驻马店市一次罕见特大暴雪过程诊断分析

王政

摘 要：本文利用MICAPS常规资料、多普勒雷达产品，对2018年1月3日发生在驻马店的特大暴雪过程进行形势场、物理量、雷达产品分析，得出“天南地北”是驻马店暴雪的典型流场配置。低层东北急流的建立提供了温度条件和水汽补充。西南暖湿气流辐合区与降水带的分布基本一致，逆温层、高层辐散与低层辐合、高层正涡度与低层负涡度的垂直结构提供了动力条件。暴雪区出现在正涡度平流的右前方，正涡度平流中心加强时，暴雪出现一个增幅期且正涡度平流区先于暴雪出现，这对暴雪产生有先兆指示意义。高层辐散、低层辐合的垂直结构先于暴雪发生，也有一定指示意义。

关键词：暴雪;影响系统;动力机制;回波特征;对比

Abstract： This paper used conventional MICAPS data and Doppler radar products to analyze the situation field， physical quantities， and radar products of the blizzard process that occurred in Zhumadian on January 3， 2018， and concluded that "the Flow Field Configuration of Top South Airflow and Lower the North Airflow" was a typical flow field configuration of Zhumadian Blizzard. The establishment of the lower northeast jet provided temperature conditions and water vapor replenishment. The distribution of the convergent area of warm and humid airflow in southwest China was basically consistent with that of the precipitation zone， the vertical structure of inversion layer， high-level divergence and low-level convergence， high-level positive vorticity and low-level negative vorticity provide dynamic conditions. The blizzard area appeared to the right of the positive vorticity advection， when the positive vorticity advection center was strengthened， there was a period of increase in the blizzard and the positive vorticity advection zone appears before the blizzard， which had a precursory indication for the occurrence of blizzard. The vertical structure of high-level divergence and low-level convergence preceded the occurrence of blizzard， and it also had certain significance.

Keywords： blizzard;influence system;dynamic mechanism;echo characteristics;comparison

暴雪是我國常见的灾害性天气之一，会严重影响当地的交通、农业、群众生活。广大气象工作者对暴雪天气的气候特征、环流形势、暴雪成因和形成机理做了大量的研究[1-7]，并取得了很多有价值的成果。赵桂香等[8]认为，通过数值预报产品分析形势演变和物理量诊断分析，不仅可以提前12～24 h进行暴雪预报，而且可以判断暴雪的持续或加强。2018年1月3日和2018年1月24日，河南省南部出现了两次大范围的强降雪天气，豫南部分地区出现了特大暴雪过程，这两次降雪过程都具有范围广、强度大、持续时间长、积雪深度厚的特点，分析两次过程发现，其环流背景相同，但是降雪大致区的位置截然不同，多站日降雪量突破1月历史极值。本文通过对此次特大暴雪过程进行综合分析，分析两次过程降雪位置不同的决定性因素，试图找出对暴雪预报有参考价值的信息，更好地为驻马店的防灾减灾工作服务。

1 过程实况及特点

受较强冷空气和暖湿气流共同影响，2018年1月3日08：00—2018年4日20：00，驻马店市出现一次大暴雪过程，3日早晨开始降雪，主要的降雪时段集中在3日白天到4日白天。本次过程累计降雪量为27～42 mm，平均过程降雪量为33.1 mm。如表1所示，驻马店十个县区除确山外，均达到大暴雪标准，驻马店站1月3日08：00至4日08：00 24 h降雪量为34.4 mm，突破有资料记录以来该时段降雪量历史极值，小时最大降雪强度为2.1 mm。

