng)弱；王曉玲等［2］認(rèn)為春季降雪預(yù)報中要關(guān)注低層的配置尤其是700hPa的暖濕氣流；姚蓉等［3］認(rèn)為地面氣溫在0℃附近，將有雪、雨夾雪、凍雨等混合型降水發(fā)生；沈玉偉等［4］認(rèn)為降雪區(qū)的上空有水汽通量輻合、水汽通量大值區(qū)的演變，低空輻合高空輻散的配置是強(qiáng)降雪產(chǎn)生的有利動力條件；漆梁波等［5］認(rèn)為綜合考慮溫度因子和厚度因子的識別判據(jù)對雨雪相態(tài)轉(zhuǎn)換更好一些；唐熠等［6］認(rèn)為850hPa0℃等溫線的位置是影響低溫雨雪冰凍天氣區(qū)域的一個關(guān)鍵線；廖曉農(nóng)等［7］認(rèn)為0℃層的高度及其與抬升凝結(jié)高度的關(guān)系可能與降水相態(tài)有密切關(guān)系；楊淑華等［8］對暴雪發(fā)生時的多普勒雷達(dá)特征進(jìn)行了分析；劉蕾［9］、陳根潮［10］、楊青瑩［11］、黨國花［12］、鄭雅心［13］等認(rèn)為高層對底層的抽吸作用是暴雨的一個觸發(fā)機(jī)制；張凌云［14］等認(rèn)為中暖下冷的逆溫層結(jié)維持是雨雪持續(xù)的必要條件。

本文根據(jù)NCEP再分析資料、MICAPS資料、多普勒雷達(dá)資料，對發(fā)生在2014年2月18日湘中及以南一次暴雪天氣過程進(jìn)行初步探討分析，分析暴雪發(fā)生時的天氣背景場、雨雪相態(tài)轉(zhuǎn)換時的變化特征、分析強(qiáng)降雪發(fā)生時的反射率因子特征和速度圖特征，為暴雪天氣過程找出有意義的特征因子。

2 天氣實(shí)況分析

2014年2月18日，湘中以南地區(qū)出現(xiàn)一次暴雪天氣過程。17日20時湖南以降雨為主；18日02時，湘中以北地區(qū)的湘西自治州、張家界、常德、益陽、岳陽出現(xiàn)純雪，并且降雪范圍進(jìn)一步擴(kuò)大；18日08時降雪范圍擴(kuò)大到湘中地區(qū)的邵陽、衡陽及株洲地區(qū)，降雪強(qiáng)度增強(qiáng)；18日14時湘中及以南地區(qū)的強(qiáng)降雪仍持續(xù)。強(qiáng)降雪主要集中在18日白天。18日08時至19日08時，湘中及以南大部分地區(qū)出現(xiàn)暴雪，主要暴雪區(qū)域集中在邵陽、婁底、湘潭、株洲、衡陽、郴州等地市。

3 天氣形勢分析

此次過程的主要影響系統(tǒng)為500hPa為高空槽、700hPa切變線及西南急流、850hPa切變線。

進(jìn)入2月中旬以來，中高緯度西伯利亞地區(qū)穩(wěn)定維持一低渦，低渦南部不斷有短波槽東移。

17日08時，高原東部有短波槽活動，孟加拉灣南支槽穩(wěn)定維持在85°E附近；700hPa在河南-陜西-四川一帶有一近東西向切變線，切變線以南有強(qiáng)盛的西南急流，急流核風(fēng)速達(dá)28m/s，將來自孟加拉灣的水汽不斷地向暴雪區(qū)輸送；850hPa在安徽、江蘇有一氣旋，湖南、貴州為東北西南向切變線，此時湖南大部分地區(qū)以小雨為主。

18日08時，500hPa高原低槽東移至河南、湖北、四川一帶，高原低槽攜帶冷空氣逐漸擴(kuò)散南下；700hPa切變線位于湖北東部、湖南西北部、貴州一帶，其以北的偏北氣流隨著低槽東移逐漸南下，切變線以南為西南急流，急流核風(fēng)速達(dá)到24m·s-1以上；850hPa氣旋東移入海，低層冷空氣自偏東路徑經(jīng)山東、河南、江蘇、安徽一帶形成了東北回流，在江南、華南形成了深厚的冷空氣墊，湖北、湖南偏北風(fēng)最大風(fēng)速達(dá)到了18m.s-1，0℃等溫線位于廣西至湖南郴州南部，偏北風(fēng)與0℃溫度線幾乎成垂直夾角，冷平流向南輸送比較明顯，切變線南壓至江西、廣東、廣西一帶。西南暖濕急流沿著低層冷墊向上爬升，為暴雪的形成提供了有力的動力條件。

