李 博，王 瑋，劉 飛，景安華，郭文明

（1.菏澤市氣象局，山東 菏澤 274000 ；2.91937 部隊(duì)，浙江 舟山 316000；3.91876 部隊(duì)，河北 秦皇島 066000）

寒潮是我國(guó)北方冬季易發(fā)的災(zāi)害性天氣之一，其伴隨的暴雪、大風(fēng)和強(qiáng)降溫對(duì)人民群眾的生產(chǎn)生活常造成嚴(yán)重影響。眾多學(xué)者對(duì)寒潮、暴雪和大風(fēng)天氣的預(yù)報(bào)方法、成因機(jī)理等分析取得了許多成果：楊成芳等[1]基于構(gòu)成要素的預(yù)報(bào)方法，從動(dòng)力抬升、水汽輸送以及降雪效率和冷墊作用等方面對(duì)山東一次切變線暴雪天氣進(jìn)行了診斷分析。肖貽青等[2]、胡順起等[3]、周芳等[4]、徐娟娟等[5]、胡玲等[6]對(duì)多次暴雪過程分析得出，700 hPa 西南暖濕急流和動(dòng)力因子對(duì)暴雪的形成較關(guān)鍵。冬季暴雪過程常伴有深厚的鋒生區(qū)和較強(qiáng)的鋒面次級(jí)環(huán)流，鋒區(qū)以上的強(qiáng)上升運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致不穩(wěn)定能量觸發(fā)，利于極端暴雪的產(chǎn)生[7-12]。冷鋒過境時(shí)受冷平流影響低空形成逆溫，具有較強(qiáng)的靜力穩(wěn)定度，逆溫層以上氣塊絕熱上升獲得浮力，可形成高架對(duì)流，其形成機(jī)制包括條件不穩(wěn)定、條件對(duì)稱不穩(wěn)定以及兩種不穩(wěn)定共存和條件穩(wěn)定、對(duì)稱穩(wěn)定中性條件下的鋒生環(huán)流強(qiáng)迫型[9-15]。對(duì)稱不穩(wěn)定通常出現(xiàn)在大氣處于幾乎飽和的情況下，觸發(fā)后形成傾斜對(duì)流，實(shí)際業(yè)務(wù)中主要依據(jù)等位溫面和等地轉(zhuǎn)絕對(duì)角動(dòng)量面的坡度對(duì)比進(jìn)行判斷[16]。

冷空氣主體南壓的方向即冷平流最強(qiáng)、氣壓梯度最大處，是最易出現(xiàn)寒潮大風(fēng)的區(qū)域。強(qiáng)冷平流造成較大的氣壓梯度和變壓，同時(shí)存在動(dòng)量下傳。下沉氣流的高度越低、持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)，造成的大風(fēng)就越劇烈，說明較強(qiáng)的冷平流和動(dòng)量下傳是造成地面極端大風(fēng)的重要因素[17-20]。位渦是綜合表征大氣的熱力和動(dòng)力因子，等熵位渦分析可用來分析寒潮過程強(qiáng)冷空氣的輸送和擾動(dòng)，對(duì)冷空氣的源地有較好的指示意義[21-24]。寒潮過程地面冷高壓前部有深厚的斜壓性，鋒生對(duì)鋒面次級(jí)環(huán)流和降水有正反饋?zhàn)饔肹25-26]。地轉(zhuǎn)偏差使實(shí)際風(fēng)穿越等壓線，氣壓梯度力做功，空氣動(dòng)能發(fā)生變化。地轉(zhuǎn)偏差及空氣水平動(dòng)能與急流的形成關(guān)系密切，在降水過程中應(yīng)用反饋較好[27-28]，但大風(fēng)過程中應(yīng)用較少。寒潮過程大氣斜壓性強(qiáng)，地轉(zhuǎn)關(guān)系受到破壞，以非地轉(zhuǎn)風(fēng)為主，大風(fēng)成因與地轉(zhuǎn)偏差、空氣動(dòng)能關(guān)系密切。

