浩宇1 李雪源2 王靖中3 张曦3 沈姣姣3
1.陕西省突发事件预警信息发布中心 710014；2.聊城市气象局 252000；3.陕西省气象服务中心 710014
摘 要：利用常规气象观测资料、物理量、卫星云图和雷达资料,对2018年1月3日至4日发生在陕西的一次降雪天气进行分析,结果表明:3-4日，500hPa在不断东移的高原槽和南支槽的共同影响作用下，给我国中东部带来一次大范围雨雪过程，南支槽前部有着稳定的西南气流，且势力旺盛，携带孟加拉湾暖湿水汽持续向我国中东部等地输送，西南暖湿气流与冷空气在我省上空交汇,触发降雪产生；低层700hPa上，陕西省受过境高空槽影响，西南低空急流处于槽前，形成正涡度中心及负散度区，受其影响，我省大部地区相对湿度偏高，具备出现雨雪有利水汽条件；850hPa上，形成了明显的切变辐合区，保证了有效的抬升机制，850hPa切变线北侧为强盛的东风急流，属于北方高压的回流气流，属于冷湿属性，既提供了水汽来源，同时也是“冷垫”，为上层的暖湿气流提供抬升机制，切变线南侧为南风急流，提供了强大、稳定的水汽来源；地面图上，有冷空气自东路南下，地面温度低，保证了降水形态，同时冷空气也为中高空的暖湿气流提供“冷垫”作用，即系统性抬升机制。
关键词：降雪；南支槽；西南急流；东风急流；动力抬升；冷垫
引言
陕西地处我国西北内陆的中纬度地区，南北狭长，地形复杂。降雪是陕西冬、春季易出现的重要天气，与农业生产、交通运输、水利、电力部门及人民生活有着密切关系。陕西降雪具有范围广、强度大、持续时间长的特征。易出现大雪、暴雪等灾害天气。
针对陕西降雪，学者们进行了大量研究。预报员从高低空形势配置、水汽的辐合上升运动、雷达回波及速度场特征等多方面，探究陕西降雪的特征及成因。郭大梅等［1］对2006年1月3-5日的陕西中部的暴雪天气过程进行了诊断分析，探讨了暴雪天气的内部结构及形成机理。吴昊等［2］对2008年1月10-14日的陕西暴雪过程进行了分析研究。宫德吉等［3］对研究了低空急流对于暴雪过程起着重要作用。朱爱民等［4］对江淮一次大范围降雪过程的锋生次级环流进行了深入分析。
2018年1月3-4日，陕西发生一次暴雪过程，给人民生活生产造成极为不利的影响，带来了巨大的财产和经济损失。研究形成暴雪的成因及暴雪过程中的特征，以期对这类暴雪的预报和预警服务提供一些有益的依据，对做好气象服务和防灾减灾具有重要意义。
1.天气概述和环流背景
1.1 降水实况
2018年1月3日-4日陕西省出现一次大范围降雪过程，降水量在0.1～22.0毫米，最大蒲城，西安城区11.8毫米（图1）。此次降雪过程影响范围广、持续时间长、强度大。强降雪主要出现在3日晚上到4日早晨，影响地区主要是关中大部和陕南部分地方。3日早晨，陕北大部的最低气温在-11到-3度之间，关中大部-5到1度，陕南大部0到5度，西安泾河站0.6度。截止3日05时，榆林、延安、铜川、宝鸡、咸阳、西安、渭南、汉中、安康、商洛共90个区县出现积雪，积雪深度在1～20厘米之间，关中地区积雪深度整体较大，最大白水20厘米，西安泾河9厘米（表1）。大范围雨雪天气给人们的生活、生产带来诸多不便，也导致关中地区的农作物受灾及蔬菜大棚等农业设施受损。
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图2 3日08时-4日08时 白水逐时降水（单位：mm）、气温（单位：℃）及积雪深度（单位：cm）分布图
1.2 环流背景
暴雪的发生与大尺度环流背景十分密切。2018年1月极地高压较常年明显偏强，导致极涡不断南压，分析3日08时500 hPa天气图，欧亚中高纬地区，乌拉尔山为一阻塞高压，东亚东部为一低槽，东亚中纬度上空气流比较平直，70°E-120°E范围内等高线大致为“L”型。由于横槽维持，东亚上空35°N附近有一东西向锋区，从横槽内分裂的小槽东移，引导弱冷空气向东南方向移动，影响陕西。青藏高原南部至孟加拉湾有一深厚的南支槽，槽前有着强大的西南急流，维持暖湿气流的输送，受西南气流控制，有着充足的水汽。3日20时，新疆北部低涡略微东移，高原槽东移南下，甘肃地区上空加强为偏西气流，南支槽东移，槽前西南气流控制着陕西大部，高原槽前偏西气流和南支槽前的西南气流在陕西上空汇合。4日08时，新疆北部低涡东移，南支槽东移压至四川-云南一线，将西南暖湿气流输送至我国中东部，陕西上空雨雪天气逐渐停止。
