陜西東南部一次伴有雷暴的暴雪天氣分析

陳小婷，潘留杰，井 宇，李萍云，郭大梅

（陜西省氣象臺(tái)，陜西 西安710014）

冬季暴雪災(zāi)害與夏季暴雨洪澇均為我國(guó)北方的主要天氣氣候事件，會(huì)給國(guó)民經(jīng)濟(jì)和人民生命財(cái)產(chǎn)造成巨大損失，因此氣象學(xué)者針對(duì)暴雪形成機(jī)制做了大量的研究[1—10]。馬振升[1]通過(guò)對(duì)河南70個(gè)暴雪過(guò)程統(tǒng)計(jì)分型，認(rèn)為低空急流和低層切變線上氣旋性曲率東擴(kuò)或低渦東移是產(chǎn)生暴雪的重要原因，冷墊是產(chǎn)生暴雪的基本條件；田秀霞等[2]分析了一次華北回流暴雪中的水汽來(lái)源和鋒生作用；閆慧等[3]對(duì)山西中部一次暴雪過(guò)程分析認(rèn)為逆溫層增厚以及垂直風(fēng)切變加大是判斷降雪增強(qiáng)的重要指標(biāo)。暴雪的形成不僅與大尺度環(huán)流背景密切相關(guān)，而且往往存在明顯的中尺度結(jié)構(gòu)，這些中尺度結(jié)構(gòu)很大程度上影響暴雪的強(qiáng)度和落區(qū)[4]。張寧等[5]對(duì)鄂東一次暴雪中尺度分析認(rèn)為在干濕冷暖交匯的邊緣生成多個(gè)鋒生次級(jí)環(huán)流，這些中尺度系統(tǒng)對(duì)暴雪維持增強(qiáng)起重要作用。莊曉翠等[6]對(duì)2014年新疆西部一次暴雪中尺度分析認(rèn)為，暴雪出現(xiàn)在中尺度冷云團(tuán)邊緣TBB梯度最大區(qū)域的前部，中尺度冷云團(tuán)維持時(shí)間和降雪量成正比。

與常見(jiàn)暴雪天氣過(guò)程不同，伴有雷暴的暴雪是冬季整體靜穩(wěn)環(huán)流形勢(shì)下，局地強(qiáng)烈上升運(yùn)動(dòng)觸發(fā)的對(duì)流性天氣，降雪時(shí)常伴有閃電、打雷，俗稱“雷打雪”，這是一種罕見(jiàn)的天氣現(xiàn)象。據(jù)統(tǒng)計(jì)，美國(guó)伴有雷暴的降雪只占總降雪次數(shù)的0.07%[11]，在中國(guó)亦不多見(jiàn)。此類(lèi)暴雪天氣預(yù)報(bào)難度很大，研究工作較少，已有的研究工作中，Dolifneto等[12]指出強(qiáng)的斜壓區(qū)和高空急流、合適的冷空氣厚度、鋒區(qū)之上有濕的中性到條件不穩(wěn)定層結(jié)是預(yù)報(bào)中需要關(guān)注的特征。Pettegrew等[13]分析了冬季發(fā)生在美國(guó)中西部的一次強(qiáng)對(duì)流天氣過(guò)程，認(rèn)為高動(dòng)能通過(guò)干絕熱層向下傳播在此次強(qiáng)對(duì)流天氣過(guò)程中有重要的所用。胡鵬等[14]分析了濟(jì)南一次伴有雷暴的暴雪天氣，認(rèn)為對(duì)流不穩(wěn)定和條件性對(duì)稱不穩(wěn)定共存的情況下，鋒面次級(jí)環(huán)流觸發(fā)了雷暴。郭蘭[15]對(duì)雷達(dá)風(fēng)廓線資料分析發(fā)現(xiàn)低層冷暖平流交匯處，風(fēng)切變逐漸加大時(shí)通常出現(xiàn)雷暴天氣。鄭麗娜等[16]從衛(wèi)星觀測(cè)資料分析認(rèn)為MCC是造成2010年2月28日山東罕見(jiàn)“雷打雪”天氣的直接原因。這些研究從不同視角分析了伴有雷暴的暴雪天氣成因，為準(zhǔn)確預(yù)報(bào)此類(lèi)天氣提供了重要的參考依據(jù)。

