烏魯木齊暴雪天氣的環(huán)流配置及中尺度系統(tǒng)特征

張俊蘭，施俊杰，李 偉，羅婧文，魏娟娟

（1.中國(guó)氣象局烏魯木齊沙漠氣象研究所，新疆 烏魯木齊 830002；2.中亞大氣科學(xué)研究中心，新疆 烏魯木齊 830002）

新疆暴雪主要發(fā)生在北疆，雪災(zāi)也出現(xiàn)在北疆，北疆為我國(guó)三大雪災(zāi)發(fā)生區(qū)之一。自1970年以來(lái)北疆暴雪日數(shù)呈增多趨勢(shì)，暴雪災(zāi)害的發(fā)生頻次也在增多[1]。新疆在全國(guó)具有重要的戰(zhàn)略地位，北疆是古絲綢之路必經(jīng)之地，是“絲綢之路經(jīng)濟(jì)帶”的關(guān)鍵區(qū)域之一，面對(duì)暴雪災(zāi)害，各級(jí)政府和廣大民眾十分重視，雪災(zāi)防御不容忽視。烏魯木齊位于天山北坡，是新疆首府城市，是新疆政治、經(jīng)濟(jì)和文化中心，作為第二座亞歐大陸橋中國(guó)西部橋頭堡和我國(guó)向西開(kāi)放的重要門(mén)戶，它距海洋較遠(yuǎn)，屬中溫帶半干旱大陸性氣候，地形地貌復(fù)雜，烏魯木齊三面環(huán)山，地勢(shì)東南高、西北低，平均海拔800 m，市區(qū)海拔900 m左右，烏魯木齊越來(lái)越重要的政治和經(jīng)濟(jì)地位使之對(duì)氣象防災(zāi)減災(zāi)的要求越來(lái)越高。烏魯木齊冬半年最重要的氣象災(zāi)害就是雪災(zāi)，對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)和人民生活造成較大影響，成為制約經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要因素之一。北疆暴雪天氣明顯多于南疆，在天山北坡的烏魯木齊暴雪發(fā)生較多，研究烏魯木齊暴雪具有重要意義。

近年來(lái)，新疆暴雪天氣研究取得了許多成果[2-5]，分析揭示了南北疆暴雪天氣500 hPa環(huán)流形勢(shì)特征、水汽輸送特點(diǎn)，張俊蘭等[6-7]就2015年12月天山北坡極端暴雪天氣和烏魯木齊極端暴雪天氣的形成機(jī)制研究中，指出此次極端暴雪天氣的環(huán)流形勢(shì)、高低空天氣系統(tǒng)配置與新疆大降水研究成果[3-5]吻合，研究了南北低值系統(tǒng)結(jié)合、高低空氣流在暴雪區(qū)上空匯合時(shí)有利的大尺度環(huán)流形勢(shì)。我國(guó)西北地區(qū)東部、華北、中原等地的氣象學(xué)者在暴雪天氣的環(huán)流形勢(shì)、影響系統(tǒng)、物理量場(chǎng)診斷以及新資料應(yīng)用等方面有許多進(jìn)展，特別是在暴雪的環(huán)流形勢(shì)、結(jié)構(gòu)演變、鋒區(qū)特征以及雷達(dá)反演風(fēng)場(chǎng)方面取得了一些新認(rèn)識(shí)[6-14]。本文選取烏魯木齊歷史上最強(qiáng)的3場(chǎng)暴雪天氣過(guò)程，對(duì)比分析和綜合判斷得出烏魯木齊暴雪天氣的環(huán)流配置，通過(guò)分析大尺度環(huán)流背景、天氣系統(tǒng)高低空配置，得出暴雪天氣的三維空間配置結(jié)構(gòu)，揭示暴雪天氣強(qiáng)度與雷達(dá)回波、云圖黑體亮溫TBB以及風(fēng)廓線雷達(dá)反演的垂直速度等中尺度系統(tǒng)的關(guān)系，闡明烏魯木齊暴雪天氣環(huán)流形勢(shì)和天氣系統(tǒng)空間結(jié)構(gòu)配置特點(diǎn)，指出暴雪落區(qū)與高低空急流的配置關(guān)系，進(jìn)一步明確預(yù)報(bào)思路，對(duì)提升烏魯木齊暴雪預(yù)報(bào)能力和精細(xì)化水平有積極意義，并為“絲綢之路經(jīng)濟(jì)帶”建設(shè)防災(zāi)減災(zāi)提供一定技術(shù)支撐。

