李萌萌，王 云，朱 冰，楊祖祥

（1.安徽省人工影響天氣辦公室，安徽 合肥 230031；2.安徽省氣象臺(tái)，安徽 合肥 230031）

低溫雨雪天氣是我國(guó)冬季常見(jiàn)的災(zāi)害性天氣，嚴(yán)重影響城市交通、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，常給社會(huì)發(fā)展和人民生命財(cái)產(chǎn)帶來(lái)巨大損失，一直是政府和氣象部門關(guān)注的重點(diǎn)。2022 年1 月26 日，安徽省江淮之間出現(xiàn)一次短時(shí)強(qiáng)降雪過(guò)程，雖然沒(méi)有明顯積雪，但臨近春節(jié)，社會(huì)反響較大，給政府部門決策帶來(lái)了較大誤判。因此有必要通過(guò)分析多源觀測(cè)資料，找出突發(fā)強(qiáng)降雪成因，為雨雪轉(zhuǎn)換尤其是短臨預(yù)報(bào)提供參考依據(jù)。

國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者從天氣診斷、數(shù)值模擬和氣候特征等方面對(duì)暴雪天氣進(jìn)行了研究[1-3]，由于我國(guó)南北差異明顯，降雪成因呈現(xiàn)出多樣化，氣旋的發(fā)生發(fā)展、南北支槽合并、冷暖空氣交匯等均能造成強(qiáng)降雪[4-5]，并且對(duì)于雨雪轉(zhuǎn)換的判定標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)內(nèi)不同地區(qū)的降雪判據(jù)和指標(biāo)也不盡相同[6-8]。低層溫度層結(jié)是影響降水相態(tài)的關(guān)鍵，而引起溫度層結(jié)的變化原因非常復(fù)雜，以前對(duì)降溫機(jī)制多側(cè)重于溫度平流的作用[9-10]。近期越來(lái)越多的學(xué)者也開(kāi)始涉及非絕熱加熱的研究，研究表明強(qiáng)降雪期間非絕熱加熱和大氣層結(jié)的融化作用可以引起溫度垂直結(jié)構(gòu)變化和相態(tài)轉(zhuǎn)換[11-12]。劉梅等[13]分析指出，冰晶和雪花下沉過(guò)程的融化潛熱作用和穿越干區(qū)的蒸發(fā)吸熱，對(duì)低層氣溫下降有一定正貢獻(xiàn)。任何溫度變化都可能導(dǎo)致降水相態(tài)發(fā)生變化，實(shí)際預(yù)報(bào)過(guò)程中對(duì)溫度平流預(yù)報(bào)較好，但對(duì)非絕熱加熱引起的溫度變化預(yù)報(bào)較差，因此需要對(duì)一些復(fù)雜的降水過(guò)程的溫度變化進(jìn)行探討，為非典型性降雪提供預(yù)報(bào)思路。

近年來(lái)，隨著監(jiān)測(cè)資料的豐富，使用激光雨滴譜、雙偏振雷達(dá)等多源觀測(cè)資料對(duì)降水相態(tài)進(jìn)行判斷和分析成為可能。降水粒子的觀測(cè)是云微物理觀測(cè)的重要內(nèi)容之一，研究不同降水的云微物理特征，尤其是不同相態(tài)的天氣過(guò)程中降水的物理特征，可為研究成雨機(jī)制、實(shí)施人工增雨和改善數(shù)值模式等提供科學(xué)依據(jù)，并提高天氣預(yù)報(bào)能力[14]。使用激光雨滴譜觀測(cè)，可以有效彌補(bǔ)常規(guī)探空觀測(cè)和雷達(dá)探測(cè)的缺陷，實(shí)時(shí)觀測(cè)降水類別、降水量、降水強(qiáng)度和滴譜特征等參數(shù)，有利于分析強(qiáng)天氣過(guò)程中對(duì)流層微小尺度的溫濕變化和云中水汽相態(tài)變化[15-17]。雙偏振雷達(dá)逐漸實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)化，基于雙偏振雷達(dá)反射率因子、差分反射率和相關(guān)系數(shù)對(duì)降雪以及0 ℃層的判斷有了一定的可靠性[18-19]。在常規(guī)夜間觀測(cè)業(yè)務(wù)取消后，使用儀器確定降水相態(tài)非常關(guān)鍵，其對(duì)短臨預(yù)報(bào)監(jiān)測(cè)和預(yù)警業(yè)務(wù)具有重要作用[20]。使用雨滴譜和雙偏振雷達(dá)這類自動(dòng)觀測(cè)儀器能對(duì)實(shí)況進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測(cè)，其觀測(cè)范圍廣、時(shí)效性和連續(xù)性強(qiáng)，對(duì)雨雪相態(tài)臨近識(shí)別和分析具有重要作用，對(duì)突發(fā)性或預(yù)報(bào)有誤差的過(guò)程，可依靠實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)資料及時(shí)修訂臨近預(yù)報(bào)，提高預(yù)報(bào)服務(wù)質(zhì)量。

