第 4 期 张 萍 萍 等 :2013 年 湖 北 省 两 次 降 雪 过 程 对 比 分 析 419-10 isfoundat925hpa.onthecontrary,warminversionlayerexistsin wetsnow withhighvapor density,liquidwa

第 41 卷 第 4 期 2015 年 4 月 气 象 METEOROLOGICAL MONTHLY Vol.41 No.4 April 2015 张 萍 萍, 吴 翠 红, 祁 海 霞, 等.2015.2013 年 湖 北 省 两 次 降 雪 过 程 对 比 分 析. 气 象,41(4):418 426. 2013 年 湖 北 省 两 次 降 雪 过 程 对 比 分 析 张 萍 萍 1 吴 翠 红 1 祁 海 霞 1 王 晓 玲 1 张 宁 2 1 武 汉 中 心 气 象 台, 武 汉 430074 2 湖 北 省 气 象 局 科 技 与 预 报 处, 武 汉 430074 提 要 : 利 用 常 规 观 测 资 料 NCEP 再 分 析 资 料 微 波 辐 射 计 及 多 普 勒 雷 达 等 资 料 对 2013 年 2 月 7 8 日 干 雪 过 程 2 月 18 19 日 湿 雪 过 程, 从 水 汽 不 稳 定 动 力 及 温 湿 层 结 方 面 进 行 对 比 分 析, 得 出 如 下 结 论 :(1)2 月 7 8 日 的 干 雪 过 程 水 汽 层 次 浅 薄, 水 汽 输 送 支 仅 为 700hPa 弱 西 南 气 流 ;2 月 18 19 日 的 湿 雪 过 程 水 汽 充 沛, 水 汽 输 送 支 为 700hPa 强 西 南 急 流 和 850hPa 东 南 气 流 (2) 干 雪 过 程 低 层 冷 平 流 强, 层 结 稳 定 湿 雪 过 程 低 层 暖 平 流 强, 冷 暖 交 汇 使 大 气 不 稳 定 度 增 加 (3) 干 雪 过 程 中 弱 暖 湿 气 流 沿 深 厚 冷 空 气 垫 爬 升, 动 力 辐 合 位 于 中 高 层, 次 级 环 流 的 形 成 减 弱 上 升 运 动 湿 雪 过 程 中 弱 冷 空 气 楔 入 到 强 暖 湿 气 流 底 部, 迫 使 其 抬 升, 形 成 深 厚 上 升 运 动 区, 次 级 环 流 的 形 成 增 强 上 升 运 动 (4) 干 雪 过 程 整 层 温 度 <0,700hPa 出 现 冷 性 逆 温 层,-10 层 位 于 925hPa 附 近, 水 汽 密 度 液 态 水 含 量 整 层 水 汽 含 量 较 小 ; 湿 雪 过 程 700hPa 出 现 暖 性 逆 温 层,-10 层 位 于 500hPa 附 近, 水 汽 密 度 液 态 水 含 量 整 层 水 汽 含 量 较 大 在 上 述 研 究 的 基 础 上 给 出 了 干 湿 雪 形 成 的 三 维 物 理 模 型, 该 模 型 从 温 湿 ( 风 ) 垂 直 层 结 上 面 体 现 出 了 干 湿 雪 形 成 的 主 要 环 境 背 景 差 异, 对 于 干 湿 雪 预 报 具 有 一 定 的 参 考 价 值 关 键 词 : 干 雪, 湿 雪, 次 级 环 流, 液 态 水 含 量, 物 理 模 型 中 图 分 类 号 : P458 文 献 标 志 码 : A 犱 狅 犻 : 10.7519 /j.issn.1000 0526.2015.04.004 ContrastAnalysisofTwoSnowfalEventsin Hubei2013 ZHANGPingping 1 WU Cuihong 1 QIHaixia 1 WANG Xiaoling 1 ZHANG Ning 2 1 WuhanCentralMeteorologicalObservatory,Wuhan430074 2ScienceandTechnologyDepartment,HubeiMeteorologicalBureau,Wuhan430074 犃 犫 狊 狋 狉 犪 犮 狋 :Basedonconventionalweatherchart,NCEPreanalysisdata,microwaveradiometerproductsand Dopplerradarobservations,thewatervapor,thermalanddynamicconditions,temperatureandhumidity stratificationduring7-8 (drysnow)and18-19 (wetsnow)february2013arecomparativelyanalyzed. Theresultsshowthat:(1)Thevaportransportationbranchindrysnow processisweaksouthwestair currentat700hpa,butthevaportransportationbranchinwetsnowprocessisthestrongsouthwestair currentat700hpaandthesoutheastaircurrentat850hpawithsuficientmoisture.