駐馬店市一次罕見特大暴雪過程診斷分析

王政

摘 要：本文利用MICAPS常規(guī)資料、多普勒雷達產(chǎn)品，對2018年1月3日發(fā)生在駐馬店的特大暴雪過程進行形勢場、物理量、雷達產(chǎn)品分析，得出“天南地北”是駐馬店暴雪的典型流場配置。低層?xùn)|北急流的建立提供了溫度條件和水汽補充。西南暖濕氣流輻合區(qū)與降水帶的分布基本一致，逆溫層、高層輻散與低層輻合、高層正渦度與低層負渦度的垂直結(jié)構(gòu)提供了動力條件。暴雪區(qū)出現(xiàn)在正渦度平流的右前方，正渦度平流中心加強時，暴雪出現(xiàn)一個增幅期且正渦度平流區(qū)先于暴雪出現(xiàn)，這對暴雪產(chǎn)生有先兆指示意義。高層輻散、低層輻合的垂直結(jié)構(gòu)先于暴雪發(fā)生，也有一定指示意義。

關(guān)鍵詞：暴雪;影響系統(tǒng);動力機制;回波特征;對比

Abstract： This paper used conventional MICAPS data and Doppler radar products to analyze the situation field， physical quantities， and radar products of the blizzard process that occurred in Zhumadian on January 3， 2018， and concluded that "the Flow Field Configuration of Top South Airflow and Lower the North Airflow" was a typical flow field configuration of Zhumadian Blizzard. The establishment of the lower northeast jet provided temperature conditions and water vapor replenishment. The distribution of the convergent area of warm and humid airflow in southwest China was basically consistent with that of the precipitation zone， the vertical structure of inversion layer， high-level divergence and low-level convergence， high-level positive vorticity and low-level negative vorticity provide dynamic conditions. The blizzard area appeared to the right of the positive vorticity advection， when the positive vorticity advection center was strengthened， there was a period of increase in the blizzard and the positive vorticity advection zone appears before the blizzard， which had a precursory indication for the occurrence of blizzard. The vertical structure of high-level divergence and low-level convergence preceded the occurrence of blizzard， and it also had certain significance.

Keywords： blizzard;influence system;dynamic mechanism;echo characteristics;comparison

暴雪是我國常見的災(zāi)害性天氣之一，會嚴重影響當?shù)氐慕煌?、農(nóng)業(yè)、群眾生活。廣大氣象工作者對暴雪天氣的氣候特征、環(huán)流形勢、暴雪成因和形成機理做了大量的研究[1-7]，并取得了很多有價值的成果。趙桂香等[8]認為，通過數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品分析形勢演變和物理量診斷分析，不僅可以提前12～24 h進行暴雪預(yù)報，而且可以判斷暴雪的持續(xù)或加強。2018年1月3日和2018年1月24日，河南省南部出現(xiàn)了兩次大范圍的強降雪天氣，豫南部分地區(qū)出現(xiàn)了特大暴雪過程，這兩次降雪過程都具有范圍廣、強度大、持續(xù)時間長、積雪深度厚的特點，分析兩次過程發(fā)現(xiàn)，其環(huán)流背景相同，但是降雪大致區(qū)的位置截然不同，多站日降雪量突破1月歷史極值。本文通過對此次特大暴雪過程進行綜合分析，分析兩次過程降雪位置不同的決定性因素，試圖找出對暴雪預(yù)報有參考價值的信息，更好地為駐馬店的防災(zāi)減災(zāi)工作服務(wù)。

1 過程實況及特點

受較強冷空氣和暖濕氣流共同影響，2018年1月3日08：00—2018年4日20：00，駐馬店市出現(xiàn)一次大暴雪過程，3日早晨開始降雪，主要的降雪時段集中在3日白天到4日白天。本次過程累計降雪量為27～42 mm，平均過程降雪量為33.1 mm。如表1所示，駐馬店十個縣區(qū)除確山外，均達到大暴雪標準，駐馬店站1月3日08：00至4日08：00 24 h降雪量為34.4 mm，突破有資料記錄以來該時段降雪量歷史極值，小時最大降雪強度為2.1 mm。

