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（1.新疆氣象臺(tái)，新疆烏魯木齊 830002；2.新疆氣象信息中心，新疆烏魯木齊 830002）

2012年前冬伊犁河谷持續(xù)性大暴雪成因分析

于碧馨1，張?jiān)苹?，宋雅婷2

（1.新疆氣象臺(tái)，新疆烏魯木齊 830002；2.新疆氣象信息中心，新疆烏魯木齊 830002）

利用常規(guī)、地面加密觀測(cè)資料，NCEP再分析資料（1°×1°），分析2012年11月29日—12月4日伊犁河谷持續(xù)性大暴雪成因。結(jié)果表明：（1）主導(dǎo)系統(tǒng)里黑海脊移速緩慢，西伯利亞深厚低渦主體西退，使得脊前低槽、強(qiáng)鋒區(qū)不斷與西退的冷空氣結(jié)合東移，高空偏西急流和低空偏西急流維持及加強(qiáng)東南移，提供有利天氣背景。（2）水汽沿著地中?！锵毯！晾绾庸冉恿斔椭帘┭﹨^(qū)，水汽輻合中心在850 hPa附近。（3）大暴雪期間等θse線明顯陡立，利于傾斜渦度發(fā)展。暴雪發(fā)生在MPV1等值線密集區(qū)和接近MPV2負(fù)值中心的區(qū)域。MPV2的較強(qiáng)發(fā)展觸發(fā)垂直渦度增長，導(dǎo)致持續(xù)性強(qiáng)降雪發(fā)生。（4）受河谷特有地形影響，山前垂直環(huán)流的穩(wěn)定維持和低空急流的加強(qiáng)為暴雪提供動(dòng)力條件及不穩(wěn)定能量的觸發(fā)機(jī)制，增強(qiáng)降雪強(qiáng)度。

伊犁河谷；持續(xù)暴雪；傾斜渦度；地形抬升

暴雪是新疆冬季的主要災(zāi)害之一，常給國民經(jīng)濟(jì)和人民財(cái)產(chǎn)造成嚴(yán)重?fù)p失，尤其是持續(xù)性暴雪所造成的災(zāi)害更大。氣象工作者對(duì)我國暴雪的形成機(jī)理做了諸多研究[1-4]。陳紅專等[1]分析了2011年1月湖南罕見大范圍持續(xù)性暴雪天氣的成因并指出，持續(xù)而強(qiáng)盛的水汽輸送和水汽輻合對(duì)暴雪的維持和加強(qiáng)至關(guān)重要。吳海英等[2]利用中尺度數(shù)值模擬資料分析2011年2月14日江淮地區(qū)一次持續(xù)性降雪過程預(yù)報(bào)失誤，表明降雪持續(xù)期間對(duì)流層中層發(fā)展及維持的強(qiáng)冷平流使對(duì)流層中低層逐漸建立起對(duì)流不穩(wěn)定層結(jié)，其上的穩(wěn)定層將水汽和能量貯存于低層，中尺度切變線的存在為這種淺薄層次下的弱對(duì)流活動(dòng)提供了觸發(fā)條件。近些年來，關(guān)于新疆區(qū)域性暴雪天氣研究有很多。如張書萍等[3]在對(duì)2009年冬季新疆北部持續(xù)性暴雪的環(huán)流特征及其成因研究中指出，貝加爾湖西側(cè)的對(duì)流層持續(xù)性異常冷性低槽活動(dòng)導(dǎo)致冷空氣南下路徑偏西，使得冷空氣與來自里海的水汽交匯于北疆，導(dǎo)致持續(xù)性暴雪發(fā)生。近50年新疆北部暴雪時(shí)空分布特征表明[4]，伊犁河谷是北疆暴雪主要發(fā)生區(qū)，其暴雪發(fā)生頻次僅次于天山山區(qū)。但目前針對(duì)伊犁河谷的暴雪研究較少，較多的是對(duì)該地區(qū)的降雨分析[5-7]或是集中于塔額盆地、阿勒泰地區(qū)[8-11]和天山北坡[12-13]等地區(qū)的暴雪研究，因此對(duì)伊犁河谷的暴雪分析與研究很有必要。