1 三場(chǎng)暴雪過(guò)程實(shí)況對(duì)比

20世紀(jì)70年代以來(lái)的最強(qiáng)3場(chǎng)暴雪天氣過(guò)程均發(fā)生在近5年，分別是2014年12月8日、2015年12月11—12日、2017年12月27—28日。表1對(duì)比了這3場(chǎng)暴雪過(guò)程的累計(jì)降雪量、最大日（20：00—次日20：00）雪量、最大小時(shí)雪強(qiáng)、小時(shí)雪強(qiáng)＞2 mm時(shí)次、降雪持續(xù)時(shí)間以及新增積雪深度等降雪實(shí)況。過(guò)程累計(jì)雪量和新增積雪深度，2015年12月10—12日均最大，為46.3 mm和37 cm，2017年為26.5 mm和27 cm，2014年為17.7 mm和16 cm。最大日降雪量和降雪持續(xù)時(shí)間，2015年均最大，為35.9 mm和37 h；2017和2014年最大日降雪量和降雪持續(xù)時(shí)間相當(dāng)，2017年為16.8 mm、14 h，2014年為17.7 mm、15 h。最大小時(shí)雪強(qiáng)出現(xiàn)在2017年，為3.2 mm/h，2015和2014年為2.8和1.9 mm·h-1。小時(shí)雪強(qiáng)＞2 mm時(shí)次，2015年最多為8 h，2017年為7 h，2014年為0。綜上，3場(chǎng)暴雪過(guò)程的強(qiáng)度：2015＞2017＞2014年（表1）。

表1 烏魯木齊歷史最強(qiáng)3場(chǎng)暴雪天氣降雪概況對(duì)比

2 資料與方法

選用常規(guī)地面、高空氣象數(shù)據(jù)和烏魯木齊新一代C波段天氣雷達(dá)產(chǎn)品、FY-2云圖資料，其中，C波段新一代天氣雷達(dá)產(chǎn)品應(yīng)用美國(guó) Gibson Ridge Software LLC公司GR2Analyst雷達(dá)產(chǎn)品處理軟件生成，云頂黑體亮溫TBB利用FY-2E紅外云圖數(shù)據(jù)通過(guò)等值線處理得到。

3 大尺度環(huán)流背景和天氣形勢(shì)

500 hPa上，2015年12月8日歐洲沿岸脊向北發(fā)展，烏拉爾山長(zhǎng)波槽向南加深，里海南部的低值系統(tǒng)與烏拉爾山大槽合并疊加，槽前的西南風(fēng)伸至30°N以南。9—10日，東歐高壓脊向東南方向衰退，推動(dòng)烏拉爾山大槽東移南下，經(jīng)向環(huán)流轉(zhuǎn)緯向環(huán)流時(shí)降雪出現(xiàn)。2014年12月5日，歐洲沿岸高壓脊發(fā)展，6日烏拉爾山低渦隨歐洲沿岸高壓脊衰退、減弱東南下，里海和咸海南部小槽東移，與烏拉爾山低槽合并，共同影響造成降雪，7—8日556 dagpm位勢(shì)高度線南壓至39°N附近。2017年12月26日，歐洲沿岸高壓脊發(fā)展，歐洲低渦南壓，隨歐洲沿岸高壓脊衰退、歐洲低渦減弱成槽東移，26—27日556 dagpm位勢(shì)高度線南壓至40°N附近，里海南部小槽東移過(guò)程中與烏拉爾山低槽合并，東移后影響新疆降雪。3場(chǎng)暴雪天氣均是在環(huán)流經(jīng)向度減弱過(guò)程中出現(xiàn)（圖1）。