2016年11月22日陜西出現(xiàn)了一次罕見(jiàn)的伴有雷暴的暴雪天氣，其主要特點(diǎn)是首場(chǎng)降雪出現(xiàn)時(shí)間早，強(qiáng)度大，具有對(duì)流性質(zhì)。該過(guò)程導(dǎo)致渭南、商洛、西安三市發(fā)生雪災(zāi)，蔬菜及大棚受損嚴(yán)重，直接經(jīng)濟(jì)損失超過(guò)2000萬(wàn)元。陜西災(zāi)害性天氣普查顯示，近18 a（1999—2016年）出現(xiàn)暴雪過(guò)程29次，其中發(fā)生在11月的僅5次。暴雪同時(shí)伴有雷暴和閃電少見(jiàn)，2009年11月11日陜西全省性暴雪過(guò)程中，地面填圖顯示關(guān)中地區(qū)伴有冰粒，陜南伴有雷暴和冰粒；2010年4月13日關(guān)中地區(qū)出現(xiàn)暴雪的同時(shí)，陜南地區(qū)有雷暴天氣發(fā)生。分析模式對(duì)此次過(guò)程的預(yù)報(bào)效果顯示歐洲中心全球模式及華東區(qū)域模式強(qiáng)降水落區(qū)偏南，同時(shí)預(yù)報(bào)員對(duì)此類(lèi)天氣經(jīng)驗(yàn)不足，造成關(guān)中東部降雪強(qiáng)度預(yù)報(bào)比實(shí)況明顯偏弱。本文利用歐洲中期數(shù)值預(yù)報(bào)中心ERA-Interim再分析數(shù)據(jù)（0.25°×0.25°）、天氣雷達(dá)和常規(guī)觀測(cè)資料，對(duì)該過(guò)程的天氣特征及成因進(jìn)行分析，希望從中汲取經(jīng)驗(yàn)，為此類(lèi)天氣的預(yù)報(bào)提供有價(jià)值的參考信息。

1 過(guò)程概況與環(huán)流形勢(shì)

1.1 天氣實(shí)況和預(yù)報(bào)偏差分析

22日08時(shí)—23日08時(shí)（北京時(shí)，下文無(wú)特殊說(shuō)明均為北京時(shí)）關(guān)中東南部13站、陜南東部4站降水量超過(guò)10 mm，潼關(guān)站最大為32 mm。根據(jù)地面觀測(cè)該時(shí)段關(guān)中東南部氣溫-6～-1℃，天氣現(xiàn)象為雪，商洛市（位于陜南東部）北部氣溫-4～-1℃，天氣現(xiàn)象為雪，商洛市南部22日11時(shí)經(jīng)歷了雨轉(zhuǎn)雪過(guò)程。23日08時(shí)積雪深度關(guān)中東南部8站＞10 cm，商洛北部4～7 cm，華山最大為36 cm，因此判斷關(guān)中東南部、商洛北部達(dá)到暴雪量級(jí)。強(qiáng)降雪時(shí)段非常集中，22日08時(shí)—22日14時(shí)關(guān)中東南部6 h降雪量大部分在10 mm左右（圖1a），占整個(gè)過(guò)程量的60%以上，局地超過(guò)80%。危險(xiǎn)報(bào)和閃電定位資料顯示（圖1b），11月22日西安、商洛、安康地區(qū)4站出現(xiàn)雷暴，累計(jì)閃電104次。所有雷暴以及88次閃電出現(xiàn)在降雪集中期11—13時(shí)，表明該時(shí)段云體對(duì)流非常旺盛。

