張曉芳，馬中元，陳鮑發(fā)，黃龍飛，陳 昆

(1.江西省氣象科學(xué)研究所，330046，南昌;2.婺源縣氣象局，333200，江西，上饒;3.景德鎮(zhèn)市氣象局，333000，江西，景德鎮(zhèn))

0 引言

雨雪冰凍天氣是江西冬季常出現(xiàn)的氣象災(zāi)害之一，尤其是當(dāng)連續(xù)發(fā)生雨雪冰凍災(zāi)害時，對人們的生活與生產(chǎn)有很大的影響。江西最為嚴(yán)重的雨雪冰凍災(zāi)害發(fā)生在2008年初(1月10日至2月2日)，連續(xù)出現(xiàn)了4次凍雨天氣過程，主要集中出現(xiàn)在1月中、下旬和2月初，尤其是1月下旬最為嚴(yán)重，帶來重大經(jīng)濟損失。因此，雨雪天氣持續(xù)發(fā)生最易出現(xiàn)冰凍天氣，而冰凍天氣才會產(chǎn)生冰凍災(zāi)害。

國內(nèi)不少專家學(xué)者對有關(guān)雨雪天氣的研究成果較多，例如:馬中元[1]等對江西50年來(1959－2008年)共出現(xiàn)102次持續(xù)3 d以上的雨雪天氣過程，其中包含持續(xù)3 d的10站次以上18次凍雨天氣過程的形成特征進行分析研究表明: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);雨雪凍雨天氣過程都存在逆溫層特征，逆溫層高度在850～700 hPa間，平均逆溫差為4～5℃，最大10℃，同時地面溫度在0℃以下或接近0℃;700 hPa高度上有明顯的暖濕氣流存在，89%的凍雨天氣過程與之相關(guān)。黃水林[2]等研究指出廬山冰凍災(zāi)害的出現(xiàn)主要決定于925～850 hPa層次的溫度層結(jié)，當(dāng)層結(jié)溫度降為0℃以下并伴有較明顯降水時，并不一定需要太長時間和明顯逆溫層的存在廬山就可以出現(xiàn)冰凍災(zāi)害。楊青瑩[3]等通過診斷分析表明，副熱帶高壓異常偏北，低空西南急流活躍，為南方地區(qū)輸送了充沛的水汽;中高緯度歐亞地區(qū)大氣環(huán)流經(jīng)向度偏大，冬季風(fēng)偏強，導(dǎo)致冷空氣勢力較強;強冷空氣與暖濕氣流匯合，加上匯合帶的強抬升作用，共同造成了此次南方地區(qū)的大范圍降雪天氣過程。劉暢[4]等分析表明，雨雪天氣過程，降水相態(tài)多樣性和相態(tài)轉(zhuǎn)化復(fù)雜性是主要特點，表現(xiàn)為同一時刻雨、雪和雨夾雪3種相態(tài)共存現(xiàn)象。張俊利[5]等分析湖南暴雪過程的主要影響天氣系統(tǒng)為500 hPa高空槽、700 hPa切變線及西南急流、850 hPa切變線?？渍樟諿6]等通過4 a冬季8次雨雪轉(zhuǎn)化過程中的探空資料和地面降水觀測資料進行分析，得到最適合浙江省冬季降水相態(tài)識別判據(jù)是2 m溫度、1000 hPa溫度、0℃層高度、850 hPa和1 000 hPa高度差。李進[7]等分析結(jié)果表明，500 hPa南支槽、700 hPa和850 hPa切變線，配合700 hPa西南急流，為雨轉(zhuǎn)雪天氣過程提供了較好的動力抬升和水汽條件。劉暢[8]等分析表明，暴雪發(fā)生前，存在于850～700 hPa冷空氣團中的弱下沉運動導(dǎo)致了0℃等溫線呈“漏斗狀”向下延伸，造成了暴雪區(qū)地面氣溫的驟降，是降水相態(tài)由雨迅速轉(zhuǎn)為雪的直接原因。宋麗麗[9]等分析表明，冷空氣不斷補充促使淺槽加深東移，低空西南急流建立，均為丹東地區(qū)暴雪提供有利環(huán)流背景和動力、水汽條件;地面倒槽頂部暖切變以及蒙古低壓槽前切變是暴雪直接影響系統(tǒng)，尤其是低層逆溫層的分析。李鸞[10]等分析表明，降雪前925 hPa左右高度上，風(fēng)廓線雷達可見東風(fēng)氣流，當(dāng)東風(fēng)氣流轉(zhuǎn)為西北氣流時，降雪天氣開始;降雪時低層冷平流，中高層暖平流，逆溫結(jié)構(gòu)有助于降雪的發(fā)生。郭巧紅[11]等分析表明，各種降水相態(tài)出現(xiàn)時的地面溫度區(qū)間范圍較大。850～700 hPa有逆溫層是降雪的有利條件，700 hPa附近逆溫層頂溫度在零度以下，云頂高度較高或在925 hPa有強干冷空氣楔入時，即使地面溫度高于2℃也有可能出現(xiàn)純雪。夏倩云[12]等指出可以根據(jù)探空廓線與0℃等溫線相交形成的正、負(fù)區(qū)面積和兩者的交點數(shù)，以及地面溫度作為降水相態(tài)(雨，雨夾雪，雪，凍雨，冰粒)的預(yù)測因子。這些研究成果為雨雪天氣過程的研究提供了有力的依據(jù)。