2 形勢場分析

上下層流場配置情況為：中層的西南暖濕急流疊加在低層?xùn)|北急流之上，加大了垂直切變，屬于典型暴雪“天南地北”的流場配置。

降水開始前，2日08：00，500 hPa在東北到日本海地區(qū)有一橫槽，不斷分裂冷空氣南下，中緯度環(huán)流平直，南支槽不斷發(fā)展東移。700 hPa存在低渦、切變線，并緩慢南壓，系統(tǒng)的停滯少動是造成此次大暴雪的原因之一。西南急流為降水提供源源不斷的水汽和不穩(wěn)定能量，切變線提供了動力輻合條件。700 hPa以下，整個河南都處在高濕區(qū)中，大部分站點[T]-[Td]≤4 ℃。850 hPa和925 hPa上，東北風低空急流的建立將東海的水汽輸送到豫南地區(qū)，豫南為東北風和偏東風的輻合區(qū)，為降水提供冷墊，700 hPa及以上的暖濕氣流在此冷墊上爬升，低層冷墊的形成為暴雪的產(chǎn)生提供了溫度條件，使降水穩(wěn)定為雪。同時，低空來自東北的急流為暴雪的發(fā)生提供較好的水汽補充。地面圖上，蒙古高壓穩(wěn)定，冷空氣不斷南擴，河南處在高壓底部強盛的東北氣流里。

3 高層輻散、低層輻合

3.1 渦度場分析

分析3日08：00 500 hPa形勢場和渦度場，3日08：00，河南位于500 hPa槽前大片正渦度區(qū)內(nèi)，中心數(shù)值達到20×10-10s-1，預(yù)示著槽將進一步發(fā)展、加強;4日08：00，槽前正渦度平流維持并加強，其中心數(shù)值增加至60×10-10s-1，對應(yīng)著4日白天強降雪仍將維持。5日08：00，河南西部、南部處在負渦度區(qū)，動力條件減弱，該地區(qū)降雪趨于減弱結(jié)束。從500 hPa渦度平流來看，對應(yīng)槽前一直維持較強的正渦度平流區(qū)，暴雪區(qū)出現(xiàn)在正渦度平流的右前方，正渦度平流中心加強時，暴雪出現(xiàn)一個增幅期，且正渦度平流區(qū)先于暴雪出現(xiàn)。這對判斷西風槽是否發(fā)展，產(chǎn)生暴雪有先兆指示意義。

3.2 散度場分析

分析散度場演變特征，3日08：00，暴雪區(qū)上空300 hPa出現(xiàn)一個輻散區(qū)，而低空850 hPa存在一個輻合區(qū)。3日20：00高層輻合、低層輻散都在加強，暴雪區(qū)上空300 hPa輻散中心數(shù)值為6×10-6s-1，850 hPa輻合中心值達到-4×10-6s-1，這種高層輻散、低層輻合的垂直結(jié)構(gòu)一直維持到4日20：00。高層輻散的抽吸作用加強了暖濕氣流的上升運動，是觸發(fā)不穩(wěn)定能量釋放的重要啟動機制。 高層輻散、低層輻合的垂直結(jié)構(gòu)為降雪提供了動力條件，而且這種結(jié)構(gòu)先于暴雪發(fā)生，對暴雪的預(yù)報有一定的指示意義。

4 水汽條件

大暴雪的發(fā)生需要充足的水汽供應(yīng)，分析3日08：00—4日08：00水汽通量和水汽通量散度可知，開始時，700 hPa水汽通量大值區(qū)在信陽、南陽、駐馬店，隨后向北逐漸加強。850 hPa上水汽通量散度輻合區(qū)也由南逐漸北擴，強降雪時段和位置與700 hPa上水汽通量和850 hPa上水汽通量散度輻合區(qū)一致。

5 探空條件分析

本文選取離暴雪中心最近的南陽探空站，分析本次大暴雪天氣過程的大氣層結(jié)和穩(wěn)定度特點。

如圖1（a）所示，3日08：00，850 hPa以下為東北風，700 hPa以上為西南風，垂直風切變非常強，500 hPa以下風向隨高度順轉(zhuǎn)有暖平流，濕層較為深厚。850 hPa以下存在弱的逆溫層，0 ℃高度維持在500 m左右。

如圖1（b）所示，3日20：00，700 hPa以上依舊為西南急流，850 hPa以下為東北急流，依舊存在強垂直風切變，整層溫度都在0 ℃以下，為降雪提供了充分的氣溫條件，1 000 hPa溫度降至-3 ℃，逆溫層變厚，氣壓保持在850～925 hPa。

6 溫度層分析

850 hPa上-4℃線的位置對駐馬店降雪預(yù)報具有較好的指示意義，降雪前，隨著強冷空氣的不斷滲入，駐馬店上空的溫度不斷下降。從3日08：00 850 hPa溫度場上來看，駐馬店大部分地區(qū)受-4 ℃線控制，925 hPa上駐馬店在-2 ℃線到-4 ℃線之間，地面圖上駐馬店的溫度維持在0 ℃左右，降雪前，地面溫度已經(jīng)降下來，因此此次降雪過程無相態(tài)轉(zhuǎn)換，導(dǎo)致積雪深度比較深。

