基于衛星與雙極化多普勒天氣雷達的湖南中部地區一次極端暴雪應用分析

趙恩榕 , 潘筱龍 , 姚 蓉* , 陳 龍 , 姚 倩 , 蘇 濤

（1.湖南省氣象臺，長沙 410118；2.氣象防災減災湖南省重點實驗室，長沙 410118；3.湖南省氣象局機關服務中心，長沙 410021）

引 言

暴雪是我國中東部地區經常出現的一類災害性天氣現象，常常造成巨大的經濟損失和社會影響。國內外氣象學者先后對暴雪過程中氣候背景、天氣形勢、熱力動力特征和影響暴雪的水汽條件、垂直速度、渦度等物理量進行了大量的深入研究。尹東屏等[1]研究指出低溫雨雪等災害天氣具有明顯的年際、年代際變化特征。高輝等[2]分析了2007—2008 年初的拉尼娜事件，發現其是造成2008 年南方極端雪災的氣候背景。姚蓉等[3]研究發現冬季南支槽分裂的低槽對湖南地區降雪強弱和維持有較大的影響。莊曉翠等[4]、李津等[5]、馮麗莎等[6]均分析了中層西南暖濕氣流、低層偏北氣流的配置，發現其對暴雪產生有增幅作用。對中國南方地區而言，雨雪轉換的關鍵因素為700 hPa 濕度和整層大氣溫度層結[7-9]，深厚的濕層、高低層急流耦合、中層低槽和地面冷空氣等均可為暴雪加強提供有利的水汽條件和動力抬升條件[10-14]，而700 hPa 正渦度平流中心對暴雪發生有一定的指示意義[15]。

近年來，多普勒雷達已被廣泛應用于雨雪過程監測。已有研究[16-19]表明，對于大氣中降水屬性的判斷與識別、觀測和分類，雙極化多普勒天氣雷達有較好的指示意義。目前，雙極化多普勒天氣雷達資料大多被用于研究夏季強對流天氣，尤其是冰雹、雷暴大風等災害性天氣[20-22]；冬季降水由于雷達回波較弱且受融化層干擾，導致對降水粒子相態判斷不足[23-25]，故而針對冬季低溫雨雪過程的研究成果相對偏少。特別是在取消夜間人工常規觀測業務后，對雨雪相態轉換的監測能力下降，使得雨雪相態轉換的預報預警難度進一步加大。

2022 年2 月22—23 日湖南中部地區發生了一次降雪強度大、維持時間短、雨雪相態轉換快、積雪范圍廣以及積雪深度大的低溫雨雪過程，多地積雪深度突破歷史極值，并伴有輕度雨凇和凍雨，致使省內交通、農業乃至城鄉居民日常生活均受到了嚴重影響。據統計，截止到23 日07 時，共有受災人口20.76 萬人，受災農作物面積8740.44 hm2，倒塌房屋25 戶171 間，直接經濟損失高達1.18 億元。針對此次極端暴雪過程，本文基于站點實測資料、再分析資料和紅外衛星資料，首先分析了極端暴雪過程概況、環流背景以及冷云團變化特征，再進一步應用雙極化多普勒天氣雷達基本產品研判融化層高度、降水粒子相態屬性，最后使用風廓線（Vertical Wind Profile，VWP）產品揭示高空風場以及冷暖平流隨時間的演變，旨在為加強雙極化多普勒天氣雷達產品在降水相態識別及極端降雪監測預警等方面的應用提供科學依據。本研究是首次將2021 年才投入湖南省業務應用的雙極化多普勒天氣雷達產品用于冬季極端降雪監測，同時運用雙極化多普勒天氣雷達模糊邏輯判斷法[26-27]分析此次天氣過程，其對極端降雪短時臨近預報、預警業務具有重要參考價值。

