２０１８年安徽東部連續(xù)兩次回流形勢(shì)下強(qiáng)降雪成因分析

胡姍姍　熊敏　熊世為　蔣琳　華俊瑋　劉倪

摘要：利用常規(guī)氣象觀測(cè)資料、區(qū)域自動(dòng)氣象站資料和NCEP 1°×1°逐6 h再分析資料等對(duì)2018年1月3—4日和24—28日出現(xiàn)在安徽東部?jī)纱螛O端大暴雪過(guò)程的成因及動(dòng)力、水汽熱力、干侵入等結(jié)構(gòu)演變特征進(jìn)行診斷分析。結(jié)果表明，高空冷槽配合中低層低渦切變發(fā)展是形成暴雪的重要環(huán)流背景，700 hPa西南低空急流帶是暴雪區(qū)主要水汽輸送通道，異常的水汽通量大值中心與水汽通量散度中心相配合是產(chǎn)生極端強(qiáng)降雪的重要原因。從降雪機(jī)制看，1月3—4日暴雪過(guò)程屬暖區(qū)冷流降雪，大氣處于濕對(duì)稱不穩(wěn)定狀態(tài)，暴雪區(qū)位于垂直方向上螺旋度正負(fù)值中心相疊置的區(qū)域中靠近下沉支的上升支氣流中，且高低空急流耦合形成垂直方向上次級(jí)環(huán)流，高空槽后的強(qiáng)西北氣流與高效率的水汽輻合輸送相結(jié)合，降雪強(qiáng)度大;而1月24—28日屬非典型性冷平流降雪，低層先有冷空氣南下，干冷空氣受底層抬升而直接降雪，過(guò)程相對(duì)冰面過(guò)飽和現(xiàn)象主要在低層，過(guò)冷水較弱，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。且兩次強(qiáng)降雪過(guò)程中低空急流發(fā)生發(fā)展與高空急流周圍正的渦度平流都有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，輻合強(qiáng)弱與降雪強(qiáng)度相對(duì)應(yīng)。

關(guān)鍵詞：暴雪;低空急流;螺旋度;渦度平流;位渦

中圖分類號(hào)：P426.616;P458.1+21.1? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：0439-8114（2019）22-0087-10

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2019.22.020? ? ? ? ? ?開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

Analysis of the causes of strong snowfall after two consecutive

reflux situations in eastern Anhui in 2018

HU Shan-shan1，XIONG Min1，XIONG Shi-wei1，JIANG Lin1，HUA Jun-wei1，LIU Ni2

（1.Chuzhou Meteorological Bureau，Chuzhou 239000，Anhui，China;2.Anhui Meteorological Observatory，Hefei 230031，China）

Abstract： Using conventional meteorological observation data， regional automatic weather station data and NCEP 1°×1° reanalysis data for 6 hours in January 2018， the causes of the two heavy snowstorms in eastern Anhui on January 3—4 and 24—28 and their structural evolution characteristics， such as power， water vapor thermodynamics and dry intrusion， were diagnosed and analyzed. The results showed that the high-altitude cold trough and the low-altitude vortex shear development were the important circulation background for the formation of snowfall， the southwest low-altitude jet zone of 700 hPa was the main water vapor transportation channel in the snowfall area， and the abnormal water vapor flux center and the water vapor flux divergence center are the important reasons for the extremely strong snowfall. From the snowfall mechanism， January 3—4 big blizzard process belonged to the warm area cold flow snowfall， the atmosphere was in a moist symmetric unstable state， the blizzard region is located in the updraft near the sinking branch in the vertical superposition region with positive and negative spirals. And the high and low space jet coupled to form a vertical secondary circulation. The strong northwest airflow after the high trough was combined with the high efficiency of water vapor convergence transportation， the snowfall intensity was strong; However， January 24—28 was an atypical cold advective snowfall. Cold air moved southward in the lower layer， while dry cold air directly snowed due to the uplift of the bottom layer. The phenomenon of supersaturation is mainly in the lower layer， and the subcooling water is weak and lasts for a long time. Moreover， the occurrence and development of the low level jet stream in the two heavy snowfalls had a good correspondence with the positive vorticity advection around the high level jet stream， and the convergence strength corresponded to the snowfall intensity.

