2015年12月新疆極端暴雪天氣過(guò)程分析

張俊蘭，楊 霞，李建剛，秦 賀， 閔 月

（1.新疆維吾爾自治區(qū)氣象臺(tái)，新疆 烏魯木齊830002； 2.中國(guó)氣象局烏魯木齊沙漠氣象研究所，新疆 烏魯木齊830002；3.中亞大氣科學(xué)研究中心，新疆 烏魯木齊830002）

暴雪是在多種天氣系統(tǒng)的共同作用下產(chǎn)生的，關(guān)于暴雪的研究，早在20世紀(jì)80年代新疆氣象專家就對(duì)新疆大降水的環(huán)流形勢(shì)、影響系統(tǒng)、高低空配置和急流、水汽及地形影響等進(jìn)行了全面研究[1-2]，2006年又進(jìn)一步進(jìn)行歸納和總結(jié)[3]，這些研究對(duì)于揭示新疆降雪天氣的演變過(guò)程和機(jī)制、成因等認(rèn)識(shí)具有較大的推動(dòng)作用，近年來(lái)，新疆暴雪研究在衛(wèi)星云圖、雷達(dá)等領(lǐng)域也有一定進(jìn)展[4-7]。北方其它地區(qū)在暴雪的環(huán)流背景、高低空系統(tǒng)配置以及動(dòng)力、熱力條件的物理量場(chǎng)分布與暴雪的關(guān)系等方面有許多的科研成果[8-13]；在降雪中尺度天氣系統(tǒng)監(jiān)測(cè)和運(yùn)用雷達(dá)、風(fēng)廓線雷達(dá)、加密自動(dòng)站、云頂亮溫TBB等新型探測(cè)資料方面獲得了不少新認(rèn)識(shí)[14-18]。為新疆暴雪分析和研究提供了較好的思路和借鑒。

在全球氣候變暖和超強(qiáng)厄爾尼諾背景下，致使2015年新疆極端降水事件偏多，年累計(jì)暴雪日數(shù)為44站日，較常年偏多25站日，偏多幅度居歷史第三位[19]。新疆針對(duì)暴雪開(kāi)展了一些研究，但對(duì)極端暴雪發(fā)生的概率、暴雪落區(qū)和降雪強(qiáng)度等研究涉及不多，準(zhǔn)確的暴雪預(yù)報(bào)在防災(zāi)減災(zāi)中起到關(guān)鍵作用，本文利用常規(guī)氣象資料、NCEP1°×1°再分析資料、云圖TBB和新一代天氣雷達(dá)資料，針對(duì)2015年12月10—12日新疆極端暴雪天氣過(guò)程的環(huán)流背景、高低空天氣系統(tǒng)配置以及水汽、動(dòng)力條件等方面研究此次暴雪形成機(jī)制，探討極端暴雪的形成原因，進(jìn)一步明確預(yù)報(bào)思路，為提高新疆暴雪預(yù)報(bào)預(yù)警水平提供技術(shù)支持和預(yù)報(bào)參考。

1 暴雪天氣概況及災(zāi)情

2015年12月10—12日，新疆出現(xiàn)暴雪天氣過(guò)程（新疆降雪標(biāo)準(zhǔn)：24 h降雪量12.1～24.0 mm為暴雪、24.1～48.0 mm 為大暴雪），具有以下特點(diǎn)：（1）暴雪范圍廣。18站出現(xiàn)暴雪、2站大暴雪，北疆沿天山一帶為主要暴雪區(qū)，烏蘇到木壘一線東西長(zhǎng)約450 km范圍內(nèi)有（有17個(gè)國(guó)家觀測(cè)站）13站出現(xiàn)暴雪，最大積雪深度 20～62 cm（小渠子站，為62 cm），大暴雪中心位于烏魯木齊及其周邊（烏魯木齊、米東為大暴雪），最大積雪深度 30～62 cm。（2）多地出現(xiàn)極端暴雪（圖1），11日為極端暴雪日，15站突破12月日極大值（北疆沿天山一帶17站中有12站），10站突破冬季日極大值（北疆沿天山一帶有7站）。烏魯木齊11日降雪量35.9 mm，突破近51 a來(lái)的冬季日極大值，最大積雪深度45 cm。（3）降雪持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。大部地區(qū)降雪持續(xù)20 h以上，烏魯木齊持續(xù)37 h。（4）平原地區(qū)的降雪強(qiáng)于天山山區(qū)。烏魯木齊為最大降雪中心，過(guò)程累計(jì)降雪量46.3 mm，超過(guò)歷年冬季平均降雪量40.1 mm，而天山山區(qū)的小渠子和牧試站累計(jì)降雪量為23.0 mm和15.5 mm。