1 資料來(lái)源

本文所用實(shí)況觀測(cè)資料包括安徽省2022 年1月26 日08 時(shí)—27 日08 時(shí)（北京時(shí)，下同）合肥站的Thies Clima 激光雨滴譜儀數(shù)據(jù)、地面加密觀測(cè)數(shù)據(jù)和合肥雙偏振雷達(dá)資料。診斷分析使用歐洲中心ERA5 再分析資料，空間分辨率為0.25°×0.25°，時(shí)間分辨率為1 h。

2 降雪天氣實(shí)況及環(huán)流特征

2022 年1 月26 日，受高空短波槽東移和低層冷空氣共同影響，安徽省有一次明顯的降水過(guò)程。其中江淮之間部分地區(qū)出現(xiàn)了短時(shí)降雪天氣，10：20合肥出現(xiàn)雨夾雪，12：12 轉(zhuǎn)為純雪，15：00 以后又逐漸轉(zhuǎn)為雨夾雪或雨，降雪持續(xù)時(shí)間不長(zhǎng)（圖1a）。26日降水大值中心位于沿江地區(qū)，部分站點(diǎn)3 h 降水量＞7 mm（圖1b），合肥站3 h 降雪量達(dá)5.3 mm。由于降水效率高，降雪天氣突然，此時(shí)已臨近春節(jié)，降雪天氣突然出現(xiàn)給民眾生活和政府部門決策造成了一定的影響。

26 日08：00 貝加爾湖東部高空冷渦東移，其南部槽也隨之東移，槽后冷空氣南下影響華北和安徽北部地區(qū)（圖2）。安徽南部上空500 hPa 主要受南支槽槽前西南氣流影響，700 和850 hPa 高空華南上空有顯著西南急流。700 hPa 中心最大風(fēng)速＞26 m/s，安徽位于急流出口區(qū)左側(cè)，伴有明顯風(fēng)向和風(fēng)速的輻合。850 hPa 安徽南部上空有暖切變，中高層受偏南暖濕氣流影響，為降水提供了較好的水汽和動(dòng)力條件。地面冷高壓主體仍位于蒙古，安徽位于冷高壓底部，受冷空氣滲透南下影響，安徽上空底層為冷墊，為降雪提供了條件。

圖2 1 月26 日08 時(shí)500 hPa 高度場(chǎng)（a，單位：gpm）、700 hPa 風(fēng)場(chǎng)（a，單位：m/s）和地面氣壓場(chǎng)（b，單位：gpm）、850 hPa 風(fēng)場(chǎng)（b，單位：m/s）（虛線方框內(nèi)為安徽省，實(shí)線箭頭為低空急流）