地面氣壓場(chǎng)上，3場(chǎng)暴雪過(guò)程均有明顯的地面冷高壓入侵北疆，地面高壓的移動(dòng)路徑和中心強(qiáng)度并不相同，2015和2017年均為西方路徑，中心強(qiáng)度為1 047.5 hPa，2014年則為西北路徑，中心強(qiáng)度高達(dá)1 057.5 hPa（表2），與降雪強(qiáng)度相比，地面冷高壓以西方路徑入侵北疆，更易造成較強(qiáng)的降雪，而西北路徑影響則造成更強(qiáng)的降溫。

對(duì)比3場(chǎng)暴雪天氣的環(huán)流特征，均表現(xiàn)為降雪之前環(huán)流經(jīng)向度增大，暴雪是在經(jīng)向環(huán)流轉(zhuǎn)緯向或環(huán)流經(jīng)向度減弱過(guò)程中出現(xiàn)的，主導(dǎo)系統(tǒng)為東歐高壓脊或歐洲沿岸高壓脊，影響系統(tǒng)為烏拉爾山低槽，主導(dǎo)系統(tǒng)高壓脊在東南衰退過(guò)程中烏拉爾山低槽東移南下，并出現(xiàn)里海和咸海南部小槽東移并入烏拉爾山低槽中，東移過(guò)程中共同影響造成降雪。500 hPa脊前偏北急流（≥20 m·s-1）跨越緯距不盡相同，降雪最強(qiáng)的2015年跨越緯距達(dá)27°，降雪最弱的2014年跨越緯距僅有13°，500 hPa槽前為西南風(fēng)或南風(fēng)，2015、2017和2014年最大偏南風(fēng)矢量方位約190°、220°和260°，說(shuō)明南風(fēng)分量越大降雪越強(qiáng)，3場(chǎng)暴雪中西南風(fēng)或南風(fēng)最強(qiáng)均超過(guò)20 m·s-1，出現(xiàn)急流。

表2 烏魯木齊歷史最強(qiáng)3場(chǎng)暴雪過(guò)程500 hPa和地面氣壓場(chǎng)主要特征

4 高低空環(huán)流配置

4.1 后傾槽結(jié)構(gòu)

3場(chǎng)暴雪過(guò)程發(fā)生前和發(fā)生時(shí)，高低空主要天氣系統(tǒng)配置均為后傾槽結(jié)構(gòu)（圖2），隨高度的增高，500～850 hPa不同層次低槽和地面冷鋒向移動(dòng)方向的后方傾斜，500 hPa至近地層隨高度下降低槽和地面移速加快，受天山山脈阻擋，地面冷鋒與天山山脈幾乎平行，但其東段鋒面移速快于850 hPa低槽，高層低槽移動(dòng)速度落后于低層低槽和地面冷鋒，高低空天氣系統(tǒng)呈現(xiàn)明顯的后傾槽結(jié)構(gòu)。后傾槽結(jié)構(gòu)傾斜程度不同致使暴雪強(qiáng)度和范圍不盡相同，2015年低槽向后傾斜程度最大，槽前上升運(yùn)動(dòng)范圍更廣，持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)，在穩(wěn)定持續(xù)性低云影響下，降雪時(shí)間和累計(jì)降雪量均最長(zhǎng)和最大，這是2015年出現(xiàn)極端暴雪的重要原因，說(shuō)明天氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的后傾程度與降雪強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間具有一定的相關(guān)性。