深厚的積雪對(duì)設(shè)施農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)、林果業(yè)等帶來(lái)不利影響，影響最大的是公路交通和民航飛行，此次暴雪導(dǎo)致烏魯木齊城區(qū)交通嚴(yán)重堵塞，多處道路擁堵，機(jī)動(dòng)車輛不及平時(shí)的1/5，公共交通車輛行速不到平時(shí)的一半，不少市民選擇步行或乘坐公交出行，11日就發(fā)生交通事故180余起；烏魯木齊國(guó)際機(jī)場(chǎng)許多航班延誤、取消和備降，延誤進(jìn)出港航班共201班（其中進(jìn)港98班，出港103班），取消142班，備降17班。烏魯木齊市教育局要求全市各中小學(xué)11日下午停課。新疆氣象臺(tái)和烏魯木齊市氣象臺(tái)分別發(fā)布暴雪藍(lán)色、橙色和紅色預(yù)警信號(hào)，新疆氣象局發(fā)布四級(jí)應(yīng)急響應(yīng)命令，烏魯木齊、昌吉、伊犁、石河子等地進(jìn)入四級(jí)應(yīng)急響應(yīng)狀態(tài)，市政部門啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案，組織大量機(jī)械和環(huán)衛(wèi)工人徹夜清雪除冰。據(jù)統(tǒng)計(jì)，烏魯木齊、昌吉、博州近1300人受災(zāi)，損失300余萬(wàn)元。

2 大尺度環(huán)流特征

2.1 環(huán)流形勢(shì)演變

此次極端暴雪過(guò)程屬典型的歐洲脊發(fā)展衰退、烏拉爾低槽東移型，并有南支低值系統(tǒng)結(jié)合，南、北低值系統(tǒng)的疊加和結(jié)合對(duì)新疆大降水有利，屬典型的后傾槽結(jié)構(gòu)。降雪前7日08時(shí)—9日08時(shí)歐亞范圍500 hPa環(huán)流經(jīng)向度不斷加大，為兩脊一槽型，高壓脊分別位于歐洲地區(qū)和新疆至貝加爾湖一帶，低槽位于烏拉爾山地區(qū)。地中海、黑海高壓脊發(fā)展與歐洲沿岸脊疊加，歐洲沿岸脊向北發(fā)展東移至東歐地區(qū)，烏拉爾山長(zhǎng)波槽向南加深，里海南部有一低渦減弱東移成槽與南下的烏拉爾山大槽合并，槽前的西南風(fēng)伸至30°N以南。9日20時(shí)—10日20時(shí)，東歐高壓脊頂受到冷平流的侵襲，向東南方向衰退，推動(dòng)烏拉爾山大槽東移南下，槽后極鋒鋒區(qū)強(qiáng)，偏北急流帶上最大風(fēng)速42 m·s-1，槽前副熱帶急流帶上西南風(fēng)明顯加強(qiáng)（最大18 m·s-1），高空槽前偏南急流逐漸東移，南疆盆地偏南風(fēng)增強(qiáng)，9日夜間，天山北坡低層轉(zhuǎn)為偏北氣流，降水開(kāi)始；11日烏拉爾低槽東移到巴爾喀什湖附近，槽前西南風(fēng)增強(qiáng)轉(zhuǎn)為偏南風(fēng)，08時(shí)，偏南風(fēng)東移過(guò)程中風(fēng)速增強(qiáng)，南疆盆地出現(xiàn)偏南急流（圖2a），最大南風(fēng)為20 m·s-1（出現(xiàn)在天山南麓巴州境內(nèi)的庫(kù)爾勒站）；天山北坡低層偏北風(fēng)增強(qiáng)為急流，此時(shí)為暴雪最強(qiáng)降水時(shí)段，11日20時(shí)—12日20時(shí)，低槽逐漸減弱東移，降水區(qū)東移、降水強(qiáng)度減弱，12日20日后天氣基本結(jié)束。此次暴雪過(guò)程南、北低值系統(tǒng)的疊加、結(jié)合以及中層南疆盆地的偏南急流為天山北坡極端暴雪提供了有利的大尺度環(huán)流背景。2.2 高低空氣流配置