(2)thereisstrong coldadvectionandstableatmosphericlayerindrysnowprocess.however,strongwarmadvectionexitsin wetsnowprocessinwhichcoldandwarmflowintersection makesatmosphericinstabilityenhanced.(3) Thesouthwestcurrentascendsonthecoolingcushionindrysnowprocesswithconvergenceatmiddle high levels,andthesecondarycirculationinhibitsascendingmotion.inwetsnowprocess,thecoldairinserts thebotomofwarmflow,makingwarmflowlifted,andthesecondarycirculationsuppliesacontinuous andpowerfulupdrafts.(4)thetemperatureislowerthan0 atallevelswithcoldinversionlayerand lowvapordensity,liquidwatercontentandwatervaporcontentatallevelsindrysnow,andthelevelof 湖 北 省 气 象 局 科 技 支 撑 项 目 (2014Y01) 资 助 2014 年 3 月 3 日 收 稿 ; 2015 年 1 月 5 日 收 修 定 稿 第 一 作 者 : 张 萍 萍, 主 要 从 事 短 期 天 气 预 报 分 析 研 究.Email:zpp7117@126.com

第 4 期 张 萍 萍 等 :2013 年 湖 北 省 两 次 降 雪 过 程 对 比 分 析 419-10 isfoundat925hpa.onthecontrary,warminversionlayerexistsin wetsnow withhighvapor density,liquidwatercontentandwatervaporcontentatallevels,andthelevelof-10 isat500hpa. Finaly,three dimensionalphysicalmodelfortheformationofdrysnowandwetsnowisbuiltbasedonthe aboveresearches.themodelreflectsthemainenvironmentalbackgrounddiferenceoftemperatureandhu midityairstratification,whichhascertainreferencesignificancefordryandwetsnowforecasting. 犓 犲 狔 狑 狅 狉 犱 狊 :drysnow,wetsnow,secondarycirculation,liquidwatercontent,physicalmodel 引 言 湖 北 地 处 长 江 中 游 地 区, 位 于 南 北 气 候 过 渡 带, 冬 季 属 于 冷 暖 空 气 交 汇 显 著 的 区 域, 降 雪 的 物 理 成 因 非 常 复 杂, 降 雪 的 性 质 也 不 尽 相 同, 有 干 湿 雪 之 分 不 同 性 质 的 降 雪 过 程 引 发 的 灾 害 不 同 : 干 雪 过 程 中 由 于 雪 花 不 易 融 化, 黏 性 较 小, 易 造 成 地 面 积 雪, 影 响 交 通 (Wakahamaetal,1977;Makkonen etal, 2008), 湿 雪 则 由 于 含 水 量 高 雪 压 大 黏 性 强 (Ad miratetal,1988) 容 易 形 成 电 线 积 冰 及 道 路 结 冰 等 冰 雪 灾 害 因 此, 对 湖 北 省 干 湿 雪 过 程 进 行 对 比 分 析, 对 于 防 范 冰 雪 灾 害 具 有 重 要 意 义 关 于 湖 北 省 降 