2018年10月烏魯木齊暴雪過程鋒面分析

李 娜，李如琦，秦 賀，于碧馨，趙鳳環(huán)

（新疆氣象臺，新疆 烏魯木齊830002）

暴雪是新疆的主要災(zāi)害天氣之一。近些年來，國內(nèi)學(xué)者在對降雪天氣診斷分析中發(fā)現(xiàn)，鋒面是暴雨雪常見的天氣系統(tǒng)之一，鋒面活動中伴有鋒生（消）現(xiàn)象，鋒生函數(shù)作為一個綜合性的物理量，既考慮了大氣的動力特征也考慮了熱力特征，函數(shù)大值區(qū)與鋒區(qū)位置重合，可作為診斷鋒面強(qiáng)度及時空分布特征的重要指標(biāo)[1-2]。楊金錫等[3]用梅雨鋒生函數(shù)公式計(jì)算了1981年淮河流域一次靜止鋒的生消演變過程，指出鋒生函數(shù)大值帶與降雨區(qū)配合較好，鋒生大值帶中也存在多個強(qiáng)中心，鋒生過程在降雪天氣中具有重要作用[4-6]。對于鋒生動力的研究，朱乾根[7]認(rèn)為，鋒生造成水平位溫梯度隨時間增加，使得熱成風(fēng)平衡破壞，根據(jù)地轉(zhuǎn)偏差與加速關(guān)系，形成垂直于鋒區(qū)中暖區(qū)上升、冷區(qū)下沉的次級環(huán)流，勵申申等[8]對梅雨鋒暴雨過程的診斷分析，認(rèn)為1991年7月暴雨過程中鋒生環(huán)流為熱力正環(huán)流，它與低空急流出口區(qū)的橫向反環(huán)流合并加強(qiáng)了低層上升運(yùn)動，高空反環(huán)流與低層梅雨鋒橫向環(huán)流疊加形成的深厚上升運(yùn)動是有利的動力學(xué)條件。目前，對于新疆暴雪的研究也表明，高低空急流、強(qiáng)鋒區(qū)、強(qiáng)輻散抽吸及充足的水汽是導(dǎo)致暴雪的必要條件[9-16]，劉晶等[17]對新疆暴雪天氣中鋒生、鋒面特點(diǎn)進(jìn)行研究，張淑芬等[18]利用假相當(dāng)位溫和鋒生函數(shù)分析冷暖鋒的垂直結(jié)構(gòu)，陳濤等[19]也指出北疆大暴雪過程中地形前暖平流增強(qiáng)伴有清楚的鋒生。前期研究為探究新疆鋒面暴雪提供了思路和方法，但對鋒生過程、鋒面結(jié)構(gòu)的認(rèn)知仍較匱乏。2018年10月17日13時—18日18時（北京時，下同）烏魯木齊出現(xiàn)了累計(jì)降水量35.5 mm的罕見大暴雪天氣，鋒生過程明顯，本文將借鑒前期研究方法和思路，利用常規(guī)觀測、NCEP/NCAR再分析資料并結(jié)合風(fēng)廓線雷達(dá)觀測資料的應(yīng)用，對此次大暴雪的鋒生、鋒面結(jié)構(gòu)的演變特征進(jìn)行診斷，分析鋒生過程中的動力和水汽條件特征，以期提高對新疆冷鋒暴雪的認(rèn)識，為實(shí)際預(yù)報提供參考。

1 資料方法及降雪實(shí)況

1.1 資料方法

本文使用2018年10月17—18日常規(guī)觀測資料、0.25°×0.25°NCEP/NCAR每日4次再分析資料，計(jì)算暴雪過程中的溫度平流、垂直運(yùn)動、鋒生函數(shù)及假相當(dāng)位溫等要素，分析暴雪天氣中冷鋒強(qiáng)度演變及垂直結(jié)構(gòu)、垂直環(huán)流等特征，并結(jié)合風(fēng)廓線雷達(dá)中（工作頻率1280 MHz，波長0.234 m，最大探測高度3～6 km）風(fēng)、相對濕度的精細(xì)觀測資料總結(jié)鋒面特征判識。