圖1 12月10—12日新疆極端暴雪過(guò)程累計(jì)降雪量（a）和11日極端暴雪日降雪量（b）

圖2 12月11日08時(shí)500 hPa高空形勢(shì)（a）和ECWMF初始場(chǎng)850 hPa風(fēng)場(chǎng)（b）

此次暴雪天氣中高低空氣流配置與新疆大降水吻合，高低空出現(xiàn)了3支急流（圖2b），分別是高層（300 hPa）的西南氣流、中層（500 hPa）的偏南氣流、低層（700～850 hPa）的西北氣流和偏北氣流，300 hPa的風(fēng)速和散度分布表明，高空西南急流自烏拉爾山南部持續(xù)東移南下至新疆境內(nèi)，在高空西南急流入口區(qū)的右側(cè)有輻散中心，這支急流使高空輻散，產(chǎn)生較強(qiáng)的上升運(yùn)動(dòng)。

中層500 hPa強(qiáng)盛的偏南急流是此次暴雪天氣特征中的重要信號(hào)，烏拉爾山長(zhǎng)波槽自烏拉爾山南部東移南下，9—10日與跨越青藏高原的阿拉伯海北部—印度半島的西南急流在新疆匯合，這支位于南疆的西南急流在東移南下過(guò)程中，南風(fēng)分量不斷增強(qiáng)為偏南急流，11日08時(shí)天山南麓的庫(kù)爾勒站南風(fēng)達(dá)20 m·s-1，它向北翻過(guò)天山后風(fēng)速減弱，在天山北坡出現(xiàn)了風(fēng)速輻合，也為暴雪區(qū)提供了偏南路徑的水汽輸送。9—10日，低層700～850 hPa天山北坡的偏北風(fēng)不斷加大，10日20時(shí)加強(qiáng)為偏北急流，850 hPa風(fēng)速更強(qiáng)，11日08時(shí)急流軸風(fēng)速最大值20 m·s-1，烏魯木齊位于低空急流前沿風(fēng)速輻合處，受天山地形阻擋，在北疆沿天山一帶出現(xiàn)了風(fēng)速輻合和地形強(qiáng)迫抬升，也有利于偏西路徑的水汽輸送。中空和低空急流前沿風(fēng)速輻合區(qū)與300 hPa高空急流入口區(qū)右側(cè)的輻散區(qū)重疊，暴雪位于300 hPa高空急流右側(cè)、500 hPa偏南急流和700～850 hPa偏北急流前部風(fēng)速輻合區(qū)內(nèi)，使大尺度垂直運(yùn)動(dòng)得以持續(xù)發(fā)展。

3 水汽條件

3.1 水汽輸送路徑及強(qiáng)度

水汽向暴雪區(qū)輸送是形成暴雪的重要條件，水汽輸送機(jī)制的建立對(duì)此次極端暴雪過(guò)程至關(guān)重要，利用 NCEP1°×1°再分析資料計(jì)算 1000～100 hPa 共21層水汽通量反映暴雪過(guò)程中水平方向上水汽輸送的情況，中空急流和低空急流相伴的風(fēng)速輻合形成明顯的水汽輸送和水汽輻合場(chǎng)，此次暴雪中存在3條水汽輸送路徑，分別是中層400～650 hPa的西南路徑、西北轉(zhuǎn)西南路徑（400～925 hPa）、西南轉(zhuǎn)西北路徑（850～500 hPa）。