Key words： heavy snowfall; low level jet; helicity; vorticity advection; potential vorticity

暴雪是中國(guó)冬季常見的一種災(zāi)害性天氣，對(duì)當(dāng)?shù)氐慕煌ㄟ\(yùn)輸、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及人民群眾生活帶來(lái)嚴(yán)重影響。安徽地處中緯度地帶，南北冷暖氣團(tuán)雖交綏頻繁，但降雪天氣分布不均，強(qiáng)降雪主要出現(xiàn)在淮北和大別山區(qū)，皖東地區(qū)出現(xiàn)較少，以滁州地區(qū)為例，近30年來(lái)僅有12次暴雪過(guò)程，最大積雪深度達(dá)? 47 cm，出現(xiàn)在2018年1月28日。在預(yù)報(bào)中對(duì)于準(zhǔn)確預(yù)報(bào)降雪強(qiáng)度和落區(qū)仍是一個(gè)重點(diǎn)和難點(diǎn)，近年來(lái)廣大氣象工作者對(duì)暴雪的天氣氣候特征、天氣學(xué)診斷分析及暴雪形成機(jī)理進(jìn)行了大量分析研究，并取得了很多有益的成果[1-15]。吳曉[16]對(duì)2008年初全國(guó)雨雪冰凍天氣的長(zhǎng)波輻射資料OLR進(jìn)行分析，指出衛(wèi)星OLR資料的等值線圖能較好地反映降水天氣事件，尤其是長(zhǎng)時(shí)間降水的極端天氣氣候事件。胡順起等[17]對(duì)山東省南部一次極端特大暴雪過(guò)程進(jìn)行診斷分析，指出此次極端特大暴雪天氣過(guò)程發(fā)生在回流形勢(shì)下，且OLR 3 h平均低值中心與3 h最大降雪中心存在明顯的負(fù)相關(guān)關(guān)系，對(duì)評(píng)估暴雪災(zāi)害影響范圍起到重要的指示作用。王寧等[18]對(duì)不同觸發(fā)條件下吉林省一次極端暴雪大風(fēng)天氣過(guò)程進(jìn)行了診斷分析。周昆等[19]對(duì)2010年初安徽兩次暴雪過(guò)程進(jìn)行對(duì)比分析，分析了兩者在不同尺度天氣形勢(shì)及各物理量場(chǎng)上的異同之處，并指出雖然近地面氣溫低、濕度小，但是從800 hPa附近向上，環(huán)境溫度下降較快，同時(shí)對(duì)流層低層風(fēng)垂直切變大，雷暴同樣能夠發(fā)生。沐賢俊等[20]對(duì)2008年1月安徽一次大范圍暴雪天氣進(jìn)行了診斷分析，指出中高緯度歐亞大陸大氣環(huán)流異常，冷空氣活動(dòng)頻繁并不斷南下以及副高異常偏北，長(zhǎng)江中下游地區(qū)中低空盛行西南暖濕氣流，形成了連續(xù)的低溫降雪天氣。中低層低渦切變是主要的影響系統(tǒng)，冷平流持續(xù)使近地面層氣溫降至0 ℃以下，有利于降雪的形成和維持，從而造成嚴(yán)重冰雪災(zāi)害。王喜等[21]對(duì)2013年2月18—19日蘇皖中南部區(qū)域暴雪進(jìn)行診斷分析發(fā)現(xiàn)，在有利的大尺度環(huán)流形勢(shì)下，中低層低渦切變線和700 hPa江南西南急流是造成此次大到暴雪的主要影響系統(tǒng)，地面冷空氣是觸發(fā)機(jī)制。此次降雪過(guò)程中的不穩(wěn)定能量主要是由MPV2（濕位渦斜壓頂）斜上升運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的。蔣年沖等[22]對(duì)安徽大別山一次強(qiáng)雨雪天氣過(guò)程降水粒子特征分析，探討了云、降水的形成機(jī)制。

2018年1月3—4日和1月24—28日安徽東部連續(xù)兩次出現(xiàn)暴雪天氣，其中1月3—4日達(dá)特大暴雪，降雪為2008年以來(lái)范圍最大、強(qiáng)度最強(qiáng)、積雪最深的一次降雪過(guò)程，部分地區(qū)積雪深度突破有氣象記錄以來(lái)的歷史極值，鐵路、公路運(yùn)行受到嚴(yán)重影響，教育部門發(fā)布惡劣天氣預(yù)警停課通知，低溫暴雪天氣對(duì)農(nóng)業(yè)、林業(yè)、交通運(yùn)輸和民眾出行等方面產(chǎn)生不利影響，造成了一定的經(jīng)濟(jì)損失。本研究利用常規(guī)氣象觀測(cè)資料、區(qū)域自動(dòng)氣象站降水觀測(cè)資料和NCEP/NCAR1°×1°再分析數(shù)據(jù)及常規(guī)探空數(shù)據(jù)，分析兩次暴雪天氣過(guò)程發(fā)生發(fā)展過(guò)程中水汽輸送和熱力條件以及高低空急流相互作用、濕位渦診斷等特征，以期揭示兩次暴雪天氣的動(dòng)力學(xué)成因及物理機(jī)制差異，為今后提高此類極端暴雪的強(qiáng)度和落區(qū)預(yù)報(bào)以及精細(xì)化水平提供參考。

