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user: 4. 暴雪的成因分析 4.1. 温度层结分析 冷空气形成的“冷垫”是降雪发生的必需前提条件，当700 hPa以下有明显逆温，从地面至高层气温均小于0℃时，常常形成降雪天气 [ 14 ] [ 15 ] [ 16 ]。27日08~20时尽管暴雪区从地面到高空温度小于0℃，但没有出现逆温层；28日08时沿112˚E (暴雪中心)温度–高度剖面图(图2a)可以看出：暴雪区近地层温度在0度以下，700~850 hPa出现一明显逆温层，这种温度结构持续到28日20时，29日08时后逆温层消失，当逆温层出现时，也是锋区最强时，锋区加强有利于辐合上升动加强，同时也表征了该层有暖温空气的存在，可阻挡冷空气的南下速度；从图上看出：28日07~20时，暴雪区整层温度在0℃以下，近地层温度−3.5℃，850 hPa为−6℃，700 hPa −4℃，500 hPa为−12℃，极有利于降大到暴雪。27日09时暴雪区900 hPa以下为弱的冷平流节制，900~600 hPa为弱的暖平流控制，27日20时(图2b)随着地面冷空气的持续南下，900 hPa以下为强的冷平流控制，强中心出现在925 hPa，中心强度为−12 × 10 −5 K∙S −1 ，900~600 hPa为强的暖平流控制，强中心出现700 hPa，中心强度达到32 × 10 −5 K∙S −1 ，温度平流的垂直分布特征有利于逆温层的形成与持续，同时这种分布结构先于暴雪出现，对暴雪的预报有一定的指示意义。 图2. 1月28日沿112˚E 08时(a)温度垂直剖面图(单位：℃，红色短线为暴雪发生区域，下同)、1月27日沿112˚E 20时(b)温度平流垂直剖面图(单位：10 −5 K∙S −1 ) 4.2. 假相当位温 假相当位温(θse)可以用来分析大气的热力、水汽性质，26日08~28日08时925 hPa山东–河南–鄂西北持续一支 ≥ 10 m∙s −1 的东北气流，其中28日08时南阳站风速达到15 m∙s −1 ，随着这支东北气流带来的干冷空气侵入，925百帕上暴雪区假相当位温迅速从291 K减到276 K，48小时减小了15 K，由于东北风气流的出现，阻挡了水汽和能量向北的运送和扩散；500 hPa暴雪区假相当位温有一明显的增强过程，从26日08时315 K迅速增大到324 K，高温高湿的不稳定能量沿冷空气楔在暴雪区聚集。从假相当位温垂直分布图(图3)中能够观察到，28日08时暴雪区800 Pa以下等θse线密集分布，略随高度向东北倾斜，800 hPa以上等θse线陡峭且随高度向北明显倾斜，说明中低空急流向北输送的暖湿气流与低层的冷空气在暴雪区相遇且稳定对峙，造成暴雪持续。 图3. 28日08时沿112˚E假相当位温垂直剖面图(单位：k红色短线为暴雪发生区域) 4.3. 湿位涡分析 4.3.1. 湿位涡正压项场 27日08时到20时，700 hPa MPV1陕西南部－鄂西北一带为正值区，其中陕南有一0.6 PVU的正值中心，暴雪区MPV1值仅为0.1PVU，28日8时~14时(图4a)位于陕南的MPV1正值中心向鄂西北移动，暴雪区的MPV1值迅速增大，14时，暴雪区的MPV1大于0.5 PVU，强中心位于襄阳到枣阳一带，强度达到0.9 PVU，此时降雪最强，20时后暴雪区的MPV1值迅速减小，降雪减弱。 4.3.2. 湿位涡斜压项场 27日08时到20时，700 hPa暴雪区的MPV2均大于−0.02 PVU，28日8~14时(图4b)，暴雪区MPV2绝对值明显增大，中心值均小于−0.04 PVU，强中心位于枣阳到随州一带，中心强度为−0.07 PVU，此时降雪最强，暴雪区的MPV2绝对值明显增大，说明大气的斜压性加强，有利于强降水的产生。 