摘 要：【目的】研究2018年1月4日豫南罕見極端特大暴雪成因。【方法】利用常規(guī)觀測、多普勒雷達產(chǎn)品、FY-2F長波輻射和NCEP等多種氣象資料，運用天氣學診斷方法分析?！窘Y果】結果表明：此次特大暴雪是在高空低槽東移的回流形勢下，由700 hPa較強西南急流、850 hPa東南風急流、中低層切變線及較強東北風共同作用下的異常暴雪天氣?！窘Y論】低層西南急流和東南風急流把水汽輸送到豫南地區(qū)，濕層深厚，并在暴雪區(qū)上方產(chǎn)生強的水汽輻合中心，為特大暴雪提供了有利的水汽條件；高低空急流耦合“抽吸作用”“天南地北”的風場配置、暖濕氣流沿冷空氣爬升的上升運動，均有利于極端暴雪的發(fā)生發(fā)展；豫南長時間處在中低層兩切變線之間和水汽輻合上升區(qū)，強冷空氣降溫使得雨快速轉(zhuǎn)雪，降雪持續(xù)時間長且強度大，是強降雪主要集中在豫南的重要原因；假相當位溫高能舌下伸和鋒區(qū)密集帶對強降雪的開始和落區(qū)有很好的指示意義；OLR特征分析表明，OLR 3 h平均低值中心與3 h最大降雪中心明顯的負相關關系。

關鍵詞：豫南；極端特大暴雪；OLR；診斷分析

中圖分類號：P458.1" " "文獻標志碼：A" " 文章編號：1003-5168（2024）13-0097-05

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2024.13.020

Analysis of a Rare Extreme Snowstorms in Southern Henan

WU Xue 1，2

（1.Xinyang Tea Meteorological Key Laboratory， Xinyang 464000， China;

2.Xinyang Meteorological Bureau， Xinyang" 464000，China）

Abstract： [Purposes] This paper aims to study the causes of a rare extreme snowstorm in southern Henan on January 4， 2018.[Methods] Using various meteorological data such as conventional observations，" Doppler radar products， FY-2F longwave radiation， and NCEP， the analysis was made by weather diagnostic methods.[Findings] The results indicate that this severe snowstorm was caused by the combined action of a strong southwest jet at 700 hPa， a southeast wind jet at 850 hPa， a shear line in the middle and lower layers， and a strong northeast wind under the reflux situation of a high-altitude trough moving eastward.[Conclusions] The low-level southwest jet and southeast wind jet transport water vapor to the southern region of Henan， with a deep wet layer and a strong water vapor convergence center above the blizzard area， providing favorable water vapor conditions for severe blizzards; the coupling effect of high and low altitude jet streams， the wind field configuration of \"south and north\"， and the upward movement of warm and humid airflow climbing along cold air are all conducive to the occurrence and development of extreme snowstorms; the southern part of Henan Province has been located between the two shear lines in the middle and lower layers for a long time， as well as in the rising zone of water vapor convergence. The cooling of strong cold air causes rain to quickly turn into snow， and the snowfall lasts for a long time and is of high intensity， which is an important reason for the concentration of heavy snowfall in southern Henan; the 1 phase temperature， high-energy tongue extension， and dense front zone have good indicative significance for the start and fall of heavy snowfall; OLR feature analysis shows a significant negative correlation between the average low value center of OLR at 3 hours and the maximum snowfall center at 3 hours.