1 天氣實(shí)況及災(zāi)情

2012年11月29日—12月4日，受烏拉爾低槽不斷分裂冷空氣的影響，北疆、天山山區(qū)出現(xiàn)了持續(xù)性降雪，大暴雪（新疆標(biāo)準(zhǔn)：24 h降雪量超過24 mm）主要分布在伊犁河谷及準(zhǔn)噶爾盆地南緣（圖1）。本次降雪過程對(duì)交通運(yùn)輸、設(shè)施農(nóng)業(yè)、牧業(yè)及城市供暖、供電等造成不利影響，伊犁部分鄉(xiāng)村的農(nóng)牧業(yè)遭受重創(chuàng)，大棚受損和草場(chǎng)受災(zāi)以及牲畜受困或死亡，并有上萬人受災(zāi)，1人死亡，是“2012年新疆十大氣候事件”之一。由圖2可見，強(qiáng)降雪主要分3個(gè)時(shí)段：29日08:00—30日08:00（Ⅰ，北京 時(shí)，下同）、30日08:00—12月2日02:00（Ⅱ）和3日08:00—4日02:00（Ⅲ）；大暴雪中心伊寧縣累計(jì)降雪40.4 mm（圖1），其最強(qiáng)降雪在30日14:00—12月1日14: 00，最強(qiáng)降雪強(qiáng)度（簡稱“雪強(qiáng)”）達(dá)3mm·h-1。

圖1 2012年11月29日08：00—12月4日20：00北疆過程降水量/mm

圖2 2012年11月29日08：00至12月4日20：00伊犁河谷地區(qū)部分站點(diǎn)逐6 h累積降水量分布

本文利用常規(guī)、地面加密觀測(cè)資料，NCEP逐6 h再分析資料，重點(diǎn)分析2012年11月29日至12月4日伊犁河谷持續(xù)性大暴雪天氣成因，探討造成暴雪的高低空環(huán)流特征、水汽、熱力、動(dòng)力等物理機(jī)制，為伊犁河谷暴雪預(yù)報(bào)提供參考。

2 大尺度環(huán)流背景及演變特征

持續(xù)暴雪是在異常穩(wěn)定的環(huán)流下產(chǎn)生的[14]。2012年的前冬初期，100 hPa環(huán)流場(chǎng)上極渦呈偶極型，分別位于北美和亞洲北部，并不斷加深南壓。亞洲北部極渦中心較強(qiáng)，29日08：00亞洲北部極渦中心南下至63°N后東移緩慢。在12月4日前新疆處于長波槽前，之后轉(zhuǎn)為西北氣流控制。

500 hPa環(huán)流場(chǎng)上，11月28日08：00白令海、大西洋北部阻塞形勢(shì)穩(wěn)定，歐亞中高緯為兩槽兩脊的經(jīng)向環(huán)流，歐洲東部發(fā)展東移至黑海的高壓脊較中亞至西西伯利亞的高壓脊偏強(qiáng)，里咸海地區(qū)和西伯利亞中東部為低值區(qū)。28日20：00黑海高壓脊在緩慢東移（每日7.5經(jīng)度）的過程中，脊頂向北發(fā)展，脊前偏北氣流加強(qiáng)，引導(dǎo)冷空氣南下進(jìn)入低槽，低槽在里咸海地區(qū)加深。29日08:00里咸海低槽移至咸海與巴爾喀什湖之間，并伴有-36℃的冷中心，開始影響新疆偏西地區(qū)，14：00（圖3a）槽前西南氣流（10 m·s-1）控制伊犁河谷，河谷降雪明顯（即第一波較強(qiáng)降雪Ⅰ）。30日08:00下游北太平洋高壓脊向極區(qū)發(fā)展，西伯利亞低渦主體西退南調(diào)，極鋒鋒區(qū)強(qiáng)烈發(fā)展、南壓并隨著里黑海脊前南下的干槽東移，分裂冷空氣影響河谷開始產(chǎn)生第二波強(qiáng)降雪Ⅱ。隨著西伯利亞低渦的緩慢西退，冷空氣不斷補(bǔ)充南下，鋒區(qū)明顯加強(qiáng)，12月1日02:00（圖3b）超過40 m·s-1的300 hPa高空偏西急流進(jìn)入河谷，對(duì)應(yīng)著強(qiáng)降雪時(shí)段。鋒區(qū)位置略偏北，北部降雪強(qiáng)于南部。2日08:00橫槽轉(zhuǎn)豎東移，新疆受西北氣流控制，降雪間斷。3日08:00烏拉爾山東側(cè)再次長脊，脊前西北氣流上短波東移影響北疆，造成第三波弱降雪Ⅲ過程。