1? 暴雪時(shí)空分布特征

1月3—4日，安徽省江北普降暴雪到大暴雪，并伴有大風(fēng)降溫，其中東部地區(qū)出現(xiàn)特大暴雪天氣，雨雪范圍廣、降雪強(qiáng)度大、積雪深度深，為2008年以來(lái)最強(qiáng)降雪過(guò)程。全省28個(gè)市縣最大積雪深度在20 cm以上，其中江淮之間東部降雪量超過(guò)50 mm，積雪深度達(dá)30～40 cm，與歷史同期最大積雪深度相比，東部定遠(yuǎn)、鳳陽(yáng)、明光、來(lái)安排在同期歷史第一位，屬一次極端降雪事件。由皖東地區(qū)降雪中心代表站全椒站3 h降水量及氣溫演變可知（圖1a、圖1b），3日凌晨開始出現(xiàn)降雨，14時(shí)后由雨轉(zhuǎn)雪，強(qiáng)降雪時(shí)段為4日2時(shí)至17時(shí)，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，雪強(qiáng)達(dá)4.1 mm/h，整個(gè)過(guò)程累積降雪量57 mm，最大積雪深度達(dá)39 cm，為歷史罕見，且整個(gè)降雪時(shí)段地面氣溫維持在0 ℃左右，并伴有7級(jí)（16.2 m/s）東北大風(fēng)。1月24—28日，安徽再次出現(xiàn)大范圍低溫雨雪冰凍天氣，淮河以北中南部、江淮之間和江南北部普降暴雪，與1月3—4日暴雪過(guò)程相比較，強(qiáng)降雪落區(qū)偏南，降雪強(qiáng)度偏弱，但持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，皖東地區(qū)過(guò)程累計(jì)降雪量17.7～30.3 mm，最大積雪深度19.0 cm。皖東地區(qū)降雪中心代表站滁州站1月24日23時(shí)開始出現(xiàn)降雪（圖2a、圖2b），一直持續(xù)至25日23時(shí)，26日降雪間歇，27日凌晨再次出現(xiàn)降雪，此次過(guò)程最大雪強(qiáng)1.3 mm/h，降雪過(guò)程氣溫維持在-2～-5 ℃。

2? 大尺度環(huán)境背景

2018年1月3—4日極端暴雪過(guò)程是由500 hPa高空槽、700 hPa切變線及西南低空急流、850 hPa低渦切變共同所致的回流形勢(shì)降雪（圖3a）。降雪過(guò)程中貝加爾湖西南至新疆一帶有高空冷渦生成發(fā)展，并與強(qiáng)度為-41 ℃冷中心相伴，四川盆地以東地區(qū)低空輻合系統(tǒng)不斷東移，700 hPa南支槽前西南氣流在3日8時(shí)已達(dá)江淮之間中東部，4日8時(shí)，安徽南部至江淮之間中部的西南低空急流躍增到24 m/s，西南低空急流的發(fā)展維持為暴雪過(guò)程提供了持續(xù)充足的水汽條件，特大暴雪落區(qū)位于700 hPa西南低空急流中風(fēng)速輻合區(qū)內(nèi)，850 hPa降雪過(guò)程期間，從貴州經(jīng)湖南至安徽南部始終維持了一條東-西向的切變線，其兩側(cè)偏南風(fēng)與東南風(fēng)風(fēng)速均在12 m/s以上，東南低空急流是此次暴雪過(guò)程的另一條水汽輸送通道，冷暖空氣劇烈交匯，強(qiáng)暴雪位于850 hPa切變線略偏北2個(gè)緯距范圍。此外，3日8時(shí)起，隨著高空低槽東移，850 hPa鋒區(qū)逐漸南壓至皖北地區(qū)，5 個(gè)緯距內(nèi)溫差達(dá)28 ℃，925 hPa 3日20時(shí)起，從山東半島回流的冷空氣向南直接越過(guò)長(zhǎng)江并逐漸加強(qiáng)，安徽東北風(fēng)均維持在16 m/s以上，925 hPa以下從高緯度回流的冷墊有利于上升氣流的發(fā)生發(fā)展和維持，并且在相態(tài)轉(zhuǎn)換中起重要作用。