針對(duì)安徽省2022 年1 月26 日不同時(shí)次的地面填圖進(jìn)行分析。10：00（圖3a），降雪主要發(fā)生在河南中東部，降雪或雨夾雪站點(diǎn)的溫度大多低于2 ℃；安徽境內(nèi)地面溫度大多在3～6 ℃，均為小雨天氣，合肥站為5 ℃。13：00 江淮之間中部溫度迅速下降，其中合肥站溫度為1 ℃，3 h 降溫達(dá)4 ℃，此時(shí)合肥及其周邊共有7 個(gè)站點(diǎn)出現(xiàn)降雪或雨夾雪，其他地區(qū)仍為降雨；北方的降雪區(qū)仍集中在河南中部，雪線并未向東或者向南移動(dòng)。15：00 合肥和六安站轉(zhuǎn)為雨夾雪，其他站點(diǎn)均轉(zhuǎn)為雨。

圖3 安徽省2022 年1 月26 日地面填圖（a 為10：00，藍(lán)色圓點(diǎn)為合肥站）和安徽部分站點(diǎn)溫度和露點(diǎn)變化（b，陰影圖為合肥站溫度露點(diǎn)差）

由合肥及其周邊部分站點(diǎn)溫度變化（圖3b）可知，合肥站08：00—10：00 溫度逐漸升高，露點(diǎn)略微降低，最高溫度為4.5 ℃，此時(shí)溫度露點(diǎn)差增大到3.3 ℃；之后溫度迅速下降，溫度為4.3 ℃時(shí)轉(zhuǎn)為雨夾雪，2.5 ℃時(shí)轉(zhuǎn)為純雪，13：10 溫度最低，為1 ℃。轉(zhuǎn)為雨夾雪后，露點(diǎn)呈現(xiàn)先增后降的變化，溫度露點(diǎn)差則迅速下降到0.6 ℃并維持少動(dòng)。安徽大部分地區(qū)為東北風(fēng)，選取合肥站上游的蚌埠、滁州以及下游銅陵站溫度進(jìn)行對(duì)比，12：00 前這3 個(gè)站點(diǎn)的溫度處于上升趨勢(shì)，12：00 以后溫度逐漸下降。由圖3b 可知，合肥地面降溫開(kāi)始時(shí)間比周邊地區(qū)要早，并且降溫幅度明顯強(qiáng)于周邊地區(qū)。合肥地區(qū)轉(zhuǎn)雨夾雪和雪時(shí)，地面溫度（4.3 和2.5 ℃）要高于其雨雪轉(zhuǎn)換時(shí)的溫度（3 和1.5 ℃）[7]。

1 月26 日，冷高壓主體還沒(méi)有南下，江淮之間中部出現(xiàn)明顯降溫，安徽地面溫度南北分布異常，并且合肥地區(qū)雨雪相態(tài)轉(zhuǎn)換提前于地面降溫（圖3b）。江淮之間為何會(huì)在中午出現(xiàn)快速降溫是本文的關(guān)注重點(diǎn)，也是本次雨雪相態(tài)變化的關(guān)鍵。