文中利用MICAPS系統(tǒng)、江西WebGIS雷達拼圖平臺、單站雨量和雪深等數(shù)據(jù)，通過對2014年、2016年和2018年江西3次雨雪天氣過程的天氣系統(tǒng)配置和T－lgP探空圖的對比分析，力求得出江西婺源雨雪天氣的中尺度天氣系統(tǒng)配置，為江西婺源雨雪冰凍天氣的預(yù)警預(yù)報提供參考依據(jù)。

1 資料來源與天氣實況

1.1 資料來源

雨量、雪深等氣象數(shù)據(jù)來源于婺源國家氣象觀測站地面實測資料;天氣形勢中尺度分析和南昌探空圖來源于MICAPS系統(tǒng)平臺;雷達拼圖回波資料來源于江西WebGIS雷達拼圖應(yīng)用平臺(http://10.116.32.81/xxzx/qxwebgis/index.php/Index/index)。這個平臺集24部雷達，拼圖精度為1×1 km，出圖時間間隔為10 min，以江西為中心的拼圖范圍:110E;33N～121E;22N(1 100×1 100 km)矩形，這個范圍對監(jiān)測較大范圍的雨雪天氣十分有利。

1.2 天氣實況

2014年2月9日14:00－10日07:00，受較強冷空氣南下和低槽東移影響，婺源縣出現(xiàn)了一次小到中雪部分大雪的天氣過程(圖1(a))。過程總降水量0.7 mm，最大積雪深度0.6 cm，出現(xiàn)了一定程度的積雪和道路結(jié)冰。由于婺源觀測站無稱重式降水儀，降雪期間無法測量雨量，待雪后觀測時次進行人工測量。

2016年1月22日05:00－23日07:00，受高空槽、中低層切變、西南急流和強冷空氣影響，婺源縣出現(xiàn)雨雪天氣(圖1(b))。22日05:00，普降中到大雪，局部暴雪，23日07:00雪停，天氣轉(zhuǎn)好，24－25日受強冷空氣影響，氣溫驟降，極端最低氣溫分別降至－6.8℃和－10.0℃，并出現(xiàn)嚴(yán)重冰凍天氣。

2018年12月30日05:00－31日05:00，受較強冷空氣南下和低槽東移影響，婺源縣出現(xiàn)一次中到大雪局部暴雪的天氣過程(圖1(c))。過程總降水量6.2 mm，出現(xiàn)了一定程度的積雪和道路結(jié)冰，最大積雪深度5.5 cm。

圖1 2014年、2016年和2018年婺源3次降雪天氣過程小時要素分布圖

由此可見，婺源縣地處贛東北區(qū)域，這3次降雪過程都造成贛北、贛中北部廣大地區(qū)出現(xiàn)不同程度的大雪和暴雪。婺源縣是在整個贛北區(qū)域出現(xiàn)較大面積降雪的情況下出現(xiàn)的降雪，婺源雪深處于全省中等程度，持續(xù)時間較長，隨著冷空氣南下，雨雪天氣過程逐漸結(jié)束。