1月24—28日降雪過(guò)程是受500、700 hPa低槽及西南低空急流、850 hPa低渦切變影響共同造成（圖3b），不同之處在于降雪開始前24日8時(shí)850～925 hPa渤海北部至東海均為一致的偏北風(fēng)，低層已有明顯的冷空氣侵入，地面圖上，在貝加爾湖以西有一中心值達(dá)1 060 hPa的高壓中心，高壓呈南北向帶狀分布，安徽東部位于高壓前部的偏北氣流中。25日20時(shí)500 hPa南支槽東移，安徽由偏西氣流逐步調(diào)整為處于槽前西南氣流控制，700 hPa安徽東部風(fēng)速達(dá)到20 m/s，暴雪區(qū)位于850 hPa低渦暖切北部東到東北氣流中，925 hPa仍為東北風(fēng)形成的冷墊，中高層的暖濕氣流沿冷墊爬升。此次暴雪過(guò)程前期850 hPa以下先有冷空氣入侵，形成冷墊，而后700 hPa以上暖濕氣流沿此冷墊爬升，冷空氣起到被動(dòng)作用，且環(huán)流經(jīng)向度小，500 hPa短波槽兩次移經(jīng)安徽，降雪持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。

3? 水汽和熱力特征

水汽的供應(yīng)對(duì)暴雪發(fā)生發(fā)展具有重要作用，兩次暴雪過(guò)程的水汽都主要來(lái)自孟加拉灣，由700 hPa南支槽前西南低空急流輸送至安徽東部地區(qū)。暴雪前12 h和暴雪期間、風(fēng)場(chǎng)、水汽通量和假相當(dāng)位溫（θse）的水平分布見圖4a、圖4b。由圖4a可見，2018年1月3—4日暴雪期間江淮之間925 hPa以下受東北偏東氣流控制，850 hPa江淮之間南部至江南風(fēng)速逐漸加大，4日8時(shí)東南急流水汽輸送通道打通，水汽通量大值中心與水汽通量散度中心相配合，向皖東暴雪區(qū)源源不斷輸送水汽，700 hPa上暖式切變線南側(cè)的西南急流也不斷向暴雪區(qū)輸送水汽。且3日20時(shí)起，西南急流伴隨水汽通量的高值區(qū)和假相當(dāng)位溫鋒區(qū)從西南伸向皖東暴雪區(qū)上空一直維持到4日20時(shí)，且暴雪發(fā)生時(shí)皖東處于700 hPa以下上升運(yùn)動(dòng)中心以及700 hPa假相當(dāng)位溫鋒區(qū)中，一直維持到4日20時(shí)后上升運(yùn)動(dòng)區(qū)向東北方向移入江蘇省，假相當(dāng)位溫鋒區(qū)南壓到沿江江南。降雪中心水汽通量、水汽通量散度的時(shí)空剖面見圖5a、圖5b。從圖5a可以看出，3日8時(shí)急流出現(xiàn)前，安徽東部地區(qū)的水汽通量較小，不存在明顯水汽輻合，3日20時(shí)起西南低空急流建立后，暴雪區(qū)上空水汽通量開始增加，4日8時(shí)水汽通量達(dá)最大，增長(zhǎng)到9 g/（cm·hPa·s），并且處于水汽通量輻合大值中心，輻合區(qū)向上延伸至500 hPa，濕層深厚，中心最大水汽通量散度達(dá) -20×10-8 g/（cm2·hPa·s）（圖5c），對(duì)應(yīng)最強(qiáng)降雪時(shí)段。1月24—28日降雪過(guò)程水汽通量大值區(qū)偏南，上升輻合區(qū)中心位置也位于沿江江南，皖東地區(qū)處于上升輻合運(yùn)動(dòng)中心北緣，在強(qiáng)降雪時(shí)段，700 hPa西南急流是主要水汽輸送通道，850～925 hPa水汽輸送很弱，暴雪區(qū)位于700 hPa以下上升運(yùn)動(dòng)中心以及700 hPa假相當(dāng)位溫鋒區(qū)北緣（圖4b），且整個(gè)降雪過(guò)程中，水汽通量（圖5b）和水汽通量散度（圖5d）配合不好，降雪強(qiáng)度明顯較1月3—4日過(guò)程弱。