3 多源觀測(cè)資料監(jiān)測(cè)分析

3.1 降雨（雪）滴譜特征分析

人工加密觀測(cè)顯示，合肥站10：20 出現(xiàn)雨夾雪，12：12 轉(zhuǎn)為純雪，15：00 以后逐漸轉(zhuǎn)為雨夾雪或雨。10：00 以前合肥雨滴譜特征（圖4a）顯示，降水粒子的下落末速度和粒子直徑呈指數(shù)變化關(guān)系，分布于降雨下落末速度曲線兩側(cè)。平均每秒有0.8 個(gè)粒子經(jīng)過(guò)雨滴譜探測(cè)區(qū)域，雨滴下落末速度大多集中于0.6～3.4 m/s，92%的粒子直徑集中于0.125～1.0 mm，為典型的弱降水分布特征。由10：00—12：00 合肥雨滴譜分布（圖4b）可知，粒子數(shù)明顯多于之前降雨的時(shí)段，平均每秒有4.5 個(gè)粒子經(jīng)過(guò)雨滴譜探測(cè)區(qū)域，并且粒子直徑增大，最大直徑＞5 mm；降水粒子密度最大的區(qū)域分布在降雨下落末速度線兩側(cè)，粒子分布比之前降雨時(shí)刻分散，降雨下落末速度線右側(cè)距離較遠(yuǎn)處也存在一些粒子，即粒子直徑較大，下落末速度較低。下落末速度集中在0.4～5.0 m/s，粒子直徑集中在0.125～2.0 mm，該區(qū)域集中了96.9%的粒子，此時(shí)降水相態(tài)轉(zhuǎn)為雨夾雪。圖4c 為12：00—15：00合肥雨滴譜分布圖，降雪時(shí)段里粒子分布明顯下壓右伸。這一時(shí)段每秒有1.7 個(gè)粒子經(jīng)過(guò)雨滴譜探測(cè)區(qū)域，粒子數(shù)多于10：00 之前，少于10：00—12：00。該時(shí)段雨滴譜分布特征接近降雪下落末速度曲線，粒子直徑分布寬泛，0.125～7.5 mm 均有粒子出現(xiàn)，42%的粒子集中在1 mm 以上；但粒子速度較慢，主要集中在0.2～2.2 m/s，該區(qū)域集中了92.4%的粒子。

圖4 合肥站雨滴譜分布特征（a 為10：00 以前，b 為10：00—12：00，c 為12：00 以后；陰影圖為每分鐘粒子個(gè)數(shù)，紅線虛線為降雨下落末速度曲線，藍(lán)色虛線為降雪下落末速度曲線，綠色實(shí)線為實(shí)況下落末速度擬合曲線）

3.2 降雨（雪）滴譜的時(shí)間演變特征

圖5 為合肥站雨（雪）滴譜的時(shí)間演變特征。降雨階段，粒子直徑偏小，大多<1.4 mm（圖5a）；降水粒子數(shù)較少，下落末速度比較分散（圖5b）。雨夾雪階段粒子直徑譜寬變大，粒子數(shù)增加明顯，11：01—12：09 直徑在0.6～1.0 mm 的粒子數(shù)＞100 個(gè)/min，最大達(dá)到420 個(gè)/min。雨夾雪時(shí)降水粒子的下落末速度比較復(fù)雜，大部分集中在0.8～4.2 mm/s，呈雙峰結(jié)構(gòu)，峰值區(qū)分別位于1.4～2.2 mm/s和3.4～4.2 mm/s，即降水為雨夾雪時(shí)，不同粒子的下落末速度有一定的差距。純雪階段降水粒子的直徑譜寬明顯增大，粒子直徑在0.2～8.0 mm，峰值中心位于0.5 mm 附近；下落末速度明顯下降，集中在0.4～1.4 m/s，明顯低于之前時(shí)間段。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)我們發(fā)現(xiàn)，基于金屬-有機(jī)配位聚合物的合成受金屬離子和有機(jī)配體的影響非常大，金屬離子的空軌道越多，配位模式增加，配位環(huán)境更加復(fù)雜；有機(jī)配體的種類、配位能力、配位模式也是千變?nèi)f化，對(duì)配位聚合物結(jié)構(gòu)的形成都產(chǎn)生至關(guān)重要的影響。另外，晶體對(duì)其生長(zhǎng)的環(huán)境(溫度、酸度、濃度等)要求比較苛刻，更由于其空間伸展性、可塑性較好，在新穎奇特的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、合成及性質(zhì)研究方面的探索潛力還很大，我們課題組將繼續(xù)不懈努力，進(jìn)一步深入挖掘，通過(guò)合理設(shè)計(jì)，爭(zhēng)取在新型配位聚合物的定向合成方面有新的突破，對(duì)其各方面性質(zhì)作更深層次的研究。