（1）西南路徑（中層400～650 hPa）：水汽主要來(lái)源于阿拉伯海，通過(guò)這條路徑向新疆輸送水汽的時(shí)間較早，7日14時(shí)隨高空槽東移，650～550 hPa阿拉伯海至中亞的西南偏南風(fēng)帶里建立了西南路徑的水汽通道，出現(xiàn)了沿西南氣流自阿拉伯海向東北偏北方向的水汽輸送，這條西南水汽輸送帶東移過(guò)程中由西南偏南路徑順轉(zhuǎn)為西南路徑，并向高層逐漸伸展，8日08時(shí)—9日08時(shí)，每6 h后水汽輸送頂層向高層抬升50 hPa，9日08時(shí)水汽輸送頂層達(dá)400 hPa，9日14時(shí)—10日14時(shí)水汽輸送頂層自450 hPa下降，10日14時(shí)僅650 hPa存在西南水汽輸送。最大西南水汽輸送 7 g·（cm·hPa·s）-1出現(xiàn)在 9日 02—08時(shí)、850 hPa中亞南部地區(qū)（圖 3a），隨著阿拉伯海—印度半島—巴爾喀什湖南部—北疆的西南風(fēng)帶東移，前沿部分水汽輸送進(jìn)入新疆地區(qū)。

從偏西方向輸送的水汽主要出現(xiàn)中低層850～400 hPa，這條路徑的水汽輸送來(lái)源于歐洲沿岸，還有部分來(lái)自里海、咸海地區(qū)，其路徑又分為兩條：

（2）西北轉(zhuǎn)西南路徑：7日20時(shí)—11日20時(shí)，中低層水汽在西北—偏西—西南風(fēng)的接力輸送下到達(dá)北疆地區(qū)，7日20時(shí)—10日02時(shí)，水汽輸送層達(dá)400～850 hPa，10日08時(shí)—11日20時(shí)，水汽輸送層迅速降至400～925 hPa。低空急流在水汽輸送進(jìn)入北疆中起到重要作用，10日08時(shí)—11日14時(shí)，低層650～850 hPa存在自歐洲沿岸沿西北轉(zhuǎn)西南氣流接力向里海和咸海輸送的水汽路徑，水汽達(dá)到里海和咸海地區(qū)后又向北疆輸送，承擔(dān)輸送水汽的偏西急流進(jìn)入北疆后轉(zhuǎn)為西北風(fēng)并增強(qiáng)為西北急流，急流核中心向東南方移動(dòng)靠近暴雪區(qū)，暴雪區(qū)位于水汽通量高值區(qū)附近，最大水汽輸送 3.5 g·（cm·hPa·s）-1出現(xiàn)在700～850 hPa巴爾喀什湖附近（圖3b）。

（3）西南轉(zhuǎn)西北路徑：11日20時(shí)—12日14時(shí)，低層500～850 hPa水汽在西南—偏西—西北風(fēng)的接力輸送下到達(dá)北疆地區(qū)，最大水汽輸送≥3 g·（cm·hPa·s）-1出現(xiàn)在850 hPa附近的咸海東北部附近（圖3c）。

3條水汽輸送路徑中，西北轉(zhuǎn)西南路徑水汽輸送的時(shí)間最長(zhǎng)（96 h），西南路徑次之（54 h），西南轉(zhuǎn)西北路徑時(shí)間最短（30 h）；水汽輸送濕層厚度中，西北轉(zhuǎn)西南路徑最厚（400～925 hPa），西南轉(zhuǎn)西北路徑次之（500～850 hPa），西南路徑最?。?00～650 hPa）；3條路徑在中亞地區(qū)附近的水汽輸送強(qiáng)度不同，西南路徑最強(qiáng)（7 g·（cm·hPa·s）-1）、兩條偏西路徑（3 g·（cm·hPa·s）-1）相對(duì)較小。水汽輸送過(guò)程中，還存在西南路徑和西北轉(zhuǎn)西南路徑的水汽疊加輸送出現(xiàn)，8日14：00—9日20時(shí)的30 h，西南路徑和西北轉(zhuǎn)西南路徑的水汽輸送同時(shí)650～450 hPa出現(xiàn)，存在西南路徑與西北轉(zhuǎn)西南路徑水汽輸送的疊加和匯合，兩條路徑的匯合使進(jìn)入北疆最大的水汽輸送高達(dá)＞2 g·（cm·hPa·s）-1。