圖1 2014年2月18日08時綜合圖

從18日08時中尺度分析（圖1）來看，湖南位于200hPa高空西風(fēng)急流右后側(cè)、700hPa西南急流左前側(cè)強(qiáng)輻合區(qū)，此處高空輻散、低空輻合有利于形成強(qiáng)烈的上升運(yùn)動；低層850hPa湖南為偏北氣流，到700hPa逆轉(zhuǎn)為西南急流，說明低層強(qiáng)的風(fēng)垂直切變有利于造成強(qiáng)烈的垂直上升運(yùn)動。在這些因素的共同作用下，造成了此次湖南大范圍暴雪天氣。從實(shí)況來看，此次暴雪落區(qū)主要位于700hPa與850hPa切變線之間。

4 層結(jié)條件分析

4.1 T-lnP圖

從17日08時懷化站T-lnP圖來看（圖略），700hPa以下露點(diǎn)線靠近溫度線，濕層厚度主要位于700hPa以下，同時850hPa至700hPa之間溫度＞0℃，0℃層高度位于925hPa附近，850hPa附近為偏東南風(fēng)，925hPa為偏東北風(fēng)，從實(shí)況來看，此時湖南大部分地區(qū)以小雨為主。18日08時懷化站T-lnP圖來看（圖略），300hPa以下露點(diǎn)線靠近溫度線，濕層厚度由17日08時的700hPa升高到300hPa附近，濕層厚度升高與大氣強(qiáng)烈垂直上升運(yùn)動有關(guān)，且整層溫度均＜0℃，0℃層高度下降到1000hPa附近，850hPa及以下均轉(zhuǎn)為偏北風(fēng)，850hPa偏北風(fēng)速達(dá)到12m·s-1，從實(shí)況來看，此時湖南大部分地區(qū)出現(xiàn)強(qiáng)降雪。

4.2 溫度層結(jié)條件分析

16日14時，偏北風(fēng)位于925hPa以下，且風(fēng)速＜4m·s-1，在29°N以南的850hPa～925hPa有一逆溫層；＜0℃的區(qū)域向南擴(kuò)散到26°N，其上部溫度＞0℃，＜-2℃的區(qū)域基本上在28°N以北地區(qū)；從25°N到30°N，1000hPa氣溫都在4～6℃。從實(shí)況看，此時湖南以液態(tài)降水為主。

17日14時，受不斷擴(kuò)散南下的冷空氣影響，偏北風(fēng)厚度接近850hPa，且偏北風(fēng)速增大到8m·s-1；＜-2℃的區(qū)域向南壓到26°N；受700hPa附近強(qiáng)盛的西南急流影響，26°N～27°N附近的700hPa溫度由16日14時的0～2℃升高到6℃以上，逆溫層的強(qiáng)度較16日14時相比明顯加強(qiáng)，700hPa與925hPa之間的溫度梯度增加；1000hPa的溫度都在4～6℃。從實(shí)況看，此時湖南為液態(tài)降水。

18日08時，受不斷擴(kuò)散南下的冷空氣影響，偏北風(fēng)厚度升高，位于850hPa以上到700hPa之間；27°N以北，0℃層高度與17日14時相比明顯下降，925hPa以上氣溫均＜0℃，近地面溫度＜2℃，此時從實(shí)況來看，27°N及以北地區(qū)均轉(zhuǎn)為純雪，27°N以南由于1000hPa氣溫＞2℃降水相態(tài)為液態(tài)降水。

從18日14時（圖2）溫度層結(jié)的垂直分布來看，1000hPa以上的整層氣溫均＜0℃，地面氣溫均降至1℃以下，湘中及以南大部分地區(qū)均出現(xiàn)純雪。

圖2 2014年2月18日14時112°E溫度垂直剖面圖

5 動力條件

5.1 垂直速度

從衡陽站垂直速度時間剖面圖（圖略）可以看出，從16日至18日，500hPa以下到850hPa的垂直速度均為負(fù)值，可見中低層均為上升運(yùn)動，而18日08時之前，垂直速度最大值均在-0.6～-0.2×10-3hPa·s-1；隨著冷空氣厚度加厚，暖濕氣流被抬升，18日08時開始，垂直速度負(fù)值逐漸增大，到18日14時，垂直速度中心最大值升高到-1.8×10-3hPa·s-1，上升運(yùn)動強(qiáng)度達(dá)到最大?？梢娸^強(qiáng)的上升運(yùn)動是產(chǎn)生暴雪的原因之一。

