西安一次“雷打雪”天氣過程分析

摘 要：利用綜合氣象要素、多元融合實況格點產(chǎn)品、探空資料、雨雪相態(tài)和雷達特征的結果，分析了2023年11月11日發(fā)生在西安地區(qū)的1次“雷打雪”天氣過程。結果表明：該過程是在冷暖空氣交匯的典型天氣形勢下發(fā)生的，伴有雷電，預報難度較大。降雪過程發(fā)生在有利的天氣形勢下，包括西南暖濕氣流和低槽東移，提供了充足的水汽和動力條件。中低層濕度條件良好，為降雪過程提供了足夠的不穩(wěn)定能量，隨著冷空氣侵入，冷墊逐漸增厚。雨雪相態(tài)轉換復雜，受多種因素影響，出現(xiàn)了雨、雨夾雪和濕雪等降水相態(tài)。雷達特征顯示降水初期回波分散，后期逐漸增強，降水粒子較小且分布不均勻，-10 ℃層高度冰相粒子濃度較大，可能是雷電形成的機制之一。

關鍵詞：“雷打雪”天氣；西安；雨雪相態(tài)

中圖分類號：P446 文獻標志碼：B 文章編號：2095–3305（2024）08–0-03

“雷打雪”天氣，是指在降雪的同時出現(xiàn)雷暴現(xiàn)象，是一種較為罕見的自然天氣現(xiàn)象。這種天氣現(xiàn)象不僅會給人們的生活帶來諸多不便，還會對氣象學研究者的工作帶來挑戰(zhàn)。國內(nèi)外學者對“雷打雪”天氣的研究雖不夠深入，但也取得了一些有意義的成果。

在國外，尤其是歐美國家，氣象學家利用先進的儀器設備和研究方法，對雷暴和閃電的成因、發(fā)生機制、影響范圍等進行了詳細的研究。例如，通過對高空急流、冷鋒與暖濕氣流交匯等氣象條件的分析，發(fā)現(xiàn)這些因素都可能導致冬季雷暴的發(fā)生。此外，他們還研究了山地地形對雷暴的影響，發(fā)現(xiàn)山地地形可以催化雷暴的產(chǎn)生，并且使雷暴更加強烈。

在國內(nèi)，學者在借鑒國外研究經(jīng)驗的基礎上，結合我國的實際情況，分析了我國不同地區(qū)、不同季節(jié)的“雷打雪”天氣現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)我國南方地區(qū)在冬季出現(xiàn)“雷打雪”天氣的概率較高，北方地區(qū)則相對較少[1-3]。雖然冬季打雷在我國北方并不常見，但在以下4種情況可能出現(xiàn)打雷[4]：一是超級單體風暴，能夠產(chǎn)生大量的雷暴和閃電。這種風暴在冬季不常見，但仍有出現(xiàn)的可能。二是當冷鋒與暖濕氣流交匯時，可能導致雷暴和閃電，因為前期的氣溫偏高，在寒潮快速南下的過程中冷暖氣團交匯形成了強烈對流。三是高空急流，這種快速流動的氣流可能導致雷暴和閃電。在冬季，高空急流的影響可能更加明顯，因為高層大氣更加穩(wěn)定，有利于高空急流的產(chǎn)生。四是山地催化的雷暴，當山地地形與適當天氣條件結合時，可能出現(xiàn)山地催化的雷暴。這種雷暴通常比其他類型的雷暴更強烈，因為山地地形可以提供更好的對流條件。

雖然國內(nèi)外學者在“雷打雪”天氣的研究方面已經(jīng)取得了一些成果，但由于這種天氣現(xiàn)象的復雜性和不確定性，仍有許多問題需要進一步探討。利用氣象觀測資料、雷電定位資料、雙偏振雷達資料，針對西安地區(qū)2023年的一次“雷打雪”天氣進行復盤，從天氣背景、物理機制、雙偏振雷達特征等方面分析探討了其發(fā)生條件，為今后同類天氣事件的分析和預報提供參考。