3條水汽輸送路徑在不同高度將水汽接力輸送至北疆地區(qū)，水汽輸送累計(jì)時(shí)間長(zhǎng)達(dá)114 h，輸送厚度自925 hPa伸至400 hPa（輸送厚度為525 hPa），中亞南部最大水汽輸送達(dá) 7 g·（cm·hPa·s）-1，中低層抵達(dá)輸入北疆的水汽輸送長(zhǎng)時(shí)間維持在1～3 g·（cm·hPa·s）-1，西南和西北轉(zhuǎn)西南兩條水汽路徑在中層（650～450 hPa）疊加輸送30 h，水汽長(zhǎng)時(shí)間通過(guò)不同路徑輸送至暴雪區(qū)，為北疆提供了源源不斷的水汽條件，是極端暴雪形成的重要機(jī)制和成因。

圖3 12月9—11日水汽通量矢量場(chǎng)

為分析此次暴雪中北疆水汽通量垂直結(jié)構(gòu)，沿44°N（烏魯木齊緯度 43.78°N、經(jīng)度 87.64°N）烏魯木齊附近作水汽通量垂直剖面結(jié)構(gòu)圖，可以看出，（1）在不同路徑的水汽輸送下，低層水汽輸送雖然有所減弱，但經(jīng)過(guò)中亞關(guān)鍵區(qū)的水汽輸送東移過(guò)程中不斷向高層發(fā)展，9日 08時(shí)—10日 08時(shí)，60°～80°E中亞地區(qū)低層800 hPa以下有2個(gè)大值中心，一個(gè)中心（64°～68°E 的 950 hPa附近）水汽輸送由7 g·（cm·hPa·s）-1（圖 4a）降至 4.5 g·（cm·hPa·s）-1（圖4b），輸送高度變化不大，輸送中心逐漸東移；另一個(gè)中心（70°E、900 hPa附近）9日20時(shí)分裂為2個(gè)中心，西段水汽輸送高度下降、強(qiáng)度減弱（由 7 g·（cm·hPa·s）-1（圖 4a）降至 4.5 g·（cm·hPa·s）-1（圖4b），東段中心則向高層發(fā)展并東移，10日08時(shí)升至 800 hPa 附近、中心強(qiáng)度 3.5 g·（cm·hPa·s）-1，東移至 75°E 附近（圖 4b）。

（2）隨水汽輸送帶東移，低層水汽輸送高度抬升后下降，強(qiáng)度增強(qiáng)。水汽輸送東邊界由75°E逐漸東移，低層水汽輸送層抬升，9日08時(shí)、75°E 600 hPa出現(xiàn) 4 g·（cm·hPa·s）-1水汽大值區(qū)（圖 4a），10 日08時(shí)，600 hPa水汽輸送區(qū)東移至80°E，強(qiáng)度為1 g·（cm·hPa·s）-1（圖4b），10日20時(shí)東移至85°～92°E，高度升至 500 hPa，強(qiáng)度增至 1.5 g·（cm·hPa·s）-1（圖4c），烏魯木齊上空（87°E附近）水汽輸送強(qiáng)度增強(qiáng)，高度升高，厚度增厚，由 800 hPa的2.0 g·（cm·hPa·s）-1（圖 4a） 升至 700 hPa 的2.5 g·（cm·hPa·s）-1（圖4b），同時(shí)水汽輸送高度向低層延伸至850 hPa，最大水汽輸送強(qiáng)度出現(xiàn)在850 hPa，為3.0 g·（cm·hPa·s）-1（圖4c），水汽輸送厚度明顯增厚，9日14時(shí)—10日20時(shí)，烏魯木齊附近的水汽輸送厚度增厚約200 hPa。

（3）11日02—14時(shí)，72°E附近的水汽輸送中心又向高層發(fā)展，東移時(shí)逐漸減弱；烏魯木齊附近的水汽輸送層逐漸下降，強(qiáng)度減弱，由11日02時(shí)、850 hPa＞3.0 g·（cm·hPa·s）-1降為 12 日 02 時(shí)、900 hPa 的 0.5 g·（cm·hPa·s）-1。

雖然水汽輸送層頂高達(dá)300 hPa，中層500 hPa附近也有一定的水汽輸送大值，但最強(qiáng)的水汽輸送在700～850 hPa，且持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，低層為主要的水汽輸送層。低層水汽輸送在東移過(guò)程中向高層發(fā)展并向低層延伸，水汽輸送強(qiáng)度增強(qiáng)、厚度增厚，最強(qiáng)降水（11日02時(shí)）出現(xiàn)在最強(qiáng)水汽輸送（10日20時(shí)）之后的6 h。