2 形势场分析

上下层流场配置情况为：中层的西南暖湿急流叠加在低层东北急流之上，加大了垂直切变，属于典型暴雪“天南地北”的流场配置。

降水开始前，2日08：00，500 hPa在东北到日本海地区有一横槽，不断分裂冷空气南下，中纬度环流平直，南支槽不断发展东移。700 hPa存在低涡、切变线，并缓慢南压，系统的停滞少动是造成此次大暴雪的原因之一。西南急流为降水提供源源不断的水汽和不稳定能量，切变线提供了动力辐合条件。700 hPa以下，整个河南都处在高湿区中，大部分站点[T]-[Td]≤4 ℃。850 hPa和925 hPa上，东北风低空急流的建立将东海的水汽输送到豫南地区，豫南为东北风和偏东风的辐合区，为降水提供冷垫，700 hPa及以上的暖湿气流在此冷垫上爬升，低层冷垫的形成为暴雪的产生提供了温度条件，使降水稳定为雪。同时，低空来自东北的急流为暴雪的发生提供较好的水汽补充。地面图上，蒙古高压稳定，冷空气不断南扩，河南处在高压底部强盛的东北气流里。

3 高层辐散、低层辐合

3.1 涡度场分析

分析3日08：00 500 hPa形势场和涡度场，3日08：00，河南位于500 hPa槽前大片正涡度区内，中心数值达到20×10-10s-1，预示着槽将进一步发展、加强;4日08：00，槽前正涡度平流维持并加强，其中心数值增加至60×10-10s-1，对应着4日白天强降雪仍将维持。5日08：00，河南西部、南部处在负涡度区，动力条件减弱，该地区降雪趋于减弱结束。从500 hPa涡度平流来看，对应槽前一直维持较强的正涡度平流区，暴雪区出现在正涡度平流的右前方，正涡度平流中心加强时，暴雪出现一个增幅期，且正涡度平流区先于暴雪出现。这对判断西风槽是否发展，产生暴雪有先兆指示意义。

3.2 散度场分析

分析散度场演变特征，3日08：00，暴雪区上空300 hPa出现一个辐散区，而低空850 hPa存在一个辐合区。3日20：00高层辐合、低层辐散都在加强，暴雪区上空300 hPa辐散中心数值为6×10-6s-1，850 hPa辐合中心值达到-4×10-6s-1，这种高层辐散、低层辐合的垂直结构一直维持到4日20：00。高层辐散的抽吸作用加强了暖湿气流的上升运动，是触发不稳定能量释放的重要启动机制。 高层辐散、低层辐合的垂直结构为降雪提供了动力条件，而且这种结构先于暴雪发生，对暴雪的预报有一定的指示意义。

4 水汽条件

大暴雪的发生需要充足的水汽供应，分析3日08：00—4日08：00水汽通量和水汽通量散度可知，开始时，700 hPa水汽通量大值区在信阳、南阳、驻马店，随后向北逐渐加强。850 hPa上水汽通量散度辐合区也由南逐渐北扩，强降雪时段和位置与700 hPa上水汽通量和850 hPa上水汽通量散度辐合区一致。

5 探空条件分析

本文选取离暴雪中心最近的南阳探空站，分析本次大暴雪天气过程的大气层结和稳定度特点。

如图1（a）所示，3日08：00，850 hPa以下为东北风，700 hPa以上为西南风，垂直风切变非常强，500 hPa以下风向随高度顺转有暖平流，湿层较为深厚。850 hPa以下存在弱的逆温层，0 ℃高度维持在500 m左右。

如图1（b）所示，3日20：00，700 hPa以上依旧为西南急流，850 hPa以下为东北急流，依旧存在强垂直风切变，整层温度都在0 ℃以下，为降雪提供了充分的气温条件，1 000 hPa温度降至-3 ℃，逆溫层变厚，气压保持在850～925 hPa。

6 温度层分析

850 hPa上-4℃线的位置对驻马店降雪预报具有较好的指示意义，降雪前，随着强冷空气的不断渗入，驻马店上空的温度不断下降。从3日08：00 850 hPa温度场上来看，驻马店大部分地区受-4 ℃线控制，925 hPa上驻马店在-2 ℃线到-4 ℃线之间，地面图上驻马店的温度维持在0 ℃左右，降雪前，地面温度已经降下来，因此此次降雪过程无相态转换，导致积雪深度比较深。