圖5 合肥雨（雪）粒子直徑（a）和下落速度（b）時(shí)間演變特征

3.3 降雪雷達(dá)回波觀測(cè)分析

冬季從高仰角的雷達(dá)反射率因子圖上?？捎^測(cè)到0 ℃層亮帶，其位置和強(qiáng)度的變化可以反映融化層高度的變化。圖6a 為11：11 合肥雷達(dá)2.4°仰角反射率因子平面圖，距離雷達(dá)8～25 km 處，有明顯的環(huán)狀融化層亮帶，反射率因子高出周圍10～15 dBZ，距離地面約0.6～1.2 km。此時(shí)粒子分類產(chǎn)品（簡(jiǎn)稱“HCL 產(chǎn)品”）顯示融化層及其內(nèi)部主要為濕雪和小雨滴。沿圖6a 中AB 線作剖面，反射率因子剖面（圖6c）顯示距離地面1 km 左右有明顯的高亮帶，雷達(dá)南側(cè)亮帶中回波強(qiáng)度＞45 dBZ，為融化層亮帶；相關(guān)系數(shù)剖面（圖6d，下文簡(jiǎn)稱“CC”）顯示融化層附近為明顯的低值帶，中心值<0.7，此區(qū)域中有較多混合相態(tài)粒子；差分反射率因子剖面（圖6e，下文簡(jiǎn)稱“ZDR”）顯示，在融化層附近有＞1 dB 的高值帶，中心最大ZDR值＞3 dB，該區(qū)域中粒子扁平程度較大。HCL 產(chǎn)品剖面（圖6f）顯示，從地面到1.5 km 左右高空均為濕雪，與實(shí)況觀測(cè)相符。

12：02 合肥上空降水相態(tài)逐漸轉(zhuǎn)為純雪。一般降雪對(duì)應(yīng)的雷達(dá)反射率因子回波較弱，<30 dBZ，而此時(shí)合肥雷達(dá)中心位置回波強(qiáng)度非常強(qiáng)，強(qiáng)反射率因子核心＞50 dBZ，比較少見(jiàn)。合肥周邊主要為濕雪，西南側(cè)為冰雹，結(jié)合季節(jié)和當(dāng)日環(huán)境場(chǎng)，此處冰雹應(yīng)該為誤判。穿過(guò)最強(qiáng)降雪回波主體的反射率因子作垂直剖面，顯示此次降水回波頂高度較高，達(dá)到6.5 km 以上；30 dBZ 回波的伸展高度達(dá)到4 km，高于一般的降雪過(guò)程。雷達(dá)中心及其西北側(cè)＞50 dBZ的強(qiáng)回波從1 km 的低空延伸到地面；CC產(chǎn)品在合肥附近上空值較大，ZDR高值帶不明顯，顯示此時(shí)融化層已接近地面。

使用雙偏振雷達(dá)進(jìn)行觀測(cè)分析，發(fā)現(xiàn)此次降雪過(guò)程與穩(wěn)定性降雪過(guò)程有較大區(qū)別，甚至將降雪粒子誤判為冰雹。由于垂直運(yùn)動(dòng)較強(qiáng)，大量較大的固態(tài)降水粒子下落時(shí)融化不完全，大粒子外圍出現(xiàn)水膜，從而導(dǎo)致雷達(dá)探測(cè)到此處反射率因子異常偏大并對(duì)降水粒子誤判。

4 降水相態(tài)變化成因分析

此次降水過(guò)程，先后經(jīng)歷了降雨、雨夾雪、雪又轉(zhuǎn)雨的相態(tài)頻繁變換。根據(jù)前文分析，北方冷空氣仍在河南境內(nèi)，距離江淮之間較遠(yuǎn)；合肥及其周邊地區(qū)有局地降雪，并伴有溫度迅速下降。下文將分析此次江淮之間地面局地溫度變化的原因，為以后降雪預(yù)報(bào)和預(yù)警提供參考。

根據(jù)局地溫度變化經(jīng)典公式（1）[21]進(jìn)行分析：

式中：-V·?T，-w（γd-γ），分別表示溫度平流項(xiàng)、垂直運(yùn)動(dòng)項(xiàng)和非絕熱加熱項(xiàng)對(duì)溫度局地變化的影響。