3.2 水汽輻合

8日08—20時(shí)的水汽輸送過(guò)程中，石河子以西的北疆沿天山一帶800 hPa以下出現(xiàn)了最強(qiáng)-2.0×10-7g·（cm2·hPa·s）-1的水汽輻合，（1）9 日02—14時(shí)，隨著水汽輻合區(qū)東移，水汽輻合強(qiáng)度加強(qiáng)，水汽輻合層高度抬升。此時(shí)段內(nèi)，水汽輻合區(qū)東移至烏蘇—木壘一線的北疆沿天山一帶（暴雪區(qū)），9日14時(shí)水汽輻合層升至750～925 hPa，中心強(qiáng)度增為-2.5×10-7～-9.0×10-7g·（cm2·hPa·s）-1，烏魯木齊上空 750～900 hPa 為-5.0×10-7g·（cm2·hPa·s）-1；10日14時(shí)和20時(shí)，水汽輻合層持續(xù)抬升至650～850 hPa和 550～850 hPa（圖 5a），最強(qiáng)水汽輻合中心分別位于800 hPa北疆沿天山一帶西部（-6.0×10-7g·（cm2·hPa·s）-1）和 700 hPa 北疆沿天山一帶中部（-10.0×10-7g·（cm2·hPa·s）-1），烏魯木齊700 hPa 為-3.5×10-7g·（cm2·hPa·s）-1（圖 5c）。（2）11日02時(shí)，水汽輻合區(qū)東移，輻合層穩(wěn)定（550～850 hPa），但輻合強(qiáng)度減弱，此時(shí)北疆沿天山西側(cè)800 hPa 又出現(xiàn)了-6.0×10-7g·（cm2·hPa·s）-1的水汽輻合中心。08時(shí)，水汽輻合區(qū)繼續(xù)東移（圖5b），輻合層下降，強(qiáng)度繼續(xù)減弱，此時(shí)位于北疆沿天山西側(cè)800 hPa強(qiáng)輻合中心高度下降（850 hPa）、強(qiáng)度減弱（-4.0×10-7g·（cm2·hPa·s）-1）（圖 5d）。

以上分析說(shuō)明，暴雪區(qū)低層水汽輻合區(qū)東移過(guò)程強(qiáng)度加強(qiáng)，輻合層抬升，雖然500 hPa出現(xiàn)水汽輻合對(duì)降水也有利，但水汽輻合層出現(xiàn)在650～850 hPa，但最強(qiáng)水汽輻合層位于700～850 hPa（最強(qiáng)可達(dá)-10.0×10-7·g·（cm2·hPa·s）-1），水汽輻合主要在700～850 hPa。因此認(rèn)為，700 hPa以下的水汽對(duì)暴雪貢獻(xiàn)較大。最強(qiáng)降水出現(xiàn)前水汽輻合最強(qiáng)，當(dāng)水汽輻合層降低、強(qiáng)度減弱，最強(qiáng)降水開(kāi)始。

4 動(dòng)力抬升條件

圖4 12月10日沿44°N水汽通量垂直剖面結(jié)構(gòu)

圖5 12月10—11日水汽通量散度及沿44°N水汽通量散度垂直剖面結(jié)構(gòu)