鋒生是指鋒區(qū)內(nèi)溫度或位溫梯度增強(qiáng)的過程，通常定義鋒生函數(shù)為：

F＞0 時鋒生，F(xiàn)＜0 時鋒消[18]。

1.2 降雪實(shí)況

2018年10月17 日13時—18日18時，烏魯木齊出現(xiàn)首場雨轉(zhuǎn)雪天氣，主城區(qū)累計(jì)降水量為35.5 mm（圖1a），最大積雪深度20 cm。17日13時開始降雨，很快轉(zhuǎn)為雨夾雪，17時后轉(zhuǎn)雪，至18日18時降雪結(jié)束，17日20時—18日20時日降水量為26.1 mm（日降水量歷史第三），為大暴雪（新疆降雪標(biāo)準(zhǔn)，日降雪量＞24.0 mm），雪強(qiáng)峰值為2.8 mm·h-1（18日12—13時）（圖1b）。

本次大暴雪持續(xù)時間長、落區(qū)集中、累計(jì)雪量大，是“2018年新疆十大氣候事件之一”。暴雪導(dǎo)致市區(qū)道路擁堵、樹枝斷裂、大面積停水停電、航班延誤，居民生活和出行受到極大的影響。

2 環(huán)流形勢演變

500 hPa上，16日歐亞范圍內(nèi)為經(jīng)向環(huán)流，歐洲高壓脊北伸至70°N，脊頂較歷年同期偏北4個緯距，脊前強(qiáng)的北風(fēng)帶引導(dǎo)新地島冷空氣南下在西西伯利亞堆積，冷中心增強(qiáng)至-36℃，西西伯利亞低槽南壓至中亞南部35°N，槽底較歷年同期偏南10個緯距，中亞槽建立，槽前等溫線和等高線密集，鋒區(qū)增強(qiáng)；17日白天隨著歐洲脊東南衰退，中亞槽分裂為南北兩段，北段由西西伯利亞迅速東移北上，南段移至巴爾喀什湖至西天山一線并分裂短波東移影響天山北坡，20時烏魯木齊上空偏南風(fēng)增強(qiáng)至24 m/s，02時以后短波移出新疆；17日夜間持續(xù)的脊前強(qiáng)冷平流輸送使南段低槽發(fā)展形成閉合冷渦，在烏拉爾山干冷空氣南下的推動下東移，18日08時低渦開始影響烏魯木齊，隨后逐漸東移并減弱為槽，20時冷空氣主體移出烏魯木齊（圖2）。700～850 hPa，17日20時低槽位于塔里木盆地上空，形成了明顯的后傾槽形勢，偏南風(fēng)轉(zhuǎn)為偏北風(fēng)并增強(qiáng)至10～12 m·s-1，低空偏北急流是大暴雪的觸發(fā)因子[15]。地面冷高壓由巴爾喀什湖附近以偏西路徑影響新疆，17日14時冷高壓前沿進(jìn)入天山造成地面加壓，冷鋒移至烏魯木齊轄區(qū)并維持近30 h。此次強(qiáng)降雪發(fā)生在中亞低槽為“后傾槽”環(huán)流形勢和低空西北氣流與中層西南急流疊加的有利環(huán)流背景下，低槽、地面冷鋒等共同作用。本文將重點(diǎn)通過分析降雪過程中的鋒面結(jié)構(gòu)及其演變特征探討其與強(qiáng)降雪的關(guān)系。

圖1 2018年10月17日13時—18日18時烏魯木齊降雪分布（a，單位：mm）及2018年10月17日13時—18日18時烏魯木齊站逐時降雪量（柱狀，單位：mm）、溫度（黑實(shí)線，單位：℃）（b）