4.1 溫度平流的影響

使用ERA5 再分析資料分析12：00 不同層次風(fēng)場(chǎng)和溫度平流場(chǎng)（圖7）。700 hPa 安徽上空為顯著的西南氣流，江淮之間南部和江南上空風(fēng)速＞16 m/s，西南急流帶來(lái)較強(qiáng)的水汽和能量；安徽上空為暖平流，大別山區(qū)和沿江地區(qū)暖平流大值中心＞3.4×10-5℃/s。925 hPa（圖7b），安徽上空為偏東風(fēng)，江淮之間中部到沿江地區(qū)仍然是暖平流，大值中心達(dá)到2.4×10-5℃/s。圖7c 為沿117.25°E 的垂直剖面，合肥附近整層大氣均為暖平流，合肥南部925 hPa 以上有明顯的隨高度向北傾斜的暖平流通道，對(duì)溫度局地變化為增溫效應(yīng)。根據(jù)溫度平流項(xiàng)公式-V·?T，對(duì)08：00—15：00 合肥上空溫度平流積分計(jì)算，其使整層大氣增溫約0.7 ℃，而對(duì)700 hPa 附近增溫達(dá)1.3 ℃，對(duì)15：00 以后合肥降雪轉(zhuǎn)雨夾雪有正貢獻(xiàn)。

圖7 1 月26 日12 時(shí)700 hPa（a）、925 hPa（b）的風(fēng)場(chǎng)（風(fēng)速，單位：m/s，虛線方框?yàn)榘不帐。囟绕搅鲌?chǎng)（填色，單位：10-5 ℃/s）以及沿117.25°E 垂直剖面（c）

4.2 垂直運(yùn)動(dòng)和非絕熱加熱的影響

合肥地區(qū)上空各層均為上升氣流，此時(shí)w 為正；氣塊在初始抬升高度時(shí)不飽和，并且底層大氣為穩(wěn)定大氣，即γd-γ＞0，此時(shí)空氣塊在上升過(guò)程中，垂直運(yùn)動(dòng)對(duì)溫度的變化具有一定的降溫作用。當(dāng)氣塊上升到一定高度時(shí)，溫度降低并趨于飽和，水汽凝結(jié)形成冰晶或雪花。冰晶和雪花在降落過(guò)程中，大氣溫度將會(huì)下降，同時(shí)經(jīng)過(guò)融化層時(shí)發(fā)生融化，吸收大量潛熱，從而使周邊大氣溫度迅速降低。在降水發(fā)生過(guò)程中，強(qiáng)烈的上升氣流、較大的降水率、固態(tài)降水下降過(guò)程的融化和蒸發(fā)均會(huì)導(dǎo)致溫度的下降。此次降雪過(guò)程中，各層溫度平流均為暖平流，地面和低層大氣的降溫主要來(lái)自上升運(yùn)動(dòng)和非絕熱加熱對(duì)溫度的影響，融化層迅速下降并消失（圖6），是一次自上而下的降溫過(guò)程，從而導(dǎo)致地面溫度變化落后于降水相態(tài)的變化。

合肥站在南京探空站西側(cè)約150 km 處，緯度比較接近（合肥31.96°N，南京31.93°N），并且當(dāng)日08：00 兩站的地面溫度接近，使用南京站探空分析，可以近似表示合肥站上空近地面大氣的溫濕狀態(tài)。南京站探空（圖8a）顯示，低空900 hPa 以下有干層，900～970 hPa 溫度露點(diǎn)差為4.9～7.7 ℃，相對(duì)濕度為52%～67%。當(dāng)日合肥上空近地面層有干冷空氣向南滲透，雖然有弱降水，但降水粒子數(shù)較少，合肥站地面溫度露點(diǎn)差逐漸增大，10：00 溫度露點(diǎn)差達(dá)到3.3 ℃，近地面濕度降低。10：00 以后，降水量增大，降水粒子增多，經(jīng)過(guò)低空干空氣層時(shí)，降水粒子蒸發(fā)或升華吸熱，低層和近地面溫度下降，伴隨露點(diǎn)溫度差降低，近地面濕度增大。