雪 机 理, 国 内 有 很 多 学 者 进 行 了 相 关 研 究 如 徐 双 柱 等 (2009) 对 湖 北 省 15 次 大 雪 过 程 分 析 认 为, 地 面 冷 空 气 700hPa 西 南 急 流 和 500hPa 西 风 槽 是 湖 北 冬 季 大 雪 天 气 的 主 要 影 响 系 统 刘 志 勇 等 (2008) 对 2006 年 十 堰 一 次 区 域 性 暴 雪 天 气 过 程 的 诊 断 分 析 表 明, 中 低 层 暖 平 流 沿 低 层 冷 空 气 垫 爬 升 是 产 生 暴 雪 的 重 要 动 力 条 件 范 元 月 等 (2010) 对 2007 年 鄂 东 南 一 次 暴 雪 过 程 的 诊 断 与 模 拟 发 现, 西 南 急 流 的 减 弱 和 移 出, 对 应 降 雪 的 开 始 和 停 止 龙 利 民 等 (2010) 研 究 了 温 度 平 流 演 变 对 湖 北 降 雪 的 影 响 上 述 研 究 多 侧 重 于 湖 北 降 雪 强 度 和 落 区 机 理 研 究, 对 于 引 发 不 同 性 质 降 雪 的 天 气 系 统 环 境 场 特 征 等 目 前 尚 未 进 行 对 比 分 析 关 于 干 湿 雪 特 征 对 比, 国 内 外 一 些 学 者 进 行 了 相 关 研 究 国 外 学 者 们 对 于 干 湿 雪 的 定 义 等 进 行 了 相 关 研 究, 如 Huang 等 (2008) 提 出 用 雪 雨 比 值 ( 积 雪 深 度 增 量 / 雨 雪 量 ) 对 干 湿 雪 进 行 定 义 和 区 分 Paterson(1981) 和 Goodison(1981) 指 出, 新 降 干 雪 的 平 均 密 度 约 为 100kg m -3, 新 降 湿 雪 的 平 均 密 度 约 为 100~200kg m -3, 而 对 于 干 湿 雪 形 成 的 天 气 形 势 以 及 环 境 场 的 区 别 研 究 较 少 ; 国 内 马 丽 娟 等 (2012) 通 过 分 析 得 出 中 国 年 平 均 积 雪 深 度 雪 水 当 量 和 积 雪 密 度 分 别 为 0.49cm 0.7 mm 和 0.14g cm -3 杨 琨 等 (2013) 对 我 国 不 同 地 区 的 雪 深 增 量 和 雨 雪 量 比 值 进 行 了 分 析, 指 出 雪 雨 比 值 平 均 值 在 0.79cm mm -1 左 右, 具 有 明 显 的 地 域 差 异, 北 方 地 区 比 值 波 动 较 小, 在 1~1.15cm mm -1, 以 干 雪 为 主, 南 方 地 区 比 值 波 动 较 大, 大 多 <1cm mm -1, 以 湿 雪 为 主 上 述 研 究 多 局 限 于 干 湿 雪 的 物 理 特 征 等, 对 于 干 湿 雪 天 气 过 程 特 点 及 预 报 要 点 目 前 研 究 较 少 本 文 利 用 常 规 观 测 资 料 NCEP 再 分 析 资 料 微 波 辐 射 计 及 多 普 勒 雷 达 等 资 料 对 2013 年 2 月 7 8 日 干 雪 过 程 ( 简 称 0208 过 程 ) 与 2 月 18 19 日 湿 雪 过 程 ( 简 称 0218 过 程 ) 进 行 对 比 分 析, 旨 在 找 出 两 类 降 雪 过 程 的 天 气 形 势 和 环 境 场 特 征 的 区 别, 建 立 相 应 物 理 模 型, 提 高 预 报 员 对 两 类 降 雪 的 机 理 认 识, 为 今 后 做 好 降 雪 预 报 和 预 警 服 务 提 供 参 考 其 中, 根 据 湖 北 本 地 降 雪 特 征, 规 定 若 雪 雨 比 值 1cm mm -1 则 为 干 雪, 若 雪 雨 比 值 <1cm mm -1 则 为 湿 雪 1 两 次 降 雪 过 程 概 况 0208 过 程 从 2 月 7 日 08 时 一 直 持 续 到 8 日 20 时, 降 雪 开 始 于 鄂 北, 逐 渐 南 压, 最 强 降 雪 出 现 在 8 日 08 时 前 后, 鄂 东 普 降 中 到 大 雪, 大 部 地 区 积 雪 深 度 为 3~5cm, 雪 量 为 1~4mm, 雪 雨 比 值 >1cm mm -1 ( 图 1a), 其 中 武 汉 站 雪 雨 比 值 高 达 3.44cm mm -1 ( 表 1) 降 雪 过 程 发 生 在 除 夕 前 夜, 持 续 时 间 长, 积 雪 深 度 较 大, 对 于 春 节 期 间 人 们 出 行 产 生 极 大 影 响 ;0218 过 程 从 18 日 08 时 开 始 到 19 日 凌 晨 结 束 降 雪 开 始 于 鄂 西 北, 随 后 雪 区 逐 