1 極端暴雪過程概況和環流形勢演變

1.1 暴雪過程實況

2022 年2 月17—23 日湖南省出現一次低溫雨雪天氣過程，主要分為17 日晚間至19 日白天、19 日晚間至21 日以及22 日至23 日凌晨共三個階段，其中降雪影響范圍最廣且強度最大的第三階段是本文的分析重點。如圖1 所示，此次天氣過程中，湖南省12 個市州65 個縣市區出現降雪，尤以湘中地區最為嚴重，有18 個縣市區出現暴雪，11 個縣市區出現大暴雪，12 個縣市區出現特大暴雪；邵陽市區、邵陽縣最大積雪深度達30 cm，位居1961 年以來288 次過程第6 位，為2011 年以來最強；邵陽市區、邵陽縣、隆回、洞口、洪江積雪深度均突破當地歷史極值，武岡與當地歷史極值持平（表1）。

表1 積雪深度突破或平歷史記錄臺站信息

圖1 2022 年2 月22 日08 時—23 日02 時湖南省積雪深度（a，單位：cm）和累計雨量（b，單位：mm）空間分布

1.2 環流背景與影響系統演變

圖2 給出了此次低溫雨雪天氣過程的環流背景。22 日20 時500 hPa 上，歐亞大陸為兩槽一脊的倒Ω流型，貝加爾湖上空為阻塞高壓脊（阻高17 日建立并穩定向東移動），鄂霍茨克海上空龐大的低渦系統緩慢東移，致使阻高東移緩慢；脊前冷空氣不斷在華北地區堆積，使得該地上空有一冷性橫槽，槽后強盛的偏北風帶動冷空氣南侵并在蒙古國—河套—內蒙一帶堆積，地面上有兩個龐大的冷高壓中心，分別位于蒙古國西部和內蒙東部，中心氣壓分別為1045 hPa和1042.5 hPa，地面1032.5 hPa 線壓至南嶺山脈地區，湘中地區地面氣溫在0 ℃以下；低緯度地區南支系統發展東移，將孟加拉灣的暖濕水汽源源不斷地向湘中輸送。從風場來看，700 hPa 自云南、湘中往江南一帶有明顯的強風速帶，22 日08—23 時發展最為旺盛，最大風速達20 m/s，使得湖南地區上空濕層增厚，急流左側有切變生成并東移；同時，高原東部有短波槽東移與南支槽同位相合并加強，低槽與切變線系統的移入使得湘中上空動力擾動作用增強，將水汽強烈輻合抬升；850 hPa 東北急流建立，風速達16 m/s，深厚冷墊的強迫斜升作用加強了水汽的輻合上升。從高低空鋒區強度（圖略）來看，650～850 hPa 均有強鋒區發展，說明該時段鋒區的強烈發展導致大氣層結對流不穩定，為降水的發生發展提供了較好的能量條件，再配合溫度快速下降至0 ℃以下的溫度層結，使得雨快速轉為雨夾雪或純雪。23 日02 時，隨著200 hPa 高壓脊以西轉為暖平流，500 hPa 以西轉為冷平流，不利于阻高發展，最終阻高崩潰減弱，南支波動和700 hPa 急流軸的移出共同導致動力抬升、水汽及能量條件的減弱，同時位于冷高壓后部的地面受偏南氣流控制，逐步增溫，過程趨于結束。綜上可知，此次過程中湖南地區最強降雪階段與700 hPa 急流最強時段對應。

圖2 2022 年2 月22 日20 時（a）500 hPa 位勢高度場（黑色等值線，單位：dagpm）和溫度場（紅色等值線，單位：℃），（b）700 hPa、（c）850 hPa 風場（風向桿，單位： m/s）和溫度場（紅色等值線，單位：℃）以及（d）地面氣壓場（填色，單位：hPa）空間分布（紅色箭頭為急流軸，紅色雙實線為切變線，）