伊寧站風(fēng)場(chǎng)的時(shí)空剖面（圖4）可知，29日08:00河谷上空的偏西風(fēng)加強(qiáng)，300 hPa風(fēng)速大于30m·s-1，此時(shí)低空急流才開始建立，強(qiáng)降雪區(qū)位于高空急流輻散區(qū)和低空急流正前方。1日02:00—08:00河谷地區(qū)低空偏西急流由20 m·s-1增強(qiáng)至26 m·s-1，高空偏西急流加強(qiáng)至40～60m·s-1。之后由于低空急流核北抬，河谷地區(qū)低空急流減弱，在3日08:00再次加強(qiáng)（約16m·s-1）。由此可見，冷空氣Ⅱ期間高低空急流耦合作用最強(qiáng)，河谷地區(qū)在高低空西風(fēng)急流增強(qiáng)時(shí)降雪量加大（圖2b、2c）。

圖3 500 hPa高度場(chǎng)（單位：dagpm，實(shí)線）和300 hPa急流（單位：m·s-1，陰影區(qū)）（▲為暴雪中心）

圖4 11月28日20：00至12月4日08：00沿伊寧市站（44°N，81°E）的風(fēng)場(chǎng)（單位：m·s-1）時(shí)空剖面

降雪前期蒙古國冷高壓穩(wěn)定維持，河谷地區(qū)處于高壓底后部。分析海平面氣壓場(chǎng)可知（圖5），冷空氣Ⅰ期間，源于歐洲南部的冷高壓沿著西方路徑移至中亞南部滯留，冷高壓前沿影響河谷，河谷地區(qū)24 h加壓11～13 hPa。冷空氣Ⅱ期間地面影響系統(tǒng)較為復(fù)雜，30日08：00—20：00河谷地區(qū)是受冷空氣Ⅰ期間冷高壓進(jìn)入、冷鋒過境影響；1日02：00—11：00河谷地區(qū)位于正在南下的新地島以西的冷高壓與前期進(jìn)入新疆的冷高壓之間的弱低壓帶（暖區(qū)）內(nèi)，減壓明顯，最大24 h減壓5～7 hPa（發(fā)生在1日08：00），最大3 h減壓2.1～3.6 hPa（1日02：00）；1日14：00—2日02：00北方南下的冷高壓進(jìn)入，冷鋒再次過境。冷空氣Ⅲ期間，新地島以西又一股冷空氣南下，冷高壓不斷加強(qiáng)，沿北方路徑南下影響新疆，河谷北部3日08：00再次加壓。在冷空氣Ⅱ期間的主要降雪時(shí)段內(nèi)為受強(qiáng)鋒區(qū)影響下減壓區(qū)內(nèi)的暖區(qū)降雪，冷空氣Ⅰ、Ⅲ期間為冷鋒前暖區(qū)降雪。

圖5 11月27日08：00至12月3日20：00地面高壓動(dòng)態(tài)（階段Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ）

由上可見，里黑海脊移速緩慢，西伯利亞深厚低渦主體西退，使得脊前低槽、強(qiáng)鋒區(qū)不斷與西退的冷空氣結(jié)合東移，引導(dǎo)源于西方和北方的冷高壓先后進(jìn)入，同時(shí)有高空偏西急流和低空偏西急流持續(xù)耦合發(fā)展相配合，為此次大暴雪的產(chǎn)生提供有利的天氣背景和動(dòng)力條件。