渐 东 移 南 压,23 时 江 汉 平 原 至 鄂 东 北 一 线 出 现 一 条 雷 暴 带, 其 北 侧 为 雪, 南 侧 为 雨, 湖 北 省 内 出 现 罕 见 雪 雨 雷 电 共 存 现 象 最 强 降 雪 出 现 在 18 日 20 时 前 后, 江 汉 平 原 至 鄂 东 出 现 中 到 大 雪, 大 部 地 区 积 雪 深 度 为 1~3 cm, 雪 量 为 10~20 mm, 雪 雨 比 值 <1cm mm -1 ( 如 图 1b), 武 汉 站 雪 雨 比 值 只 有 0.14cm mm -1 ( 见 表 1) 此 次 降 雪 过 程 持 续 时 间 短, 出 现 罕 见 冬

420 气 象 第 41 卷 图 1 2013 年 2 月 8 日 (a) 和 18 日 (b) 雪 雨 比 值 ( 单 位 :cm mm -1 ) Fig.1 Snowandrainratio(unit:cm mm -1 )on8 (a)and18 (b)february2013 表 1 武 汉 站 两 次 过 程 雪 量 雪 深 雪 雨 比 值 犜 犪 犫 犾 犲 1 犛 狀 狅 狑 犳 犪 犾, 狊 狀 狅 狑 犱 犲 狆 狋 犺, 狊 狀 狅 狑 犪 狀 犱 狉 犪 犻 狀 狉 犪 狋 犻 狅 犪 狋 犠 狌 犺 犪 狀 犛 狋 犪 狋 犻 狅 狀 犻 狀 狋 狑 狅 狊 狀 狅 狑 犳 犪 犾 犲 狏 犲 狀 狋 狊 日 期 雪 深 增 量 /cm 雪 量 /mm 雪 雨 比 值 /cm mm -1 2013 年 2 月 8 日 3.1 0.9 3.44 2013 年 2 月 18 日 1.2 8.7 0.14 雷 及 路 面 结 冰 现 象, 雨 雪 转 换 预 报 难 度 较 大, 对 春 运 交 通 带 来 较 大 影 响 2 环 流 形 势 对 比 分 析 0208 过 程 主 要 影 响 系 统 为 500hPa 短 波 槽 东 北 冷 涡 以 及 700hPa 弱 切 变 线 ( 图 2a) 2 月 7 日 08 时,500hPa 中 高 纬 为 两 槽 一 脊, 东 北 地 区 受 冷 涡 控 制, 其 东 移 过 程 中 后 部 偏 北 气 流 引 导 冷 空 气 南 下, 850hPa 上,8 日 08 时, 河 南 南 部 至 湖 北 一 带 形 成 东 北 回 流, 北 风 分 量 偏 大, 东 北 气 流 与 温 度 线 几 乎 成 垂 直 交 角, 冷 平 流 向 南 输 送 十 分 显 著,0 线 已 压 至 湖 南 南 部, 低 层 形 成 深 厚 冷 垫 地 面 图 上 ( 图 略 ) 气 压 梯 度 较 大, 湖 北 大 部 地 区 为 东 北 风, 北 风 分 量 较 大, 最 大 风 速 达 10m s -1 ; 与 此 同 时, 中 低 纬 地 区 南 支 系 统 十 分 活 跃, 不 断 分 裂 短 波 槽 东 移,700hPa 形 成 弱 冷 式 切 变 线, 贵 州 至 湖 南 中 部 一 带 形 成 西 南 急 流, 为 降 雪 区 输 送 水 汽, 西 南 暖 湿 气 流 在 深 厚 冷 垫 上 爬 升, 为 降 雪 形 成 提 供 有 利 的 动 力 条 件 由 于 500hPa 不 断 有 短 波 槽 东 移, 东 北 路 冷 空 气 侵 入 较 早 且 持 续 时 间 较 长, 西 南 暖 湿 气 流 较 偏 南, 因 此 降 雪 持 续 时 间 长, 为 稳 定 性 降 雪, 雨 雪 量 不 大 0218 过 程 主 要 影 响 系 统 为 500hPa 长 波 槽 700 hpa 切 变 线 及 西 南 急 流 850 hpa 切 变 线 ( 图 2b) 2 月 18 日 08 时,500hPa 东 北 川 西 地 区 为 宽 广 的 长 波 槽,700hPa 湖 北 西 部 有 冷 式 切 变 线 形 成 其 南 侧 贵 州 至 湖 北 南 部 一 带 形 成 显 著 西 南 急 流, 最 大 风 速 达 20m s -1 对 应 850hPa 湖 北 中 北 部 形 成 东 北 回 流, 东 风 分 量 偏 大, 东 北 气 流 与 温 度 线 几 乎 成 平 行 交 角, 冷 平 流 较 弱,0 线 位 置 偏 北, 湖 北 与 湖 南 北 部 一 带 形 成 暖 式 切 变 线, 切 变 线 南 侧 南 风 气 流 与 温 度 线 交 角 接 近 垂 直, 表 明 暖 平 流 输 送 显 著 地 面 大 部 地 区 吹 东 北 风, 东 风 分 量 较 大 ;18 日 20 时 ( 图 略 ),500hPa 高 空 槽 进 一 步 东 移,700hPa 湖 北 南 部 急 流 出 