圖8 2022 年1 月26 日08 時(shí)南京站探空曲線（a）和沿117.25°E 的垂直剖面（b）（圖b 中紅線為位溫，單位：K；藍(lán)線為地轉(zhuǎn)絕對(duì)動(dòng)量，單位：m/s；填色為垂直速度，單位：Pa/s）

使用經(jīng)驗(yàn)公式和熱力學(xué)第一定律的定量計(jì)算，可以驗(yàn)證垂直運(yùn)動(dòng)和非絕熱加熱對(duì)近地面溫度的影響。劉梅等[13]利用公式（2）估算了降雪過(guò)程固態(tài)降水融化導(dǎo)致的低層溫度變化：

式中：D 是地面累計(jì)降水（單位：cm），δP是潛熱影響的氣壓層厚度（單位：hPa），δT是氣柱的平均溫度變化（單位：℃）。當(dāng)日合肥地面氣壓約1 025 hPa，結(jié)合合肥雷達(dá)融化層高度和南京0 ℃層高度，10：20 合肥上空融化層高度約為900 hPa。此時(shí)地面觀測(cè)降水相態(tài)為雨夾雪，即降水粒子并未完全融化，0 ℃層以下到地面均為融化層。12：12 合肥轉(zhuǎn)為純雪，即融化層已經(jīng)消失。期間降水量約3.8 mm，地面溫度下降了1.7 ℃，根據(jù)地面溫度下降速率，假設(shè)融化層勻速下降，即融化層影響的平均氣層厚度約62.5 hPa。若降水粒子下降過(guò)程中，冰晶和雪花完全融化，則氣柱平均氣溫將下降1.2 ℃。實(shí)際降雪粒子并未完全融化，其對(duì)大氣溫度影響<1.2 ℃。當(dāng)日地面未見(jiàn)有積雪，即落地的冰晶和雪花完全融化，則非絕熱加熱對(duì)地面溫度影響＞1.2 ℃，從而導(dǎo)致地面溫度迅速下降。

影響氣溫的局地變化的因子較多，特別是在有降水的條件下，降水強(qiáng)度、上升運(yùn)動(dòng)、相態(tài)變化或濕度變化等因素均會(huì)導(dǎo)致局地溫度的變化。在有暖平流的情況下，江淮之間仍然發(fā)生了降溫和降雪，其溫度變化的主要影響因子是強(qiáng)烈的上升運(yùn)動(dòng)、非絕熱加熱以及干區(qū)內(nèi)的蒸發(fā)和升華。當(dāng)冰晶和雪花落地后融化，吸收大量潛熱，導(dǎo)致地面溫度迅速下降。

4.3 不穩(wěn)定度分析

根據(jù)雷達(dá)資料分析，發(fā)現(xiàn)此次降雪回波頂較高，反射率因子較強(qiáng)，底層粒子誤判為冰雹，可能是對(duì)流性降雪。南京站探空分析顯示CAPE 值為0，各項(xiàng)對(duì)流指數(shù)均較差，表明大氣是條件穩(wěn)定的。有研究表明[22-23]，相當(dāng)一部分高架雷暴是發(fā)生在條件穩(wěn)定度和條件對(duì)稱穩(wěn)定度近似于中性的情況下，低層鋒生強(qiáng)迫是高架雷暴的發(fā)生發(fā)展機(jī)制，其產(chǎn)生的最大上升氣流可達(dá)幾米/秒。分析此次過(guò)程的對(duì)稱不穩(wěn)定條件（圖8b）發(fā)現(xiàn)，合肥上空925～800 hPa 為等θe密集的鋒區(qū)。800～600 hPa 的相當(dāng)位溫θe的坡度與絕對(duì)地轉(zhuǎn)動(dòng)量Mg的坡度非常接近，對(duì)稱不穩(wěn)定度接近中性，并伴有較強(qiáng)的上升運(yùn)動(dòng)。即此次短時(shí)強(qiáng)降雪是發(fā)生在鋒生過(guò)程強(qiáng)迫的強(qiáng)鋒面垂直環(huán)流中，斜升氣流強(qiáng)勁，大量水汽凝結(jié)釋放潛熱，使鋒面環(huán)流上升支氣流增強(qiáng)變窄，從而形成短暫的對(duì)流性強(qiáng)降雪。