7 多普勒雷达特征分析

分析3日15：00驻马店雷达1.5°仰角基本反射率图，如图2（a）所示，此次降雪回波为层状云降水回波。基本反射率因子强度最大为30 dBZ左右。

从图2（b）可以看到，强降雪时段零速度线变为S形，说明风随高度顺时针旋转，有暖平流。零速度线两侧出现了“牛眼”结构，表明风离雷达中心呈先递增、后减小的趋势。

8 相似流畅配置下暴雪量级、落区却相差很大的两次降雪过程对比

结合2018年1月3—5日暴雪过程、2018年1月24—25日暴雪过程，进行相似流畅配置下暴雪量级、落区却相差很大的两次降雪过程对比分析。

8.1 实况对比

2018年1月3—5日暴雪过程主要降雪时段集中在3日白天到4日白天，如图3（a）所示，过程降雪量最大值在驻马店、信阳。

2018年1月24—25日暴雪过程主要降雪时段集中在24日夜间到25日白天，如图3（b）所示，过程降雪量较2018年1月3—5日暴雪过程偏小，最大值在信阳南部地区。

8.2 两次暴雪过程分析

两次暴雪过程的相同点如下：从大的环流形势和上下层配置来看，两次过程均在中高纬有一横槽，不断分裂冷空气南下，中纬度环流平直，多南支槽活动。700 hPa上存在低涡切变线、西南暖湿急流，850 hPa和925 hPa上的东北急流提供充足水汽和冷垫作用，中层的暖湿急流沿着冷垫爬升叠加在东北急流上，两次过程都属于“天南地北”的流场配置。

造成两次暴雪过程驻马店降雪量级不同的原因如下：两次过程的水汽条件都比较好，通过与实况对比发现，西南暖湿气流的辐合区与降水带的分布基本一致，强度变化也与雨雪强度的变化一致。2018年1月3—5日暴雪过程西南急流强辐合带位于沿淮地区，2018年1月24—25日暴雪过程西南急流的强辐合带位于“宜昌-武汉-合肥-南京”江淮一带，江淮地区对应了700 hPa暖湿急流辐合区，也是850 hPa及以下的东风急流区，是动力抬升和水汽条件最好的区域。2018年1月3—5日暴雪过程强降雪主要集中在河南省的信阳、驻马店，25日强降雪主要集中在江淮地区，这也是河南省降雪整体较2018年1月3—5日暴雪过程偏弱的原因。

9 此次大暴雪过程预报着眼点

一是环流形势。中高纬度维持横槽，不断分裂冷空气南下，中纬度环流平直，南支槽发展东移，槽前西南气流与冷空气在河南中部、南部交汇，这种形势维持时间较长，使得暴雪区主要集中在黄河以南地区。二是垂直风切变大。中层的西南暖湿急流叠加在低层东北急流之上，850 hPa以下是东北风，850 hPa以上是西南风，加大了垂直切变，属于典型暴雪“天南地北”的流场配置。三是湿层深厚。水汽输送好，850 hPa和925 hPa的东北急流，700 hPa的西南暖湿急流在驻马店上空交汇，带来了源源不断的水汽输送，从整个降雪过程的探空曲线可以看到，400 hPa以下大气都极为近饱和，从地面到高空都处在一个深厚的湿层中，为大暴雪的发生提供了水汽条件。

存在逆温层，3日08：00，850 hPa以下已经开始出现逆温，850 hPa以下东北急流带来的冷空气形成冷垫，700 hPa上的西南气流带来暖湿空气，这是形成逆温层的原因，3日20：00逆温层进一步加厚，整层气温都低于0 ℃，这对降水稳定为雪起到决定性作用。在降雪前，冷空气已经影响驻马店，根据驻马店雨雪转换指标，850 hPa上，驻马店位于-2 ℃线到-4 ℃线之间，此次降雪过程无相态转换，从刚开始降水就稳定为雪，导致积雪深度比较大。

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