2021 年11 月6—7 日山東省出現(xiàn)一次極端降水和大風(fēng)天氣，是1961 年以來平均最早初雪日，36個(gè)區(qū)（縣）破1991 年以來11 月歷史降水極值，66 個(gè)區(qū)（縣）出現(xiàn)暴雪，同時(shí)出現(xiàn)“雷打雪”現(xiàn)象。53 個(gè)區(qū)（縣）出現(xiàn)8 級(jí)以上陣風(fēng)，19 個(gè)區(qū)（縣）出現(xiàn)9 級(jí)及以上陣風(fēng)。本文對(duì)此過程進(jìn)行診斷分析，以期為當(dāng)?shù)胤罏?zāi)減災(zāi)提供依據(jù)。

1 天氣實(shí)況

11 月6 日20 時(shí)—7 日20 時(shí)，山東省平均降水量為31.9 mm，降水分布呈西北多、東南少，最大降水量在東營(yíng)市墾利區(qū)（75.5 mm），最大小時(shí)雨強(qiáng)在聊城茌平（17.8 mm）。6 日夜間以降雨為主，7 日05 時(shí)轉(zhuǎn)為降雪。積雪主要集中在魯西北和魯中，最大積雪深度達(dá)20 cm。大風(fēng)主要在魯西和半島沿海一線，魯西地區(qū)大風(fēng)主要出現(xiàn)在7 日02—05 時(shí)，其中聊城02：46 的極大風(fēng)速達(dá)22.7 m·s-1；半島地區(qū)大風(fēng)主要出現(xiàn)在7 日15—17 時(shí)，其中日照15：05 的極大風(fēng)速達(dá)26.7 m·s-1（圖1）。

圖1 6 日20 時(shí)—7 日20 時(shí)山東降水（填色，單位：mm）和極大風(fēng)速（等值線，單位：m·s-1）分布

本次過程魯西地區(qū)降水和大風(fēng)均較強(qiáng)，對(duì)該區(qū)域降水量最大的站點(diǎn)德州禹城（116.63°E，36.93°N）降水、氣溫和極大風(fēng)速時(shí)間序列（圖2）分析得出，7 日01—10 時(shí)氣溫由17.1 ℃下降到-1.5 ℃，降幅達(dá)18.6 ℃。7 日04、05 時(shí)陣風(fēng)最大，分別為16.9 和17.6 m·s-1，最大小時(shí)雨強(qiáng)為15.9 mm，出現(xiàn)在7 日01—02 時(shí)。最大小時(shí)降雪量為6.0 mm，出現(xiàn)在7 日08—09 時(shí)。

圖2 6 日20 時(shí)—7 日20 時(shí)德州禹城降水、氣溫和極大風(fēng)速序列

2 環(huán)流背景

4 日08 時(shí)，500 hPa 冷渦中心位于105°E、60°N附近，冷渦后部冷平流較強(qiáng)，冷空氣不斷向冷渦積聚，冷渦中心至巴爾喀什湖為東北—西南向的槽。鋒區(qū)分為兩段，北段移動(dòng)快，南段與低渦分離，移速慢。700 hPa 北段鋒區(qū)槽后冷平流強(qiáng)，移至貝加爾湖；南段低槽為東北—西南向，在新疆地區(qū)，南支槽在西南地區(qū)，中東部受西南氣流控制。850 hPa 偏南暖濕急流主要在華南，黃淮到華北地區(qū)為暖脊。地面寒潮高壓中心1 047.5 hPa 在烏拉爾山附近，高壓前部蒙古到新疆為強(qiáng)冷鋒，冷鋒后有大片的降雪區(qū)域。

6 日20 時(shí)，500 hPa 北支槽在黃河上游，與南支槽呈階梯狀，槽前疏散配合槽后冷平流，發(fā)展為冷渦，我國(guó)中東部受西南氣流控制。700 hPa 冷空氣在華北受太行山脈阻擋移速慢，在東北至西北地區(qū)移速快，與黃淮、江淮地區(qū)的西南氣流形成西北—西南風(fēng)的切變線。受500 hPa 槽前正渦度平流、氣壓梯度力增大以及西南氣流同位相疊加等作用，700 hPa 西南急流增強(qiáng)。7 日08 時(shí)，急流核風(fēng)速增至20 m·s-1，山東處于西南急流西北側(cè)，為過程提供了充足的水汽。850 hPa 海上低壓和亞洲東岸高壓之間氣壓梯度力增大，東南氣流較強(qiáng)，在華北地區(qū)形成西北—東南向的“對(duì)頭風(fēng)”切變。地面形勢(shì)顯示寒潮高壓中心1 062.5 hPa 位于蒙古，冷鋒位于亞洲東岸到我國(guó)西北地區(qū)，東北和西北地區(qū)為高壓脊。華北和渤海灣地面為東北風(fēng)，山東被地面倒槽控制，有冷空氣侵入。