2 冷云團演變特征

高層冷平流、低層暖平流形成的不穩定層結有利于對流發生。當對流發展到一定階段，云體伸入0 ℃層高度以上，云中會出現過冷水滴、霰粒和冰晶等，這種由不同相態的水汽凝結物形成的溫度低于 0℃的云即冷云。根據此次極端暴雪過程中主要降雪時段的云頂亮溫（TBB）時間演變，可將整個過程分為三個階段，即22 日04—09 時為醞釀發展階段，22 日10—23 時為成熟階段，23 日00—03 時為減弱階段。

22 日04 時和05 時（圖略），分別在四川以南、貴州以南存在塊狀云團，其TBB 最低值約為-25 ℃，共同形成了湘中降雪的源地；較低的云則向孟加拉灣延伸，同樣說明水汽自孟加拉灣不斷向湘中輸送；在高原東側川西地區低槽加深，引導低層低值系統發展，對應有擾動云系生成東移，隨后與南支槽云系疊加并互相影響；隨著700 hPa 急流增強，該急流軸左側的另一云帶呈西南—東北向移動發展，最后與南支槽云系疊加互相影響，是此次極端暴雪過程中云帶發展與維持的重要原因。

如圖3a 所示，22 日07 時湘西地區面積較大的塊狀云中不斷有TBB＜-20 ℃的小塊狀云新生，并自西南向東北移動發展，其中TBB 最低值為-25 ℃，此時湘西州、懷化部分地區受其影響開始降雪。10 時（圖3b），隨著云系在東移過程中持續發展，TBB＜-25 ℃塊狀云的面積逐步擴大，影響邵陽地區，致使當地出現降雪。16 時（圖略），在南下冷空氣與顯著增強的西南急流引導下，東移的冷云帶與急流左側的西南—東北向移動云帶合并疊加，湖南地區最小TBB 值約為-35 ℃，呈西南—東北走向帶狀發展并增強；此時湘中處于兩云系相交區域，冷暖空氣匯合較明顯，不穩定層結增強，高空鋒區明顯，同時冷空氣的強迫抬升作用有利于冷云團的生成并發展。17 時（圖3c），上述云系逐漸連成片，范圍繼續擴大，形成一條西起貴州經湘、鄂東至安徽的寬廣云帶，寬約700 km，長約1700 km，云帶中存在數個TBB＜-30 ℃塊狀β 中尺度云團，呈現出上升的楔形分布特征，說明中層暖濕氣流沿低層冷墊爬升。由于干冷空氣持續侵入，使得云帶北側TBB梯度逐漸增強，北側邊界越發清晰，結構較南側更為緊密，因此云帶能長時間維持。可見，22 日10—23時不斷有云系生成，且云帶整體自西南向東北移動，反復影響湘中地區，形成“列車效應”，使降雪時間維持較長。根據實測資料，該時段湘中一帶出現暴雪或特大暴雪，18 個縣市積雪深度超過10 cm，其中邵陽縣、邵陽、洪江、隆回、漣源積雪深度均超過20 cm，邵陽縣更是深達30 cm。

圖3 2022 年2 月22 日07 時（a）、10 時（b）、17 時（c）和23 日00 時（d）TBB 空間分布（填色，單位：℃）

23 日00 時（圖3d），隨著700 hPa 西南急流減弱，水汽、不穩定能量以及動力抬升作用減弱，冷云不再發展，TBB＜-25 ℃的云團逐步東移出湖南地區，西部冷云團雖已消失，但由于低層云仍存在，因而湘中部分地區仍有一些小雪或雨夾雪。直至02 時（圖略），湖南地區云帶完全移出，降雪趨于停止。

綜上可知：成熟階段隨著云帶自西南向東北移動，而嵌入其中的β 尺度云團不斷新生，反復影響湘中地區，形成類似列車效應的傳播是此次極端暴雪的主要原因；TBB＜-30 ℃冷云團邊緣最大梯度位置與暴雪落區對應較好，對湖南暴雪落區預報具有一定指示意義。