3 持續(xù)性大暴雪成因

暴雨的出現(xiàn)，在有利環(huán)流背景的基礎(chǔ)上，和水汽的輸送與輻合及不穩(wěn)定能量的釋放與再生等緊密相關(guān)[15]，暴雪也大致如此。

3.1 水汽源地與水汽輸送

分析水汽通量和水汽通量散度可知，3次降雪水汽源地與路徑一致：源自地中海的水汽沿中緯度西風(fēng)氣流在黑海加強(qiáng)后，以接力方式經(jīng)巴爾喀什湖輸送至新疆。從地面到300 hPa的整層積分水汽輸送來看，第一次（Ⅰ）和第三次（Ⅲ）輸送位置偏北，而第二次（Ⅱ）水汽集中向大暴雪區(qū)上空輸送，強(qiáng)降水時(shí)段大暴雪區(qū)上空可降水量超過10 kg·m-2。

在具備穩(wěn)定的水汽來源和輸送的同時(shí)，大降雪的產(chǎn)生需要水汽輻合的默契配合。從大暴雪區(qū)地面到300 hPa的水汽通量矢量和水汽通量散度的時(shí)空分布（圖6）可見，3次強(qiáng)降雪的水汽輻合主要集中于對(duì)流層低層，水汽通量矢量大值區(qū)及水汽輻合較強(qiáng)的時(shí)段與3次強(qiáng)降雪時(shí)間相一致，最大水汽通量散度分別集中于925～800 hPa、925～750 hPa、850～725 hPa。雖然3次水汽通量散度最大值都為-0.2 g·cm-2· s-1·hPa-1，但第二次降雪（Ⅱ）輻合區(qū)域更接近近地面且水汽輻合高度較高，700～500 hPa均為偏西風(fēng)帶來的水汽通量矢量，持續(xù)的水汽輸送且較強(qiáng)的低層水汽輻合增加了雪強(qiáng)，提高了降雪效率[2]。

圖6 11月28日20：00—12月4日20：00暴雪區(qū)（44°N、82°E）地面到300 hPa水汽通量矢量（單位：g·cm-1·s-1·hPa-1）和水汽通量散度（單位：10-5g·cm-2· s-1·hPa-1，陰影為負(fù)值）的時(shí)空剖面圖

3.2 大氣層結(jié)穩(wěn)定性與傾斜渦度發(fā)展

濕位渦是一個(gè)可以綜合表征濕大氣熱力、動(dòng)力和水汽性質(zhì)的物理量，包括濕正壓項(xiàng)（MPV1）和濕斜壓項(xiàng)（MPV2）。前者的大小由絕對(duì)渦度的垂直分量和假相當(dāng)位溫θse的垂直梯度的乘積決定，后者取決于風(fēng)的垂直切變和假相當(dāng)位溫θse的水平梯度[16]。除了對(duì)流穩(wěn)定度的影響外，大氣中垂直渦度的變化與等θse面坡度的傾斜、風(fēng)的垂直切變和水平濕斜壓MPV2等的變化有關(guān)[17]。垂直氣旋性渦度的增長有利于強(qiáng)降水的發(fā)生或加劇，而垂直渦度得以增長的充分條件為MPV2/（?θse/?p）＞0。因此，等θse面的陡立程度（即水平梯度大小）與由濕斜壓性加強(qiáng)所引起的渦旋發(fā)展激烈程度成正比，是傾斜渦度發(fā)展的重要條件[16]。

3.2.1 大氣層結(jié)穩(wěn)定性分析

從假相當(dāng)位溫θse、比濕q和溫度平流沿81°E的垂直剖面圖可以看出，整個(gè)過程期間假相當(dāng)位溫隨高度都是增大的，大氣處于對(duì)流穩(wěn)定狀態(tài)（?θse/?p＜0）。分析可知：