Keywords： Southern Henan; rare extreme snowstorms; OLR; diagnostic analysis

0 引言

暴雪是我國冬季常見的災害性天氣，不僅會對電力、交通運輸造成影響，還會給人民生活和生命財產(chǎn)造成影響。因暴雪具有明顯區(qū)域性特征，東北、華北和青藏高原等地區(qū)研究暴雪天氣技術比較成熟，華中地區(qū)暴雪發(fā)生發(fā)展機制仍有待深入研究。趙俊榮等［1］分析了新疆致災大暴雪多尺度系統(tǒng)配置和落區(qū)，結果表明強降雪時中高層輻散明顯大于中低層輻合，上升運動深厚且強盛；侯瑞欽等［2］對河北省2009年的一次特大暴雪成因進行了分析，發(fā)現(xiàn)長時間的冷鋒系統(tǒng)作用使得上升運動增強，中層強輻合和正渦度耦合為強降雪提供了充足的動力條件。顧佳佳等［3］在分析了2014年河南省持續(xù)性暴雪天氣后指出，冷暖空氣交匯處的鋒生使得形成了垂直于鋒面的次級環(huán)流，導致上升運動的進一步增強，對暴雪維持和發(fā)展具有重要作用。本研究利用常規(guī)觀測、數(shù)值預報、多普勒雷達產(chǎn)品、FY-2F長波輻射和NCEP等多種氣象資料，對2018年1月4日豫南罕見極端特大暴雪過程的形成原因進行診斷分析，凝練出同類過程的預報著眼點，為今后此類極端暴雪預報和防災減災提供參考依據(jù)。

1 降雪概況

2018年1月3—4日河南出現(xiàn)大范圍雨雪降溫天氣，其中豫南信陽有特大暴雪，強降雪時段為3日14時至4日17時，維持時間超過24 h，3—4日累計降雪量達35～61.7 mm。本次過程屬于一次極端降雪事件，4日信陽降雪量為22.9（新縣）～43.1 mm（羅山），達到特大暴雪量級，9個國家站中有7個站超過30 mm，雪深26～32 cm。此次降雪具有范圍廣、強度大、降雪持續(xù)久且時間集中的特征。經(jīng)統(tǒng)計，自1961年以來，除信陽站和淮濱站位降雪居歷史第二外，其余7個國家站均超越歷史極值。

選取此次降雪量最大的站點羅山站，分析逐3 h加密觀測雪量，3日08時至4日23時羅山站逐3 h降雪量如圖1所示。由圖1可知，強降雪時段內(nèi)3 h雪量最大可達8.5 mm，4.6～8.5 mm的3 h降雪維持時間長達27 h，降雪強度大且維持時間久，屬歷史罕見。

2 影響系統(tǒng)配置及演變

此次極端暴雪是在非常有利的天氣系統(tǒng)配置下發(fā)生的。3日20時，200 hPa副熱帶西風急流維持在40°E 附近，河南省處在高空急流軸右側的輻散場中；500 hPa豫南處在槽前30m/s的西南風引導氣流中，溫度場明顯落后于高度場預示槽將加深發(fā)展；700 hPa豫北有橫向切變線，豫南處在西南急流出口區(qū)左前方的輻合上升區(qū)中；850 hPa豫南處在橫向切變線北側8 m/s的偏東風中；925 hPa從內(nèi)蒙古和東北三省維持強度高達16 m/s的東北風，形成低層的回流形勢，輸送干冷空氣形成冷墊，且中低層均處在飽和濕區(qū)中，江漢到華南地區(qū)有溫度暖脊。

發(fā)展到4日08時，高空急流軸南壓至35 °E 以南，氣旋性曲率明顯加強，急流軸右側豫南上空輻散場加強，有利于促進垂直上升運動和降水的發(fā)展持續(xù)；低槽加深緩慢東移，槽前的西南風加強至34 m/s；700 hPa切變線南壓至豫中南部，此時形成“人字形”切變線，豫南緊鄰切變線右側，西南急流延伸擴大范圍寬廣，豫南仍處在急流出口區(qū)的左前方的輻合上升區(qū)中；850 hPa切變線北抬至江漢地區(qū)，豫南處在12 m/s的東南風急流中，為暴雪區(qū)提供了充足的水汽條件；925 hPa東北風維持14～16 m/s，持續(xù)的冷墊作用，且中低層濕區(qū)范圍擴大，溫度脊維持。