10日08時(shí)后，天山北坡有一支自西向東伸進(jìn)北疆深厚的上升氣流，這支氣流從對(duì)流層低層直達(dá)300 hPa左右，最大上升運(yùn)動(dòng)出現(xiàn)在700～850 hPa，11日02—08時(shí)最強(qiáng)，850 hPa天山北側(cè)的北疆沿天山一帶最大上升運(yùn)動(dòng)-28×10-2Pa·s-1，烏魯木齊上空達(dá)-12×10-2Pa·s-1（圖6a）。天山山脈特殊的地形條件增強(qiáng)了低層輻合和強(qiáng)迫抬升，低層冷空氣進(jìn)入北疆，受天山地形阻擋，在天山北坡形成東西方向的地形強(qiáng)迫抬升和水汽輻合區(qū)。烏魯木齊上空的垂直分布呈現(xiàn)低層負(fù)散度和高層正散度的垂直結(jié)構(gòu)（圖6b），10日08時(shí)—12日08時(shí)，烏魯木齊低層700～800 hPa維持負(fù)散度，11日 08時(shí)前后最強(qiáng)，達(dá)-10×10-5·s-1，負(fù)散度高度也伸展至 450 hPa，400～200 hPa 輻散特征明顯，250 hPa 達(dá) 6×10-5·s-1，這種結(jié)構(gòu)特征有利于垂直運(yùn)動(dòng)的發(fā)展和維持。天山高度以上（約700 hPa）上升運(yùn)動(dòng)明顯減弱說(shuō)明地形強(qiáng)迫抬升作用強(qiáng)于天氣系統(tǒng)本身的上升運(yùn)動(dòng)，兩者疊加產(chǎn)生了強(qiáng)烈的上升運(yùn)動(dòng)，高空輻散和低空輻合耦合作用的加強(qiáng)和維持有利于上升運(yùn)動(dòng)的維持和發(fā)展。

5 云圖云頂亮溫演變

衛(wèi)星云圖和云頂亮溫可以反映天氣系統(tǒng)下云系發(fā)展和演變情況，利用FY-2E紅外云圖數(shù)據(jù)通過(guò)等值線處理得到此次暴雪天氣的云頂黑體亮溫強(qiáng)度變化，9日隨著烏拉爾山大槽東移南下，槽前有高空急流云系發(fā)展，高空云系存在3個(gè)相對(duì)獨(dú)立的中β尺度云團(tuán)，對(duì)應(yīng)有3個(gè)云頂亮溫低值帶自西向東移過(guò)暴雪區(qū)上空，通過(guò)對(duì)云頂亮溫的強(qiáng)度、路徑與降水強(qiáng)度的判斷分析，云系發(fā)生發(fā)展中云頂亮溫和降雪強(qiáng)度有一定關(guān)系，每一次云頂亮溫低值帶東移均對(duì)應(yīng)著降雪增強(qiáng)的過(guò)程：（1）第1個(gè)中β尺度云團(tuán)。沿偏東方向移動(dòng)，此云團(tuán)的偏東云體自西向東移動(dòng)，云體云頂亮溫低值區(qū)位于北疆沿天山一帶的北部，云團(tuán)東移時(shí)其南部云體經(jīng)過(guò)北疆沿天山一帶，北疆沿天山一帶的云頂亮溫最低值約-44℃（圖 7a），10日14：30—20：30 影響北疆，持續(xù)時(shí)間6 h，烏魯木齊的最大降雪強(qiáng)度0.3 mm/h。（2）第2個(gè)中β尺度云團(tuán)。沿偏東方向方向移動(dòng)，此云團(tuán)強(qiáng)度最強(qiáng)，持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)，東移過(guò)程中不斷加強(qiáng)，11日00：00—11：30影響北疆，持續(xù)時(shí)間11.5 h，烏魯木齊多個(gè)小時(shí)降水強(qiáng)度超過(guò)2.0 mm/h，覆蓋北疆沿天山一帶的TBB均＜-56 ℃，其中 11 日 00：00—11：30，TBB 最低，強(qiáng)度最強(qiáng)（TBBmin=-64℃，云頂亮溫均＜-56℃），時(shí)間最長(zhǎng)（持續(xù)11.5 h，降水強(qiáng)度 2.0 mm/h），新疆境內(nèi)TBB＜-56℃面積超過(guò)4個(gè)緯距×2個(gè)經(jīng)距范圍，4：30—5：00，TBB＜-64 ℃區(qū)域約 1個(gè)緯距×2個(gè)經(jīng)距范圍（圖7b）。（3）第3個(gè)中β尺度云團(tuán)。沿東北方向移動(dòng)，云團(tuán)自西南向東北移動(dòng)，影響北疆的時(shí)間也較長(zhǎng)，11日 15：30—12日 1：00的約 10 h影響北疆，由于TBB最低值為-56℃（圖7c），降雪強(qiáng)度也明顯弱于第2個(gè)中β尺度云團(tuán)，最大降雪強(qiáng)度1.0 mm/h。