5 結(jié)論與討論

利用激光雨滴譜儀資料、地面觀測(cè)資料、合肥雙偏振雷達(dá)資料和歐洲中心ERA5 再分析資料，對(duì)發(fā)生在整層暖平流大氣層結(jié)下的高架雷暴所引起的江淮之間短時(shí)強(qiáng)降雪天氣過(guò)程進(jìn)行分析，并探討降水相態(tài)變化超前地面溫度變化的原因，得到以下結(jié)論：

（1）10：20 合肥市出現(xiàn)雨夾雪，12：12 轉(zhuǎn)為純雪，15：00 以后轉(zhuǎn)為雨夾雪或雨。合肥地區(qū)地面溫度變化明顯強(qiáng)于周邊地區(qū)，并且降水相態(tài)變化時(shí)間提前于地面溫度變化。

（2）強(qiáng)降雪是由高架雷暴造成，其發(fā)生在條件穩(wěn)定度和對(duì)稱穩(wěn)定度接近中性，由鋒生強(qiáng)迫過(guò)程形成的高架雷暴中。強(qiáng)烈的上升運(yùn)動(dòng)促進(jìn)冰晶和雪花形成，并使整層大氣溫度降低；降雪粒子穿過(guò)融化層和干層，融化和蒸發(fā)效應(yīng)吸收大量熱量，使氣柱溫度降低，產(chǎn)生自上而下的降溫過(guò)程，從而導(dǎo)致地面溫度下降落后于雨雪相態(tài)的變化。

（3）降水過(guò)程先后出現(xiàn)降雨、雨夾雪、純雪3 個(gè)階段，激光雨滴譜儀監(jiān)測(cè)到這三種降水相態(tài)對(duì)應(yīng)著不同的滴譜特征，具體表現(xiàn)為：降雨階段，下落末速度大、粒徑小、雨滴譜較窄；雨夾雪階段，粒子直徑較大，而下落末速度比降雨階段略低，粒子直徑譜寬開(kāi)始變大；純雪階段，粒子直徑分布寬泛，但粒子下落末速度較慢。

（4）降雪回波頂高較高，達(dá)到6.5 km 以上，高于穩(wěn)定性降雪過(guò)程。低空1 km 附近有強(qiáng)度＞50 dBZ 強(qiáng)反射率因子帶，并延伸到地面。大量較大的固態(tài)降水粒子融化不完全，粒子外圍出現(xiàn)水膜，導(dǎo)致雷達(dá)探測(cè)到此處反射率因子異常偏大，將降水粒子誤判為冰雹。

本次江淮之間突發(fā)降雪，冷空氣主體并未完全南下，底層有弱冷空氣滲透，降雪前地面和低空基礎(chǔ)溫度較高。中午江淮之間降水突然增強(qiáng)，溫度迅速降低，數(shù)值預(yù)報(bào)對(duì)這類范圍較小、垂直運(yùn)動(dòng)較強(qiáng)以及非絕熱加熱引起的局地溫度變化的預(yù)報(bào)存在不足，從而導(dǎo)致對(duì)降水相態(tài)誤判，預(yù)報(bào)難度較大。本研究結(jié)論可為底層有弱冷空氣滲透，低層為穩(wěn)定大氣，中層由鋒生強(qiáng)迫形成的高架雷暴降雪提供參考。