7 多普勒雷達特征分析

分析3日15：00駐馬店雷達1.5°仰角基本反射率圖，如圖2（a）所示，此次降雪回波為層狀云降水回波?；痉瓷渎室蜃訌姸茸畲鬄?0 dBZ左右。

從圖2（b）可以看到，強降雪時段零速度線變?yōu)镾形，說明風隨高度順時針旋轉(zhuǎn)，有暖平流。零速度線兩側(cè)出現(xiàn)了“牛眼”結(jié)構(gòu)，表明風離雷達中心呈先遞增、后減小的趨勢。

8 相似流暢配置下暴雪量級、落區(qū)卻相差很大的兩次降雪過程對比

結(jié)合2018年1月3—5日暴雪過程、2018年1月24—25日暴雪過程，進行相似流暢配置下暴雪量級、落區(qū)卻相差很大的兩次降雪過程對比分析。

8.1 實況對比

2018年1月3—5日暴雪過程主要降雪時段集中在3日白天到4日白天，如圖3（a）所示，過程降雪量最大值在駐馬店、信陽。

2018年1月24—25日暴雪過程主要降雪時段集中在24日夜間到25日白天，如圖3（b）所示，過程降雪量較2018年1月3—5日暴雪過程偏小，最大值在信陽南部地區(qū)。

8.2 兩次暴雪過程分析

兩次暴雪過程的相同點如下：從大的環(huán)流形勢和上下層配置來看，兩次過程均在中高緯有一橫槽，不斷分裂冷空氣南下，中緯度環(huán)流平直，多南支槽活動。700 hPa上存在低渦切變線、西南暖濕急流，850 hPa和925 hPa上的東北急流提供充足水汽和冷墊作用，中層的暖濕急流沿著冷墊爬升疊加在東北急流上，兩次過程都屬于“天南地北”的流場配置。

造成兩次暴雪過程駐馬店降雪量級不同的原因如下：兩次過程的水汽條件都比較好，通過與實況對比發(fā)現(xiàn)，西南暖濕氣流的輻合區(qū)與降水帶的分布基本一致，強度變化也與雨雪強度的變化一致。2018年1月3—5日暴雪過程西南急流強輻合帶位于沿淮地區(qū)，2018年1月24—25日暴雪過程西南急流的強輻合帶位于“宜昌-武漢-合肥-南京”江淮一帶，江淮地區(qū)對應(yīng)了700 hPa暖濕急流輻合區(qū)，也是850 hPa及以下的東風急流區(qū)，是動力抬升和水汽條件最好的區(qū)域。2018年1月3—5日暴雪過程強降雪主要集中在河南省的信陽、駐馬店，25日強降雪主要集中在江淮地區(qū)，這也是河南省降雪整體較2018年1月3—5日暴雪過程偏弱的原因。

9 此次大暴雪過程預(yù)報著眼點

一是環(huán)流形勢。中高緯度維持橫槽，不斷分裂冷空氣南下，中緯度環(huán)流平直，南支槽發(fā)展東移，槽前西南氣流與冷空氣在河南中部、南部交匯，這種形勢維持時間較長，使得暴雪區(qū)主要集中在黃河以南地區(qū)。二是垂直風切變大。中層的西南暖濕急流疊加在低層?xùn)|北急流之上，850 hPa以下是東北風，850 hPa以上是西南風，加大了垂直切變，屬于典型暴雪“天南地北”的流場配置。三是濕層深厚。水汽輸送好，850 hPa和925 hPa的東北急流，700 hPa的西南暖濕急流在駐馬店上空交匯，帶來了源源不斷的水汽輸送，從整個降雪過程的探空曲線可以看到，400 hPa以下大氣都極為近飽和，從地面到高空都處在一個深厚的濕層中，為大暴雪的發(fā)生提供了水汽條件。

存在逆溫層，3日08：00，850 hPa以下已經(jīng)開始出現(xiàn)逆溫，850 hPa以下東北急流帶來的冷空氣形成冷墊，700 hPa上的西南氣流帶來暖濕空氣，這是形成逆溫層的原因，3日20：00逆溫層進一步加厚，整層氣溫都低于0 ℃，這對降水穩(wěn)定為雪起到?jīng)Q定性作用。在降雪前，冷空氣已經(jīng)影響駐馬店，根據(jù)駐馬店雨雪轉(zhuǎn)換指標，850 hPa上，駐馬店位于-2 ℃線到-4 ℃線之間，此次降雪過程無相態(tài)轉(zhuǎn)換，從剛開始降水就穩(wěn)定為雪，導(dǎo)致積雪深度比較大。

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