现 爆 发 性 增 强, 从 20 m s -1 增 强 至 28m s -1, 随 着 弱 冷 空 气 的 进 一 步 南 下, 低 层 形 成 浅 薄 冷 垫, 冷 暖 空 气 交 汇 于 江 汉 平 原 至 鄂 东 一 带, 促 使 不 稳 定 能 量 增 强, 出 现 冬 雷 现 象 由 于 暖 湿 气 流 发 展 非 常 旺 盛, 冷 暖 空 气 交 绥 显 著, 不 稳 定 性 强, 因 而 雨 雪 量 大, 但 降 雪 持 续 时 间 并 不 长 3 水 汽 条 件 对 比 分 析 0208 过 程 水 汽 主 要 来 源 于 700hPa 西 南 暖 湿 气 流 降 雪 期 间,700hPa 贵 州 湖 南 鄂 东 一 带 受 西 南 气 流 控 制, 贵 州 西 部 湖 南 中 部 为 一 高 比 湿 带, 水 汽 随 着 西 南 气 流 北 上 至 鄂 东 地 区, 形 成 一 条 水 汽 输 送 带, 位 置 略 偏 南 ( 图 3a) 850hPa 来 源 于 东 北 冷 涡 后 部 的 东 风 回 流, 途 经 华 北 地 区 南 下 至 湖 北, 从 8 日 08 时 850hPa 水 汽 通 量 和 流 场 图 ( 图 3b) 可 看 出, 华 北 地 区 为 一 相 对 干 区, 水 汽 通 量 值 <0.02 g cm -1 hpa -1 s -1, 无 明 显 水 汽 向 南 输 送, 该 东 风 回 流 为 干 冷 回 流 从 武 汉 站 微 波 辐 射 计 资 料 可 看 出 ( 图 3e),8 日 武 汉 液 态 水 含 量 水 汽 密 度 大 值 区 主 要 位 于 3km 附 近, 最 大 值 分 别 为 0.03 和 4g m -3, 大 气 水 汽 总 含 量 约 22mm 该 过 程 中, 水 汽 输 送 通 道 单 一, 水 汽 垂 直 厚 度 浅 薄, 整 层 大 气 水 汽 含 量 及 液 态 水 含 量 较 少 0218 过 程 水 汽 来 源 于 700hPa 西 南 气 流 和 850hPa 东 南 气 流 18 日 08 时 700hPa 有 0.16

第 4 期 张 萍 萍 等 :2013 年 湖 北 省 两 次 降 雪 过 程 对 比 分 析 421 图 2 2013 年 2 月 8 日 08 时 (a) 和 18 日 08 时 (b)500hpa 高 度 场 ( 黑 色 实 线 ) 850hPa 温 度 场 ( 红 色 虚 线 ) 及 风 场 700hPa 急 流 ( 蓝 色 箭 头 ) 700hPa 切 变 ( 棕 色 双 实 线 ) 及 500hPa 槽 线 ( 棕 色 实 线 ) Fig.2 500hPaheight(blacksolidline),850hPatemperature(reddotedline) andwind,700hpajetstream (bluearrow),700hpashear(browndoublesolidline), 500hPatrough line(brownsolidline)at08:00bt8 (a)and08:00bt18 (b) February2013 g cm -1 hpa -1 s -1 的 水 汽 通 量 大 值 中 心, 从 贵 州 中 部 向 湖 南 东 北 部 及 鄂 东 地 区 输 送 ( 如 图 3c), 强 劲 的 西 南 暖 湿 气 流 是 该 过 程 水 汽 输 送 的 重 要 来 源 850hPa 鄂 东 两 支 东 风 气 流 汇 合, 北 方 为 东 北 干 冷 回 流, 有 利 于 地 面 形 成 冷 垫, 湖 南 江 西 一 带 存 在 一 支 西 南 暖 湿 气 流, 携 带 水 汽 北 上 至 鄂 东 地 区 转 为 东 南 气 流 ( 图 3d), 该 气 流 所 经 之 处 形 成 一 条 明 显 的 水 汽 输 送 带, 此 东 南 暖 湿 气 流 与 东 北 回 流 交 汇 于 江 汉 平 原 至 鄂 东 北 一 带, 不 稳 定 能 量 增 强, 随 着 能 量 释 放, 导 致 发 生 雷 电 现 象,700 和 850hPa 两 支 水 汽 输 送 通 道 为 降 雪 发 生 提 供 了 充 足 的 水 汽 从 武 汉 微 波 辐 射 计 资 料 可 看 出 ( 图 3f),18 日 武 汉 液 态 水 含 量 主 要 位 于 2~6km, 最 大 值 达 0.9g m -3, 水 汽 密 度 大 值 区 主 要 位 于 0~5km 附 近, 最 大 值 达 14g m -3, 大 气 水 汽 总 含 量 最 大 值 达 60mm, 数 值 远 远 大 于 0208 过 程 4 