由以上分析可知，豫南處在低槽槽前、高空急流軸右側和西南急流軸出口區(qū)左前方，低層輻合高層輻散的配置有利于上升運動；中低層兩切變線之間，有利于強烈的輻合上升運動，形勢配置非常好；濕區(qū)寬廣，西南急流東南風急流提供充足的水汽條件；溫度槽、豫南弱溫度脊和東北風冷墊使得冷暖空氣在豫南交匯。此形勢直到4日20時才移出豫南至下游地區(qū)。

3 持續(xù)暴雪成因分析

3.1 強冷空氣維持和降雪相態(tài)轉(zhuǎn)換

4日08時，貝加爾湖附近冷高壓中心強度高達1 070 hPa，沿東北路擴散，冷鋒南下冷空氣不斷補充影響江淮地區(qū)，維持時間長久，從2日開始持續(xù)到5日以后。850 hPa風場溫度場，強度為12 m/s的東南風急流和溫度線夾角近90°，暖平流強盛，低層暖濕氣流提供充足的水汽。925 hPa強度為14 m/s的東北風維持，形成明顯的冷墊形勢。由此說明，在豫南上空冷暖交匯，有利于特大暴雪的發(fā)生發(fā)展。

在相態(tài)轉(zhuǎn)換上，3日08時850 hPa -4 ℃線就已經(jīng)壓至豫南北部淮河沿線，比預報偏早6～9個小時。南陽探空圖上除近地面在0 ℃以上，其余各層次均在0 ℃以下，自北向南相態(tài)逐漸轉(zhuǎn)成雪。經(jīng)統(tǒng)計分析，當?shù)孛鏈囟仍?℃以上時，相態(tài)全部為雨，0～1 ℃時雨轉(zhuǎn)雨夾雪或純雪，0 ℃及以下時，降水相態(tài)全部轉(zhuǎn)成純雪。在3日08時及此后兩個時次的南陽探空站圖上，溫濕線近乎重合，飽和濕度延伸到300 hPa，說明低層水汽充足，且風隨高度順轉(zhuǎn)，表明中低層存在強盛暖平流，此狀態(tài)持續(xù)到4日20時，與強降雪結束時間一致。

3.2 水汽和動力條件

暴雪的發(fā)生發(fā)展需要充足的水汽供應和垂直上升速度條件［4］。在相對濕度沿32°N時間剖面上，濕層深厚，直至4日20時，自西北向東南自高層到地面水汽條件逐漸減弱，對應降雪逐漸減弱結束。從羅山水汽通量散度時間剖面（如圖2所示）?？梢钥闯?，900～800" hPa上有弱的水汽輻散下沉，對應干冷的東北風冷墊，水汽通量散度輻合上升最強烈在700 hPa層次上，維持時間長達36 h，表明特大暴雪有持續(xù)的水汽供應。垂直速度沿32°N時間剖面，信陽上空有強烈上升運動，維持時間久，在4日08時強度最大，且“天南地北”的風場配置使得暖濕氣流在冷墊上爬升。羅山站垂直速度時間剖面圖上，垂直速度最大值延伸至500 hPa位置，表明本次特大暴雪有很好的動力條件。

3.3 熱力條件

假相當位溫[θ]se沿32°N剖面圖上（如圖3所示），強降雪開始前的14時，鋒區(qū)由850～700 hPa的厚度迅速增大至900～600 hPa的厚度，對強降雪的開始有很好的指示意義。700 hPa與850 hPa 3日20時的平面圖上，鋒區(qū)明顯存在，豫南強降雪落區(qū)平行于鋒區(qū)密集帶，且鋒區(qū)維持時間位置與強降雪時段和向南擴展有很好的對應關系。在羅山站[θ]se時間剖面圖上，[θ]se隨高度增加，說明大氣層結穩(wěn)定，3日11時后900 hPa以下維持一低值區(qū)，700～900 hPa梯度明顯，形成明顯的鋒區(qū)，17時500 hPa有高能舌下伸，與低槽、暖濕氣流加強有關，降雪增強，4日20時之后鋒區(qū)發(fā)散，降雪結束。