由兩次暴雪過(guò)程中的冷暖平流變化可見，在2018年1月24—28日暴雪期間，925 hPa以下的低層為東北風(fēng)，在黃海北部至遼寧半島附近有一冷中心，東北風(fēng)向暴雪區(qū)輸送冷平流，但僅近地面存在冷平流，冷空氣淺薄，850 hPa及其以上為西南風(fēng)和偏東風(fēng)輸送的暖平流（圖6a），暖平流區(qū)與垂直上升運(yùn)動(dòng)大值區(qū)相疊加，由方程可知，暖平流有利于上升運(yùn)動(dòng)發(fā)展，在暖平流中心附近上升運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)，有利于產(chǎn)生降水。而1月3—4日暴雪前，700 hPa以下35°N以南為較強(qiáng)暖平流，37°N以北為較強(qiáng)的冷平流，冷暖空氣相向而行，江淮地區(qū)降雪開始后，冷暖空氣在皖東匯合，冷空氣從925 hPa以下低層鍥入，冷平流從北部抵達(dá)32°N附近，暖空氣被抬升，暖平流向北向上發(fā)展，4日20時(shí)在暴雪區(qū)上空850 hPa附近形成大于20 ×10-5 c/s的暖平流中心，垂直方向上溫度平流形成“- + -”的垂直分布，暴雪產(chǎn)生在低層冷平流、高層暖平流相疊置的區(qū)域。在暴雪區(qū)不僅有暖平流產(chǎn)生的上升運(yùn)動(dòng)，還有冷空氣的抬升及冷暖空氣匯合產(chǎn)生的輻合上升運(yùn)動(dòng)，因此上升運(yùn)動(dòng)強(qiáng)（圖6b），降雪強(qiáng)度大。

4? 動(dòng)力特征分析

4.1? 渦度平流演變及螺旋度分布特征

強(qiáng)降雪的出現(xiàn)與低空急流的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。低空急流發(fā)生發(fā)展與高空急流周圍正的渦度平流有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，高空槽前正渦度平流使得低層減壓，產(chǎn)生上升運(yùn)動(dòng)，有利于暴雪發(fā)生發(fā)展?？梢詫?qiáng)降雪區(qū)上空高層正渦度平流增強(qiáng)作為預(yù)報(bào)強(qiáng)降雪發(fā)生發(fā)展的一個(gè)參考依據(jù)[17]。

強(qiáng)降雪發(fā)生前，2日20時(shí)降雪區(qū)域上空900～600 hPa出現(xiàn)弱的正渦度平流（圖7a），但是此時(shí)高層仍為負(fù)渦度平流，低層無(wú)急流出現(xiàn)，降水較弱;3日14時(shí)至4日14時(shí)，降雪區(qū)域上空正渦度平流持續(xù)增強(qiáng)，并一直伸展至200 hPa，在300 hPa有中心值為100×10-5 /s2的大值中心（圖7b），西南低空急流的風(fēng)速超過(guò)20 m/s，暴雪區(qū)位于西南低空急流左前部輻合最大處，24日夜里暴雪區(qū)域上空逐漸變?yōu)樨?fù)渦度平流，西南低空急流減弱，暴雪結(jié)束。在1月24—28日暴雪過(guò)程中同樣出現(xiàn)了隨著降雪增強(qiáng)，降雪區(qū)上空的正渦度平流明顯增強(qiáng)，并伴有西南低空急流產(chǎn)生發(fā)展，降雪增強(qiáng)的現(xiàn)象，區(qū)別在于1月24—28日過(guò)程中高空正渦度平流強(qiáng)度較前次暴雪過(guò)程明顯偏弱（圖7c、圖7d），產(chǎn)生的低空急流也偏弱，降雪強(qiáng)度偏小。由以上分析可看出，高空正渦度平流發(fā)展最強(qiáng)盛時(shí)，對(duì)應(yīng)低層低空急流也最為強(qiáng)盛，降雪也最強(qiáng)，可見低空急流發(fā)生發(fā)展與高空急流周圍正的渦度平流有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，同時(shí)高空槽前正渦度平流使得低層減壓，產(chǎn)生上升運(yùn)動(dòng)，有利于強(qiáng)降雪發(fā)生。