分析700 hPa天气图，3日08时，云南-四川-重庆一带有一股强大且范围较广的低空急流，使得来自孟加拉湾的暖湿气流输送到我省，陕西大部处于偏南气流中。3日20时，西南急流进一步发展，水汽输送条件较好，同时也有利于低层的能量的累积和不稳定能量的爆发。4日08时，陕西地区上空风逐渐减弱，水汽输送条件弱，降水过程结束。本次暴雪过程，700 hPa有强大且范围广的西南急流，急流带来了风向的辐合（包括西南风和东南风、西南方和南风的辐合），同时急流前端区域还存在风速的辐合，这两者为暴雪提供了抬升机制，700hPa还存在切变，造成了能量不稳定，触发了此次暴雨过程。
分析850 hPa天气图，3日08时，陕西受偏东气流控制，带来了北方高压的回流冷湿空气，既提供了水汽来源，同时也起到了“冷垫”的作用，为上层的暖湿气流提供了抬升机制。3日20时，受来自东海的偏东气流影响，水汽输送条件加强，陕西受东南风影响，有利于水汽积累和不稳定能量的爆发。冷空气经内蒙古向陕西输送，冷暖空气在陕西中部交汇，造成能量不稳定，有利于辐合上升运动，为降雪提供了水汽、能量的堆积。
从地面图分析来看，3日08时起至4日08时冷空气自东路南下，高压底部的冷湿空气被输送到陕西上空，冷空气强，地面温度低，保证了降水形态，同时等压线密集，气压梯度增大，产生辐合明显。地面冷空气本身也为中高空的暖湿气流提供了“冷垫”作用，即系统性抬升机制。
综合分析来看，本次降雪天气过程，高空有冷空气不断南下，同时南支槽建立了高层的水汽通道；中低层的偏南急流为降水提供了水汽输送通道，风切变为降雪提供了抬升触发条件；地面回流冷空气提供了一定的抬升触发条件。
2.卫星云图
分析红外卫星云图发现，3日08时开始有大片云系不断从四川盆地移出进入陕西境内，12时陕西省西部开始出现强降雪，中心数值小于-50℃；云系呈现东北-西南走向，3日20时-4日00时云系发展至鼎盛时段，覆盖我省大部；4日04-08时云系主体逐渐移出我省，云系较长时间维持在我省上空，造成了本次暴雪天气过程。
在水汽云图上色调表示大气中水汽含量的多少，色调紫白的地区是对流层上部的湿区，一般与上升运动相联系；色调偏红色的区域是大气中的干区，对应大气的下沉运动。由图3水汽云图可以看出，3日白天有水汽自西向东影响陕西，持续时间超过12小时。4日04时起水汽影响逐渐减弱，移出陕西。
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图3 水汽卫星云图（3日08时、3日12时、3日16时、3日20时、4日00时、4日04时和4日08时）
3.雷达回波
从西安雷达回波分析来看降雪云团在关中地区上空不断发展维持，主要以大片层状云降水回波为主，在稳定的回波中夹杂着少量积状云对流回波，最大强度达到70dBz，从降雪过程中反射率因子和径向速度演变来看，3日15：41宝鸡开始出现层状云降水回波，最大回波为30-35dBZ；之后回波整体移动缓慢，向东北方向移动，到3日19时，层状云回波尺度扩到关中中东部，最大反射率为44dBZ，出现在高陵附近，到3日20时降雪云团减弱降水短暂停歇。其后4日00时开始，降雪继续，至4日08时陕西大部降雪减弱结束。（雷达资料略）
零速度线的变化可以分析冷暖平流和风向的辐散、辐合演变。分析西安雷达的径向速度资料，发现零速度线呈“S”型，风随高度顺时针旋转，表明3日15时-3日20时基本是暖平流，有利于降水的产生。50公里范围内风向的辐合明显，且维持较好，与降水对应较好。从实况逐小时降水量看（图4），降水主要在3日15-20时和4日00-08时。降水时段和雷达速度图上风向辐合时段对应较好。