4 雷達回波特征

在反射率圖上，系統(tǒng)穩(wěn)定性層狀云降水回波，強度在35 dBz以下，自西南向東北移動，長時間維持。在速度圖上，零速度線呈現(xiàn)正S型順轉(zhuǎn)，有暖平流存在，明顯的強正負速度對“牛眼”特征，可以看出，低層東北急流，中層西南急流，低層冷墊迫使中層暖濕氣流抬升。在風廓圖上，典型的“天南地北”風場形勢，同樣可以看出暖濕氣流在冷墊上爬升，有利于降雪的維持和發(fā)展。

5 冷云團演變和衛(wèi)星OLR特征分析

冷云團是由高空槽云系在高層冷平流、低層暖平流形成不穩(wěn)定條件下發(fā)生和發(fā)展的。紅外云圖上，3日08時上游四川盆地寬度為300 km的帶狀云系，與3日中午前后河南本地由中尺度生成發(fā)展的帶狀云系，在低槽引導下緩慢東移，于3日夜間合并發(fā)展到最為旺盛階段，帶狀云系寬度達到上千公里，持續(xù)影響豫南地區(qū)。水汽圖上，豫南地區(qū)對流層中上部處在明顯的濕區(qū)和上升運動區(qū)中，維持一天以上，4日14時之后被下沉干區(qū)控制，降雪明顯減弱趨于結束。

FY-2F衛(wèi)星產(chǎn)品長波輻射資料（OLR）是衛(wèi)星觀測到的地表熱輻射能量密度，能很好地反映降水天氣事件，尤其是長時間降水的極端天氣事件［5-7］。在OLR平均等值線色斑填圖上， 4日02時強降雪對應OLR低值區(qū)域，而4日20時降雪減弱結束，對應OLR較大值區(qū)域，低值表明云系越高，降水越強。選取3日14時至4日20時，地面加密站降雪量情況對應逐3 h的OLR平均值的演變（如圖4所示）可以看出，降雪量和OLR值存在明顯的負相關關系，經(jīng)過計算其相關系數(shù)高達-0.808，且強降雪出現(xiàn)時，OLR值lt;150 w·m-2。綜合分析表明，OLR長波輻射資料對評估暴雪災害影響范圍起到重要的指示作用。

6 結論

① 此次極端特大暴雪過程發(fā)生在高空低槽東移的回流形勢下，700 hPa強西南低空急流、850 hPa東南低空急流、中低層切變線及強東北風共同作用，造成了異常強暴雪天氣。

②低層西南急流和東南風急流把水汽輸送到豫南地區(qū)，濕層深厚，并在暴雪區(qū)上方產(chǎn)生強的水汽輻合中心，為本次特大暴雪提供了有利的水汽條件。

③ 高低空急流耦合抽吸作用，“天南地北”的風場配置，暖濕氣流沿冷空氣爬升，上升運動有利于暴雪發(fā)生發(fā)展。

④ 豫南長時間處在中低層切變線兩切之間，且低空西南急流、東南風急流與近地層東北風在豫南上空輻合，是強降雪主要集中在該地區(qū)的重要原因。

⑤強冷空氣降溫使得雨快速轉(zhuǎn)雪，降雪持續(xù)時間長，降雪強度大，導致極端特大暴雪的發(fā)生。當T850≤-4 ℃，地面2 m氣溫接近0 ℃ 時相態(tài)轉(zhuǎn)雪。

⑥假相當位溫高能舌下伸和鋒區(qū)密集帶對強降雪的開始和落區(qū)有很好的指示意義。

⑦OLR特征分析表明，OLR 3 h平均低值中心與3 h最大降雪中心存在明顯的負相關關系。

參考文獻：

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