圖1 2016年11月22日暴雪過(guò)程降水量（a）和雷暴分布（b）

EC細(xì)網(wǎng)格2016年11月21日20起報(bào)12 h降雪量顯示：關(guān)中、陜南有一次大范圍降雪過(guò)程，大值中心位于陜南南部。關(guān)中東南部4～7 mm，商洛地區(qū)7～9 mm，安康南部最大達(dá)到15 mm以上。華東WARMS區(qū)域模式預(yù)報(bào)顯示22日08時(shí)—23日08時(shí)（圖2）陜西東南部地區(qū)有一次大到暴雪天氣過(guò)程，關(guān)中東部2.5～10 mm，陜南東部＞10 mm，南部局地超過(guò)25 mm，強(qiáng)降雪主要出現(xiàn)在22日20時(shí)之前。中央臺(tái)指導(dǎo)預(yù)報(bào)和本地主觀預(yù)報(bào)產(chǎn)品均考慮商洛地區(qū)有暴雪，關(guān)中東部以雨夾雪或中雪為主。與實(shí)況對(duì)比可以看出，預(yù)報(bào)強(qiáng)降雪時(shí)段以及商洛地區(qū)的降雪量與實(shí)況基本一致，陜南南部降水量預(yù)報(bào)偏強(qiáng)，同時(shí)該地區(qū)實(shí)況降水相態(tài)以小雨和雨夾雪為主，模式對(duì)關(guān)中東部伴有雷暴的暴雪量級(jí)預(yù)報(bào)明顯偏弱。因此有必要對(duì)這次過(guò)程進(jìn)行細(xì)致的分析，總結(jié)積累預(yù)報(bào)經(jīng)驗(yàn)。

圖2 華東WARMS區(qū)域模式21日20時(shí)起報(bào)22日08時(shí)—23日08時(shí)降水量

1.2 環(huán)流形勢(shì)演變特征

11月21日20時(shí)，500 hPa從巴爾喀什湖到貝加爾湖為強(qiáng)大的橫槽，橫槽南部中緯度地區(qū)以緯向環(huán)流為主，其上多短波槽分裂東移影響陜西。對(duì)應(yīng)溫度場(chǎng)上巴爾喀什湖和黑龍江以北地區(qū)分別存在-28、-48℃的冷中心，2個(gè)冷中心之間有冷平流向南輸送。700 hPa在陜西、四川、甘肅三省交界處存在切變線，切變線前部經(jīng)云南、貴州到重慶有10～16 m/s的西南暖濕氣流輸送；850 hPa在四川、重慶、陜西交界處有切變線，陜西大部被經(jīng)河套南下和經(jīng)華北平原回流入侵的冷空氣控制。受上述系統(tǒng)共同影響，21日午后從陜北南部開(kāi)始陸續(xù)出現(xiàn)零散降水，并于21日夜間逐漸轉(zhuǎn)雪。22日08時(shí)（圖3a），500 hPa東北冷渦東移南壓，850 hPa東北路回流冷空氣進(jìn)一步加強(qiáng)，形成一支＞12 m/s的急流，700 hPa切變?cè)谠丶訌?qiáng)，切變線北部延安站西北風(fēng)風(fēng)速?gòu)? m/s增強(qiáng)至10 m/s，南部的西南急流北上至陜南地區(qū)，安康站風(fēng)速?gòu)? m/s驟增至16 m/s。由于切變線前部強(qiáng)的西南急流提供了充足的水汽、能量輸送，急流前部氣旋性渦度有利于水汽輻合上升，故在關(guān)中東部、陜南東部地區(qū)形成暴雪天氣。

圖3 2016年11月22日08時(shí)高空（a）和地面（b）環(huán)流形勢(shì)

