孙菀

摘要 利用常规观测资料、新一代多普勒雷达产品结合天气形势和实况对2017年2月21日发生在河南省驻马店地区的一次分别伴有强降雪和雷暴的暴雪天气过程和数据进行了详细分析。观测结果表明，此次连续降雪过程主要是因为受高空槽的东移运动影响，中低层暖湿空气和急流的连续快速输送和维持为此次过程提供了充沛的水汽，强风速急流带造成的上升运动引起强降雨和雷暴的连续发生;暴雪强风速反射率辐合因子造成的回波运动强度一直维持在40 dBZ以上，回波顶高在9 km以上;速度场上零速度线呈“S”形结构，风向随高度顺转，有暖平流存在;中低层“牛眼”结构是暴雪的显著特征;风廓线场上，中低层有明显的西南风急流和风垂直切变。

关键词 暴雪;基本反射率因子;相对径相速度;风廓线

中图分类号：P412.25;P458.12 文献标识码：A 文章编号：2095-3305（2020）02-073-03

DOI： 10.19383/j.cnki.nyzhyj.2020.02.028

Application of Doppler Radar Products in Blizzard Weather

SUN Yu（Zhumadian Meteorological Bureau，Zhumadian，Henan 463000）

Abstract Based on the conventional observation data，the new generation Doppler radar products and the weather situation and the actual situation，the snowstorm process and data with strong snow and thunderstorm in Zhumadian area of Henan Province on February 21，2017 were analyzed in detail. The results showed that the continuous snowfall process was mainly affected by the eastward movement of the high trough，and the continuous and rapid transportation and maintenance of the warm and humid air and jet in the middle and lower layers provided abundant water vapor for the process. The ascending movement caused by the strong wind speed jet belt caused the continuous occurrence of heavy rainfall and thunderstorm. The echo motion intensity caused by the strong wind speed reflectivity convergence factor of the blizzard had been maintained at above 40 dBZ，the echo top height was above 9 km. The zero velocity line in the velocity field was of "S" structure，the wind direction changed with the height，and there was warm advection. The "bulls eye" structure in the middle and lower layers was the significant feature of blizzard. In the wind profile field，there were obvious southwest jet and vertical wind shear in the middle and lower layers.

Key words   Blizzard;Basic reflectivity factor;Relative radial phase velocity;Wind profile

冬季暴雪是一种常见的灾害性降雪天气，伴有雷暴的冬季降雪俗称“雷打雪”，严重地影響人民的生活、交通运输和农业生产。一般情况下降雪出现在较稳定的天气条件下，而雷暴则在不稳定的对流云积云中产生，2种现象同时出现有重要的研究意义。新一代天气雷达能获得高时空分辨率的探测产品，为强降雪天气产生机制的分析提供较为有利的条件。国内有很多学者都对冬季暴雪进行了分析研究[1-12]。笔者通过对照常规气象观测资料，分析新一代天气雷达产品，为减少此类灾害性天气的发生提供一些参考依据。

1 寒潮暴雪实况

2017年2月21日，驻马店市出现了一次寒潮暴雪天气并伴有雷暴。驻马店各站24 h日平均气温下降≥10.1℃。24 h降雪量分别为西平16 mm，遂平15 mm，上蔡16 mm，驿城区20 mm，汝南19 mm，平舆23 mm，确山20 mm，泌阳9 mm，正阳26 mm。主要降雪时段集中在21日10：00—19：00，11：00左右雨转雪，积雪深度最深为5 cm（图1）。

2 天气形势分析

此次降雪天气过程发生在高空槽东移，较强西南暖湿气流，配合东路冷空气侵袭造成驻马店地区的暴雪。过程前期500 hPa高空图上亚欧中高纬环流呈两槽一脊形势，北欧低槽东移加深，槽前暖平流加强。700 hPa上低涡前部、切变线南侧强盛的西南暖湿气流叠加在850 hPa低层干冷的东北气流之上，形成“天南地北”流场配置，使风的垂直切变不断加大，上升运动不断加强。从地面图上看，地面持续的减压，冷高压随冷空气移动逐渐南压，驻马店市受冷高压前部的东北气流控制。逆温层出现在暴雪开始前，随着低层东北风冷层的加厚，逆温层不断被抬高增强。降雪开始时逆温层的上下正好是“天南地北”流场形式。2月21日20：00低槽东移出河南省，西南暖湿气流的输送也随之偏南，驻马店地区受西北气流控制，降雪结束。