螺旋度是估計(jì)沿風(fēng)暴入流方向的渦度大小及入流強(qiáng)弱對(duì)風(fēng)暴旋轉(zhuǎn)性的貢獻(xiàn)，旋轉(zhuǎn)性與大氣上升下沉密切相關(guān)，也可作為動(dòng)力條件分析。2018年1月24—28日暴雪過(guò)程中，強(qiáng)降雪時(shí)段115°—125°E垂直方向上螺旋度均為正值區(qū)，正值中心位于對(duì)流層中上部300 hPa附近，并且正值區(qū)緊挨著負(fù)值區(qū)（圖7e），但正值中心大于負(fù)值中心，暴雪出現(xiàn)在正負(fù)值中心連線的正值區(qū)等值線高梯度區(qū)中[23];1月3—4日暴雪過(guò)程中（圖7f），強(qiáng)降雪時(shí)段110°—120°E 400 hPa以下為正值區(qū)，350 hPa以上為負(fù)值區(qū)，暴雪區(qū)出現(xiàn)在垂直方向上兩個(gè)螺旋度正負(fù)值中心相疊置的區(qū)域內(nèi)，說(shuō)明產(chǎn)生暴雪的系統(tǒng)內(nèi)存在深厚的旋轉(zhuǎn)上升運(yùn)動(dòng)，這種旋轉(zhuǎn)上升運(yùn)動(dòng)存在于整個(gè)對(duì)流層中。而相同時(shí)刻的渦度場(chǎng)剖面上115°—125°E 900 hPa以上各高度上的渦度全部為正值，而在圖7b上螺旋度垂直方向則表現(xiàn)為一對(duì)正負(fù)值中心，說(shuō)明存在一個(gè)在螺旋度正值區(qū)上升、負(fù)值區(qū)下沉的垂直環(huán)流，暴雪產(chǎn)生在靠近下沉支氣流的上升支中。

4.2? 高低空急流及其作用

為了提高對(duì)急流研究的準(zhǔn)確性和嚴(yán)謹(jǐn)性，采用經(jīng)向風(fēng)速和緯向風(fēng)速確定急流的中心位置和軸線，可以很好地表征低空急流和高空急流[17]。本研究利用緯向風(fēng)分量和經(jīng)向風(fēng)分量來(lái)分析低空急流和高空急流。

從沿118°E的暴雪區(qū)域上空的經(jīng)向風(fēng)（圖8a、圖8b）和緯向風(fēng)分量（圖8c、圖8d）的垂直分布狀況可以看出，3日8時(shí)，暴雪區(qū)域南側(cè)800～1 000 hPa有東風(fēng)急流生成并發(fā)展，中心風(fēng)力極值達(dá)到10 m/s，暴雪區(qū)域北側(cè)200～300 hPa有西風(fēng)急流生成并發(fā)展，中心風(fēng)力極值大于65 m/s;4日2時(shí)（圖8a），高層西風(fēng)急流通過(guò)動(dòng)量下傳使得600～500 hPa西風(fēng)急流風(fēng)速達(dá)到25 m/s，在暴雪區(qū)域上空800 hPa附近出現(xiàn)東風(fēng)急流和西風(fēng)急流風(fēng)向輻合區(qū)。同時(shí)暴雪區(qū)的低層950 hPa以下為弱的北風(fēng)，950 hPa以上為弱的南風(fēng)（圖8c），4日14時(shí)，暴雪區(qū)的上空低層北風(fēng)急流進(jìn)一步發(fā)展，高層200 hPa南風(fēng)風(fēng)速逐漸增大至30 m/s。在暴雪區(qū)域上空900 hPa上下出現(xiàn)南風(fēng)急流和北風(fēng)急流風(fēng)向輻合區(qū)。并且由速度場(chǎng)可以看出，4日2時(shí)暴雪區(qū)上空上升運(yùn)動(dòng)強(qiáng)盛（圖9a），一直發(fā)展到200 hPa，在800 hPa附近中心最大值達(dá)-480×10-3 hPa/s。高低空急流耦合作用形成了垂直方向上的次級(jí)環(huán)流[17]（圖8a方框），暴雪區(qū)位于形成的次級(jí)環(huán)流的上升支中，為暴雪形成提供天氣尺度的上升運(yùn)動(dòng)。4日14時(shí)次級(jí)環(huán)流發(fā)展最強(qiáng)，次級(jí)環(huán)流北側(cè)下沉氣流在低層侵入上升區(qū)，上升區(qū)在高層向北傾斜，暖濕空氣沿著低層干冷空氣墊向上爬升，從而產(chǎn)生強(qiáng)降雪?？梢?，暴雪區(qū)域上方強(qiáng)的經(jīng)向風(fēng)和緯向風(fēng)輻合為強(qiáng)降雪產(chǎn)生創(chuàng)造了很好的動(dòng)力條件，有利于產(chǎn)生大范圍強(qiáng)的上升運(yùn)動(dòng)。1月24—28日過(guò)程中同樣出現(xiàn)了暴雪區(qū)上方經(jīng)向風(fēng)和緯向風(fēng)的輻合區(qū)，但輻合強(qiáng)度相對(duì)較弱，且輻合層低。同時(shí)降雪過(guò)程中，雖然暴雪區(qū)上空也出現(xiàn)了上升運(yùn)動(dòng)區(qū)，但上升運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度較弱，處于強(qiáng)上升運(yùn)動(dòng)中心北側(cè)，未出現(xiàn)閉合次級(jí)環(huán)流圈，動(dòng)力條件較差（圖8b、9b），致使降雪強(qiáng)度偏弱。