2 天氣系統(tǒng)配置

2.1 2014年2月8－9日

2014年2月8日20:00(圖2(a))，500 hPa低槽為南北向，位于四川－貴州－廣西，850 hPa的0℃線南壓到贛中，－4℃線位于贛西北邊緣。850 hPa有東西向切變線，從貴州南部經(jīng)湖南伸向贛南，切變線以南有低空西南急流。700 hPa切變線位于長江以北，西南急流從廣西西北經(jīng)湖南中部伸向南昌，江西境內(nèi)受850 hPa切變線和低空急流的影響，出現(xiàn)大范圍降水，長江以北有降雪，雪區(qū)南界位于贛西北邊緣。9日08:00(圖2(b))，高空低槽東移，維持南北向，并移過110°E線，冷空氣繼續(xù)南侵，中低層急流南落，切變線南壓，850 hPa的－4℃線南壓到12 h前的0℃線位置，沿－4℃線以北，贛西北出現(xiàn)降雪。9日20:00(圖2(c))，500 hPa低槽較穩(wěn)定，700 hPa切變線明顯東移南壓，降雪區(qū)繼續(xù)南下，贛北、贛中出現(xiàn)明顯降雪。

2.2 2016年1月21－22日

2016年1月21日20:00(圖2(d))，500 hPa低槽為南北向，位于110°E線附近，850 hPa的0℃南壓到贛中，－4℃線位于贛北。850 hPa從兩廣經(jīng)贛南伸向浙江有切變線，切變線以南有低空西南急流。700 hPa有東西向切變線，位于湖北中部－安徽中部－長江出?？冢?4 m/s的西南急流由貴州南部經(jīng)湘中伸向南昌，江西境內(nèi)受850 hPa切變線和低空急流的影響，出現(xiàn)大范圍降水，長江以北的切變線東段有降雪，雪區(qū)東南界位于贛東北邊緣。22日08:00(圖2(e))，高空低槽穩(wěn)定，700 hPa切變線由東西向轉(zhuǎn)為東北－西南向，冷空氣勢力強，0℃線位于贛中南部，－4℃線位于贛北南部，贛北出現(xiàn)大范圍降雪。22日20:00(圖2(f))，低槽東移，700 hPa切變線附近、冷溫槽前的湖南、湖北、安徽大部仍有明顯降雪，贛北由于近地層1 000 hPa升至0℃或以上，以雨夾雪或小雨為主，只廬山、婺源等地仍有固態(tài)降雪。

2.3 2018年12月29－30日

2018年12月29日20:00(圖2(g))，500 hPa低槽位于高原，我國東部地區(qū)處于槽前弱脊中，大部地區(qū)以多云為主，槽前的云、貴、川有降雪，隨著低槽東移，雪區(qū)逐漸向東移動。30日08:00(圖2(h))，500 hPa低槽移至四川東部至云貴交界處，輻合系統(tǒng)隨高度向西偏移明顯，700 hPa切變線位于500 hPa槽前3～4個緯距，850 hPa切變線又位于700 hPa切變線以東5～7個緯距，切變線以南有顯著的東南氣流向贛東北輸送水汽。700 hPa急流由廣西經(jīng)湖南伸向贛北、贛中，南昌至長沙有22～24 m/s的急流核，冷空氣勢力增強，850 hPa的0℃線由贛中南部壓至贛南，－4℃線由贛北南壓至贛中，850 hPa切變線東段伸至贛東與浙北，進入－4℃線控制范圍。受低槽、切變、急流影響，贛北大部出現(xiàn)明顯降雪。30日20:00(圖2(i))，850 hPa切變線略有北抬，東段伸入贛東北至皖東南，切變線以南的東南氣流增強為東南急流，導(dǎo)致切變線上的輻合力量增強，由于此時整個贛北均在－4℃或以下，在切變線附近、急流核附近及左前方的贛西北、贛東北出現(xiàn)大雪，部分地區(qū)暴雪。