5.2 散度

從圖3可以看出，17日20時之前，700hPa～925hPa為弱的輻合，其數(shù)值在-2～-1×10-5s-1；17日20時開始，700hPa～850hPa之間的輻合程度加強(qiáng)，在600hPa附近也出現(xiàn)明顯的副散區(qū)，18日02時，輻合和副散中心值分別為-7×10-5s-1和5×10-5s-1；18日08時，隨著冷空氣不斷擴(kuò)散南下，輻合最大值中心由18日02時的850hPa附近上升到600hPa附近，輻散最大值中心也由600hPa附近上升到400hPa附近，低層輻合、高層輻散有利于強(qiáng)降水的發(fā)生；18日14時，隨著高層輻散的高度逐漸下降，湖南大部分地區(qū)強(qiáng)降雪逐漸趨于減弱；18日20時，600hPa以下散度均為正值，說明中低層轉(zhuǎn)為輻散區(qū)，湖南降雪停止。通過對強(qiáng)降雪發(fā)生前后散度場的分析說明，強(qiáng)降雪發(fā)生時低層輻合、高層輻散特征明顯。

6 水汽條件

圖3 2014年16日08時至18日20時衡陽站散度垂直時間剖面圖（單位：10-5s-1）

6.1 水汽通量

16日08時，＞10×10-2g·cm-1·hPa-1·s-1的水汽通量大值區(qū)主要位于湘中及以南地區(qū)。16日20時，隨著西南急流加強(qiáng)東伸，湖南中部、江西、浙江、福建等地的水汽通量值均＞10×10-2g·cm-1·hPa-1·s-1。17日08時～14時（圖略），西南急流繼續(xù)加強(qiáng)維持，湖南大部分地區(qū)水汽通量在10～12×10-2g·cm-1·hPa-1·s-1。17日20時，由于強(qiáng)盛的西南氣流維持，湖南大部分地區(qū)水汽通量值增大到12×10-2g·cm-1·hPa-1·s-1，而在大值區(qū)北側(cè)水汽通量等值線密集，梯度較大。18日08時（圖略），隨著北方冷空氣擴(kuò)散南下，偏北風(fēng)速加大到8～10m·s-1，水汽通量等值線密集區(qū)南壓到湘中地區(qū)，湘中及以南的水汽通量仍＞10×10-2g·cm-1·hPa-1·s-1。18日14時之后，冷空氣厚度逐漸升高到700hPa高度，500hPa～700hPa的西南急流逐漸減弱，700hPa以下逐漸轉(zhuǎn)為偏北風(fēng)，湘中及以南的降雪趨于停止。

通過分析可以看出，此次暴雪由700hPa西南暖濕急流將海洋上水汽輸送到暴雪區(qū)，由于暴雪發(fā)生時強(qiáng)烈的垂直上升運(yùn)動，造成了湖南地區(qū)此次大范圍暴雪。

7 多普勒雷達(dá)特征分析

本文多普勒雷達(dá)資料選取湖南邵陽的多普勒雷達(dá)資料，主要分析了暴雪發(fā)生當(dāng)天即18日白天多普勒雷達(dá)的反射率因子和徑向速度特征。

7.1 反射率因子特征

圖4（見彩頁）為4.3度仰角基本反射率因子圖。08：00時，在隆回、新邵、邵東等縣上空已經(jīng)出現(xiàn)半圓弧亮帶，距離雷達(dá)站37公里，高度3公里；08：25時，在邵東北部、隆回南部的亮帶回波出現(xiàn)加強(qiáng)趨勢，邵陽東北部最強(qiáng)回波達(dá)到50～55dBZ，且亮帶的范圍有所擴(kuò)大，此時邵陽已經(jīng)降鵝毛大雪；10：05時，亮帶一直維持在該高度，且強(qiáng)度基本維持，才從實(shí)況來看，08時至10：05時，降雪強(qiáng)度較強(qiáng)，根據(jù)野外的觀測，此時地面積雪厚度達(dá)到10cm；從10：30時開始，亮帶的范圍開始減小，回波強(qiáng)度逐漸減弱，從實(shí)況來看，此時降雪強(qiáng)度也開始減弱。但降雪仍持續(xù)；12：04時，亮帶中的30dBZ以上的回波明顯趨于消失，亮帶仍有15～25dBz的回波，實(shí)況看此時強(qiáng)降雪已經(jīng)趨于減弱；12：23時，仍然有15～25dBz回波亮帶，此后降雪基本都以弱降雪為主。