4.2 天氣系統(tǒng)三維結(jié)構(gòu)和天氣模型

根據(jù)3場(chǎng)暴雪的不同層次環(huán)流形勢(shì)變化，結(jié)合圖2中高低空天氣系統(tǒng)后傾槽結(jié)構(gòu)，繪制了烏魯木齊暴雪天氣的三維空間結(jié)構(gòu)（圖3），3次暴雪天氣中，烏魯木齊上空均出現(xiàn)了3支氣流，分別是高層（300 hPa）的西南氣流、中層（500 hPa）的西南氣流、低層（700～850 hPa）的西北氣流，這3支氣流均達(dá)到急流標(biāo)準(zhǔn)，3支急流為烏魯木齊暴雪提供了有利的熱力、動(dòng)力和水汽條件。500 hPa強(qiáng)盛的西南急流是烏魯木齊暴雪天氣的最重要信號(hào)，兩脊一槽的經(jīng)向環(huán)流下，烏拉爾山低槽東移南下至巴爾喀什湖附近或其西北部地區(qū)時(shí)，中亞地區(qū)有南支小槽并入，南、北低值系統(tǒng)結(jié)合也是烏魯木齊暴雪的一個(gè)重要特征。

圖1 3場(chǎng)暴雪過(guò)程500 hPa位勢(shì)高度（單位：dagpm）和風(fēng)矢量場(chǎng)（單位：m·s-1）

圖2 3場(chǎng)暴雪過(guò)程的高低空天氣系統(tǒng)的后傾槽結(jié)構(gòu)

圖3 烏魯木齊暴雪天氣系統(tǒng)的三維空間結(jié)構(gòu)

300 hPa高空急流入口區(qū)右側(cè)的輻散區(qū)與500 hPa西南急流、700～850 hPa西北急流位置相重疊。300 hPa高空急流位于巴爾喀什湖以西，西南風(fēng)＞40 m·s-1，急流核位置較500 hPa低槽偏西，急流核風(fēng)速＞50 m·s-1，高空西南急流入口區(qū)右側(cè)有輻散中心，使高空輻散。500 hPa槽前為西南急流帶，500 hPa以下冷平流作用下冷空氣進(jìn)入北疆；對(duì)應(yīng)500 hPa槽前的西南風(fēng)帶中的低層700～850 hPa出現(xiàn)最大上升運(yùn)動(dòng)區(qū)、最強(qiáng)冷平流區(qū)和西北急流，西北急流在天山山脈的阻擋下，天山北坡出現(xiàn)了風(fēng)向、風(fēng)速輻合和地形強(qiáng)迫抬升，加劇了上升運(yùn)動(dòng)的發(fā)展和維持。而近地面層，伴隨著冷空氣和西北風(fēng)入侵，地面冷鋒移至天山山脈附近，出現(xiàn)升壓降溫的氣象要素變化。暴雪位于300 hPa高空急流右側(cè)、500 hPa西南急流和700～850 hPa西北急流前部風(fēng)速輻合區(qū)內(nèi)，這種有利的大尺度環(huán)流形勢(shì)和三維系統(tǒng)空間結(jié)構(gòu)使大尺度垂直運(yùn)動(dòng)得以發(fā)生、發(fā)展，產(chǎn)生較強(qiáng)持續(xù)的上升運(yùn)動(dòng)，并提供熱力和水汽條件。

5 中尺度天氣系統(tǒng)

中尺度天氣系統(tǒng)是強(qiáng)降水天氣的重要觸發(fā)機(jī)制，暴雪是大尺度環(huán)流背景下、天氣尺度系統(tǒng)與中尺度系統(tǒng)相互作用的結(jié)果，通過(guò)烏魯木齊新一代C波段天氣雷達(dá)產(chǎn)品和FY-2E云頂亮溫TBB資料，分析3次暴雪天氣的中尺度天氣系統(tǒng)的變化特征。