此次寒潮天氣是低槽東移發(fā)展造成。前期，歐洲西部阻塞高壓崩潰，冷空氣在西伯利亞積聚形成冷渦并東移，其南部低槽受槽后冷平流影響，東移再次發(fā)展，于河套地區(qū)形成冷渦。山東位于冷渦東南部，高空為西南氣流、低空為東南氣流，與冷渦后部的西北風(fēng)形成強(qiáng)切變。東北和西北地區(qū)地面有高壓壩形成“阻擋”形勢(shì)，使暖濕氣流只能沿越過太行山脈的冷鋒爬升，增強(qiáng)了垂直上升運(yùn)動(dòng)、水汽凝結(jié)率和降水效率，有利于產(chǎn)生極端降水。

3 降水成因分析

3.1 水汽通量散度和比濕

極端降水和大風(fēng)過程開始前，850 和925 hPa受低層?xùn)|南氣流影響，暖濕氣流由黃海向華北輸送，與冷空氣在華北匯合形成切變，切變線上有水汽通量輻合大值區(qū)。7 日01 時(shí)切變線移至山東西部，925 hPa 水汽通量散度和流場(chǎng)分布（圖3a）顯示，魯西南到魯西北為-7×10-7g·cm-2·hPa-1·s-1以上的水汽通量輻合區(qū)，降水明顯增強(qiáng)。7 日05 時(shí)后轉(zhuǎn)為降雪，700 hPa 西南急流強(qiáng)，降水在“冷墊”和暖濕氣流爬升的作用下產(chǎn)生，邊界層水汽通量散度輻合大值區(qū)與降雪區(qū)域不匹配。7 日08 時(shí)，700 hPa（圖3b）水汽通量散度和流場(chǎng)分布顯示，魯西南到魯西北為-5×10-7g·cm-2·hPa-1·s-1以上的輻合大值區(qū)，此時(shí)魯西南小時(shí)降雪量最大，700 hPa 水汽通量輻合區(qū)與降雪區(qū)域配合較好。

圖3 7 日01 時(shí)925 hPa（a）、08 時(shí)700 hPa（b）水汽通量散度（填色，單位：10-7 g·cm-2·hPa-1·s-1）和流場(chǎng)

水汽是產(chǎn)生降水的必要條件，7 日01 時(shí)魯西北降水增強(qiáng)，850 hPa 魯西南到魯西北有6～8 g·kg-1的濕舌。降水相態(tài)轉(zhuǎn)為降雪時(shí)，比濕迅速減小，08—09 時(shí)降雪強(qiáng)度最大，邊界層比濕為3～5 g·kg-1。同時(shí)采用公式：Ds=分析水汽通量散度、比濕與氣候平均態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)化異常程度（Ds），以判斷水汽條件的極端性，Ds偏離3 倍以上標(biāo)準(zhǔn)差說明小概率嚴(yán)重事件可能發(fā)生。公式中，F(xiàn) 為某時(shí)刻氣象要素的值，M 為同時(shí)刻30 a 氣候平均值，同時(shí)使用前后各10 d的要素值平均以消除小波動(dòng)影響[29]。分別對(duì)德州禹城降水時(shí)段925 hPa 和降雪時(shí)700 hPa 水汽通量散度和比濕進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化異常分析。7 日01 時(shí)，925 hPa水汽通量散度|Ds|為7.2，極端性非常明顯；比濕|Ds|為1.9，為中等異常。7 日08 時(shí)，700 hPa 水汽通量散度|Ds|為12.7，極端性非常明顯；比濕|Ds|為3.1，具有極端性。