3 降雪的雙極化多普勒天氣雷達特征

雙極化多普勒天氣雷達比非偏振多普勒天氣雷達多3 個基本產品，即相關系數（CC）、差分反射率（ZDR）、差分相移率（KDP），對冬季降水相態的識別效果較好。由于氣象粒子性質均一且規則對應較高CC 值，而粒子性質不一且形狀不規則對應較低CC值且噪聲大，因此可根據CC 值識別融化層。ZDR 值隨氣象粒子水平尺寸與垂直尺寸的差值增大而顯著增大，其中一般雨滴呈扁平的旋轉橢球形（ZDR＞0），大雨滴呈更扁平的橢球形（ZDR 可達3～5 dB），冰雹接近于球形（ZDR 值近似為0），但融化的小冰雹可呈現出大雨滴的特征。KDP 可以用來識別強降水區域，數值越大通常反映出正常大氣中雨滴數量較多且粒子形狀較大較扁平，而且固態粒子對KDP 貢獻很小，使其對暖云降水的指示作用強于冷云降水。

3.1 雙極化多普勒天氣雷達對融化層的判斷

日常業務中，冬季低溫雨雪過程中對雨雪相態轉換的預報以及監測能力都較為薄弱，若融化層能被判斷出來，再通過分析得到粒子相態，則能提前預報預警雨雪過程的轉換。由于湖南地區目前僅有4 部雙極化多普勒雷達投入業務使用，偏西部地區的僅邵陽站，故本節以邵陽地區為例，對該次雨雪過程融化層高度進行分析判斷。

分析22 日08 時邵陽雙極化多普勒天氣雷達0.5°仰角基本反射率因子空間分布（圖4a）可知，此時邵陽地區降水量級為小雨，距邵陽西北方向50～100 km的地區回波強度較弱，且未顯示出明顯的0 ℃層亮帶特征，難以獲得有關融化層的信息。因此，進一步對邵陽雙極化多普勒天氣雷達基本產品沿圖4a 中AB線位置所作的垂直剖面（圖4c～f）進行分析。從圖4c可以看出，回波頂高度在5 km 附近，1.7～3.2 km 高度上存在30 dBZ 以上的顯著大值區（最大值小于45 dBZ），分布較為平直（圖中雙紅線），與0 ℃層亮帶特性一致。結合CC 產品（圖4d）可知，其0.8～0.9 之間的低值帶同樣位于1.7～3.2 km 高度（圖中白線）。分析ZDR產品（圖4e）發現，在1.7～3.2 km 高度上的粒子水平尺寸較垂直尺寸偏大。綜上可知，依據雙極化多普勒天氣雷達基本產品表現出的特征并結合模糊邏輯法，可判斷此處為融化層高度。由于此次降雪是自西向東發展，上文所選剖面接近懷化探空站，因此圖4b 給出了懷化站探空分析。如圖所示，700 hPa 附近存在一個溫度在0 ℃的淺薄暖層，較為符合雙極化多普勒天氣雷達產品對融化層高度的主觀判斷，說明綜合分析雙極化多普勒天氣雷達各項產品來判斷融化層高度是基本準確的。由于所選剖面位于雪峰山，其海拔高度約1500 m，因此還是考慮以固液混合相態為主。隨著冷空氣的快速南壓，大氣環境溫度迅速降低，融化層高度因此降低，09 時dBZ 大值區開始接地（圖4f），同時從CC 圖（圖略）可以看出越往西邊CC 值越高（接近0.99），反映出純雪特征，表明此時邵陽西部開始逐步轉為純雪，而邵陽本站從10 時開始出現純雪（圖4g）。

圖4 2022 年2 月22 日08 時邵陽雙極化多普勒天氣雷達0.5°仰角反射率因子空間分布（a，單位：dBZ），懷化T-lnP（b），沿圖a中AB 的雷達反射率因子（c，單位：dBZ）、相關系數（d）、差分反射率（e，單位：dB）垂直剖面；22 日09 時沿圖a 中AB 的雷達反射率因子垂直剖面（f，單位：dBZ）；21 日20 時—23 日02 時邵陽逐時降水量及降水相態變化（g，單位：mm）

