2021-12-26江西雨雪天氣回波特征分析

謝 維，馬中元，肖 云，馬尚芹，李歡歡，李栩婕

(1.江西省氣象科學(xué)研究所，南昌 330046；2.新余市氣象局，新余 338000)

0 引言

2021-12-26，江西出現(xiàn)1次較明顯的降雪過(guò)程。江西境內(nèi)宜豐、上高、新余、分宜、宜春、萬(wàn)載等地分別出現(xiàn)中雪。精細(xì)化雨雪天氣預(yù)報(bào)主要解決下雪和停雪的時(shí)間及位置、雨雪量級(jí)等問(wèn)題，使用雷達(dá)拼圖監(jiān)測(cè)雨雪回波系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)這些細(xì)致的分析。

國(guó)內(nèi)專家和學(xué)者對(duì)雨雪天氣回波特征的研究有很多成果和參考文獻(xiàn)。地面冷高壓、阻塞高壓、副熱帶高壓、南支槽、850 hPa切變線、地面輻合線(準(zhǔn)靜止鋒)、溫度鋒區(qū)、700 hPa急流與濕舌等是雨雪凍雨天氣的主要影響系統(tǒng)；雨雪凍雨天氣過(guò)程都存在逆溫層特征。暴雪發(fā)生時(shí)，濕層厚度升高，且整層溫度均<0 ℃，0 ℃層高度下降至1000 hPa附近。強(qiáng)降雪期間，單部雷達(dá)回波上有清楚的零度層亮帶特征[1-7]。0 ℃等溫線呈“漏斗狀”向下延伸區(qū)對(duì)未來(lái)降水相態(tài)由雨轉(zhuǎn)雪區(qū)和暴雪區(qū)有指示意義。低層逆溫層的分析，均可以為判斷降雪相態(tài)預(yù)報(bào)提供依據(jù)。700 hPa附近有大于0 ℃的暖層存在、凝結(jié)層高度較低時(shí)，地面溫度低至-1 ℃以下也可以出現(xiàn)純液態(tài)降水[8-11]。蒙古氣旋暴雪降雪時(shí)速度零線由明顯的“S”型迅速轉(zhuǎn)為反“S”型。當(dāng)降水相態(tài)為雪時(shí)，暖層溫度≤-1 ℃，0 ℃層高度在1000 hPa。低層水平反演風(fēng)場(chǎng)上存在一個(gè)比較窄的東風(fēng)帶，回波沿東風(fēng)帶自西向東移動(dòng)。江西暴雪回波與雨的回波相混合，形成北部雪、南面雨、中間雨夾雪的回波形態(tài)[12-18]。上述研究成果，對(duì)江西雨雪天氣的監(jiān)測(cè)預(yù)警和研究有指導(dǎo)意義。

文章對(duì)2021-12-26江西雨雪天氣過(guò)程，從雷達(dá)拼圖回波特征上去分析過(guò)程中的不同特點(diǎn)，為江西雨雪天氣的監(jiān)測(cè)預(yù)警和市縣開(kāi)展預(yù)報(bào)服務(wù)，提供更細(xì)致的分析依據(jù)。

1 資料來(lái)源、天氣實(shí)況和天氣背景

1.1 資料來(lái)源

天氣、探空等資料來(lái)源于MICAPS系統(tǒng)平臺(tái)，雨雪資料來(lái)源于江西自動(dòng)氣象站數(shù)據(jù)平臺(tái)，雷達(dá)拼圖資料來(lái)源于江西WebGIS雷達(dá)拼圖平臺(tái)(http：//10.116.32.81)。降雪標(biāo)準(zhǔn)參照降雪量定義。小雪<2.5 mm/24 h，中雪2.5～4.9 mm/24 h，大雪5.0～9.9 mm/24 h，暴雪10.0～19.9 mm/24 h，大暴雪20.0～29.9 mm/24 h，特大暴雪≥30.0 mm/24 h。降雪量可以通過(guò)雪深(0.7)換算得到。文章使用北京時(shí)間。

1.2 天氣實(shí)況

2021-12-26，江西出現(xiàn)1次較明顯的雨雪天氣過(guò)程，部分市縣降雪量達(dá)到中雪標(biāo)準(zhǔn)，其中宜豐、上高、新余、分宜、宜春、萬(wàn)載等市縣降雪量成片，均超過(guò)4 cm雪深，九江、萍鄉(xiāng)、宜春、新余、吉安、撫州、鷹潭等區(qū)市，出現(xiàn)不同程度小雪，個(gè)別地方出現(xiàn)中雪。雖然雨雪沒(méi)有造成冰凍等災(zāi)害，但對(duì)人們出行和交通安全造成一定影響[19]。