3.2 不穩(wěn)定條件和雷達(dá)產(chǎn)品分析

沿禹城對(duì)相當(dāng)位溫θe、地轉(zhuǎn)絕對(duì)角動(dòng)量Mg以及風(fēng)場(chǎng)進(jìn)行經(jīng)向垂直剖面分析，地面冷高壓前部、鋒面北側(cè)，850 hPa 以下為東北風(fēng)和強(qiáng)冷平流，由于鋒面逆溫，θe隨高度基本不變。850 hPa 為南風(fēng)、700 hPa為西南風(fēng)，熱成風(fēng)呈西南—東北向。7 日01 時(shí)（圖4a）冷鋒過禹城，850 hPa 以下有鋒面逆溫，等θe線坡度大于等Mg線坡度，條件對(duì)稱不穩(wěn)定在850 hPa以下。配合散度、垂直上升運(yùn)動(dòng)分析，該時(shí)次邊界層有明顯的輻合和垂直上升運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致條件對(duì)稱不穩(wěn)定能量觸發(fā)。對(duì)比濟(jì)南7 日00：58 雷達(dá)0.5°仰角基本反射率因子圖（圖4c），在魯西北上空的大片層狀云中，有沿?zé)岢娠L(fēng)方向的中尺度對(duì)流降水帶，最大反射率因子為45～50 dBZ。中尺度對(duì)流雨帶隨冷鋒南壓，7 日01：26 移出禹城。反射率因子剖面顯示，中尺度雨帶強(qiáng)回波接地，條件對(duì)稱不穩(wěn)定和主要降雨時(shí)段重合，對(duì)流由條件對(duì)稱不穩(wěn)定的觸發(fā)造成。

圖4 7 日01 時(shí)（a）、05 時(shí)（b）沿德州禹城相當(dāng)位溫（紅色等值線，單位：K）、地轉(zhuǎn)絕對(duì)角動(dòng)量（藍(lán)色等值線，單位：m·s-1）、風(fēng)場(chǎng)及地形（陰影）經(jīng)向垂直剖面，7 日00：58 濟(jì)南雷達(dá)0.5°仰角（c）、05：34 濟(jì)南雷達(dá)1.5°仰角（d）基本反射率因子

7 日05—08 時(shí)魯西北出現(xiàn)“雷打雪”現(xiàn)象，濟(jì)南05：34 雷達(dá)1.5°仰角基本反射率因子顯示（圖4d），德州南部有45～50 dBZ 的強(qiáng)回波，沿?zé)岢娠L(fēng)方向排列，由西南向東北移動(dòng)。剖面圖可以看出強(qiáng)回波中心在2～3 km 高度，對(duì)流在逆溫層上觸發(fā)，為高架對(duì)流。05時(shí)（圖4b）θe、Mg和風(fēng)場(chǎng)垂直分布顯示，條件對(duì)稱不穩(wěn)定和條件不穩(wěn)定均接近中性。850 hPa為24m·s-1的北風(fēng)，700 hPa 為22 m·s-1的西南風(fēng)，垂直風(fēng)切變強(qiáng)。徑向速度圖上2～3 km 高度有強(qiáng)水平風(fēng)切變，呈氣旋式輻合，有較強(qiáng)的輻合上升運(yùn)動(dòng)，高架對(duì)流是由中性條件下的鋒生環(huán)流上升支強(qiáng)迫產(chǎn)生。

4 大風(fēng)成因分析

4.1 等熵位渦

等熵面上位渦公式為Vp=（ξθ+f）（），是絕對(duì)渦度和位溫梯度的乘積，常用等熵位渦分析冷空氣擾動(dòng)。高位渦從北向南移動(dòng)，溫壓場(chǎng)與周圍環(huán)境不適應(yīng)，強(qiáng)冷空氣旋轉(zhuǎn)將加強(qiáng)。等熵面高度與等壓面也相關(guān)，此次過程低層冷空氣活動(dòng)強(qiáng)，將位渦和風(fēng)場(chǎng)逐小時(shí)插值到295 K 的等熵面分析冷空氣活動(dòng)。