3.2 降雪開始階段

如圖5a 所示，21 日23 時26 分在長沙雙極化多普勒天氣雷達的西南偏西方向50～150 km 區域（漣源站附近），已出現連續的片狀回波，回波強度30～35 dBZ。如圖5b 所示，50 km 圈層內是一致的東北風，表明低層冷空氣不斷南下，形成冷墊；50 km 圈層外是一致的西南風，其高度約為700 hPa，表明700 hPa 有較強的西南水汽輸送，同時伴隨著風速的輻合。對應在圖5c 中，雷達西南方向相關系數CC 呈較均勻的“紅酒”色，數值均大于0.98，表明700 hPa 高度粒子相態均一。實際上，此時在漣源已經出現小雪，結合地面溫度接近0 ℃且850 hPa 溫度在-2 ℃以下的條件，可以判斷出西南方向700 hPa 高度的粒子相態為純雪。同時在圖5d 中，西南方向大片區域ZDR 值在0.5 以下，KDP 值也較小（圖5e），符合干雪相態特征。根據圖5f 可把該區域判定為干雪，說明客觀分類產品有一定參考意義。

圖5 2022 年2 月21 日23 時26 分長沙雙極化多普勒天氣雷達0.5°仰角反射率因子（a，單位：dBZ）、1.5°仰角平均速度（b，單位：m/s）、相關系數（c）、差分反射率（d，單位：dB）、差分相移率（e，單位：°/km）、粒子分類（f）空間分布

如圖5c 所示，在距離雷達中心西偏南方向100～150 km 的紅圈區域（雙峰站附近），CC 值在0.8～0.9 之間，表現出較為雜亂且偏小的特征，說明此區域粒子性質差異大。這是由于雷達接收到一個取樣體積內的水平極化波和垂直極化波脈沖的相似度較小，反映了至少存在兩種以上相態的粒子，導致CC 值偏小。結合雙峰站垂直溫度層結（圖略）分析，發現700 hPa存在明顯的暖性逆溫層，可推斷出雙峰附近存在不同相態粒子的混合，從而導致CC 值較小，因此初步判斷該區域為融化層。從圖5d 中紅圈區域來看，ZDR值呈現不均一狀態，且ZDR 值略高于其它地區，最大值超過2.5 dB。雖然冬季700 hPa 溫度相對較低，但南支槽前西南急流提供了動力以及水汽條件，同時該區域有明顯的風速輻合，也利于粒子碰并形成大雨滴或者大的雨雪混合物，這是其ZDR 值較其余純雪區域偏大的原因，也表明該區域是融化層的可能性非常大。從實況來看，此時紅圈區域（雙牌站附近）出現了雨夾雪。需要指出的是，圖5e、f 中紅圈區域均呈現出黑色，這是由于CC 值低于0.9 時，雙極化多普勒天氣雷達RPG 軟件不對KDP 和粒子相態分類（HCL）產品進行計算導致的，也說明KDP 對粒子相態轉換判定的指示意義不顯著。