不 稳 定 条 件 对 比 分 析 图 4a 为 2 月 8 日 08 时 武 汉 站 犜 log 狆 图, 700hPa 为 风 速 6 m s -1 的 弱 西 南 暖 湿 气 流, 由 于 南 风 分 量 较 小, 暖 湿 气 流 输 送 弱, 导 致 该 层 附 近 出 现 冷 性 逆 温 层 ( 温 度 <0 ; 陈 红 专 等,2012; 杜 小 玲 等, 2014) 850hPa 以 下 为 干 冷 东 北 风, 抑 制 低 层 暖 湿 条 件 增 加, 低 层 温 度 平 流 以 干 冷 平 流 为 主 ( 图 4c) 在 强 冷 平 流 作 用 下, 整 层 温 度 <0,-10 层 高 度 位 于 925hPa 附 近, 云 中 相 态 以 雪 晶 冰 晶 等 固 态 粒 子 为 主, 液 态 水 含 量 较 少 低 层 干 冷 中 层 略 暖 湿 的 温 湿 垂 直 结 构 使 该 过 程 为 稳 定 性 降 雪 从 8 日 08 时 湖 北 雷 达 回 波 拼 图 及 组 合 反 射 率 垂 直 剖 面 看 ( 图 4e), 降 雪 地 区 雷 达 回 波 强 度 在 20dBz 左 右, 分 布 较 均 匀, 回 波 高 度 约 8km, 是 一 次 稳 定 性 冷 云 降 雪 过 程 图 4b 为 2 月 18 日 20 时 武 汉 站 犜 log 狆 图 与 0208 过 程 相 比 有 以 下 不 同 :700hPa 西 南 风 速 达 28 m s -1, 强 西 南 暖 湿 气 流 使 得 该 层 温 度 突 破 0, 形 成 暖 性 逆 温 层 ( 温 度 >0, 陈 红 专 等,2012) 850hPa 附 近 东 北 风 东 南 风 共 存, 低 层 形 成 冷 湿 层 结 ( 董 林 等,2012),850hPa 江 汉 平 原 一 带 出 现 冷 暖 平 流 交 汇 区, 促 使 大 气 不 稳 定 度 增 加 ( 图 4d) 在 强 暖 湿 气 流 作 用 下,-10 层 高 度 较 高, 位 于 500hPa 附 近, 云 中 液 态 水 含 量 增 加 低 层 湿 冷 中 层 暖 湿 的 温 湿 垂 直 结 构 使 得 该 过 程 中 具 有 一 定 不 稳 定 能 量 积 累,925~1000hPa 出 现 弱 的 犆 犃 犘 犈 正 值 区, 随 着 冷 空 气 的 进 一 步 入 侵, 锋 面 抬 升 作 用 触 发 不 稳 定 能 量 释 放 ( 姚 蓉 等,2012; 孟 雪 峰 等,2012; 王 东 海 等, 2013; 叶 晨 等,2011; 杨 晓 亮 等,2014; 于 晓 晶 等, 2013), 产 生 雷 电 天 气 从 18 日 20 时 湖 北 雷 达 回 波 拼 图 看 ( 图 4f), 江 汉 平 原 至 鄂 东 北 西 部 一 线 出 现 较 强 回 波, 最 大 回 波 强 度 达 40dBz, 回 波 分 布 不 均 匀, 回 波 高 度 位 于 10km 左 右, 为 不 稳 定 性 冷 云 暖 云 混 合 型 降 雪 过 程

气 象 第 ４１ 卷 ４２２ 图 ３ ２０１３ 年 ２ 月 ８ 日 ０８ 时 ７００ｈＰ 和 ８５０ｈＰ ｂ １８ 日 ０８ 时 ７００ｈＰ 和 ８５０ｈＰ ｄ 水汽通量及流场 以及 ８ 日 ０９ 时 和 １８ 日 ０９ 时 ｆ 武汉微波湿度计产品 Ｆ ３ Ｖｐ ｆ ｕｘｎｄｗ ｎｄｆ ｗ ７００ｈＰ ｎｄ８５０ｈｐ ｂ ０８ ００ＢＴ ｇ ８Ｆｂ ｕ ｎｄ８５０ｈｐ ｄ ０８ ００ＢＴ１８Ｆｂ ｕ ｙ２０１３ ７００ｈＰ ｙ２０１３ ｍ ｗｖ ｄ ｍ ｐ ｄｕ ０９ ｎｄ ０９ ｆ Ｆｂ ｕ ｙ２０１３

２０１３ 年湖北省两次降雪过程对比分析 第 ４ 期 张萍萍等 ４２３ 图 ４ ２０１３ 年 ２ 月 ８ 日 ０８ 时 和 １８ 日 ２０ 时 ｂ 武汉 犜 ｇ狆 图 ８ 日 ０８ 时 和 １８ 日 ２０ 时 ｄ ８５０ｈＰ温度平流 等值线为冷平流区 阴影区为暖平流区 ８ 日 ０８ 时 和 １８ 日 ２０ 时 ｆ 湖北雷达回波拼图及组合反射率垂直剖面图 黑色实线为剖面区域 Ｆ ４ 犜 ｇ狆 ｄ ｇ ｍ ０８ ｎｄ２０ ｂ Ｆｂ ｕ ｇ ｙ２０１３ ｍｐ ｕ ｄｖ ｎ ｎ ｕ ｎ ｄｄｖ ｎ ｈｄｗ ｗ ｍｄｖ ｎ ０８ ｎｄ２０ ｄ Ｆｂ ｕ ｄ ｆ ｖ ｙ２０１３ ｙｍ ｎｄｖ ｆ ｎ ｂ ｋ ｄ ｎ ｎ ０８ ｎｄ２０ ｆ Ｆｂ ｕ ｙ２０１３ 风和相对湿度的垂 直 剖 面 图 武 汉 上 空 存 在 随 高 度 ５ 动力条件对比分析 向北 倾 斜 相 对 湿 度 ８０ 的 楔 形 结 构 高 湿 区 高 湿区北侧 ８００ｈＰ 以 下 为 相 对 湿 度 ７０ 的 干 区 图 ５ 为 ２ 月 ８ 日 ０８ 时 沿 １１４ ０３ Ｅ 的 径 向 狏 低层形成深厚干冷垫 高湿区南侧 ７００ｈＰ 有浅薄