6 日14 時(shí)前，冷渦位于100°E 以西，對(duì)應(yīng)有高位渦區(qū)，低層鋒區(qū)西北到東北有狹長(zhǎng)的高位渦帶。西北地區(qū)低層冷空氣南壓快，風(fēng)向從南向北由低層?xùn)|南風(fēng)順轉(zhuǎn)為高層偏西風(fēng)。6 日20 時(shí)，華北地區(qū)平行于地面冷鋒有＞1.0 PVU 的高位渦帶，在燕山山脈（40°N，115°E）出現(xiàn)＞1.5 PVU 的擾動(dòng)，冷空氣擾動(dòng)從燕山下滑至華北平原，氣流下沉導(dǎo)致低層鋒生，邊界層靜力穩(wěn)定度和相對(duì)渦度ξθ增大，位渦也隨之增大，高位渦擾動(dòng)沿太行山脈東側(cè)南移。7 日02 時(shí)（圖5a）500 hPa 冷渦中心移至河套地區(qū)，冷渦低槽前有位渦大值區(qū)。平行于地面鋒線的高位渦帶移至魯西南到渤海灣一帶，內(nèi)蒙古到華北＞1.5 PVU 的高位渦擾動(dòng)影響魯西地區(qū)。7 日08 時(shí)，冷渦主體東移，高位渦擾動(dòng)穩(wěn)定在魯西北，并不斷增強(qiáng)，中心強(qiáng)度增至3 PVU 以上。其增強(qiáng)的原因：一是東南海上氣旋和東北地區(qū)沿海高壓使冷空氣南側(cè)東南風(fēng)加強(qiáng)，阻擋了冷空氣前進(jìn)，在魯西北不斷聚集；二是冷空氣沿太行山脈東側(cè)南下，近地面冷平流從東北向西南移動(dòng)，在河北和山東交界處匯合增強(qiáng)。隨著冷空氣不斷南壓，高位渦區(qū)東移，在魯中受泰沂山脈阻擋移速稍慢，在魯南則移速快。7 日15 時(shí)（圖5b）高位渦區(qū)接近半島，該區(qū)域風(fēng)力開始增大，此時(shí)中心強(qiáng)度已減弱至2.1 PVU，魯中地區(qū)1.2 PVU 的位渦帶與地面冷鋒對(duì)應(yīng)較好。

圖5 7 日02 時(shí)（a）、15 時(shí)（b）295 K 等熵面位渦（填色，單位：PVU）和風(fēng)場(chǎng)分布（圖a 紅色方形為邊界層強(qiáng)冷空氣擾動(dòng)南壓路徑）

4.2 溫度平流和鋒生函數(shù)

鋒區(qū)斜壓性強(qiáng)、地轉(zhuǎn)偏差大，不滿足地轉(zhuǎn)關(guān)系，不計(jì)摩擦力時(shí)，使用計(jì)算氣壓局地變化造成的地轉(zhuǎn)偏差即變壓風(fēng)。使用診斷分析過程鋒生情況，式中F 為水平鋒生函數(shù)，D 為變形項(xiàng)，β 為膨脹軸與等熵線的夾角，δ 為散度[30]。逐小時(shí)分析各層溫度平流、鋒生函數(shù)和變壓風(fēng)可知，強(qiáng)冷空氣擾動(dòng)由內(nèi)蒙古高原經(jīng)燕山山脈進(jìn)入華北，925 hPa 強(qiáng)冷平流沿太行山脈東側(cè)向山東移動(dòng)，近地面冷平流由東北地區(qū)經(jīng)渤海灣向華北移動(dòng)。6 日23 時(shí)925 hPa 和近地面冷平流在山東與河北交界處匯合增強(qiáng)，德州出現(xiàn)8 級(jí)陣風(fēng)。7 日02 時(shí)，冷鋒繼續(xù)南壓，925 hPa 冷平流中心位于山東、河南和河北三省交界處，強(qiáng)度＞-11×10-4℃·s-1。冷平流前部有＞14×10-9K·m-1·s-1的強(qiáng)鋒生帶，氣壓局地變化導(dǎo)致的變壓風(fēng)在魯西最大，為10 m·s-1（圖6a）。7日15 時(shí)，冷鋒移至山東半島地區(qū)，冷平流略有減弱，為-8×10-4℃·s-1，鋒生函數(shù)強(qiáng)度為7×10-9K·m-1·s-1，半島沿海變壓風(fēng)為12～14 m·s-1，日照等站點(diǎn)出現(xiàn)了9級(jí)以上陣風(fēng)（圖6b）。

圖6 7 日02 時(shí)（a）、15 時(shí)（b）925 hPa 溫度平流（黑色等值線，單位：10-4 ℃·s-1）、鋒生函數(shù)（填色，單位：10-9 K·m-1·s-1）、變壓風(fēng)（藍(lán)色等值線，單位：m·s-1）和地形（陰影）分布