圖2 2014年、2016年和2018年江西3次雨雪天氣系統(tǒng)中尺度綜合分析圖

2.4 天氣系統(tǒng)配置概念模型

將3次雨雪天氣的天氣圖數(shù)據(jù)融合在一起制作平均場，得到江西雨雪天氣中尺度系統(tǒng)配置概念模型圖(圖3)。由于200 hPa急流、500 hPa低槽、700 hPa切變線與急流、850 hPa冷溫槽、急流、－4～－8℃溫度線與偏東氣流的共同影響，形成了江西雨雪天氣的概念模型。模型中，850 hPa上的－4～－8℃溫度線區(qū)域是主要降雪區(qū)，溫度線走勢與雪區(qū)分布一致。850 hPa偏東氣流遮擋了冷空氣的南移速度，使冷空氣和降雪在贛北堆積形成暴雪。700 hPa西南急流帶來江西中層逆溫，為中層暖層維持起到了關(guān)鍵作用。中層暖層及低層“冷墊”是江西雨雪天氣產(chǎn)生的有利條件，這種降水相態(tài)的垂直溫濕結(jié)構(gòu)(冷－暖－冷)表現(xiàn)為700 hPa有逆溫存在且濕層深厚，十分有利于江西大雪或暴雪天氣的產(chǎn)生與維持。

圖3 江西雨雪天氣中尺度系統(tǒng)配置概念模型圖

由此可見，江西大范圍的降雪天氣過程，500 hPa均處高空槽前，低槽呈南北向，并隨著降雪的發(fā)展，低槽明顯東移，移至110°E附近時降雪最強。850 hPa和700 hPa切變線、西南急流，為江西雨雪區(qū)提供了動力條件并輸送水汽和熱能，850 hPa切變線附近多為降水，700 hPa切變線附近則為降雪。湖南東部的850 hPa冷溫槽，表明冷空氣勢力強，0℃線橫穿江西南部，－4℃線附近及以北－8℃線區(qū)域是主要降雪區(qū)。700 hPa及以上高空有較強急流，700 hPa可達20 m/s左右、500 hPa可達40 m/s左右、200 hPa可達或接近80 m/s。850～700 hPa存在逆溫層，逆溫強度達到－4℃左右。當(dāng)東南沿海有顯著東南氣流時，江西降雪區(qū)在中北部堆積而形成暴雪，當(dāng)冷空氣實力超過偏東氣流時，大雪區(qū)南壓東移。

3 南昌探空T－lgP圖

3.1 2014年2月8－9日

2014年2月8日20:00(圖4(a))，江西大范圍降雪前南昌探空T－lgP圖上，1 000 hPa在0℃線附近，有2層逆溫，一層出現(xiàn)在1 000～925 hPa，主要表現(xiàn)是隨高度增加，氣溫基本不變，另一層出現(xiàn)在850～750 hPa，氣溫從－3℃上升至3℃。1 000～700 hPa氣溫在0℃或以上層，750 hPa氣溫達3℃。江西境內(nèi)以降水為主。降雪開始時，2月9日08:00(圖4(b))，1 000～700 hPa氣溫均降至－1℃或以下，逆溫現(xiàn)象減弱，主要出現(xiàn)在850～700 hPa，氣溫從－4℃上升至－1℃。850 hPa氣溫－4℃，1 000 hPa氣溫－1℃。500 hPa風(fēng)速大，降雪前40 m/s，降雪開始26 m/s。冷空氣強，降雪開始是850 hPa及以下有較大的東北風(fēng)，850 hPa東北風(fēng)10 m/s、925 hPa與1 000 hPa東北風(fēng)14 m/s。濕層厚，500 hPa以下均為水汽飽和區(qū)。2月9日20:00(圖4(c))，1 000～700 hPa氣溫均降至－4℃或以下，850～700 hPa逆溫現(xiàn)象增強，氣溫從－10℃上升至－4℃。850 hPa及以下有較大的東北風(fēng)，溫度曲線與露點曲線貼近上行，500 hPa以下均為水汽飽和區(qū)。