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图4 西安（泾河站）2018年3月3日08时-4日08时逐小时降水量变化图（单位：mm）
4.物理量场
4.1水汽条件
对于一次大范围的强降雨（雪）天气来说，源源不断的水汽是其不可缺少的条件之一。此次暴雪是在非常有利的水汽条件下产生的，陕西地区在暴雪过程中相对湿度都比较高。相对湿度分析表明，3日08时除陕西北部外，其他地区相对湿度都达到90%以上，随后高湿区继续扩大，直到暴雪结束陕西相对湿度均在90%以上。结合垂直速度场来看，整个中低层的在有利水汽条件下还存在着较好的上升运动，为降雪提供了良好的配置。在低层的水汽大小对暴雪的发生、发展、消散有重要作用，可以看出来，陕西的水汽来源主要是来自孟加拉湾的水汽受西南气流引导所至。
4.2垂直运动
分析水汽通量散度场，1月3日08时，700hPa陕西中南部位于一个水汽辐合中心，中心强度为-5.9×10－7g/（cm2·hPa·s）。3日20时达陕西西部最大，中心强度达-7.4×10－7g/（cm2· hPa·s）。暴雪过程中，中心强度一直维持在较高值，说明有强烈的辐合上升运动，水汽辐合中心与强降水中心对应很好。4日08时，辐合中心向东移，移出陕西，降水结束。850、700hPa水汽强辐合表明低层高压底部偏东气流也是此次降雪水汽的源地。
4.3能量场
西安上空探空资料表明，3日08时资料可以明显看出，700-750hPa、660-690hPa有逆温层，应为锋面逆温，对应的850-500hPa上有一湿层，从925hPa到300hPa存在风向随高度的顺转，说明有较明显的暖平流；3日20时资料可以看出，700-600hPa有逆温层，从低层到高层有着深厚的湿层，风向随高度顺转，有暖平流；4日08时，逆温层移至800-700hPa，且湿层较为深厚，暖平流也继续维持。在降雪初期，3日08时，低层相对湿度大，中高层相对湿度较小，500-400 hPa之间为能量不稳定区，有利于触发降雪的发生。3日20时-4日08时，降雪期间，200hPa以下大气一直维持高相对湿度，有利于维持本次暴雪过程。
5.总结
（1）此次降雪过程是在500hPa为弱的西北气流形势下产生的，500hPa高原槽、南支槽东移，弱冷空气和来自孟加拉湾的暖湿气流配合东部的回流冷空气交汇在暴雪区。
（2）低层700hPa、850hPa为暴雪区提供了水汽。四川一带的低空急流打通了输往陕西的水汽通道。西南急流带来了孟加拉湾的暖湿气流，为暴雨提供了充沛的水汽。700 hPa和850 hPa陕西中南部上空有切变，提供了不稳定能量，有利于水汽的辐合上升运动，对降雪发生有着指示作用。200 hPa高空急流，与低空辐合系统配合，产生强烈上升运动，为降雪提供了充分的动力抬升条件。
（3）高压底部的冷湿空气被输送到陕西上空，冷空气强，地面温度低，保证了降水形态。
（4）此次降雪过程的水汽条件对降雪的发生、维持有着重要作用，降雪过程中水汽通量散度最大为-7.4×10－7g/（cm2·hPa·s），有着强烈的辐合上升运动，水汽辐合中心与强降水中心对应很好。
参考文献：
[1]郭大梅，陶建玲，梁生俊，等.陕西中部一次局地暴雪天气过程分析[J].陕西气象,2008(1):36-39.
[2]吴昊,袁媛.2008年1月10-14日陕西区域暴雪成因分析[J].陕西气象，2010（4）:21-23.
[3]宫德吉，李彰俊.低空急流与内蒙古的大暴雪[J].气象，2001，27（12）:3-7.
[4]朱爱民，寿绍文.一次冬季暴雪过程锋生次级环流的诊断分析[J].南京气象学院报，1994，17（2）：183-187.
[5]井喜，屠妮妮，曾鹏，等.我国西南地区一次暴雨过程特征及成因[J].大气科学学报，2011，34（6）:725-736.
作者简介：浩宇（1987.03），男，汉族，陕西延安人；硕士研究生；工程师；从事应用气象，突发预警信息发布，公共气象服务工作。