地面圖上，降雪前期貝加爾湖以西地區(qū)有強(qiáng)度為1057 hPa的冷高壓建立，地面倒槽從云南、貴州、四川到河套地區(qū)逐漸發(fā)展北上，在河套以北地區(qū)形成鋒區(qū)，陜西中南部地區(qū)為熱低壓控制，地面溫度較高，后期隨著冷空氣入侵，冷暖空氣強(qiáng)烈交匯，產(chǎn)生強(qiáng)降雪。冷空氣以西北路徑南下，一股經(jīng)河套入侵陜西北部，另一股從蒙古高原進(jìn)入華北平原后，從東北路回流至陜西中南部。22日08時(shí)（圖3b）東路冷空氣的前部已到達(dá)30°N以南地區(qū)，陜西大部地區(qū)處于冷鋒后部，地面被冷空氣控制，中上層的暖濕氣流在冷墊上爬升，上升運(yùn)動(dòng)觸發(fā)不穩(wěn)定能量在高層釋放，造成隨后6 h的降雪。因此，這是一次典型的暖濕氣流在低層回流冷空氣墊上爬升形成的暴雪天氣。

2 探空分析和云體的對(duì)流性結(jié)構(gòu)

2016年11月22日08時(shí)西安站探空顯示（圖4a），700 hPa以下為冷平流，700 hPa以上為暖平流，700～850 hPa為冷暖氣團(tuán)交匯形成的鋒面逆溫層；大氣接近飽和狀態(tài)，400 hPa以下均為高濕區(qū)（ttd≤3℃），且整層為冰相層（t＜0℃）。能量條件差，無(wú)論從地面還是逆溫層頂抬升CAPE值均為0 J/kg，僅在400 hPa以上有淺薄的對(duì)流不穩(wěn)定層，這對(duì)于垂直對(duì)流的發(fā)生是不利的。500 hPa以上各層的假相當(dāng)位溫值變化很小，屬于近中性層結(jié)，一旦對(duì)流被觸發(fā)，很容易在中上層不受抑制地自由發(fā)展。0～6 km風(fēng)矢量差達(dá)26.5 m/s，具有強(qiáng)的風(fēng)垂直切變，在一定程度上反映了本次過(guò)程存在較強(qiáng)的動(dòng)力不穩(wěn)定[17]，有助于對(duì)流的發(fā)生。Sherburn等[18]將CAPE≤500 J/kg并且0～6 km風(fēng)切變≥18 m/s的環(huán)境場(chǎng)稱為強(qiáng)切變低CAPE，并對(duì)美國(guó)此類(lèi)天氣的個(gè)例統(tǒng)計(jì)分析表明，這種天氣常出現(xiàn)在冷季、夜晚，具有多種類(lèi)型，地基對(duì)流一般具有低的抬升凝結(jié)高度，或者屬于高架對(duì)流。此次暴雪過(guò)程暖濕氣流在冷墊上強(qiáng)迫抬升，逆溫層頂之上的氣塊絕熱上升獲得浮力導(dǎo)致雷暴，屬于高架對(duì)流[19]。這種強(qiáng)切變低CAPE的環(huán)境經(jīng)常發(fā)生，但產(chǎn)生嚴(yán)重天氣的百分比相對(duì)較低，相較于強(qiáng)CAPE值下產(chǎn)生的對(duì)流天氣預(yù)報(bào)難度更大。因此，結(jié)合此類(lèi)天氣的氣候背景，在冷季天氣尺度條件有利的情況下，應(yīng)該對(duì)強(qiáng)切變低CAPE的特征給予一定的關(guān)注。