3 冷鋒變化及垂直結(jié)構(gòu)特征

3.1 烏魯木齊的鋒生過程

通過分析鋒生函數(shù)（圖3），探究本次冷鋒演變特征及其對降雪的作用。降雪前17日08時500 hPa鋒區(qū)進(jìn)入烏魯木齊上空開始出現(xiàn)鋒生，由于短波冷空氣作用，低層鋒區(qū)發(fā)展，14時700 hPa附近出現(xiàn)鋒生，中心值為 0.9×10-14K·（m·s）-1，降水開始。 14—20時鋒生不斷加強(qiáng)，鋒區(qū)中心增強(qiáng)（中心值為1.3×10-14K·（m·s）-1） 并抬升至 600 hPa， 鋒面伸展至500 hPa附近，小時雨（雪）強(qiáng)增強(qiáng)，均超過 1 mm·h-1。18日02—08時短波東移，烏魯木齊出現(xiàn)短暫的鋒消過程，降雪強(qiáng)度亦隨之減弱。18日由于低渦東移冷空氣主體影響，烏魯木齊450 hPa以下出現(xiàn)更強(qiáng)的鋒生過程，強(qiáng)鋒生區(qū)集中在低層，14時700 hPa為鋒生中心（1.3×10-14K·（m·s）-1），降雪強(qiáng)度再次加強(qiáng)，13 時雪強(qiáng)達(dá)峰值（2.8 mm·h-1），20 時后低槽移出烏魯木齊，伴隨鋒消冷鋒減弱，降雪結(jié)束。此次天氣，烏魯木齊經(jīng)歷了兩次鋒生過程，鋒生時雪（雨）強(qiáng)大。

圖2 500 hPa高度場（實(shí)線，單位：dagpm）、溫度場（虛線，單位：℃）、風(fēng)場（風(fēng)羽，單位：m·s-1）

圖3 2018年10月17日08時—18日20時烏魯木齊鋒生函數(shù)時間—高度剖面

3.2 冷鋒的垂直結(jié)構(gòu)變化

經(jīng)典鋒面理論指出，斜壓結(jié)構(gòu)的鋒區(qū)內(nèi)位溫線密集且與等溫線正交，鋒區(qū)基本沿著等位溫線的方向，假相當(dāng)位溫θse能夠綜合表征大氣溫濕特征[20]，可結(jié)合θse場和溫度場（T）來確定鋒區(qū)的位置和垂直結(jié)構(gòu)，沿暴雪區(qū)垂直于鋒面的87.5°E做θse和T垂直經(jīng)向剖面（圖4）。17日08時等θse線為水平方向分布，垂直梯度大，水平梯度小。14時降雪開始（圖4a），北疆低層偏北風(fēng)和冷空氣由于地形強(qiáng)迫抬升，在天山北坡上空形成隨高度向南傾斜的等溫線密集帶，42.5°～43.75°N 區(qū)域 600 hPa 以下等 θse線抬升，垂直梯度減小，形成隨高度略向北傾斜的密集而陡立的帶狀區(qū)域，在此區(qū)域等溫線、等θse線密集且正交，為鋒區(qū)位置。隨后冷空氣不斷在天山北坡堆積和加強(qiáng)，鋒區(qū)增強(qiáng)，高度伸展至500 hPa，此時烏市鋒生且降雪強(qiáng)度增強(qiáng)，16時雪強(qiáng)為2.2 mm·h-1。20時500、850 hPa出現(xiàn)短暫急流區(qū)，鋒區(qū)位于急流右側(cè)，動力、熱力條件都加強(qiáng)，θse線密度帶再一次加強(qiáng)且與水平夾角變大，鋒區(qū)的強(qiáng)度和斜壓性增強(qiáng)，烏魯木齊鋒強(qiáng)生，小時雪強(qiáng)持續(xù)≥1 mm。18日02時后，冷空氣減弱，θse密集度減小指示鋒區(qū)減弱，對應(yīng)著烏魯木齊鋒消過程，降雪強(qiáng)度減弱。18日08時（圖4b），中低層濕冷空氣主體到達(dá)中天山，天山北坡爬升而后沿南疆暖氣團(tuán)坡面抬升，等溫線再次發(fā)展成為隨高度向南傾斜的密集帶，θse線也更加密集陡立，鋒區(qū)伸展高度至550 hPa，冷鋒再次加強(qiáng)并呈帶狀準(zhǔn)垂直分布，上升運(yùn)動增強(qiáng)，降雪持續(xù)。θse的演變特征能夠很好地表征烏魯木齊鋒生（消）過程，對降雪（雨）強(qiáng)度預(yù)報有一定的指示意義。