3.3 降雪最強時段

22 日12 時，一條西南—東北向的較強回波帶出現在長沙雙極化多普勒天氣雷達站南側，并從14 時開始逐步加強，長度在16 時達到275 km 左右（圖6a），中心回波強度在30～35 dBZ 之間，12—20 時該較強回波帶不斷自西南向東北傳播，反復影響湘中地區，同樣形成類似“列車效應”，導致此次降雪過程持續約13 h（圖6g），甚至造成湘中地區暴雪；由平均速度分布（圖6b）可知，接近雷達的低層有一個小的“牛眼狀”速度對，達到15 m/s，說明低層東北向冷空氣勢力較強，而高層依舊是一致的西南風，表明高層西南氣流在低層冷墊上爬升；由相關系數分布（圖6c）可知，較強回波帶所對應區域的CC 值呈較均勻的酒紅色，均大于0.99，表明粒子相態均一；由差分反射率分布（圖6d）可知，較強回波帶所對應區域的ZDR 值也呈均勻態，且ZDR 值接近0 dB；從差分相移率分布（圖6e）來看，強回波帶所對應區域的KDP 值也較小；從粒子分類情況（圖6f）來看，較強回波帶所對應區域也表現為純雪特征。綜上可知，此時區域降水相態為純雪且尺寸較大，與最強時段實況基本一致。此外，圖6b 中有一條非常清晰的零速線與風向輻合區相對應，源源不斷的西南水汽輸送與強冷空氣在此交匯，致使湘中地區降雪強度在這一時段達到峰值。總的來說，客觀產品對降水粒子的判斷和主觀判斷結果基本一致，高CC值（＞0.99）和低ZDR 值（0 dB）一般可作為純雪判據。

圖6 2022 年2 月22 日16 時05 分長沙雙極化多普勒天氣雷達0.5°仰角反射率因子（a，單位：dBZ）、1.5°仰角平均速度（b，單位：m/s）、相關系數（c）、差分反射率（d，單位：dB）、差分相移率（e，單位：°/km）、粒子分類（f）空間分布以及21 日20 時—23 日02 時長沙逐時降水量及降水相態變化（g，單位：mm）

3.4 降雪結束階段

22 日20 時后，長沙雙極化多普勒天氣雷達站南側西南—東北向較強回波帶快速南壓并逐漸減弱。23 日02 時，該回波帶強度和范圍均逐漸縮小，長沙北側50～100 km 反射率因子為20 dBZ（圖7a），東北風逐漸減弱（圖7b），ZDR 在0～0.6 dB（圖7d），在長沙西北部仍存在若干小于0.97 的CC 低值區（圖7c）。可見，降雪過程趨于結束，此時應考慮為固液相態混合粒子。

圖7 2022 年2 月23 日02 時19 分長沙雙極化多普勒天氣雷達0.5°仰角反射率因子（a，單位：dBZ）、1.5°仰角平均速度（b，單位：m/s）、相關系數（c）、差分反射率（d，單位：dB）空間分布

3.5 風廓線特征

風廓線產品由速度方位顯示（Velocity Azimuth Display，VAD）算法在每層計算得到，代表了雷達上空60 km 范圍內風向風速隨高度的變化。若計算結果顯示為ND，則可能有以下幾種情況：一是VAD 算法取樣少于25 個資料點；二是均方根誤差大于4.8 m/s，即得到的值不可靠；三是對稱性大于7.3 m/s，即表示風速不均勻；四是無云的情況下，也可能顯示為ND，即為相對干區[28]。

圖8 給出了此次暴雪過程中長沙雙極化多普勒天氣雷達VWP 特征以及各層溫度隨時間的演變。分析可知，降雪前（21 日19—22 時），由低到高均有厚度較大的ND 層出現，且厚度隨時間增加，最高達7 km（圖8a），說明干冷空氣南下影響長沙，有利于降雪前地面冷墊形成，尤其是21 日20 時前后氣溫降幅約4 ℃（圖8e）。可見，降雪前期陰天無雨，低層濕度小，融化距離長，融化速度慢，是此次雨雪相態轉較快的原因，同時有利于地面積雪[29-30]。21 日后半夜開始（圖略），700 hPa 西南氣流逐步建立發展，西南氣流輻合帶主要位于在湘中以北地區，低層偏東氣流也隨時間逐步加強，有利于地面冷墊的維持，22 時在2.4 km附近出現弱的垂直風切變。

圖8 2022 年2 月21 日21 時（a）、22 日02 時（b）、22 日15 時（c）、23 日03 時（d）長沙雙極化多普勒天氣雷達VWP 特征（單位：m/s）以及長沙各層溫度隨時間的演變（e，單位：℃）