暴雪期間西安雷達(dá)具有混合性降水的回波特點(diǎn)，在大片弱回波區(qū)中有≥30 dBZ的塊狀回波或帶狀回波存在。30 dBZ以上的較強(qiáng)回波在22日08時(shí)前后出現(xiàn)，隨后不斷的在雷達(dá)西南方向新生加強(qiáng)，向東北方向移動(dòng)，這種狀態(tài)一直持續(xù)到15時(shí)左右。強(qiáng)回波不斷經(jīng)過(guò)關(guān)中東部、陜南東部地區(qū)，形成“列車(chē)效應(yīng)”，造成了西安南部暴雪天氣。圖4b給出了12：36西安雷達(dá)的反射率因子和利用3.25 km雷達(dá)回波交叉相關(guān)追蹤分析得到的CTREC（Cartesian Tracking Radar Echoes by Correlation）風(fēng)場(chǎng)。在西安上空、商洛西南部地區(qū)存在多塊團(tuán)狀的強(qiáng)回波區(qū)，其中柞水縣內(nèi)強(qiáng)回波最大強(qiáng)度超過(guò)54 dBZ。沿圖4b中A—B點(diǎn)作剖面（圖4c），＞50 dBZ反射率因子平均高度位于8 km，36 dBZ反射率因子最高高度延展到14 km以上，表明對(duì)流發(fā)展非常旺盛。CTREC風(fēng)顯示西南風(fēng)超過(guò)20 m/s，在強(qiáng)回波區(qū)形成非常大的風(fēng)速輻合，CTREC風(fēng)在很大程度上表現(xiàn)出雷達(dá)回波區(qū)有較強(qiáng)的中層徑向輻合，而這是對(duì)流強(qiáng)烈發(fā)展在雷達(dá)圖上的一個(gè)重要表現(xiàn)。圖4d給出了降雪時(shí)段內(nèi)所有時(shí)次≥35 dBZ雷達(dá)反射率因子在每個(gè)點(diǎn)上的最大值，假定以雷達(dá)反射率因子超過(guò)35 dBZ[20]表示有對(duì)流發(fā)生，則在研究區(qū)域內(nèi)大部分地方都有對(duì)流發(fā)生，強(qiáng)回波成多條平行帶狀分布。對(duì)比夏季與冬季強(qiáng)對(duì)流雷達(dá)回波的差異，可以發(fā)現(xiàn)盡管冬季可能出現(xiàn)較強(qiáng)對(duì)流，但其強(qiáng)反射率因子通常為面積較小的團(tuán)狀回波，而夏季出現(xiàn)強(qiáng)對(duì)流的高反射率因子云團(tuán)面積成片或較大。此外，統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，秦嶺及周邊地區(qū)冬季強(qiáng)對(duì)流云團(tuán)反射率因子中心所在的高度平均＞5 km，遠(yuǎn)高于夏季對(duì)流云團(tuán)反射率因子最大值所在的高度3 km。

圖4 2016年11月22日08時(shí)西安站探空（a）、12：36分西安雷達(dá)的組合反射率因子（b）、沿圖b中A—B雷達(dá)反射率因子剖面（c）及降雪時(shí)段內(nèi)所有時(shí)次≥35 dBZ雷達(dá)反射率因子在每個(gè)點(diǎn)上的最大值（d）

對(duì)流云團(tuán)在衛(wèi)星云圖上也有清楚的表現(xiàn)。22日08時(shí)，陜西中北部大部分地區(qū)被TBB≤-32℃的帶狀中尺度對(duì)流云系控制，雨區(qū)處在云系南緣TBB等值線密集區(qū)。11時(shí)（圖5a），云系進(jìn)一步東移，陜西處于云系西部邊緣，云系西段明顯南壓，關(guān)中東部地區(qū)TBB≤-40℃，渭南、西安、商洛三市位于TBB低值中心外圍等值線密集區(qū)。隨后云團(tuán)西伸加強(qiáng)（圖5b），導(dǎo)致關(guān)中東部、陜南東部在11—14時(shí)出現(xiàn)了強(qiáng)降雪。16時(shí)之后云系減弱東移，19時(shí)完全移出陜西，降雪結(jié)束。強(qiáng)降雪主要產(chǎn)生在帶狀云系東移過(guò)程中，中尺度對(duì)流云團(tuán)加強(qiáng)西伸，移速減緩的時(shí)段，強(qiáng)降水落區(qū)位于TBB低值中心外圍等值線密集區(qū)。從FY-2E紅外云圖演變可以看出，22日10—14時(shí)，在云系整體東移的過(guò)程中，其西部不斷有對(duì)流單體新生、并入，單體的移動(dòng)方向和傳播方向幾乎相反，造成中尺度對(duì)流系統(tǒng)移動(dòng)相對(duì)變慢，經(jīng)過(guò)同一地區(qū)的時(shí)間變長(zhǎng)，從而造成強(qiáng)而集中的降水。這種單體后向傳播的特征與暖季強(qiáng)降水天氣特征類(lèi)似[21]。