3.2 2016年1月21－22日

2016年1月21日20:00(圖4(d))，江西大范圍降雪前南昌探空T－lgP圖上，1 000 hPa在0℃線，有2層逆溫，一層出現(xiàn)在925 hPa附近，氣溫從－4℃上升至－3℃。另一層出現(xiàn)在850～750 hPa，氣溫從－3℃上升至0℃。925～850 hPa氣溫－3℃，隨高度增加不變。近地面1 021 hPa氣溫2℃。1 000～700 hPa有氣溫在0℃線或以上層，1 000 hPa、750 hPa氣溫0℃，1 021 hPa氣溫2℃。江西境內(nèi)以降水為主。降雪開始時，1月22日08:00(圖4(e))，1 000～700 hPa氣溫均降至0℃或以下，逆溫現(xiàn)象減弱，主要出現(xiàn)在850～700 hPa，氣溫從－4℃上升至0℃。850 hPa氣溫－4℃，1 000 hPa氣溫降至－1℃。500 hPa風(fēng)速大，降雪前44 m/s，降雪開始38 m/s。冷空氣強，850 hPa以下有較大的東北風(fēng)，925 hPa與1 000 hPa偏北風(fēng)10 m/s。濕層厚，500 hPa以下均為水汽飽和區(qū)。2016年1月22日20:00(圖4(f))，925～700 hPa氣溫均在－5℃或以下，只是1 000 hPa氣溫為0℃。800～700 hPa附近有小幅逆溫層。

3.3 2018年1月29－30日

2018年1月29日20:00－1月30日20:00，與前2次降雪有明顯區(qū)別的是，江西大范圍降雪前29日20:00層結(jié)條件就已達到純雪要求，1 000～700 hPa氣溫均在－1℃或以下，只是受槽前弱脊控制，江西沒有降水條件。隨著低槽東移，江西自西向東轉(zhuǎn)雪。南昌探空T－lgP圖上，降雪之前1月29日20:00(圖4(g))，700 hPa以下有多層逆溫，低層850 hPa等有明顯干區(qū)，水汽條件差。30日08:00(圖4(h))，大范圍降雪開始，逆溫現(xiàn)象減弱，但仍有2層逆溫，1 000～700 hPa氣溫較前12 h均有下降，降幅在1～4℃，其中850 hPa由－3℃降至－7℃，表明冷空氣仍在補充南下，但850 hPa以下的低層?xùn)|北風(fēng)要弱于前2次過程，東北風(fēng)4～8 m/s。低層干區(qū)全部轉(zhuǎn)為濕區(qū)，水汽飽和區(qū)伸至400 hPa以上。30日20:00(圖4(i))，700 hPa以下維持逆溫層，其中850 hPa－6℃，1 000 hPa降至－3℃，表明冷空氣仍在補充南下。

圖4 2014年、2016年和2018年江西3次雨雪天氣過程南昌探空T－lgP圖

3.4 探空層結(jié)綜合圖

將3次雨雪天氣的探空數(shù)據(jù)融合在一起制作平均場，得到江西雨雪天氣南昌探空T－lgP綜合圖(圖5)。

圖5 江西雨雪天氣南昌探空T－lgP綜合圖

江西雨雪天氣探空層結(jié)綜合圖表明，在江西出現(xiàn)大范圍固態(tài)降雪天氣時，其上空的層結(jié)有幾個重要特征:1)850～700 hPa有逆溫層，700 hPa較850 hPa平均高出4～5℃，逆溫層中最高氣溫≦0℃;2)700 hPa及以下氣溫均在0℃或以下，850 hPa平均可達－5℃，1 000 hPa平均0～－2℃，1 000 hPa以下至地面在0℃附近，1℃以下;3)風(fēng)場上，850 hPa及以下為偏東風(fēng)，冷空氣侵入，925～1 000 hPa東北風(fēng)達12 m/s。700 hPa及以上有強盛的西南急流或西南偏西急流，風(fēng)速700 hPa平均達20 m/s，500 hPa平均達30 m/s，400 hPa平均達40 m/s，高空急流位于200 hPa，急流強度達70～80 m/s;4)400 hPa以下露點線與溫度線非常接近，T－Td≦2℃，即中低層水汽呈飽和狀態(tài)。