气 象 第 ４１ 卷 ４２４ 图 ５ ２０１３ 年 ２ 月 ８ 日 ０８ 时 和 １８ 日 ２０ 时 ｂ 沿 １１４ ０３ Ｅ 径向 狏 风与相对湿度 阴影 垂直剖面 日 时 和 日 时 沿 ８ ０８ １８ ２０ ｄ １１４ ０３ Ｅ 涡度 散度垂直剖面 等值线为散度 阴影为涡度 黑三角标注武汉所在纬度 黑框标注次级环流所在位置 Ｆ ５ Ｔｈｐ ｆ ｆ ｄ ｗ ｎｄ狏ｎｄ ｖｈｕｍ ｄ ｈｄｗ ０８ ｎｄ ｇ ｙ ２０ ｂ Ｆｂ ｕ ０ １ ３ ｈ ｐ ｆ ｆｖ ｎ ｄｄ ｖ ｎ ０ ８ ０ ０Ｂ Ｔ８ ｙ２ ｙ ｇ ｎｄ２０ ｄ Ｆｂ ｕ ０ １ ３ ｙ２ ｎ ｕ ｎ ｄ ｖ ｈｄｗ ｖ ｈｂ ｋ ｎｇ ｐ ｎ ｆｗｕｈｎ ｇｎ ｙ ｎ ｆ ｎｄ ｕ ｎ ｈｂ ｋｂｘ ｐ ｙ 图 ６ ０２０８ 干雪过程 和 ０２１８ 湿雪过程 ｂ 三维物理模型图 Ｆ ６ Ｔｈ ｄ ｍｎ ｎ ｐｈｙ ｍｄ ｆｄ ｕ ｇ ｙｎｗｎ８ｆｂ ｙ ｎｄｗ ｎｗｎ１８ｆｂ ｕ ｙ ｂ

第 4 期 张 萍 萍 等 :2013 年 湖 北 省 两 次 降 雪 过 程 对 比 分 析 425 南 风 气 流 北 上 遇 南 下 干 冷 空 气 阻 挡, 沿 楔 形 结 构 爬 升,700hPa 附 近 部 分 干 冷 空 气 卷 入 到 南 风 气 流 中, 形 成 次 级 环 流, 将 部 分 上 升 气 流 转 变 为 下 沉 气 流, 对 上 升 运 动 起 到 一 定 消 弱 作 用 图 5c 为 8 日 08 时 沿 114.03 E 的 涡 度 散 度 垂 直 剖 面 图, 武 汉 上 空 出 现 与 楔 形 结 构 相 对 应 的 正 涡 度 柱, 最 强 涡 度 为 12 10-5 s -1, 位 于 600hPa 以 上 主 要 动 力 辐 合 区 位 于 600hPa 以 上,700hPa 附 近 次 级 环 流 形 成 处 为 辐 散 区, 表 明 次 级 环 流 的 形 成 并 未 增 强 上 升 运 动 综 上, 0208 过 程 干 雪 过 程 主 要 是 由 于 暖 湿 气 流 沿 干 冷 空 气 垫 爬 升 而 造 成, 低 层 动 力 条 件 较 弱, 主 要 上 升 运 动 区 在 600hPa 以 上, 干 冷 空 气 卷 入 到 暖 湿 气 流 中 形 成 的 次 级 环 流 消 弱 上 升 运 动 图 5b 为 2 月 18 日 20 时 114.03 E 的 径 向 狏 风 与 相 对 湿 度 的 垂 直 剖 面 图 武 汉 上 空 同 样 存 在 随 高 度 向 北 倾 斜 相 对 湿 度 95% 的 楔 形 结 构 高 湿 区, 倾 斜 度 小 于 0208 过 程 高 湿 区 南 侧 800hPa 以 上 有 深 厚 的 南 风 气 流 北 上, 其 北 侧 800hPa 以 下 有 湿 冷 北 风 气 流 侵 入 到 湿 区 内, 强 迫 暖 湿 气 流 抬 升, 同 时, 800~700hPa 由 于 湿 冷 空 气 卷 入 到 暖 湿 空 气 中 形 成 次 级 环 流 ( 余 政 等,2013), 与 0208 过 程 不 同 之 处 在 于, 该 次 级 环 流 的 形 成 位 置 对 应 较 强 的 动 力 辐 合 区 ( 图 5d), 次 级 环 流 形 成 进 一 步 增 强 上 升 运 动 ( 陈 涛 等,2012) 在 楔 形 结 构 冷 暖 交 汇 处, 有 一 条 从 地 面 一 直 延 伸 至 400hPa 的 倾 斜 正 涡 度 柱 ( 图 5d), 1000~600hPa 的 最 强 涡 度 均 达 12 10-5 s -1, 强 涡 度 厚 度 远 远 大 于 0208 过 程 与 深 厚 正 涡 度 柱 相 对 应, 武 汉 上 空 1000~400hPa 形 成 深 厚 动 力 辐 合 区, 上 升 运 动 较 强 综 上,0218 过 程 的 湿 雪 过 程 主 要 由 于 冷 空 气 楔 入 到 强 暖 湿 气 流 底 部, 迫 使 暖 湿 气 流 抬 升 ( 杨 晓 霞 等,2012), 自 地 面 至 中 高 层 形 成 深 厚 的 上 升 运 动 区, 湿 冷 空 气 卷 入 到 暖 湿 气 流 中 形 成 的 次 级 环 流 有 利 于 上 升 运 动 增 强 根 据 以 上 分 析, 给 出 0208 过 程 ( 图 6a) 与 0218 过 程 ( 图 6b) 的 三 维 物 理 模 型 在 0208 干 雪 过 