圖5 2016年11月22日11時(shí)（a）和14時(shí)（b）FY-2E云頂黑體亮溫圖（單位：℃）

3 鋒區(qū)特征和雷暴發(fā)展機(jī)制

3.1 鋒生和鋒面次級(jí)環(huán)流

動(dòng)力鋒生機(jī)制在回流暴雪的形成發(fā)展中有重要作用[22]，本次過(guò)程中冷空氣主體在東移南下過(guò)程中與中低緯度前期較暖的氣團(tuán)相遇，形成緯向鋒區(qū)。沿110°E做垂直剖面（圖6a），22日08時(shí)鋒區(qū)內(nèi)θse非常密集，溫度梯度大，顯示出鋒區(qū)上下兩股氣流顯著的溫濕差異。地面上冷空氣前鋒已達(dá)30°N以南地區(qū)，暴雪產(chǎn)生在32°～34°N，該區(qū)域850 hPa以下為淺薄的冷空氣墊，以上為強(qiáng)盛的暖濕氣流，兩股氣流的強(qiáng)烈相遇形成了顯著的鋒面逆溫。

二維鋒生函數(shù)定義為：

F2D＞0表示鋒生。因整層大氣接近飽和，上升運(yùn)動(dòng)區(qū)鋒生函數(shù)中的傾斜項(xiàng)和非絕熱加熱項(xiàng)互相抵消，故僅考慮水平風(fēng)場(chǎng)對(duì)鋒生的作用[14]。由22日08時(shí)700 hPa的水平鋒生函數(shù)可知（圖6b），沿33°N有一條鋒生帶，陜西中南部為≥1.5℃（100 km·3 h）-1的大值中心，表明該處存在強(qiáng)烈鋒生。根據(jù)熱成風(fēng)理論[23]，運(yùn)動(dòng)學(xué)鋒生導(dǎo)致水平溫度梯度增大，熱成風(fēng)平衡被破壞，為了維持熱成風(fēng)平衡，風(fēng)垂直切變必須相

應(yīng)增大，即高層西風(fēng)風(fēng)速加強(qiáng)，低層?xùn)|風(fēng)風(fēng)速加強(qiáng)，從暴雪區(qū)附近（33°N，110°E）風(fēng)場(chǎng)及風(fēng)速演變圖上（圖6c）可以看出，22日08時(shí)，對(duì)流層低層?xùn)|風(fēng)風(fēng)速增大，10 m/s的偏東風(fēng)一直維持到14時(shí)，此時(shí)，中高層的西風(fēng)風(fēng)速逐漸增大，550 hPa偏西風(fēng)22日14時(shí)增強(qiáng)到26 m/s。高層西風(fēng)加速?gòu)?qiáng)迫產(chǎn)生南風(fēng)分量的地轉(zhuǎn)偏差，低層西風(fēng)減速則強(qiáng)迫產(chǎn)生北風(fēng)分量的地轉(zhuǎn)偏差，由于地轉(zhuǎn)偏差在鋒區(qū)內(nèi)外分布不均，于是強(qiáng)迫出垂直于鋒面的次級(jí)環(huán)流。從暴雨區(qū)垂直運(yùn)動(dòng)分布（圖6d、圖7a）可以看出這支垂直于鋒面的次級(jí)環(huán)流的存在。次級(jí)環(huán)流出現(xiàn)后，又對(duì)鋒生發(fā)生作用，進(jìn)一步使高低空鋒區(qū)的水平溫度梯度加強(qiáng)。由此可見(jiàn)，在此次暴雪過(guò)程中，動(dòng)力鋒生機(jī)制產(chǎn)生的鋒面次級(jí)環(huán)流增強(qiáng)了上升運(yùn)動(dòng)，有利于暴雪天氣產(chǎn)生。