（1）逆溫層的存在

28日白天中低層河谷地區(qū)受暖脊控制，700 hPa以下逆溫建立，上暖下冷。14:00在44°N以南的河谷內(nèi)700 hPa以下存在1.5 g·kg-1的比濕中心和能量鋒區(qū)；近地層有弱冷平流，700 hPa以上有整層的暖平流，增強(qiáng)逆溫層穩(wěn)定性（圖7a）。逆溫層的存在，暫時(shí)將低空濕層與上部干層分開，積聚能量。

（2）等θse面坡度變化

29日14:00在43°～44°N附近600 hPa以上為強(qiáng)冷平流，700 hPa以下開始有暖平流輸送，有利于向上建立位勢(shì)不穩(wěn)定層結(jié)；中低層等θse線斜升坡度趨于增長，比濕中心值也增大至3.0 g·kg-1（圖7b）。600 hPa以上等θse密集帶向北傾斜，等值線斜率加大，密集區(qū)內(nèi)垂直渦度發(fā)展，伴隨上升運(yùn)動(dòng)[18]，同時(shí)也利于增大Ⅰ期間降雪效率（河谷北部29日14: 00—20:00，5.7mm/6 h）。暴雪易發(fā)生在伴隨斜升運(yùn)動(dòng)的θse陡峭密集區(qū)附近[19]，即中低層北上的西南暖濕氣流與對(duì)流層中上層向下侵入的冷空氣交綏，促進(jìn)斜壓不穩(wěn)定增長。

30日20：00，河谷位于強(qiáng)鋒區(qū)前，整層為暖平流控制，且暖平流不斷向上延伸、增強(qiáng)，等θse斜升坡度開始緩慢減小。1日500 hPa 08:00由西北東南下的弱波動(dòng)帶來的冷平流較弱，低層有強(qiáng)暖平流，中層干冷空氣的侵入再次使得大氣層結(jié)趨于位勢(shì)不穩(wěn)定，等θse面坡度再次增大并在43～44°N間密集（垂直梯度增大），且強(qiáng)度強(qiáng)于上一階段（圖7c）?？梢钥闯觯冖衿陂g河谷上空具有的中低層位勢(shì)不穩(wěn)定更強(qiáng)，但Ⅱ期間的干冷空氣侵入使得此次爆發(fā)性更強(qiáng)。另一方面，在Ⅱ期間30日20：00—1日08:00中低層暖平流的出現(xiàn)、維持及減弱，與暖區(qū)降水時(shí)間也相對(duì)應(yīng)。

2日20:00在43°～44°N附近低層θse垂直梯度大，但密集區(qū)的水平梯度小，比濕也遠(yuǎn)小于前兩次過程的（圖7d）。

3.2.2 濕位渦特征與傾斜渦度發(fā)展

根據(jù)上文，本次降雪期間大氣是始終處于對(duì)流穩(wěn)定條件（?θse/?p＜0）下的。在對(duì)流穩(wěn)定的大氣層結(jié)中，MPV1應(yīng)為正值，且只有MPV2＜0時(shí)垂直渦度才能得到較大增長[16]。位渦的單位為PVU，1 PVU=10-6m2·s-1·K·kg-1。