22 日00 時（圖略），0.9 km 高度上偏東氣流增大至8 m/s 并向上傳遞，暖平流逐漸占據長沙地區上空。02 時（圖8b），低層偏東氣流從0.9 km 處隨高度順轉至3 km 處，表明存在暖平流；在2.4～2.7 km 高度上風向發生了接近180°的轉變，垂直風切變加強，表明中層暖濕氣流沿冷墊爬升；高層為ND 層，構成“冷—暖—冷”的層結特征，有利于固液混合相態粒子的形成，與實況中02 時長沙出現雨夾雪相對應。03 時（圖略），隨著溫度進一步降低，長沙快速轉為純雪。07—09 時（圖略），由于中高層中ND 層增厚，導致3 km 水汽輸送有所減弱，降雪相應減小。

22 日10 時之后，長沙上空0.9 km 處偏東急流增大至12 m/s 且隨高度順轉至5.5 km，暖平流厚度增加，2.4 km 高度垂直風切變增大，西南急流也有所增強，降雪強度開始增加；15 時（圖8c），1.2 km 高度風速加大至18 m/s，且風向隨高度順轉至6.1 km，暖平流、西南急流增強，2.4 km 高度垂直風切變加大，說明低層冷墊穩定增強，中層暖濕氣流的持續使得不穩定層結發展，中低層的垂直風切變有利于不穩定層結長時間維持，使得中層暖氣流受低層冷墊強迫斜升，觸發不穩定能量釋放。從實況來看，14—19 時為此次暴雪過程最強階段。可見，1.2 km 附近東北急流、3 km 附近西南急流和2.4 km 附近垂直風切變的增強均對降雪預報有一定的指示意義。

23 日03 時（圖8d），0.6 km 高度東北氣流減弱，轉為偏東氣流且隨高度逆轉至4 km 附近，3 km 高度西南氣流減弱并轉為偏北氣流，整層為冷平流控制，垂直風切變消失，降雪過程趨于結束。

4 結論

本文結合區域自動站實測數據、NCEP 再分析數據以及衛星云頂亮溫數據，利用雙極化多普勒天氣雷達產品，對2022 年2 月22—23 日湖南發生的極端暴雪過程進行診斷分析，得到以下主要結論：

（1）本次極端暴雪過程發生在中高緯貝加爾湖阻高及其前部橫槽帶動高層冷空氣南壓，地面不斷有冷空氣補充南下背景下，中緯度低槽與南支槽疊加強了動力抬升作用，中層強盛的西南急流以及低層東北急流使水汽強烈輻合抬升，高空鋒區加強上升運動，配合整個0 ℃層以下的溫度層結，降雪產生。

（2）成熟階段隨著云帶自西南向東北移動，而嵌入其中的β 尺度云團不斷新生，反復影響湘中地區，其形成類似列車效應的傳播是本次極端暴雪的主要原因，暴雪落區多位于TBB＜-30 ℃冷云團邊緣梯度最大處。

（3）雙極化多普勒天氣雷達CC 值為0.8～0.97，其高度基本匹配融化層高度，可用于分析大氣降水粒子的屬性。高CC 值（＞0.99）和低ZDR 值（0 dB）一般可以判斷其為純雪，HCL 等相態轉變預報對降水粒子的識別均具有一定的指示意義。

（4）VWP 產品在降雪發生前就能探測到2.4 km高度左右形成穩定的垂直風切變，也能捕捉到降雪加強時1.2 km 高度東北急流、3 km 高度西南急流以及2.4 km 高度垂直風切變均相應增強的變化特征。2.4 km垂直風切變穩定持續十幾個小時為此次極端暴雪過程提供了有力的動力條件，同時有利于不穩定層結建立與維持。近地面干冷下墊面的維持，是此次過程雨雪轉換快、積雪深度深的主要原因。