3.2 雷暴發(fā)展機(jī)制

從水汽、不穩(wěn)定和抬升3個(gè)基本條件出發(fā)，分析此次伴有雷暴的暴雪天氣發(fā)展機(jī)制。暴雪過(guò)程中水汽通量大值區(qū)（帶）與700 hPa風(fēng)場(chǎng)上的西南急流對(duì)應(yīng)較好，表明暴雪的主要水汽輸送由這支西南急流完成。從22日14時(shí)沿110°E水汽通量散度和經(jīng)向風(fēng)及垂直風(fēng)的合成風(fēng)場(chǎng)剖面圖可以看出（圖7a），35°N以南500 hPa以下存在水汽通量大值區(qū)，隨著西南暖濕氣流沿冷空氣的爬升，水汽通量大值區(qū)向北向上擴(kuò)展。水汽通量散度圖上（圖7b），陜西中南部地區(qū)存在水汽輻合大值區(qū)，輻合中心強(qiáng)度小于-2×10-7g/（cm2·hPa·s），這也是22日上午降雪幅度顯著增強(qiáng)的主要原因。可見(jiàn)700 hPa低空急流為暴雪及對(duì)流的發(fā)展提供了充沛的水汽條件，從21日20時(shí)低空急流建立一直到22日20時(shí)降水結(jié)束，將孟加拉灣的水汽源源不斷地向降水區(qū)輸送。

圖6 2016年11月22日08時(shí)暴雪區(qū)氣象要素及物理量分布

前文對(duì)西安站的探空分析表明，層結(jié)條件不利于垂直對(duì)流的發(fā)展。但是由于鋒區(qū)存在，大氣呈斜壓狀態(tài)，在對(duì)稱不穩(wěn)定條件下可以發(fā)展為斜升氣流，如果是濕大氣，稱為條件性對(duì)稱不穩(wěn)定，其判據(jù)之一是絕對(duì)角動(dòng)量面坡度小于等假相當(dāng)位溫面坡度[24]。從圖8可以看出，在550～300 hPa的33.5°～35.5°N區(qū)域絕對(duì)角動(dòng)量面坡度小于等假相當(dāng)位溫面坡度，表明暴雪區(qū)附近（33°N，110°E）存在條件性對(duì)稱不穩(wěn)定，提供了雷暴發(fā)展的不穩(wěn)定機(jī)制。雷達(dá)反射率因子的帶狀回波也是條件性對(duì)稱不穩(wěn)定存在的體現(xiàn)[25]。

22日08時(shí)沿110°E的垂直速度剖面圖上（圖6d），34°N上空整層為上升運(yùn)動(dòng)，最大值-0.8 Pa/s位于500 hPa，上升運(yùn)動(dòng)高度可達(dá)300 hPa，其北側(cè)為有組織的下沉運(yùn)動(dòng)。從垂直速度的高度—時(shí)間演變可以看出，22日11—16時(shí)持續(xù)較強(qiáng)上升運(yùn)動(dòng)，14時(shí)上升運(yùn)動(dòng)最強(qiáng)，高度可達(dá)到200 hPa。結(jié)合前文分析可以看出，逆溫層頂?shù)呐瘽駳饬鞅焕淇諝鈮|抬升，產(chǎn)生天氣尺度的上升運(yùn)動(dòng)，而鋒面次級(jí)環(huán)流形成了中尺度的上升運(yùn)動(dòng)，觸發(fā)條件對(duì)稱不穩(wěn)定能量釋放，垂直運(yùn)動(dòng)進(jìn)一步發(fā)展而產(chǎn)生雷暴。

圖7 11月22日14時(shí)水汽通量及水汽通量散度

圖8 11月22日08時(shí)θse（實(shí)線，單位：K）和地轉(zhuǎn)絕對(duì)角動(dòng)量（虛線，單位：m·s-1）沿110°E的經(jīng)向垂直剖面

4 結(jié)論和討論

利用歐洲中期數(shù)值預(yù)報(bào)中心ERA-Interim再分析數(shù)據(jù)（0.25°×0.25°）、天氣雷達(dá)和常規(guī)觀測(cè)資料，對(duì)2016年11月22日陜西東南部一次伴有雷暴的暴雪天氣進(jìn)行分析，得到以下結(jié)論：