圖7 假相當(dāng)位溫θse（單位：K，實(shí)線）、比濕q（單位：g/kg，虛線）和溫度平流（單位：K·s-1，陰影）沿81°E剖面圖

分析Ⅰ、Ⅱ期間各時(shí)次700 hPa濕位渦可知，29日20:00（圖8a、8c）在南疆盆地中部和北疆東部各存在一MPV1高值中心，中心值分別為0.8 PVU和0.7 PVU，新疆西部國境線附近存在一MPV1低值中心0.1 PVU。大暴雪區(qū)位于MPV1高低值中心間，MPV1值為0.2～0.3 PVU；MPV2負(fù)值中心值為-0.3 PVU，位于大暴雪區(qū)北側(cè)，負(fù)值區(qū)域始終位于西部國境線附近。1日08:00（圖8b、8d）在大暴雪區(qū)的東側(cè)只有一MPV1高值中心，中心值為0.7 PVU，高值區(qū)域西擴(kuò)，西部國境線附近仍有一中心為0.2 PVU的MPV1低值。大暴雪區(qū)內(nèi)等值線較上次更密，MPV1值為0.3～0.45 PVU；西部國境線附近的MPV2負(fù)值中心增大至-0.6 PVU，并且此次負(fù)值區(qū)域向南擴(kuò)展，大暴雪區(qū)被負(fù)值區(qū)域完全覆蓋。Ⅰ、Ⅱ期間均有MPV1為正值和MPV2為負(fù)值的配置，與前述等θse線明顯陡立對(duì)應(yīng)，大氣濕斜壓不穩(wěn)定性較強(qiáng)，利于傾斜渦度發(fā)展及暴雪天氣發(fā)生。不同點(diǎn)在于，階段Ⅱ的等θse線比前一階段的更陡立，且在大暴雪區(qū)的MPV1等值線更密集，MPV2負(fù)值加強(qiáng)且影響范圍更大，同時(shí)對(duì)應(yīng)實(shí)況在后一階段出現(xiàn)了最強(qiáng)6 h雪強(qiáng)。分析表明，等θse線越陡立，對(duì)應(yīng)期間降雪量更大。大暴雪區(qū)發(fā)生在MPV1高低值中心間等值線密集區(qū)和接近MPV2負(fù)值中心的區(qū)域，二者越接近越強(qiáng)。MPV2的較強(qiáng)發(fā)展觸發(fā)更大的垂直渦度增長，導(dǎo)致更明顯的強(qiáng)降雪發(fā)生。

3.3 地形抬升作用與垂直環(huán)流特征

伊犁河谷為三面環(huán)山向西開口的喇叭口地形，南側(cè)西天山山脈高于北側(cè)博羅科努山，盆地地勢(shì)由西向東斜升，如此特殊的地形使伊犁河谷地區(qū)頻發(fā)強(qiáng)降水。降雪量實(shí)況資料（圖1）顯示，＞24.1 mm的大暴雪區(qū)呈西北—東南向帶狀分布于平原及靠北、靠東山區(qū)，而這種分布顯然與地形的強(qiáng)迫抬升作用有關(guān)。另一方面，在上干下濕的條件性穩(wěn)定層結(jié)下，當(dāng)整層大氣得到大范圍抬升、天氣尺度系統(tǒng)的配合或地形抬升作用且抬升運(yùn)動(dòng)能使氣層達(dá)到飽和時(shí)，原先穩(wěn)定的層結(jié)就可能變?yōu)椴环€(wěn)定，強(qiáng)大地形抬升作用對(duì)增強(qiáng)大氣層結(jié)不穩(wěn)定性具有促進(jìn)作用，為短時(shí)出現(xiàn)強(qiáng)降雪提供了可能。下面重點(diǎn)分析Ⅰ、Ⅱ階段的垂直結(jié)構(gòu)特征，圖9為階段Ⅰ、Ⅱ強(qiáng)降雪時(shí)段大暴雪區(qū)81°E和44°N合成風(fēng)場(chǎng)和垂直速度的經(jīng)/緯向垂直剖面圖。

（1）階段Ⅰ—中層強(qiáng)盛暖濕氣流維持斜升運(yùn)動(dòng)、中低層弱擾動(dòng)破壞大氣層結(jié)穩(wěn)定性、低層地形輻合抬升提供觸發(fā)機(jī)制：29日02:00垂直方向上體現(xiàn)出有明顯的前傾結(jié)構(gòu)，中緯300 hPa以上的西南氣流先由低至高向北爬升；08:00經(jīng)向環(huán)流圈內(nèi)中高層（400 hPa以上）傾斜上升的西南氣流進(jìn)入與中低層（400 hPa以下）的下沉支建立垂直反氣旋環(huán)流，低層（700 hPa以下）偏西氣流開始進(jìn)入。沿81°E的經(jīng)向剖面上，14:00加強(qiáng)的西南氣流使上升運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)，暖濕氣流沿著冷空氣墊向北爬升，中層的西南氣流與高層的偏西氣流匯合于400 hPa，在大暴雪區(qū)44° N以南上空形成一定厚度的斜升氣流區(qū)，600 hPa處弱的西南氣流侵入破壞了大氣層結(jié)穩(wěn)定性（圖9a）。從沿44°N的緯向剖面中可以看到，低層（850 hPa附近）維持的偏西氣流（8m·s-1）被地形強(qiáng)迫抬升（圖9b），有利于強(qiáng)降雪產(chǎn)生。