冷鋒南壓時(shí)低層鋒區(qū)超前于高層，低層為冷平流，中、高層為暖平流，700～500 hPa 山東上空處于槽前，為正渦度平流。根據(jù)ω 方程，渦度平流隨高度增加為上升運(yùn)動(dòng)、隨高度減小為下沉運(yùn)動(dòng)；冷平流為下沉運(yùn)動(dòng)、暖平流為上升運(yùn)動(dòng)，形成邊界層以上為上升運(yùn)動(dòng)、以下為下沉運(yùn)動(dòng)的垂向分布。配合聊城和日照上空的垂直上升運(yùn)動(dòng)垂向分布分析，7 日02時(shí)聊城925 hPa 下沉運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度＞3×10-3hPa·s-1，07時(shí)下沉運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)至7×10-3hPa·s-1，下沉中心高度在850 hPa。7 日15—16 時(shí)，日照近地面下沉運(yùn)動(dòng)達(dá)12×10-3hPa·s-1，冷平流造成的下沉氣流核高度低，將勢(shì)能轉(zhuǎn)換為動(dòng)能，同時(shí)將動(dòng)量快速傳送到地面，增強(qiáng)了大風(fēng)的極端性。

4.3 水平動(dòng)能和地轉(zhuǎn)偏差

沿聊城（115.97°E，36.42°N）和日照（119.55°E，35.47°N）對(duì)Vp、E、垂直風(fēng)場(chǎng)以及地轉(zhuǎn)偏差（非地轉(zhuǎn)風(fēng)）進(jìn)行經(jīng)向垂直剖面分析，6 日08 時(shí)，500 hPa 冷渦位于新疆東北部，內(nèi)蒙古、東北和華北地區(qū)上空為西南氣流，925～700 hPa 切變線及地面冷鋒位置在42°N 附近，對(duì)應(yīng)有3.5 PVU 的高位渦柱。強(qiáng)冷平流破壞熱成風(fēng)平衡，形成鋒面次級(jí)環(huán)流，上升支在42°N 附近，下沉支在47°N 附近，此時(shí)華北平原從地面到500 hPa 的Vp、E 和風(fēng)速較小。次級(jí)環(huán)流的斜升氣流中有E 高能舌，對(duì)應(yīng)700～300 hPa 的10 m·s-1的南風(fēng)地轉(zhuǎn)偏差；冷鋒后部有＞100 m2·s-2的E 大值區(qū)，對(duì)應(yīng)10 m·s-1的北風(fēng)地轉(zhuǎn)偏差。隨著冷空氣南壓，高、低層地轉(zhuǎn)偏差變化不同，700 hPa 以上中高層受西風(fēng)加速影響，穩(wěn)定為偏南風(fēng)地轉(zhuǎn)偏差。低層地轉(zhuǎn)偏差變化復(fù)雜，西風(fēng)減速和氣壓局地變化均有影響。6 日23 時(shí)，冷空氣經(jīng)燕山山脈下滑至華北平原時(shí)，地形造成下沉運(yùn)動(dòng)增大，勢(shì)能向動(dòng)能轉(zhuǎn)換，E 和風(fēng)速明顯增強(qiáng)。同時(shí)，為維持熱成風(fēng)平衡，中高層西風(fēng)加速，產(chǎn)生南風(fēng)地轉(zhuǎn)偏差，低層西風(fēng)減速，產(chǎn)生北風(fēng)地轉(zhuǎn)偏差。冷鋒前端逆溫強(qiáng)，形成高位渦柱。6 日23 時(shí)，內(nèi)蒙古高原下滑的冷空氣與近地面從渤海灣來的冷空氣匯合增強(qiáng)，高位渦柱由4.0 PVU 躍增到7.0 PVU 以上。由于低層冷平流增強(qiáng)，變壓幅度增大，氣壓局地變化造成的地轉(zhuǎn)偏差影響增強(qiáng)。低層鋒區(qū)暖界面南部為南風(fēng)地轉(zhuǎn)偏差，北部為正變壓造成的北風(fēng)地轉(zhuǎn)偏差，形成地轉(zhuǎn)偏差輻合，鋒區(qū)冷界面為地轉(zhuǎn)偏差輻散。