（1）500 hPa橫槽、700 hPa切變、850 hPa東路回流冷空氣共同作用是此次暴雪天氣的大尺度環(huán)流背景。700 hPa切變線附近存在強(qiáng)的風(fēng)向、風(fēng)速輻合，其前部的西南急流為降雪提供了有利的動(dòng)力和水汽條件，急流加強(qiáng)是降雪增幅的主要原因。

（2）冷季、強(qiáng)的鋒區(qū)和低空急流、冷墊、逆溫層、鋒區(qū)之上濕的中性到條件不穩(wěn)定層結(jié)、強(qiáng)切變低CAPE、雷達(dá)帶狀回波是此類(lèi)天氣預(yù)報(bào)中需要關(guān)注的特征。

（3）整體層狀云降水中，局地對(duì)流性云團(tuán)旺盛發(fā)展，是此次暴雪的云系特征；暴雪主要發(fā)生帶狀云系東移過(guò)程中，對(duì)流云團(tuán)加強(qiáng)西伸，移速減緩的時(shí)段；強(qiáng)降水落區(qū)位于TBB最小值外圍等值線密集區(qū)，雷達(dá)反射率因子局地超過(guò)50 dBZ。與本地暖季對(duì)流相比，暴雪對(duì)流云團(tuán)的面積較小，最大反射率因子所在的高度較高。

（4）被地面冷墊抬升的暖濕氣流在動(dòng)力鋒生產(chǎn)生的次級(jí)環(huán)流上升支作用下垂直運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)，觸發(fā)條件對(duì)稱不穩(wěn)定能量釋放，是暴雪發(fā)生并伴有雷暴的主要物理機(jī)制。

此次暴雪天氣過(guò)程發(fā)生的時(shí)間早，強(qiáng)度大，而陜西的省會(huì)城市西安位于強(qiáng)降雪中心帶，因此，小的預(yù)報(bào)偏差也會(huì)帶來(lái)較大的社會(huì)關(guān)注度。模式和主觀預(yù)報(bào)對(duì)關(guān)中東部暴雪中心預(yù)報(bào)量級(jí)偏小，主要是在系統(tǒng)性降水過(guò)程中，由于對(duì)稱不穩(wěn)定及鋒生次級(jí)環(huán)流等中尺度作用影響，產(chǎn)生了對(duì)流性降水。這種范圍不大、發(fā)展迅速的系統(tǒng)即便在夏季預(yù)報(bào)難度也很大，冷季發(fā)生的概率更小，其預(yù)報(bào)難度倍增。通過(guò)對(duì)此次過(guò)程的分析，結(jié)合2009年、2010年兩次類(lèi)似過(guò)程的基本特征，總結(jié)此類(lèi)天氣預(yù)報(bào)中需要著重關(guān)注以下幾點(diǎn)：首先多發(fā)于由秋入冬或者由冬入春的交替季節(jié)；前期增暖明顯，溫度較高，有利于水汽和能量的積累，同時(shí)也是對(duì)降水相態(tài)預(yù)報(bào)失誤的一個(gè)重要原因；700 hPa西南風(fēng)發(fā)展強(qiáng)烈，環(huán)流經(jīng)向度很大，有比濕的迅速增長(zhǎng)；鋒區(qū)坡度小，低層已經(jīng)處于鋒后冷區(qū)，700 hPa鋒區(qū)仍在陜西上空；關(guān)中地區(qū)特殊的喇叭口地形，導(dǎo)致850 hPa強(qiáng)的東路冷空氣更容易入侵，使這里成為強(qiáng)降水中心。在上述幾點(diǎn)配合較好的情況下，模式降水量級(jí)預(yù)報(bào)較大時(shí)，可以適當(dāng)?shù)乜紤]對(duì)流性降水帶來(lái)的增幅和偏差，同時(shí)隨時(shí)關(guān)注衛(wèi)星云圖和雷達(dá)回波上多條互相平行的帶狀強(qiáng)中心特征，及時(shí)發(fā)布訂正預(yù)報(bào)。