5.1 雷達(dá)回波特征

分析3次暴雪天氣中烏魯木齊新一代天氣雷達(dá)產(chǎn)品的反射率因子及垂直結(jié)構(gòu)、徑向速度的回波圖像，揭示烏魯木齊暴雪天氣的雷達(dá)回波特征。選取烏魯木齊新一代天氣雷達(dá)1.5°仰角的反射率因子產(chǎn)品，并分析沿烏魯木齊附近垂直剖面的回波特征，3次暴雪天氣中雷達(dá)反射率因子主要表現(xiàn)為層狀云降水回波，隨著高空槽和急流的緩慢東移，回波整體較為均勻，移動(dòng)緩慢，回波形態(tài)呈現(xiàn)大面積片狀結(jié)構(gòu)。

降雪初始階段。3次暴雪天氣剛進(jìn)入烏魯木齊時(shí)的回波形態(tài)、強(qiáng)度就有差異，2015年12月11日暴雪中的反射率因子回波移速緩慢，回波變化較小，10日18：00后＞10 dBZ回波東移進(jìn)入烏魯木齊上空，＞10 dBZ回波頂高約1.5 km，徑向速度圖上出現(xiàn)西北風(fēng)。2017年12月28日暴雪中反射率因子回波移速較2015年12月略偏快，回波變化略大；27日15：00后＞10 dBZ回波東移進(jìn)入烏魯木齊上空，＞10 dBZ回波頂高不到1.0 km，徑向速度圖上零速度線呈反“S”型結(jié)構(gòu)，說(shuō)明對(duì)流層中下層出現(xiàn)冷平流，冷空氣進(jìn)入烏魯木齊。而2014年12月9日暴雪中反射率因子回波移速最快，回波變化較大；7日22：00后＞10 dBZ回波東移進(jìn)入烏魯木齊上空，＞10 dBZ回波頂高也不到1.0 km，徑向速度圖上也出現(xiàn)反“S”型結(jié)構(gòu)的零速度線，有冷空氣進(jìn)入烏魯木齊。

降雪最強(qiáng)階段。3次暴雪天氣回波形態(tài)、強(qiáng)度差異增大，2015年12月11日01：18，暴雪反射率因子圖像片狀結(jié)構(gòu)明顯（圖4a），烏魯木齊北部最強(qiáng)回波26 dBZ，＞10 dBZ回波頂高達(dá)2.0 km左右（圖4b），徑向速度圖上呈輻合風(fēng)場(chǎng)結(jié)構(gòu)，零速度線呈現(xiàn)“L”形，有西北風(fēng)和東北風(fēng)在烏魯木齊上空輻合（圖4c），11日01：00—02：00小時(shí)雪強(qiáng)增強(qiáng)，由1.7 mm·h-1增為2.1 mm·h-1，07：00—08：00小時(shí)雪強(qiáng)最強(qiáng)，小時(shí)雪強(qiáng)達(dá)2.8 mm·h-1，此時(shí)西北風(fēng)和東北風(fēng)仍在烏魯木齊上空存在輻合。2017年12月28日暴雪中反射率因子回波范圍廣，＞20 dBZ回波面積明顯偏大，烏魯木齊北部最強(qiáng)回波28 dBZ（圖4d），＞10 dBZ回波頂高約2.5 km，＞20 dBZ回波頂高1.5 km左右（圖4e），徑向速度圖上也呈輻合風(fēng)場(chǎng)結(jié)構(gòu)，零速度線也呈“L”形，除有西北風(fēng)外也有東北風(fēng)，但東北風(fēng)強(qiáng)度明顯弱于2015年12月11日（圖4f），此時(shí)西北風(fēng)和東北風(fēng)之間的風(fēng)向輻合最大，27日19：00—20：00和22：00—23：00小時(shí)雪強(qiáng)均最大，為3.2 mm·h-1。而2014年12月9日暴雪中反射率因子回波面積最小，烏魯木齊北部最強(qiáng)回波24 dBZ（圖4g），＞10 dBZ回波頂高1.5 km左右（圖4h），徑向速度圖上有風(fēng)場(chǎng)輻合，零速度線幾乎東北西南向，主要以西北風(fēng)為主入侵烏魯木齊，有弱北風(fēng)出現(xiàn)（圖4i），8日06：00—07：00小時(shí)雪強(qiáng)達(dá)到最大，為1.9 mm·h-1。