1 天氣實況

1.1 全市降水分布情況

2023年11月10日夜間至11日白天，強冷空氣在蒙古高原原地氣壓加強，當?shù)刈罡邭鈮哼_1 065 hPa，達到下半年新高，同時加強并繼續(xù)南下至中國北方，導致北方出現(xiàn)大雪和寒潮天氣。西安地區(qū)出現(xiàn)下半年來的第一場雪并伴有雷電活動，出現(xiàn)少見的“響雷打雪”現(xiàn)象。

10日20：00起，隨著短波槽的東移，槽前的西南暖濕氣流進一步加強，與南下強冷空氣的交匯劇烈，導致大氣層結不穩(wěn)定，有利于對流天氣的發(fā)生和發(fā)展。700 hPa西安區(qū)域有西南暖濕氣流，且處于輻合區(qū)，中低緯度南支槽較強，為暴雪天氣提供充足的水汽條件。11日08：00 500 hPa上隨著低槽東移，氣流平直，除了偏東南的藍田有弱降雪，其他區(qū)域降雪過程趨于結束。

從降水量情況來看，2023年11月11日02：00～11：00，碑林區(qū)、西咸新區(qū)、臨潼區(qū)局地暴雪，全市共83站出現(xiàn)降水，11日02：00～11：00最大累計降水量和最大小時降水均出現(xiàn)在省人大機關大院站，主要降水時段為06：00～11：00，最大累計降水量為13.3 mm，最大小時降水4.5 mm（07：00～08：00）；全市共出現(xiàn)閃電8次（圖1）。

1.2 探空資料分析

從11日08：00涇河探空圖（圖2）來看，底層有東北風，說明有較強平流入侵，近地面低層至500 hPa有明顯的風切變，中低層濕度條件好，地面至400 hPa基本維持相對濕度大于80%的高濕層結區(qū)域，動力和水汽條件充足。K指數(shù)為11.6，地面至400 hPa整層都處于不穩(wěn)定層結，說明不穩(wěn)定層較厚，為降雪過程提供了足夠的不穩(wěn)定能量。

2 雨雪相態(tài)分析

此次天氣過程主要降水時段集中在11日06：00～11：00，圖3顯示了此次過程西安市的雨雪分布?？梢钥闯觯貛X高海拔山區(qū)降水相態(tài)一直以純雪為主外，淺山和平原地區(qū)存在復雜的雨雪相態(tài)轉換。過程前期（03：00～06：00）溫度較高，淺山和平原地區(qū)以小雨或雨夾雪為主；06：00起隨著氣溫下降，淺山及城區(qū)轉為濕雪，周至、長安、鄠邑平原部分地方為雨夾雪或濕雪，且雨夾雪范圍隨時間逐漸減??；09：00～11：00

氣溫略有回升，與之對應的周至、鄠邑、長安、藍田平原地區(qū)以及北部區(qū)縣部分地方存在濕雪轉雨夾雪。此外，由于此次降雪含水量較高，加之路表溫度偏高，無新增積雪。以上實況分析結果與人工站觀測結果和攝像頭實況監(jiān)控基本一致。整體而言，此次天氣過程呈現(xiàn)出雨雪相態(tài)轉換復雜、降雪含水量高的特點。

3 雷達特征分析

實況監(jiān)測資料顯示，西安11月11日02：00～11：00出現(xiàn)降水天氣，主要降水時段出現(xiàn)在06：00～11：00，前期雷達回波分散、組織性差，06：00起逐漸發(fā)展為30 dBz以上的層狀云回波（圖4）。具體過程如下。

3.1 發(fā)展初期（02：00～06：00）

11月11日02：00，西安西部有10～25 dBz的回波發(fā)展并逐漸向東移，回波弱、回波生消快、影響范圍小，且呈現(xiàn)多發(fā)、散發(fā)的狀態(tài)，主要影響范圍為城區(qū)及以北區(qū)縣，降水較弱。