圖8 700 hPa濕位渦正壓項(xiàng)MPV1和濕位渦斜壓項(xiàng)MPV2的變化（單位：10-2PVU；▲為暴雪中心）

（2）階段Ⅱ—槽前斜升西北氣流與地面強(qiáng)迫抬升作用的上下耦合加強(qiáng)形成深厚上升支：冷空氣Ⅰ～Ⅱ期間，大暴雪區(qū)上空始終存在著一定的上升氣流。在Ⅱ期間低槽主體位于44°N以北，上升運(yùn)動(dòng)大值中心在44°N以北擺動(dòng)。30日08:00上升氣流區(qū)開始接地，高低空水平風(fēng)速加強(qiáng)至急流（低層偏西急流增強(qiáng)至24 m·s-1），14:00 500～200 hPa轉(zhuǎn)為斜升WNW氣流。1日02:00 600～300 hPa加強(qiáng)的WNW氣流配合有強(qiáng)上升運(yùn)動(dòng)區(qū)，經(jīng)向垂直環(huán)流圈中超過7 m·s-1的垂直速度大值中心位于大暴雪區(qū)及其以北（圖9c）,存在強(qiáng)切變[20]；低空偏西急流的顯著增強(qiáng)，加強(qiáng)了地面強(qiáng)迫抬升作用，與中空急流匯合于500 hPa，中低層風(fēng)速加大（圖9d）；槽前WNW氣流與地面強(qiáng)迫抬升作用的同時(shí)加強(qiáng)，增厚了次級(jí)環(huán)流的上升運(yùn)動(dòng)層，對(duì)暴雪有增幅作用。至08:00上升運(yùn)動(dòng)持續(xù)增強(qiáng)且上升運(yùn)動(dòng)層不斷增高，這一階段（Ⅱ）的垂直運(yùn)動(dòng)發(fā)展遠(yuǎn)強(qiáng)于前一階段（Ⅰ）。劇烈的上升運(yùn)動(dòng)有利于降雪增強(qiáng)，致使大暴雪區(qū)02:00—14:00出現(xiàn)最強(qiáng)雪強(qiáng)，12h內(nèi)累積降雪量高達(dá)14.8～20.2 mm。

上述分析表明，在穩(wěn)定的大形勢(shì)下，連續(xù)的冷空氣活動(dòng)期間，維持的垂直環(huán)流向各階段暴雪的爆發(fā)與發(fā)展提供著動(dòng)力機(jī)制及釋放不穩(wěn)定能量的觸發(fā)機(jī)制，配合水汽，在不同機(jī)制下產(chǎn)生降雪量級(jí)不同。

4 結(jié)論

（1）本次持續(xù)暴雪出現(xiàn)在穩(wěn)定的大尺度環(huán)流背景下：白令海、大西洋北部阻塞形勢(shì)穩(wěn)定，里黑海脊移速緩慢，西伯利亞深厚低渦主體西退，使得脊前低槽、強(qiáng)鋒區(qū)不斷與西退的冷空氣結(jié)合東移；300～200 hPa高空偏西急流與850～700 hPa低空急流持續(xù)的耦合發(fā)展并產(chǎn)生次級(jí)環(huán)流；源于歐洲南部和新地島以西的冷高壓分別沿西方和北方路徑先后進(jìn)入新疆，河谷地區(qū)歷經(jīng)冷鋒—暖區(qū)—冷鋒降雪。

（2）持續(xù)性降雪的水汽均來源于地中?！锵毯！晾绾庸鹊慕恿斔?，強(qiáng)降水時(shí)段大暴雪區(qū)上空可降水量超過10 kg·m-2。3次強(qiáng)降雪的水汽輻合主要集中于對(duì)流層低層，出現(xiàn)水汽通量矢量大值區(qū)及水汽輻合較強(qiáng)中心的時(shí)段與3次強(qiáng)降雪時(shí)間相一致。