降雪回波強(qiáng)度、風(fēng)向輻合大小與降雪強(qiáng)度有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，回波強(qiáng)度越強(qiáng)，回波頂高越高，降雪強(qiáng)度越大，反之亦然。烏魯木齊暴雪天氣過(guò)程中，中低層均存在風(fēng)場(chǎng)輻合，風(fēng)場(chǎng)輻合越明顯，降雪強(qiáng)度越大，另外，回波移速較慢、回波穩(wěn)定時(shí)，累計(jì)降雪量更大。

5.2 云頂黑體亮溫特征

FY-2系列衛(wèi)星云圖是目前應(yīng)用最廣泛的云圖資料，利用FY-2E紅外云圖數(shù)據(jù)通過(guò)等值線處理得到3次暴雪天氣的云頂黑體亮溫TBB的變化圖像（圖5），隨著烏拉爾山大槽東移南下，槽前高空急流云系發(fā)展東移進(jìn)入北疆，高空云系由多個(gè)相對(duì)獨(dú)立的中β 尺度云團(tuán)組成，中β 尺度云團(tuán)在圖像上表現(xiàn)為T(mén)BB低值帶或低值區(qū)，在高空引導(dǎo)氣流下云系東移，中β 尺度云團(tuán)自西向東或向東北方向移動(dòng)經(jīng)過(guò)烏魯木齊暴雪區(qū)上空。

圖4 烏魯木齊新一代天氣雷達(dá)1.5°仰角的反射率因子、沿烏魯木齊反射率因子剖面（單位dBZ）及徑向速度（單位：kts）

圖5 烏魯木齊3次暴雪FY-2衛(wèi)星云圖云頂亮溫TBB（單位：℃）分布

圖6 烏魯木齊3次暴雪FY-2衛(wèi)星云圖逐半小時(shí)云頂亮溫TBB（單位：℃）和降水量（單位：mm）變化

分析暴雪中TBB強(qiáng)度與降雪強(qiáng)度之間的關(guān)系，對(duì)比烏魯木齊逐半小時(shí)TBB與降水量變化曲線（圖6），2015年12月11日暴雪中，有3個(gè)中β 尺度云團(tuán)東移影響烏魯木齊，當(dāng)烏魯木齊上空TBB最低值約-44 ℃時(shí)，最大降雪強(qiáng)度0.3 mm·h-1；當(dāng)TBB最低值在-44～-48 ℃，最大降雪強(qiáng)度多數(shù)在1.0 mm·h-1左右；當(dāng)TBB＜-56 ℃時(shí)，降雪強(qiáng)度一般＞2.0 mm·h-1，11日4：00，TBB最低值降至-64 ℃，降雪強(qiáng)度達(dá)2.2 mm·h-1（圖5a）。逐半小時(shí)TBB與降水量變化（圖6a）顯示，多數(shù)情況下，TBB下降，降水量增大，TBB上升，降水量減小。TBB＜-50 ℃時(shí)，降水量大多＞1.0 mm（圖6a中紅矩形框內(nèi)）。2017年12月27—28日暴雪中，TBB最低值高于2015年12月11日暴雪，暴雪前后烏魯木齊上空TBB大多在-47 ℃左右，27日22：00，TBB最低值為-56 ℃時(shí)，降雪強(qiáng)度達(dá)3.2 mm·h-1（圖6b），當(dāng)TBB＜-50 ℃時(shí)，降水量大多＞1.3 mm（圖6b），27日18：00—20：00，TBB波動(dòng)下降中，降水量波動(dòng)增加；2014年12月8日暴雪上空TBB最高，大多在-42 ℃左右，8日7：00，TBB最低值為-52 ℃時(shí)，降雪強(qiáng)度也最強(qiáng)，為1.9 mm·h-1（圖5c），當(dāng)TBB＜-45 ℃時(shí)，降水量大多＞0.6 mm（圖6c）。