3 多普勒雷达产品分析

3.1 基本反射率因子分析

此次降雪回波属于积状云和层状云混合降水。2月20日23：00降水回波在南阳附近生成，不断发展东移，回波强度在30 dBZ，降水形态是雨。回波呈零散的片状，强度弱，结构松散，分布不均匀。21日09：00以后回波形状由零散不均匀变为结构密实的絮状且一直稳定发展。11：00以后层状云回波中夹杂着积状云回波，此时降水形态由雨轉为冰粒，回波整体强度在35 dBZ以上。13：00左右驻马店市有雷暴产生，最大反射率因子强度为45 dBZ以上，同时次垂直剖面图分析，回波顶高9 km以上，中心强度达3 km，说明有上升运动加强，对流发展旺盛。20：00以后回波强度减弱东移出驻马店市，降水结束（图2）。

3.2 速度场特征分析

2017年2月21日01：35 1.5°仰角径向速度图上，10：00以后底层呈正“S”形，中层呈反“S”形，由低到高风向为东北风-东南风-西南风-西风-西南风-南风，风随高度先顺转再逆转，表示雷达测站附近为暖平流，中层有冷平流叠加其上，形成典型的“天南地北”的流场形式。到14：04，正、负速度区均匀、连续，最大径向速度区出现在4 km高度及以上，风速36 m/s，形成西南风急流轴。1.5 km以下，正负中心相对原点对称分布，基本呈现“牛眼”结构;正负速度中心面积和中心值增大加强，说明低空东北风急流在加强，负速度始终大于正速度并不断增大，说明气旋式辐合也在加强，降水一直持续稳定，对应此时段降水量为全天最大值。17：00以后，零速度线呈反“S”形，测站附近转为冷平流，降水趋于结束（图3）。

3.3 风廓线特征分析

从2月21日08：42—10：43风廓线图中可以看到，1.2 km以下为偏东风，1.2 km以上逐渐转为东南风-南风-西南风，风随高度顺转。10：18冷空气加强，底层风向转为东北风，风速为6 m/s，温度随之下降到0℃以下，此时降水形态由水转为冰粒。之后底层风速不断加大到12 m/s，说明底层东北风厚度在加大，强度在增强。2.1 km高度以上西南风力也不断加强，最大可达27 m/s。从下到上没有风速中断层，水汽输送通畅，有利于暴雪的生成和发展。19：00以后风速减弱，下降为6 m/s，2.4 km以下转为西北风，以上西南风速也减弱，降雪逐渐结束（图4）。

3.4 垂直液态含水量

2月21日08：16驻马店周围有零散的M值小于5 kg/m2，此时降水为小雨。10：00以后降水加强转为冰粒，M值范围强度不断增大，在5～10 kg/m2，在测站正西方200 km南阳境内处M最大值达到10 kg/m2。12：57驻马店南部、北部、东部及西部大部分M值都在5～10 kg/m2，在测站东北59° 28 km、正南119° 14 km、西北286° 149 km，M值最大13 kg/m2，此时有雷暴产生，也是降水的最强时段。17：00以后随着系统的逐渐东北移，M值逐渐下降释放，M大值区也随之逐渐减弱并东移出，驻马店市降水逐渐减弱直至停止（图5）。

4 结论

（1）此次降雪天气过程形成的主要原因是高空低槽东移，中层暖湿西南气流叠加在低层干冷东北气流之上，是典型的“天南地北”流场。

（2）暴雪过程的多普勒雷达回波分布均匀、连续，范围较大，具有明显的丝缕状纹理结构。普通降雪的基本反射率因子在30 dBZ，伴有雷暴的降雪反射率因子较大，一般在45 dBZ以上。    （3）速度场上底层零速度线呈“S”形，中层呈反“S”形，表明低层暖平流，中层有冷平流叠加其上，有利于降水云系的发展。0～1.5 km高度有明显的“牛眼”结构特征，表明降雪的持续。

（4）风廓线图上，雷暴发生时1.2～1.5 km高度有偏北风和偏南风的切变。

（5）冰粒的垂直液态含水量较纯雪要强，M值在5～10 kg/m2。

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责任编辑：郑丹丹