2021-12-24T20：00—2021-12-25T20：00和2021-12-26T01：00—2021-12-27T08：00，以及2021-12-27T20：00—2021-12-08T08：00，江西部分市縣出現(xiàn)連續(xù)性雨雪天氣，其中26日雨雪較明顯，部分市縣達(dá)到中雪標(biāo)準(zhǔn)(降雪量2.5～4.9 mm/24 h)。

1.3 天氣背景

2021-12-26T08：00，天氣系統(tǒng)配置，100 hPa江西上空為強(qiáng)盛的偏西氣流，南昌西南風(fēng)速達(dá)到44 m/s，溫度達(dá)到-70 ℃，江西上空形成明顯的出流區(qū)(圖1a)。500 hPa有明顯低槽，槽前江西上空為強(qiáng)風(fēng)區(qū)，贛州、南昌為偏西風(fēng)達(dá)30 m/s，溫度分別為-15 ℃、-16 ℃，588 dagpm線退居?xùn)|南沿海(圖1b)。850 hPa冷高壓南壓，高壓前部從江蘇沿海經(jīng)江西到廣西為1支東北氣流，帶來(lái)海上充沛的水汽南昌東北風(fēng)10 m/s，溫度達(dá)到-5 ℃(圖1c)。地面圖上以江西為中心，風(fēng)速很小，南昌偏北風(fēng)2 m/s，地面溫度2 ℃，隨著冷空氣南下，20：00南昌達(dá)到-0.2 ℃。這種弱風(fēng)場(chǎng)和地面溫度在0 ℃以下有利于降雪的形成(圖1d)。

圖1 2021-12-26T08：00天氣圖

2021-12-26T20：00，南昌探空資料：濕對(duì)流有效位能CAPE很弱，為5.3 J/kg，對(duì)流抑制位能CIN為0，K指數(shù)為9.7 ℃，SI指數(shù)為17.84 ℃，風(fēng)暴強(qiáng)度指數(shù)SSI只有296.1，高空風(fēng)隨高度向上順轉(zhuǎn)，有弱的暖平流存在。探空數(shù)據(jù)表明，南昌附近層結(jié)趨于穩(wěn)定，不利于產(chǎn)生強(qiáng)對(duì)流天氣。

由此可見(jiàn)，2021-05-26，江西處于500 hPa槽前偏西氣流中，100 hPa有出流區(qū)，850 hPa有東北氣流，地面弱風(fēng)區(qū)中；南昌層結(jié)趨于穩(wěn)定，在弱的暖平流環(huán)境下，反而有利于雨雪天氣的形成。

2 雨雪回波特征

2.1 雨雪回波系統(tǒng)的演變

2021-12-26，連續(xù)性雨雪天氣降雪最明顯。11：00(圖2a)，從湖南進(jìn)入江西的雨雪回波系統(tǒng)，江西部分主要以雨為主，湖南、湖北以雪為主。雨的回波呈絮狀結(jié)構(gòu)，大片層狀云回波中參有弱對(duì)流回波，CR回波強(qiáng)度在25～35 dBz；雪的回波呈薄薄層狀云片狀結(jié)構(gòu)，當(dāng)700 hPa風(fēng)較大時(shí)呈絲鏤狀結(jié)構(gòu)，CR回波強(qiáng)度較弱10～25 dB。14：00(圖2b)，進(jìn)入江西的雨雪回波轉(zhuǎn)換為較大范圍的雪回波，CR強(qiáng)度10～25 dBz；湖南境內(nèi)的發(fā)展成雨回波，CR強(qiáng)度30～35 dBz。此時(shí)，江西出現(xiàn)較大范圍降雪。

17：00(圖2c)，降雪范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，整個(gè)江西贛北贛中及湖南被雪回波覆蓋，強(qiáng)度10～25 dBz；降雪中心集中在宜豐、萬(wàn)載、宜春、分宜、新余、上高一帶，對(duì)應(yīng)的CR回波強(qiáng)度在25 dBz；其他地方降雪量級(jí)偏小。20：00(圖2d)，降雪回波帶向東南方向移動(dòng)，雪區(qū)移至吉安、撫州、鷹潭、上饒等地，CR回波強(qiáng)度保持在10～25 dBz。