以上分析還可看出，3個(gè)中β尺度云團(tuán)移過(guò)暴雪區(qū)上空，暴雪出現(xiàn)在中尺度云團(tuán)邊緣TBB等值線梯度最大處或云團(tuán)合并的地方，此次暴雪過(guò)程TBB≤-64℃云團(tuán)在沿天山上空維持 3～4 h，TBB≤-56℃云團(tuán)持續(xù)10 h以上，較趙俊榮[15]得出新疆阿勒泰地區(qū)暖區(qū)降雪的最低TBB值偏低4～6℃，持續(xù)時(shí)間也更長(zhǎng)。

紅外衛(wèi)星云圖TBB移動(dòng)方向、最低值大小和持續(xù)時(shí)間對(duì)降雪強(qiáng)度和累計(jì)降雪量有較大影響，TBB越低、持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)累計(jì)降雪量和降雪強(qiáng)度都較強(qiáng)，TBB大小對(duì)降水強(qiáng)弱具有一定預(yù)示作用，TBBmin＜-56℃區(qū)域可能出現(xiàn)較強(qiáng)降雪，最大小時(shí)降水強(qiáng)度可能＞2 mm·h-1，5 min降雪強(qiáng)度＞3 mm的概率較大。

6 結(jié)論

圖6 12月11日08時(shí)北疆850 hPa垂直速度場(chǎng)（a）和烏魯木齊上空散度—高度時(shí)間剖面（b）

圖7 12月10—11日FY2紅外云圖云頂亮溫/℃

（1）2015年12月發(fā)生在新疆大面積暴雪是一次極端強(qiáng)天氣過(guò)程，環(huán)流形勢(shì)、高低空配置、水汽輸送、地形影響與新疆大降水研究成果[1-3]吻合，高低空三支急流是大尺度上升運(yùn)動(dòng)維持和水汽輸送、輻合的重要系統(tǒng)，此次極端暴雪過(guò)程中環(huán)流經(jīng)向度大、低槽南伸明顯、槽前偏南風(fēng)強(qiáng)、低槽移動(dòng)緩慢等特點(diǎn)是導(dǎo)致極端暴雪發(fā)生的基本環(huán)流特征。

（2）此次暴雪過(guò)程存在3條水汽輸送路徑，以西北轉(zhuǎn)西南路徑的水汽輸送貢獻(xiàn)最大，輸送時(shí)間最長(zhǎng)（114 h）、厚度最厚（525 hPa），西南路徑和西北轉(zhuǎn)西南路徑在中層疊加出現(xiàn)，水汽輸送和輻合主要出現(xiàn)在700～850 hPa，輸入北疆的水汽輸送長(zhǎng)時(shí)間維持在 1～3 g·（cm·hPa·s）-1。低層水汽輸送向高層發(fā)展并向低層延伸，暴雪區(qū)上空的水汽輻合經(jīng)歷了從低層發(fā)展，東移過(guò)程中水汽輻合層抬升、強(qiáng)度加強(qiáng)，最強(qiáng)降水出現(xiàn)前水汽輸送和輻合最強(qiáng)，當(dāng)水汽輸送和輻合層降低、強(qiáng)度減弱，最強(qiáng)降水開(kāi)始。

（3）天山地形的強(qiáng)迫抬升作用明顯，低層700 hPa以下偏西氣流進(jìn)入北疆后轉(zhuǎn)為偏北氣流并增強(qiáng)為偏北急流，偏北急流遇天山地形阻擋形成強(qiáng)迫抬升，天山北坡低層輻合和高層輻散的垂直結(jié)構(gòu)使上升運(yùn)動(dòng)發(fā)展和維持，水汽迅速聚集和抬升，低層冷墊進(jìn)入北疆有利于中層西南暖濕氣流向北輸送，這些構(gòu)成了此次極端暴雪形成的重要機(jī)制。

（4）受下游高壓脊阻擋高空槽移動(dòng)緩慢、衛(wèi)星云圖3條中尺度云帶不斷東移持續(xù)影響北疆致使降雪長(zhǎng)時(shí)間維持，導(dǎo)致極端暴雪的發(fā)生。

致謝：中央氣象臺(tái)馬學(xué)款首席預(yù)報(bào)員對(duì)本文的悉心幫助和指導(dǎo)！