圖9 大暴雪區(qū)合成風(fēng)場(chǎng)（單位：m·s-1，流線）及垂直速度w（單位：10-2m·s-1，彩色區(qū)）沿81°E（a、c）的徑向垂直剖面圖，沿44°N（b、d）的緯向垂直剖面圖（灰色陰影表示地形）

（3）700 hPa以下逆溫層的存在，積聚能量，為大暴雪的發(fā)生提供了熱力條件。中層西南暖濕氣流與對(duì)流層中上層向下侵入的冷空氣交綏，增強(qiáng)了大氣層結(jié)位勢(shì)不穩(wěn)定，有利于大暴雪區(qū)強(qiáng)降雪的產(chǎn)生。

（4）大暴雪發(fā)生期間等θse線明顯陡立，有利于傾斜渦度發(fā)展，對(duì)應(yīng)降雪明顯。大暴雪發(fā)生在大氣處于對(duì)流穩(wěn)定條件下（?θse/?p＜0），位于MPV1高低值中心間等值線密集區(qū)和接近MPV2負(fù)值中心的區(qū)域（二者越接近越強(qiáng)）。MPV2的較強(qiáng)發(fā)展觸發(fā)更大的垂直渦度增長，導(dǎo)致強(qiáng)降雪發(fā)生。

（5）在有利的環(huán)流背景下，山前垂直環(huán)流的維持為暴雪提供持續(xù)的動(dòng)力機(jī)制。低空（700 hPa以下）向山氣流越強(qiáng)，則山前的動(dòng)力抬升作用越強(qiáng)，同時(shí)提供不穩(wěn)定能量的觸發(fā)機(jī)制。

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Cause Analysis of Continuous Heavy Blizzard Over Yili in the PreviousWinter of 2012

YU Bixin1，ZHANG Yunhui1，SONG Yating2
（1.Xinjiang Meteorological Observatory，Urumqi830002，China；2.Xinjiang Meteorological Information Center，Urumqi 830002，China）

Based on the conventional,surface observation and the NCEP reanalysis data（1°×1°），the cause of continuous heavy blizzard over Ili during December 29th to November 4th in 2012 was analyzed.Results suggested that：（1）The ridge over the Caspian Sea and the Black Sea moved slowly;The vortexes over the north of Asia and Europe drew back towards west，making the combination between the cold air from the trough and the strong frontal zone along the airflow in the front of the ridge and the one from the west-backing vortexes.When the cold air moved on eastward,the westerly stream in the high and low altitude had beenmaintaining for a long time and strengthened and moved to the southeast.Those situations provided an advantageous synoptic background for this process.（2）The water vapor was continuously transported to the blizzard area along Mediterranean-Caspian and Aral Sea-Ili,which resulted in a water vapor convergence center 850hPa.（3）The potential pseudo-equivalent isotherm rose obviously,which helped the development of slantwise vorticity.The blizzard occurred over the dense isoline region of MPV1，where was near to the negative center of MPV2.The strong development of MPV2 triggered the growth of vertical vorticity,which made the blizzard happen.（4）Ili’s topography play an important role in maintaining the vertical circulation stably,enhancing the low-level jet,triggering the blizzard and increasing the snow intensity.

Yili；continuous blizzard；slantwise vorticity；orographic uplift

P458.121

A

1002-0799（2016）05-0044-08

10.3969/j.issn.1002-0799.2016.05.007

2016-03-25；

2016-05-17

新疆維吾爾自治區(qū)自然科學(xué)基金（2014211A052）資助。

于碧馨（1989-），女，助理工程師，主要從事短時(shí)臨近預(yù)報(bào)和短期預(yù)報(bào)工作。E-mail：841089917@qq.com

于碧馨，張?jiān)苹?，宋雅?2012年前冬伊犁河谷持續(xù)性大暴雪成因分析[J].沙漠與綠洲氣象，2016，10（5）：44-51.