5? 降雪機(jī)制對(duì)比分析

對(duì)比兩次強(qiáng)降雪過(guò)程，第一次強(qiáng)降雪過(guò)程出現(xiàn)了雨轉(zhuǎn)雪的天氣（圖10a），第二次過(guò)程則直接降雪（圖10b），強(qiáng)降雪的環(huán)流成因和物理量特征存在一定差異，且降雪機(jī)制也存在不同。第一次降雪過(guò)程開始前3日8時(shí)低層和近地面層溫度較高，850 hPa溫度高于2 ℃，925 hPa溫度6 ℃左右，降水相態(tài)為液態(tài)（雨）。14時(shí)起，500～850 hPa高空槽線逐漸東移，700 hPa以下低空西南急流以及925 hPa超低空急流輸送豐沛水汽，其后水汽壓與飽和水汽壓之比超過(guò)4的頂界迅速下降。期間伴隨著中低層溫度下降。強(qiáng)降雪天氣是由冷空氣造成強(qiáng)降溫的同時(shí)，高空槽后的強(qiáng)西北氣流與高效率的水汽輻合輸送相結(jié)合造成，屬冷流降水。濕位渦（MPV）可以綜合反映大氣動(dòng)力學(xué)和熱力特征的物理量，濕位渦的強(qiáng)迫異常區(qū)與強(qiáng)降雨落區(qū)及移動(dòng)有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。在干絕熱、無(wú)摩擦的大氣運(yùn)動(dòng)中位渦是守恒的，干侵入是激發(fā)冷渦發(fā)生和發(fā)展的動(dòng)力條件之一[18]。第一次強(qiáng)降雪發(fā)生時(shí)，1月4日14時(shí)（圖11a）強(qiáng)降雪中心以西有一個(gè)中心強(qiáng)度達(dá)7×106 （m2·K）/（s·kg）的濕位渦區(qū)，相對(duì)濕度≤30%的干舌位于105°E以東，此時(shí)皖東強(qiáng)降雪區(qū)700 hPa以下MPV<0，表明大氣處于濕對(duì)稱不穩(wěn)定狀態(tài)，也是暖濕氣流所在，濕層深厚，500～700 hPa MPV>0，冷空氣從中層入侵，垂直方向上濕位渦呈“- + -”分布，暖濕氣流北上，冷空氣從中層鍥入，冷暖空氣交匯，這種濕位渦正負(fù)區(qū)疊置的形勢(shì)有利于低層氣旋性輻合的發(fā)展，且從散度與垂直速度場(chǎng)剖面也可看出輻合中心位于850 hPa附近，中心強(qiáng)度為-18×10-5/m，輻散中心位于700 hPa，強(qiáng)度為4×10-5/m，低層輻合、高層輻散形成抽吸作用，此時(shí)皖東出現(xiàn)暖區(qū)強(qiáng)降雪，4日20時(shí)（圖11b）高位渦東移并不斷向?qū)α鲗拥蛯尤肭?，暴雪區(qū)形成上干冷下暖濕大氣層結(jié)，上升運(yùn)動(dòng)維持加強(qiáng)，滁州站降雪強(qiáng)度達(dá)13.8 mm/3 h，此時(shí)400 hPa以下MPV>0，冷空氣從高層至低層大舉入侵，強(qiáng)降雪持續(xù)，其后隨著大濕度區(qū)南壓，干冷空氣大舉侵入，上升運(yùn)動(dòng)減弱，降雪漸止。