由此可見，江西大范圍的雨雪天氣過程，特別是固態(tài)降雪，要求850 hPa降至－4℃或以下，同時1 000～700 hPa氣溫均要降至0℃或以下，850～700 hPa有逆溫層，逆溫強度達到－4℃。1 000 hPa及以下的氣溫對純雪的形成至關(guān)重要，如:氣溫在1℃以上時則多為小雨;0℃以下時則多為降雪;0℃附近時則雨雪混合。降雪時刻的大氣濕層較厚，溫度露點線平行上升至400 hPa(7 000 m以上)。850 hPa以下東北風(fēng)與700 hPa以上西南風(fēng)形成強烈的切變，這是江西大雪或暴雪的主要動力機制。

3.5 探空層溫度分布

表1給出了江西3次雨雪過程的1 000～500 hPa高度上的溫度分布，雨雪期間各層溫度都在0℃以下，其中700 hPa溫度略高于850 hPa，出現(xiàn)逆溫層(表1)。1 000 hPa在降雪前可能在0℃以上，降雪出現(xiàn)時在0℃或以下，大雪時達－4℃。850 hPa在降雪時降至－4℃或以下，700 hPa與1 000 hPa氣溫接近，500 hPa氣溫在－16～－13℃。

降雪開始時，H700－850在154～155 dagpm，H850－1000在127～129 dagpm，并隨著降雪的持續(xù)，這些高度差進一步縮小(表略)，與漆梁波[13]統(tǒng)計的降雪判劇基本吻合。

表1 江西3次雨雪天氣過程南昌探空站1 000～500 hPa溫度T分布表(℃)

4 結(jié)論

使用MICAPS系統(tǒng)、單站雨量和雪深等數(shù)據(jù)，通過對2014年、2016年和2018年江西婺源3次雨雪天氣過程的天氣系統(tǒng)配置和T－lgP探空圖的對比分析，得到以下結(jié)果。

1)婺源縣地處贛東北區(qū)域，這3次降雪過程都造成贛北、贛中北部廣大地區(qū)出現(xiàn)不同程度的大雪和暴雪。婺源縣是在整個贛北區(qū)域出現(xiàn)較大面積降雪的情況下出現(xiàn)的降雪，婺源雪深處于全省中等程度，持續(xù)時間較長，隨著冷空氣南下，雨雪天氣過程逐漸結(jié)束。

2)江西大范圍的降雪天氣過程，500 hPa均處高空槽前，低槽呈南北向，并隨著降雪的發(fā)展，低槽明顯東移，移至110°E附近時降雪最強。850 hPa和700 hPa切變線、西南急流，為江西雨雪區(qū)提供了動力條件并輸送水汽和熱能，850 hPa切變線附近多為降水，700 hPa切變線附近則為降雪。湖南東部的850 hPa冷溫槽，表明冷空氣勢力強，0℃線橫穿江西南部，－4℃附近及以北－8℃區(qū)域是主要降雪區(qū)。700 hPa及以上高空有較強急流，700 hPa可達20 m/s左右、500 hPa可達40 m/s左右、200 hPa可達或接近80 m/s。850～700 hPa存在逆溫層，逆溫強度達到－4℃左右。當(dāng)東南沿海有顯著東南氣流時，江西降雪區(qū)在中北部堆積而形成暴雪，當(dāng)冷空氣實力超過偏東氣流時，大雪區(qū)南壓東移。

3)江西大范圍的雨雪天氣過程，特別是固態(tài)降雪，要求850 hPa降至－4℃或以下，同時1 000～700 hPa氣溫均要降至0℃或以下，850～700 hPa有逆溫層，逆溫強度達到－4℃。1 000 hPa及以下的氣溫對純雪的形成至關(guān)重要，如:氣溫在1℃以上時則多為小雨;0℃以下時則多為降雪;0℃附近時則雨雪混合。降雪時刻的大氣濕層較厚，溫度露點線平行上升至400 hPa(7 000 m以上)。850 hPa以下東北風(fēng)與700 hPa以上西南風(fēng)形成強烈的切變，這是江西大雪或暴雪的主要動力機制。