程 中, 东 北 冷 涡 后 部 偏 北 气 流 引 导 冷 空 气 南 下,850 hpa 形 成 强 干 冷 平 流, 低 层 形 成 深 厚 冷 垫, 整 层 温 度 <0,-10 层 位 置 较 低 ;500hPa 有 短 波 槽 东 移, 700hPa 形 成 弱 暖 湿 气 流 及 冷 性 逆 温 层 ; 弱 暖 湿 气 流 沿 深 厚 冷 空 气 垫 爬 升, 部 分 干 冷 气 流 卷 入 到 上 升 气 流 中, 形 成 次 级 环 流, 消 弱 上 升 运 动 ; 由 于 低 层 冷 平 流 较 强, 湿 区 垂 直 楔 形 结 构 倾 斜 度 大, 云 中 粒 子 以 固 态 粒 子 为 主, 液 态 水 含 量 少 0218 湿 雪 过 程 中, 高 空 冷 槽 引 导 弱 冷 空 气 南 下, 低 层 形 成 浅 薄 冷 垫, -10 层 位 置 较 高 ;500 hpa 有 长 波 槽 东 移, 700hPa 形 成 强 盛 西 南 急 流 及 暖 性 逆 温 层,850hPa 存 在 东 北 干 冷 回 流 东 南 暖 湿 气 流 两 支 东 风 气 流, 冷 暖 交 汇 促 使 不 稳 定 能 量 增 强 ; 弱 冷 空 气 楔 入 到 强 暖 湿 空 气 底 部, 迫 使 暖 湿 气 流 抬 升, 触 发 不 稳 定 能 量 释 放, 同 时 部 分 湿 冷 空 气 卷 入 到 上 升 气 流 中 形 成 次 级 环 流, 增 强 上 升 运 动 由 于 暖 平 流 较 强, 湿 区 垂 直 楔 形 结 构 倾 斜 度 小, 云 中 固 液 两 态 粒 子 共 存, 液 态 水 含 量 多 6 结 论 与 讨 论 本 文 通 过 对 2013 年 2 月 8 日 干 雪 过 程 和 2 月 18 日 湿 雪 过 程 的 水 汽 大 气 层 结 稳 定 度 动 力 条 件 三 个 方 面 进 行 对 比 分 析, 建 立 了 干 湿 雪 三 维 物 理 模 型, 揭 示 了 干 湿 雪 过 程 的 主 要 区 别 如 下 : 干 雪 过 程 中, 低 层 冷 垫 深 厚 中 层 出 现 冷 性 逆 温 层,700hPa 暖 湿 气 流 弱 水 汽 输 送 通 道 单 一,850hPa 干 冷 平 流 强, 上 升 运 动 较 弱, 次 级 环 流 形 成 消 弱 上 升 运 动, 雪 深 大 雪 量 小, 以 纯 雪 为 主 ; 湿 雪 过 程 中, 低 层 冷 垫 浅 薄 中 层 出 现 暖 性 逆 温 层,700hPa 急 流 强 盛 水 汽 输 送 通 道 多,850hPa 干 冷 暖 湿 平 流 交 汇, 不 稳 定 性 强, 上 升 运 动 显 著, 次 级 环 流 形 成 增 强 上 升 运 动, 雪 量 大 雪 深 小, 一 般 经 历 由 雨 转 雪 过 程, 预 报 难 度 较 大 通 过 以 上 分 析, 在 今 后 的 实 际 预 报 业 务 中, 可 根 据 不 同 性 质 的 降 雪 过 程, 分 析 相 应 的 预 报 着 眼 点, 制 定 相 应 的 防 灾 减 灾 方 案 然 而 本 文 对 于 两 次 降 雪 过 程 中 的 微 物 理 过 程 并 没 有 进 行 系 统 的 分 析, 建 立 的 物 理 模 型 仍 然 需 要 更 多 的 个 例 进 行 验 证, 以 上 不 足 之 处 将 在 今 后 的 工 作 中 进 一 步 完 善 参 考 文 献 陈 红 专, 叶 成 志, 龙 丽 华.2012.2011 年 1 月 湖 南 罕 见 持 续 性 暴 雪 天 气 成 因 分 析. 暴 雨 灾 害,31(2):141 148. 陈 涛, 崔 彩 霞.2012. 2010.1.6 新 疆 北 部 特 大 暴 雪 过 程 中 的 锋 面 结 构 及 降 水 机 制. 气 象,38(8):921 931. 董 林, 符 娇 兰, 宗 志 平.2012.2011 年 隆 冬 北 京 初 雪 成 因 分 析. 气 象, 38(8):913 920. 杜 小 玲, 高 守 亭, 彭 芳.2014.2011 年 初 贵 州 持 续 低 温 雨 雪 冰 冻 天 气 成 因 研 究. 大 气 科 学,38(1):61 72. 范 元 月, 汤 剑 平, 徐 双 柱, 等.2010. 一 次 湖 北 暴 雪 天 气 的 诊 断 与 模 拟. 气 象 科 学,30(1):111 115. 刘 志 勇, 陈 剑 云, 徐 元 顺, 等.2008. 一 次 区 域 性 暴 雪 天 气 过 程 的 诊 断

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