云頂黑體量溫TBB值與降水強(qiáng)弱具有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，中尺度云團(tuán)東移或東北移過(guò)程中，TBB降低時(shí)降雪強(qiáng)度大多有所增強(qiáng)。TBB最低值＜-56 ℃區(qū)域可能出現(xiàn)較強(qiáng)降雪，最大小時(shí)雪強(qiáng)可能＞2 mm·h-1。滯留暴雪區(qū)上空時(shí)間長(zhǎng)則累計(jì)降雪量大，2015年暴雪過(guò)程中尺度云團(tuán)移動(dòng)緩慢，TBB≤-64 ℃云團(tuán)在烏魯木齊上空維持3～4 h、TBB≤-56 ℃云團(tuán)持續(xù)10 h以上，因此此次降雪時(shí)間更長(zhǎng)，累計(jì)降雪量更大。對(duì)比還得出，中β 尺度云團(tuán)邊緣TBB等值線梯度與暴雪區(qū)位置有一定關(guān)系，3次暴雪均出現(xiàn)在TBB等值線梯度最大處附近，2017年12月27—28日暴雪中，烏魯木齊上空TBB等值線梯度最大，降雪強(qiáng)度也最強(qiáng)。

6 烏魯木齊風(fēng)廓線雷達(dá)反演的垂直速度

風(fēng)廓線雷達(dá)反演回波資料可以通過(guò)返回信號(hào)信噪比和系統(tǒng)噪聲功率的方法估算得到，并業(yè)務(wù)應(yīng)用[15]，圖7為3次暴雪天氣中烏魯木齊風(fēng)廓線雷達(dá)資料估算的垂直速度高度—時(shí)間垂直剖面，圖中垂直速度反演回波圖像可看出上升運(yùn)動(dòng)變化。

圖7 烏魯木齊風(fēng)廓線雷達(dá)反演的垂直速度（單位：m·s-1）高度—時(shí)間垂直剖面

（1）2015年12月11日，降雪最強(qiáng)階段（11日02：00—11：00），降雪強(qiáng)度＞2 mm·h-1，此階段4 500～2 500 m高度的上升運(yùn)動(dòng)＞1.0 m·s-1，最強(qiáng)降水時(shí)段（07：00—08：00，2.8 mm·h-1）之前的4 h左右，3 500～4 000 m高度的上升速度＞1.3 m·s-1，當(dāng)上升區(qū)高度下降時(shí)，降水強(qiáng)度減弱。4 000 m附近上升區(qū)的出現(xiàn)和高度下降預(yù)示降水增強(qiáng)。

（2）2017年12月27日20：00最強(qiáng)降雪（3.2 mm·h-1）出現(xiàn)前的4 h左右，2 000 m以下出現(xiàn)上升速度＞1.2 m·s-1區(qū)域，最強(qiáng)降雪出現(xiàn)前的30 min左右，750 m附近最大上升速度約為1.8 m·s-1，21：00—22：30，1 500和5 000 m附近分別出現(xiàn)了上升速度為1.8 m·s-1的大值中心，23：00又出現(xiàn)最強(qiáng)降雪（3.2 mm·h-1）。

（3）2014年12月8日，在最強(qiáng)降雪（06：00—07：00，1.9 mm·h-1）出現(xiàn)前，上升運(yùn)動(dòng)經(jīng)歷了從低層出現(xiàn)向高層伸展的過(guò)程，4 000 m附近上升運(yùn)動(dòng)大值區(qū)持續(xù)了6 h左右，8日06：00前后，最大上升運(yùn)動(dòng)在4 700 m附近出現(xiàn)，為1.2 m·s-1左右?？芍?，最強(qiáng)降水出現(xiàn)前上升運(yùn)動(dòng)大小與降水強(qiáng)度呈正比關(guān)系，上升運(yùn)動(dòng)越強(qiáng)，降雪強(qiáng)度越大。