而24—27日降雪過(guò)程中從24日20時(shí)起，低層和近地面層溫度都低于0 ℃，降水相態(tài)直接為雪，27日20時(shí)后高空槽逐漸東移過(guò)境，高層轉(zhuǎn)為西北氣流控制，物理量場(chǎng)也隨之發(fā)生改變，散度場(chǎng)轉(zhuǎn)為中低層輻散、高層輻合;垂直運(yùn)動(dòng)場(chǎng)轉(zhuǎn)為弱下沉氣流，水汽通量也明顯減小，期間伴隨著中低層溫度下降，相對(duì)冰面過(guò)飽和現(xiàn)象主要在低層，過(guò)冷水較弱，降雪強(qiáng)度弱（圖10b）。在27日2時(shí)（圖11c）降雪發(fā)生前皖東地區(qū)400 hPa以下MPV>0，中低層已有干冷空氣入侵，為冷區(qū)降雪，暴雪區(qū)以西形成11×106 （m2·K）/（s·kg）的高位渦區(qū)且高層有干舌配合，皖東地區(qū)750 hPa以下處于相對(duì)濕度≤60%的干區(qū)，水汽條件較差，27日14時(shí)（圖11d）暖濕氣流北抬，同樣形成上干冷下暖濕的層結(jié)，但上升運(yùn)動(dòng)條件明顯偏弱，20時(shí)后隨著高位渦不斷東移，600 hPa以上高位渦配合干舌下伸，降雪減弱。兩次過(guò)程不同之處在于前次強(qiáng)降雪過(guò)程先有中低層暖濕氣流北上，而后強(qiáng)冷空氣從中層鍥入，濕層深厚，上升運(yùn)動(dòng)強(qiáng)，垂直方向上濕位渦呈“- + -”分布形勢(shì)，中低層大氣處于濕對(duì)稱不穩(wěn)定狀態(tài)，為暖區(qū)強(qiáng)降雪，主要降雪機(jī)制是輻合抬升，由于暖濕氣流在冷墊上滑行降溫，逆溫強(qiáng)，降雪強(qiáng)度大;而第二次暴雪過(guò)程先有冷空氣從低層侵入，而后中高層暖濕氣流北上，垂直方向上位渦為正值，以穩(wěn)定性冷區(qū)降雪為主，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，干冷空氣受底層抬升作用，使水汽飽和，凝結(jié)成雪，屬非典型性冷平流降雪。

6? 小結(jié)

1）高空冷槽配合中低層低渦切變發(fā)展引發(fā)了安徽東部?jī)纱螐?qiáng)降雪過(guò)程，700 hPa西南低空急流帶作為主要水汽輸送通道將孟加拉灣充沛水汽源源不斷輸送至暴雪區(qū)，異常的水汽通量大值中心與水汽通量散度中心相配合是產(chǎn)生極端強(qiáng)降雪的重要原因。同時(shí)兩次強(qiáng)降雪在動(dòng)力條件、干侵入特征及鋒生過(guò)程等形成機(jī)理方面有所不同。

2）1月3—4日大暴雪過(guò)程先有中低層暖濕氣流北上，而后強(qiáng)冷空氣從中層鍥入，濕層深厚，上升運(yùn)動(dòng)強(qiáng)，垂直方向上濕位渦呈“- + -”分布形勢(shì)，中低層大氣處于濕對(duì)稱不穩(wěn)定狀態(tài)，為暖區(qū)強(qiáng)降雪，主要降雪機(jī)制是輻合抬升，由于暖濕氣流在冷墊上滑行降溫，逆溫強(qiáng)，降雪強(qiáng)度大。

3）1月24—28日屬非典型性冷平流降雪，低層先有冷空氣南下，中低層溫度下降顯著，而后中高層暖濕氣流北上，干冷空氣受底層抬升使水汽飽和而直接降雪。垂直方向上位渦為正值，以穩(wěn)定性冷區(qū)降雪為主，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。強(qiáng)降雪過(guò)程對(duì)冰面過(guò)飽和現(xiàn)象主要在低層，過(guò)冷水較弱，降雪強(qiáng)度不極端。

4）垂直螺旋度對(duì)于兩次暴雪過(guò)程落區(qū)和強(qiáng)度具有很好指示意義。1月3—4日強(qiáng)暴雪過(guò)程暴雪區(qū)位于垂直方向上螺旋度正負(fù)值中心相疊置的區(qū)域，產(chǎn)生在靠近下沉支氣流的上升支中;1月24—28日暴雪區(qū)出現(xiàn)在螺旋度正負(fù)值中心連線的正值區(qū)的等值線高梯度區(qū)中。

5）兩次強(qiáng)降雪過(guò)程中低空急流發(fā)生發(fā)展與高空急流周圍正的渦度平流都有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，存在暴雪區(qū)上方經(jīng)向風(fēng)和緯向風(fēng)的輻合區(qū)，輻合強(qiáng)弱與降雪強(qiáng)度相對(duì)應(yīng)。1月3—4日強(qiáng)降雪過(guò)程中高低空急流耦合形成垂直方向上次級(jí)環(huán)流，暴雪區(qū)位于形成的次級(jí)環(huán)流的上升支中，動(dòng)力抬升輻合強(qiáng)。

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