圖2 2021-12-26T11：00-2021-12-26T20：00雨雪回波系統(tǒng)演變過(guò)程

2.2 雨夾雪中的雪回波特征

2021-12-28T01：00銅鼓的雪回波；03：00德興的雪回波；05：00進(jìn)賢的雪回波；07：00婺源的雪回波CR強(qiáng)度都與其南面對(duì)流的雨回波CR強(qiáng)度明顯不同，前者是層狀云片狀回波結(jié)構(gòu)，CR回波強(qiáng)度在10～25 dBz；后者是對(duì)流性條狀回波結(jié)構(gòu)，CR回波強(qiáng)度在30～45 dBz，地面出現(xiàn)小到中雨。

2.3 雨雪回波的CR、ET、VIL

2021-12-25T08：00，在雷達(dá)拼圖上同時(shí)呈現(xiàn)北部雪回波，南部雨回波，中間雨夾雪回波結(jié)構(gòu)。組合反射率CR表現(xiàn)為：雪的回波非常弱，強(qiáng)度在10～25 dBz；雨的回波較強(qiáng)，強(qiáng)度在30～45 dBz；雨夾雪的回波在兩者之間，強(qiáng)度在10～35 dBz?；夭敻逧T表現(xiàn)為：雪的回波頂在6 km以下，非常矮和弱，有時(shí)觀測(cè)不到；雨的回波頂高可達(dá)9 km，有明顯對(duì)流泡；雨夾雪的回波頂介于兩者之間，普遍在6 km左右。垂直積分液態(tài)水含量VIL表現(xiàn)為：雪的VIL很弱，幾乎觀測(cè)不到；雨的VIL在10 kg/m2以下，也較弱；雨夾雪的VIL也很弱，VIL在5 kg/m2以下。

2.4 雨雪回波的垂直結(jié)構(gòu)

雪的回波在雷達(dá)拼圖組合反射率CR產(chǎn)品上的回波特征十分明顯。從2021-12-26T16：00雷達(dá)拼圖反射率因子垂直結(jié)構(gòu)上看到，雨雪回波垂直高度較低，20 dBz回波頂高在5 km以下，東西和南北兩個(gè)方向剖面，都顯示有共同特點(diǎn)。從16：00放大圖上看，小雨的回波CR在30 dBz，中等強(qiáng)度降雪的回波CR在25 dBz，而小雪的回波CR在20 dBz。

2.5 雨雪回波的形成因素

雨雪天氣的形成取決于大尺度環(huán)境條件與中尺度條件相配合。2021-12-26，13：00中尺度地面圖上(圖3a)，冷空氣南下，大片雨夾雪區(qū)域自西向東擴(kuò)展，從湖南移入江西，江西西部地面溫度在0～1 ℃左右，有利于形成降雪。13：00相對(duì)濕度圖上(圖3b)，江西北部比較干冷，相對(duì)濕度<40%，江西南面相對(duì)濕度>60%，在贛中附近形成東西走向濕度鋒區(qū)，滿足了后期降雪對(duì)濕度的要求。13：00FY4A云圖上(圖3c)，雪在IR云圖上表現(xiàn)為弱弱淡淡的云系，色溫在-20 ℃附近。13：00雷達(dá)拼圖CR產(chǎn)品上(圖3d)，雪的回波呈片狀結(jié)構(gòu)，薄薄的一層，CR回波強(qiáng)度20～25 dBz，25 dBz回波強(qiáng)度足以產(chǎn)生中等級(jí)別降雪量。

圖3 2021-12-26T13：00雨雪回波的形成因素

由此可見(jiàn)，雨的回波呈絮狀結(jié)構(gòu)，CR強(qiáng)度在20～35 dBz；雪的回波呈片狀結(jié)構(gòu)，當(dāng)700 hPa風(fēng)較大時(shí)呈絲鏤狀結(jié)構(gòu)，CR強(qiáng)度為10～25 dBz。雷達(dá)拼圖呈現(xiàn)北部雪回波，南部雨回波，中間雨夾雪回波結(jié)構(gòu)。雪的回波頂ET在6 km以下，雨的回波頂ET可達(dá)9 km；雪的垂直積分液態(tài)水含量VIL幾乎觀測(cè)不到，雨的VIL在10 kg/m2以下；雨雪回波垂直高度較低，20 dBz回波頂高在5 km以下。

4 結(jié)束語(yǔ)

文章通過(guò)對(duì)2021-12-26江西雨雪天氣的回波特征分析，所得結(jié)果可為開(kāi)展雨雪天氣的預(yù)報(bào)預(yù)警提供參考。

雷達(dá)拼圖能夠細(xì)致地反映雨雪天氣的回波特征，區(qū)別雪、雨夾雪、雨等不同相態(tài)的回波，跟蹤這些回波的演變，能更加精準(zhǔn)細(xì)致地判斷雨雪天氣的變化情況，從而更好地開(kāi)展預(yù)報(bào)服務(wù)工作。