3.3 冷鋒形成的動力及熱力條件

影響鋒生的要素不同，如梅雨鋒為溫度、濕度、風(fēng)場的共同作用[1]，前文分析鋒生時存在明顯的溫度密集帶，溫度分布對鋒生有重要作用。此次天氣過程冷暖空氣交匯主要發(fā)生在對流層中低層。17日14時700 hPa至地面西北風(fēng)輸送冷平流，在41°～45°N區(qū)域堆積形成濕冷墊，中高層偏南氣流攜帶暖濕空氣沿濕冷墊爬升至800～600 hPa，烏魯木齊上空為低層西北氣流與中高層西南氣流疊加，增強(qiáng)風(fēng)場輻合及垂直切變，有利于垂直上升運(yùn)動及冷暖交匯，是鋒生有利的動力和熱力條件，溫度平流梯度、風(fēng)場輻合、垂直切變區(qū)有明顯鋒生（圖5a）。20時700 hPa西北風(fēng)增強(qiáng)，加強(qiáng)了42°～44°N的風(fēng)速輻合，冷平流進(jìn)一步發(fā)展至700 hPa，溫度梯度大值區(qū)和垂直切變也被抬升，熱力、動力條件更有利，鋒生加強(qiáng)并發(fā)展至500 hPa，鋒生中心位于冷暖梯度大值帶中（圖5b）。此次冷鋒是溫度和風(fēng)場共同作用，逐漸形成準(zhǔn)垂直帶狀結(jié)構(gòu)。

圖4 87.5 °E θse（黑實(shí)線，單位：K）、溫度（紅點(diǎn)線，單位：℃）和鋒區(qū)邊界（粗黑實(shí)線）的剖面

圖5 87.5°E溫度平流和鋒生函數(shù)剖面（a，b）和700 hPa溫度平流和鋒生函數(shù)分布（c，d）

鋒生中心位于700 hPa溫度平流密集帶，利用700 hPa溫度平流及鋒生函數(shù)，直觀分析此次冷鋒的演變特征。17日14時冷空氣前端擴(kuò)散東移，一支冷平流（中心值為-9×10-5K·s-1）進(jìn)入伊犁州，將暖平流推至中天山，溫度平流密集區(qū)為鋒生區(qū)（2×10-14K·（m·s）-1），此時東北—西南向冷鋒位于伊犁州，鋒生中心伊寧雪強(qiáng)達(dá)1.3 mm·h-1。14—20時中亞長波槽分裂東移冷空氣補(bǔ)充，700 hPa冷平流中心增至-12×10-5K·s-1，中天山溫度平流梯度加強(qiáng)，鋒生值為3.5×10-14K·（m·s）-1，鋒面發(fā)展，烏魯木齊位于最強(qiáng)鋒區(qū)（圖5c），雪（雨）強(qiáng)度大，小時雪（雨）強(qiáng)≥1 mm·h-1，6 h降水量達(dá)9.4 mm。18日02—08時，冷暖交匯劇烈區(qū)位于伊犁州，鋒生正值中心（3.5×10-14K·（m·s）-1）位于新源縣附近，出現(xiàn)強(qiáng)降雪（峰值為1.0 mm·h-1），中天山冷平流減弱，烏魯木齊上空鋒生值轉(zhuǎn)為負(fù)，鋒面和降雪減弱。18日08—20時，冷渦東移北上，冷空氣主體東移與中天山相對更暖的空氣團(tuán)再次對峙，鋒區(qū)兩側(cè)溫度梯度再度增大，鋒生增強(qiáng)，冷鋒發(fā)展（圖5d），小時雪強(qiáng)再次≥1 mm·h-1，降雪量為17.8 mm。

綜上所述，烏魯木齊經(jīng)歷了兩次鋒生過程，鋒生時雪強(qiáng)大，冷鋒在維持過程中，坡度增大，斜壓性增強(qiáng)，為降雪強(qiáng)度的增大提供了非常有利的動力條件。低層冷濕空氣在地形和低層暖空氣共同強(qiáng)迫下爬升至600 hPa，對鋒生提供熱力、動力條件，700 hPa溫度平流密集區(qū)的演變表征著鋒面位置、強(qiáng)度變化，鋒生中心對降雪中心預(yù)報有一定指示意義。