2月18日強(qiáng)降雪期間，零度層亮帶在12：04時之前強(qiáng)度較強(qiáng)，此階段強(qiáng)雪強(qiáng)度較強(qiáng)，并且亮帶與雷達(dá)距離和亮帶所在的高度基本維持不變，12：04時之后，亮帶強(qiáng)度有所減弱，降雪也趨于減弱，零度層亮帶可以作為暴雪預(yù)報的一個依據(jù)。

7.2 徑向速度特征

從圖5（見彩頁）可以看出，在2公里以下、距離雷達(dá)20公里以內(nèi)，零線為一條直線，風(fēng)向隨高度變化一致，雷達(dá)站20公里范圍內(nèi)為偏北風(fēng)，有正負(fù)一對速度最大值中心，正速度中心最大值15m/s，負(fù)速度中心最大值-20m/s，并且最大入流速度絕對值大于最大出流速度絕對值，說明表明低層有輻合運(yùn)動，這種風(fēng)場特征說明低層2公里以下有冷空氣入侵。距離雷達(dá)80公里以外，速度開始出現(xiàn)模糊，距雷達(dá)中心西南方位負(fù)速度出現(xiàn)模糊，距雷達(dá)東北方位的正速度出現(xiàn)模糊，根據(jù)判斷5公里以上為西南急流。低層的偏北風(fēng)和高層的西南風(fēng)的強(qiáng)風(fēng)垂直切變是此次暴雪過程的原因之一。

8 結(jié)論

本文主要對2014年2月18日暴雪發(fā)生前后從天氣形勢、溫度層結(jié)特征、物理量特征、衛(wèi)星云圖、多普勒雷達(dá)等特征進(jìn)行了相關(guān)分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：

（1）此次過程的主要影響系統(tǒng)為500hPa為高空槽、700hPa切變線及西南急流、850hPa切變線。

（2）暴雪發(fā)生時，濕層厚度升高，且整層溫度均＜0℃，0℃層高度下降到1000hPa附近。

（3）從動力條件分析表明，強(qiáng)降雪發(fā)生時有強(qiáng)烈的上升運(yùn)動，低層輻合與高層輻散特征，同時暴雪發(fā)生前明顯的水汽輸送為暴雪的發(fā)生提供了有利的水汽條件。

（4）強(qiáng)降雪期間，零度層亮帶在12：04時之前強(qiáng)度較強(qiáng)，此階段強(qiáng)雪強(qiáng)度較強(qiáng)，并且亮帶與雷達(dá)距離和亮帶所在的高度基本維持不變，12：04時之后，亮帶強(qiáng)度有所減弱，降雪也趨于減弱，零度層亮帶可以作為暴雪預(yù)報的一個依據(jù)。從速度圖上可以看出，低層的偏北風(fēng)和高層的西南風(fēng)的強(qiáng)風(fēng)垂直切變是此次暴雪過程的原因之一。

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Analysis of Blizzard in Hunan Province on 18February，2014

Zhang Junli，Zhang Zhao，Yu Xi，Zhong Weiye，Liu Dongmei
（1.Shaoyang Municipal Meteorological Service，Shaoyang 422000；2.Shaodong County Meteorological Service，Shaodong 422800）

Based on NCEP reanalysis data，MICAPS data and Doppler radar observations，the snowstorm process occurred in middle and south of Hunan province on 18th February，2014 were analyzed.The results show that:（1）the main affecting system of this process is formed by 500hPa upper trough，700hPa shear line and southwest jet，850hPa shear line；（2）when the snowstorm occurred，the height of humidity level lifted with the temperature of all the level below 0℃，and the height of 0℃level drop down to around 1000hPa.（3）According to the analysis of the dynamic condition，the results show that there was strong ascending motion when the snowstorm occurred；meanwhile，the southwest jet supplied vapour for snowstorm before it begins.（4）During snowing，the radar echo displayed the obvious 0℃level-bright-band feature.

shear line；southwest jet；0℃level bright band

P458

A

1673-8411（2016）01-0043-04

2015-10-15

湖南省氣象局預(yù)報員專項(xiàng)（XQKJ16C008）支持

張俊利（1982-），女，工程師，主要從事中短期天氣預(yù)報研究工作。