上述分析说明：强降雪区域发生在700 hPa MPV1强中心与与MPV2绝对值得到较大增长的重叠区域，强降雪满足MPV1 > 0且MPV2 < 0条件，MPV1越大说明层结越稳定，同时强中心对应的暴雪中心；MPV2的绝对值越高表明风的垂直切变与水平梯度越高，大气的斜压性升高，促进了下滑倾斜涡度的进展，便于强降雪的出现并维持。 图4. 28日14时700 hPa湿位涡正压项场(a)、湿位涡斜压项场(b) (单位：PVU，1PVU = 10 −6 m −2 ∙s −1 K∙kg −1 ，图中红三角为暴雪中心) 4.4. 水汽分析 水汽是降水形成的一个重要前提，而水汽运送机制的成立为暴雪的产生奠定了根基。这次暴雪天气过程，沿着32˚N水汽通量–纬度剖面图上可以看出：此次暴雨的水汽主要集中在700 hPa，27日08~20时，700 hPa鄂西北水汽通量值普遍小于4 g∙cm −1 ∙s −1 ∙hPa −1 ，贵州中部有水汽通量大值中心，28日08时(图5a)随着西南急流加强，水汽通量中心移到贵州东北–恩施，中心值达到8 g∙cm −1 ∙s −1 ∙hPa −1 ，暴雪区的水汽通量值迅速增大到5 g∙cm −1 ∙s −1 ∙hPa −1 ，此时降雪达到最强，20时后随着西南急流减弱南撤，暴雪区的水汽通量值迅速减小，沿112E的相对湿度–高度剖面图上可以看出：暴雪区上空维持深厚的湿层，饱和层主要集中在700 hPa附近，其中相对湿度 > 90%的区域从地面延伸到600 hPa，并随高度向北倾斜，从水汽通量散度场上可以看出，28日08时700 hPa水汽通量散度场上鄂西北到鄂东南存在水汽辐合，其中14时(图5b)水汽辐合加强，区域扩大，强中心位于随州一带，中心强度小于−2 × 10 −7 g∙cm −2 ∙s −1 ∙hPa −1 ，对应这时降雪最强，20时后水汽辐合减弱，强度变小，此时降雪减弱，深厚的湿层和持续的水汽辐合为暴雪的产生提供了充沛的水汽条件。 4.5. 动力分析 4.5.1. 边界层的辐合与高层辐散结构持续 分析散度场垂直演变特征，27日08~28日08时暴雪区上空1000~200 hPa为辐合辐散相间，28日08时850~925 hPa为弱的辐合区，中心位于900 hPa；850~600 hPa为辐散区，600~500 hPa为弱的辐合区，400 hPa以上为辐散区，14时(图6a) 200 hPa的辐散明显加强，暴雪区平均散度值大于2 × 10 −5 s −1 ，最强处达到3.6 × 10 −5 s −1 ，说明高层的抽吸在加强；对应的900 hPa (图6b)的辐合明显加强，辐合中心位于随州一带，中心强度达到−4 × 10 −5 s −1 。边界层的辐合与高层的辐散有利于低层垂直上升运动持续加强，为暴雪的持续发展提供了动力条件。 图5. 28日08时(a) 700 hPa水汽通量(单位：g∙cm −1 ∙s −1 ∙hPa −1 )、14时(b)水汽通量散度场(单位g∙cm −2 ∙s −1 ∙hPa −1 ，图中红三角为暴雪中心) 图6. 28日14时200 hPa (a)，900 hPa (b)散度场(单位：10 −5 s −1 图中红三角为暴雪中心) 4.5.2. 中低层正涡度、中高层负涡度构造的稳定不变 垂直涡度的产生多伴有剧烈的灾害性气候表现。27日20时~28日08时500 hPa正涡度平流中央移至鄂西北，中心数值由2.2 × 10 − 10 s − 2 增至6 × 10 − 10 s − 2 。正涡度平流中央自西向东发展和传播，有利于垂直运动的进展。从涡度的纬向–垂直剖面图可看出(图略)，28日08时~20时，自西向东有深厚的正涡度柱向暴雪区上空移动，其中925~400 hPa为正涡度控制，400以上为负涡度控制，700 hPa附近为正“涡度核”，中低层正涡度、高层负涡度结构的稳定维持，促使低层气旋性涡度环流增强，为28日鄂西北东部的暴雪天气提供了动力条件。