4 暴雪區(qū)的動力和水汽條件

4.1 垂直運(yùn)動與次級環(huán)流

根據(jù)動力鋒生理論，由于地轉(zhuǎn)偏差在鋒區(qū)內(nèi)外分布不均，低層鋒區(qū)暖邊界處有地轉(zhuǎn)偏差輻合，相應(yīng)上空有地轉(zhuǎn)偏差輻散，引起上升運(yùn)動，與之相反，冷邊界高層有地轉(zhuǎn)偏差輻合，低層有地轉(zhuǎn)偏差輻散，引起下沉運(yùn)動[19]。為了分析暴雪過程中冷鋒兩側(cè)的垂直環(huán)流，沿暴雪區(qū)87.5°E做垂直經(jīng)向剖面（圖6）。17日08時，低層偏北冷濕氣流遇山后強(qiáng)迫抬升形成上升運(yùn)動與南疆北上的暖干氣流在42.5°N上空相遇輻合時部分下沉，使溫度梯度加大，動力和熱力作用出現(xiàn)鋒生，鋒區(qū)兩側(cè)開始形成垂直面上的次級環(huán)流。 由于鋒生動力，鋒區(qū)暖邊界（42.5°～43°N）近地層輻散，850～600 hPa輻合，引起地面至500 hPa上升運(yùn)動，垂直速度中心≥0.15 m·s-1，反之，鋒區(qū)冷邊界（43.0°～43.5°N）， 500 hPa至地面為下沉運(yùn)動，下沉氣流在地面輻散向北與西北風(fēng)匯合進(jìn)一步加強(qiáng)烏魯木齊上升運(yùn)動。隨著冷空氣在天山北坡持續(xù)堆積，鋒區(qū)逐漸增強(qiáng)，其冷暖邊界激發(fā)的動力垂直運(yùn)動強(qiáng)度和垂直伸展尺度也增強(qiáng)，17日20時（圖6a）天山鋒區(qū)兩側(cè)兩個次級環(huán)流圈達(dá)最強(qiáng)并發(fā)展至500 hPa，天山北坡上空維持中心強(qiáng)度達(dá)0.4 m·s-1的上升區(qū)，伸展高度至600 hPa，烏魯木齊正處于這一上升區(qū)的中心，雪強(qiáng)大，表明鋒區(qū)兩側(cè)次級環(huán)流的增強(qiáng)為此階段強(qiáng)降雪提供了動力條件；隨后，鋒消時次級環(huán)流減弱，烏魯木齊上升速度降至0.05 m·s-1，地面降雪減弱；18日08時（圖6b），再次鋒生時次級環(huán)流繼續(xù)發(fā)展，地面至700 hPa西北風(fēng)與冷邊界下沉支輻合又增強(qiáng)，烏魯木齊周邊上升運(yùn)動中心增大至0.15～0.20 m·s-1，高度升至 600 hPa，降雪亦增強(qiáng)，20時堆積冷空氣爬過天山向南擴(kuò)散，冷鋒結(jié)構(gòu)逐漸松散消亡，鋒區(qū)兩側(cè)垂直運(yùn)動也逐漸減弱、消失，烏魯木齊降雪隨之減弱、結(jié)束。

在此次暴雪天氣過程中，西北氣流遇山后強(qiáng)迫抬升使水平溫度梯度加強(qiáng)，促使鋒生，動力鋒生產(chǎn)生的地轉(zhuǎn)偏差輻合、輻散的增強(qiáng)激發(fā)了鋒面次級環(huán)流，在這樣的正反饋機(jī)制下，烏魯木齊的上升運(yùn)動持續(xù)近30 h，為強(qiáng)降雪提供穩(wěn)定的動力抬升條件。

4.2 水汽輸送及輻合的空間結(jié)構(gòu)