7 結(jié)論

本文分析了烏魯木齊典型的3場(chǎng)暴雪天氣過(guò)程中的環(huán)流形勢(shì)和中尺度系統(tǒng)特征，重點(diǎn)分析了環(huán)流形勢(shì)及高低空天氣系統(tǒng)的空間配置結(jié)構(gòu)，揭示了雷達(dá)、云圖等中尺度系統(tǒng)特征，得出以下結(jié)論：

（1）烏魯木齊暴雪均是在有利的大尺度環(huán)流背景下，不同層次的多個(gè)天氣系統(tǒng)相互配合、共同作用產(chǎn)生的，主要表現(xiàn)為，暴雪前環(huán)流經(jīng)向度逐漸增大，暴雪均發(fā)生在經(jīng)向環(huán)流轉(zhuǎn)緯向或環(huán)流經(jīng)向度減弱過(guò)程中，主導(dǎo)系統(tǒng)東歐或歐洲沿岸高壓脊在東南衰退過(guò)程中，烏拉爾山低槽東移南下，并出現(xiàn)南支系統(tǒng)與烏拉爾山低槽結(jié)合和東移。就暴雪落區(qū)與高低空急流的配置可看出，暴雪均出現(xiàn)在500 hPa槽前西南急流前部、700～850 hPa西北急流前部和300 hPa高空急流右側(cè)的風(fēng)速輻合區(qū)內(nèi)，這種三維空間結(jié)構(gòu)使大尺度垂直運(yùn)動(dòng)得以發(fā)生和發(fā)展，產(chǎn)生較強(qiáng)持續(xù)的上升運(yùn)動(dòng)，是產(chǎn)生暴雪天氣的有利大尺度環(huán)流形勢(shì)和空間結(jié)構(gòu)。且500 hPa西南風(fēng)越強(qiáng)，降雪強(qiáng)度越大，高壓脊前偏北風(fēng)帶跨越緯距越寬，累積降雪越大。

（2）雷達(dá)回波產(chǎn)品和云頂黑體亮溫TBB是監(jiān)測(cè)暴雪天氣中尺度系統(tǒng)的有利工具，分析得出，烏魯木齊降雪回波強(qiáng)度、風(fēng)向輻合大小與降雪強(qiáng)度有對(duì)應(yīng)關(guān)系，烏魯木齊暴雪天氣過(guò)程中，中低層均存在風(fēng)場(chǎng)輻合，回波強(qiáng)度越強(qiáng)，回波頂高越高，中低層風(fēng)場(chǎng)輻合越明顯，則降雪強(qiáng)度越大。TBB量值與降水強(qiáng)弱也有對(duì)應(yīng)關(guān)系，TBB最低值＜-56 ℃的區(qū)域出現(xiàn)較強(qiáng)降雪可能性增大，最大小時(shí)雪強(qiáng)可能＞2 mm·h-1。3場(chǎng)暴雪均出現(xiàn)在中尺度云圖邊緣TBB等值線梯度最大處附近，TBB等值線梯度越大，降雪強(qiáng)度越強(qiáng)。（3）烏魯木齊風(fēng)廓線雷達(dá)資料估算的垂直速度可以反映上升運(yùn)動(dòng)變化，3場(chǎng)暴雪均在最強(qiáng)降雪發(fā)生前的4～6 h，中低層4 000 m以下上升運(yùn)動(dòng)明顯增強(qiáng)，最強(qiáng)降水出現(xiàn)前上升運(yùn)動(dòng)大小與降水強(qiáng)度呈正比關(guān)系，上升運(yùn)動(dòng)越強(qiáng)，降水強(qiáng)度越大。700 hPa以下低層上升運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)可作為強(qiáng)降雪出現(xiàn)的預(yù)報(bào)指標(biāo)。