3.2 主要降水階段（06：00～09：40）

06：10起位于咸陽地區(qū)的回波迅速發(fā)展增強至35 dBz以上，東移過程中影響范圍擴大，大于30 dBz以上的回波控制西安未央?yún)^(qū)、新城區(qū)、蓮湖區(qū)、灞橋區(qū)及西咸新區(qū)，降水明顯增大。06：50回波中心進一步發(fā)展增強至39 dBz，強中心范圍增大主要位于城六區(qū)。

從雙偏振產(chǎn)品來看，差分反射率（ZDR）1.2 dBz，說明降水粒子較??；差分相移率（KDP）分布不均勻，總體0.1°～0.3°/km，局地可達1.taJXrZQeNBmgEjeZ6xkWI1ndyfGaF5jnPr9z4pnw2Ig=0°/km以上，說明降水粒子密度分布不均勻，局地降水較大；相關系數(shù)（CC）總體較高可達0.99以上，但局地0.85左右，說明降水分布不均勻。對比同一時次0.5 km高度的水凝物粒子（HCL）顯示降水相態(tài)為雨雪混合物，且-10 ℃層高度冰相粒子濃度較大，可能是雷電形成的機制之一。

此后，07：00～09：40源源不斷有大于35 dBz的強回波中心由西向東移動影響城區(qū)，“列車效應”造成了城區(qū)該時段內(nèi)城區(qū)降水較大。從水凝物粒子識別產(chǎn)品來看，07：10全市降水由雨夾雪轉為純雪。

3.3 降水減弱階段（09：50～11：00）09：50后雷達回波在東移過程中減弱，西部無新的回波生成，回波中心逐漸減弱至20 dBz，結構松散，降水總體減弱，11：00逐漸結束。

圖4 西安X波段相控陣雷達11月11日02：50、06：10組網(wǎng)組合反射率和06：50相關系數(shù)（CC）以及07：10水凝物粒子識別（HCL）產(chǎn)品

4 總結與思考

此次“雷打雪”天氣過程是典型的冷暖空氣交匯造成的，且伴有雷電，預報難度較大。結合上述氣象要素、探空資料、雨雪相態(tài)和雷達特征的分析，可以得出以下結論：

（1）此次“雷打雪”天氣過程是在有利的天氣形勢下發(fā)生的，包括700 hPa的西南暖濕氣流和500 hPa的低槽東移，為降雪提供了充足的水汽條件和動力條件。

（2）從探空資料來看，中低層濕度條件好，地面至400 hPa維持相對濕度大于80%的高濕層結區(qū)域，K指數(shù)較大，說明不穩(wěn)定層較厚，為降雪過程提供了足夠的不穩(wěn)定能量。

（3）雨雪相態(tài)轉換受多種因素影響，淺山及平原地區(qū)出現(xiàn)多種降水相態(tài)。雷達特征顯示降水初期分散、組織性差，后期逐漸發(fā)展為層狀云回波，強度增強，粒子小且分布不均。相關系數(shù)總體高，但局部較低，說明降水分布不均。對比同一時次水凝物粒子顯示降水為雨雪混合物，-10 ℃層高度冰相粒子濃度大，可能與雷電形成有關。

（4）雖然此次“雷打雪”天氣過程降水量較大，但由于含水量較高且路表溫度偏高，因此并未形成明顯的積雪，對交通和日常生活的影響相對較小。

此次“雷打雪”天氣過程是在多種氣象要素共同作用下發(fā)生的，具有雨雪相態(tài)轉換復雜、降雪含水量高等特點。通過綜合分析各種氣象資料和數(shù)據(jù)，可以更好地理解“雷打雪”天氣過程的成因和機制，為未來的氣象服務提供參考。

參考文獻

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[4] 董秋婷，刁軍，賀明慧，等.基于新型探測資料的沈陽地區(qū)一次“雷打雪”天氣過程分析[J].青海氣象，2022（4）：8-13.