分析降雪時段各層水汽通量矢量和散度的時間—高度剖面發(fā)現(xiàn)（圖7a），鋒生過程中，烏魯木齊主要水汽來源為400～600 hPa西南暖濕水汽輸送帶（Ⅰ區(qū)），650～800 hPa偏東暖濕水汽輸送（Ⅱ區(qū)）和地面至850 hPa西北冷濕水汽輸送帶（Ⅲ區(qū)），Ⅰ區(qū)和Ⅲ區(qū)的水汽貢獻(xiàn)較大，并一直在烏魯木齊上空維持。降雪期間：600～800 hPa一直維持著強(qiáng)的水汽輻合，正是烏魯木齊強(qiáng)鋒生區(qū)，最大輻合中心在700 hPa 附近，為-10×10-5g·（cm2·hPa·s）-1。 冷鋒降雪過程中，垂直方向的水汽輸送也發(fā)揮了重要作用（圖7b），冷鋒中地面至800 hPa的上升輸送，與700～500 hPa的下沉輸送相遇，進(jìn)一步加強(qiáng)了600～800 hPa的水汽輻合，這與郭英蓮等[1]水平鋒生提供水汽輸送和加強(qiáng)輻合抬升結(jié)論相一致，水汽輸送、輻合強(qiáng)度變化與烏魯木齊市降雪演變有很好的對應(yīng)關(guān)系。

圖6 沿87.5°E垂直環(huán)流（黑實(shí)線）和垂直速度（填色，單位：10-1m·s-1）的剖面

5 風(fēng)廓線雷達(dá)資料分析

根據(jù)動力鋒生理論，運(yùn)動學(xué)鋒生導(dǎo)致水平溫度梯度增大，熱成風(fēng)平衡遭到破壞，為了維持熱成風(fēng)平衡，風(fēng)垂直切變相應(yīng)增大，在高層強(qiáng)迫形成非地轉(zhuǎn)南風(fēng)分量，低層為非地轉(zhuǎn)北風(fēng)分量[21]。風(fēng)廓線雷達(dá)能夠提供以風(fēng)場為主的多種數(shù)據(jù)產(chǎn)品，可用于動力鋒生過程的分析。

5.1 水平風(fēng)向風(fēng)速

由圖8可以看出，17日08時1.5 km以下為偏北風(fēng)，其上為東南風(fēng)，風(fēng)隨高度逆轉(zhuǎn)，低層為冷平流。隨后偏北風(fēng)和西南風(fēng)都加強(qiáng)并向上伸展，垂直風(fēng)切變也向上傳遞，15時 1.5 km（850 hPa）西北風(fēng)速達(dá)低空急流強(qiáng)度（≥12 m·s-1），并在 1.0～2.0 km 發(fā)展持續(xù)至20時。西北風(fēng)有組織地發(fā)展，與前文分析的17日14—20時鋒生、鋒區(qū)加強(qiáng)一致，風(fēng)廓線雷達(dá)觀測到的這種高層西南風(fēng)和低層偏北風(fēng)的加速是動力鋒生過程中風(fēng)場調(diào)整的有力證明。17日夜間，西北風(fēng)和垂直風(fēng)切變逐漸減弱，高度降落至2.5 km，鋒面強(qiáng)度減弱、結(jié)構(gòu)松散，降雪強(qiáng)度減弱。18日白天，低層西北風(fēng)再次出現(xiàn)向上發(fā)展及短暫的風(fēng)速躍增，3.0 km以上偏南風(fēng)增強(qiáng)，垂直風(fēng)切變增強(qiáng)并上升至3.0 km，冷鋒增強(qiáng)，鋒生動力強(qiáng)迫的上升運(yùn)動發(fā)展。20時以后風(fēng)廓線雷達(dá)探測高度迅速降落至2 km以下，各層風(fēng)場減弱，尤其近地層西北風(fēng)結(jié)構(gòu)松散，出現(xiàn)鋒消減弱，降雪結(jié)束。風(fēng)廓線雷達(dá)中風(fēng)速的激增或垂直風(fēng)切變增強(qiáng)上傳、風(fēng)速減弱的時間與鋒面的增強(qiáng)或減弱時間一致。