7 日02 時(shí)，聊城垂直剖面分布（圖7a）顯示，低層鋒區(qū)由于地形強(qiáng)迫和冷平流匯合增強(qiáng)，華北平原41°～35°N 形成接近閉合的鋒面次級(jí)環(huán)流，上升支在36°N 附近，暖界面為地轉(zhuǎn)偏差輻合，冷界面為地轉(zhuǎn)偏差輻散。環(huán)流內(nèi)邊界層有300 m2·s-2的E 大值區(qū)，由于鋒后較強(qiáng)偏北氣流和下沉運(yùn)動(dòng)，E 將向南、向下輸送。7 日15 時(shí)，日照垂直剖面分布（圖7b）顯示，高位渦柱強(qiáng)度減弱至2.5～3.0 PVU，鋒面次級(jí)環(huán)流閉合，上升支位于34°N，下沉支位于40°N。斜升氣流中有高能舌，環(huán)流內(nèi)邊界層有150 m2·s-2的E 大值區(qū)，鋒區(qū)暖界面為地轉(zhuǎn)偏差輻合，冷界面為地轉(zhuǎn)偏差輻散。

圖7 7 日02 時(shí)沿聊城（a）、15 時(shí)沿日照（b）經(jīng)向位渦（填色，單位：PVU）、水平動(dòng)能（等值線，單位：m2·s-2）、垂直風(fēng)場(chǎng)（黑色矢量箭頭，v，單位：m·s-1；ω×5，單位：10-3hPa·s-1）、地轉(zhuǎn)偏差（紅色矢量箭頭，va，單位：m·s-1）及地形（陰影）垂直剖面分布

5 結(jié)論和討論

（1）此次過程是初冬時(shí)節(jié)一次低槽東移發(fā)展造成的寒潮天氣，北支槽在河套地區(qū)發(fā)展為冷渦，低空有西北風(fēng)與東南風(fēng)的強(qiáng)切變，地面東北和西北地區(qū)有高壓壩，高低空配合形成“阻擋”形勢(shì)，強(qiáng)冷空氣和切變線南壓造成極端雨雪和大風(fēng)天氣。

（2）過程水汽條件有較強(qiáng)的極端性，水汽通量散度遠(yuǎn)強(qiáng)于氣候平均態(tài)。降雨期間水汽來源于東南海上暖濕氣流，925 hPa 水汽通量輻合大值區(qū)與降雨區(qū)域配合較好。降雪期間水汽由西南暖濕急流提供，700 hPa 水汽通量輻合大值區(qū)對(duì)降雪區(qū)域的指示意義較好。

（3）冷鋒過境時(shí)，邊界層條件對(duì)稱不穩(wěn)定配合鋒面的抬升運(yùn)動(dòng)觸發(fā)對(duì)流，降雪時(shí)高架對(duì)流是在條件穩(wěn)定和條件對(duì)稱穩(wěn)定的中性條件下，由鋒生環(huán)流的上升支強(qiáng)迫產(chǎn)生，對(duì)流的出現(xiàn)增強(qiáng)了降水的極端性。

（4）等熵位渦和溫度平流分析得出強(qiáng)冷空氣擾動(dòng)從內(nèi)蒙古高原經(jīng)燕山山脈下滑至華北平原，與從東北經(jīng)渤海灣向華北移動(dòng)的近地面冷空氣匯合增強(qiáng)。強(qiáng)冷空氣擾動(dòng)南壓，增強(qiáng)了大氣的斜壓性和低層鋒生，強(qiáng)冷平流導(dǎo)致地面出現(xiàn)10 m·s-1以上的變壓風(fēng)。

（5）冷平流破壞了熱成風(fēng)平衡，700 hPa 以上維持南風(fēng)地轉(zhuǎn)偏差，低層地轉(zhuǎn)偏差變化復(fù)雜，西風(fēng)減速和氣壓局地變化均有較大影響。由于地形強(qiáng)迫，華北地區(qū)700 hPa 以下產(chǎn)生非地轉(zhuǎn)次級(jí)環(huán)流，鋒區(qū)暖界面為地轉(zhuǎn)偏差輻合，冷界面為地轉(zhuǎn)偏差輻散，次級(jí)環(huán)流內(nèi)邊界層有地轉(zhuǎn)偏差和水平動(dòng)能大值區(qū)，偏北氣流和下沉運(yùn)動(dòng)引導(dǎo)水平動(dòng)能向南、向下輸送，增強(qiáng)了大風(fēng)的極端性。

致謝：感謝中國(guó)科學(xué)院海洋研究所鄭建副研究員對(duì)本文撰寫給予的指導(dǎo)和幫助。