圖7 2018 年 10 月 17 日 08 時—19 日 02 時烏魯木齊水平水汽通量（a，填色，單位：g·（cm·hPa·s）-1））、水汽通量散度（a，點(diǎn)線，單位：10-5g·（cm2·hPa·s）-1）、垂直水汽通量（b，等值線，單位：10-5g·（cm·hPa·s）-1）和風(fēng)（b，風(fēng)羽，單位：m·s-1）的時間—高度變化

圖8 2018年10月17日08時—19日08時烏魯木齊風(fēng)廓線雷達(dá)風(fēng)場（矢量，單位：m·s-1）和（ 填色，單位：dB）觀測資料（實(shí)線：垂直切變）

5.2 折射率常數(shù)

風(fēng)廓線雷達(dá)折射率常數(shù)與大氣濕度有關(guān)，可看作不同時段多普勒雷達(dá)的RHI強(qiáng)度回波，其探測高度變化與風(fēng)向風(fēng)速一致[22-23]。分析此次降雪過程中風(fēng)廓線雷達(dá)，可以清楚地看到，在烏魯木齊上空1.0 km以下及3.0 km以上存在2個大于-120 dB的濕度中心，可以很好地反映出降雪過程的水汽積聚特征。17日08時，探測的高度在3 km以下，≤-150 dB，說明大氣比較干，10時后隨著近地層西北風(fēng)增大，2 km以下由-160 dB增長至 -130 dB，在冷鋒增強(qiáng)的過程中低層濕度增大，水汽集中，13時降雪開始。17日白天整層≥ -130dB，整層水汽條件良好，17日夜間有減弱的趨勢，18日08—14時再次增加。18日18時以后探測高度降低，迅速減弱至-160 dB以下，隨后降水結(jié)束。的變化趨勢亦與冷鋒變化特征一致。

分析表明，風(fēng)廓線雷達(dá)監(jiān)測的風(fēng)向轉(zhuǎn)變、風(fēng)速增大（減小）、垂直風(fēng)切變傳遞及演變能夠清晰地反映鋒面生消和水汽積聚特征，實(shí)際預(yù)報業(yè)務(wù)以此為參考可對鋒生過程做出判斷，進(jìn)而預(yù)測地面降水變化。

6 結(jié)論

（1）大暴雪發(fā)生在歐洲高壓脊衰退、中亞長波槽分段東移的背景下，地面冷高壓沿偏西路徑加強(qiáng)東南下，在天山北坡引發(fā)強(qiáng)烈鋒生，并持續(xù)近30 h，為持續(xù)降雪提供有利條件。伴隨兩次高空槽東移，天山北坡先后出現(xiàn)兩次鋒生，與烏魯木齊降雪強(qiáng)度變化對應(yīng)。溫度平流和風(fēng)垂直切變?yōu)殇h生提供了動力、熱力條件，700 hPa溫度平流密集帶為鋒生區(qū)，其強(qiáng)度變化與鋒面強(qiáng)度、降雪強(qiáng)度正相關(guān)。

（2）西北冷濕氣流強(qiáng)迫抬升造成鋒生，動力鋒生產(chǎn)生的地轉(zhuǎn)偏差輻合、輻散引發(fā)的次級環(huán)流使暴雪區(qū)垂直運(yùn)動發(fā)展并維持，而次級環(huán)流的出現(xiàn)又使鋒區(qū)水平溫度梯度加強(qiáng)，促使鋒區(qū)增強(qiáng)，次級環(huán)流建立引發(fā)垂直運(yùn)動為大暴雪提供動力條件。暴雪過程有400～650 hPa西南氣流、850 hPa至地面西北氣流、700～800 hPa偏東氣流3支水汽輸送帶。400～600 hPa和850 hPa至地面強(qiáng)的水平輸送水汽，經(jīng)鋒區(qū)內(nèi)的垂直運(yùn)動輸送至600～800 hPa形成強(qiáng)烈的水汽輻合，輻合強(qiáng)度與烏魯木齊降雪強(qiáng)度正相關(guān)。

（3）風(fēng)廓線雷達(dá)監(jiān)測的風(fēng)向風(fēng)速轉(zhuǎn)變、垂直風(fēng)切變傳遞及變化能夠清晰地反映鋒面和水汽的演變特征，也從觀測事實(shí)上證實(shí)了鋒面動力抬升對水汽輻合的重要作用。