湖南一次雨雪天气降水相变的环境条件与双偏振雷达特征分析.pdf

唐明晖,俞小鼎,王青霞,等.2023.湖南一次雨雪天气降水相变的环境条件与双偏振雷达特征分析J.暴雨灾害,42(3):293-302.TANGMinghui,YU Xiaoding,WANG Qingxia,et al.2023.Analysis on environmental conditions and dual-polarization radar characteristics of thephase transformation of precipitation in a rain and snow event in Hunan J.Torrential Rain and Disasters,42(3):293-302(in Chinese).doi:10.12406/byzh.2022-065湖南一次雨雪天气降水相变的环境条件与双偏振雷达特征分析唐明晖1,2，俞小鼎3，王青霞1,2，王起唤4，胡媚1,2(1.湖南省气象台，长沙 410118；2.气象防灾减灾湖南省重点实验室，长沙 410118；3.中国气象局气象干部培训学院，北京 100081；4.湖南省怀化市气象局，怀化 418000)摘要：基于常规气象观测资料、NCEP再分析资料以及长沙双偏振雷达、风廓线雷达资料，对湖南2021年12月下旬一次雨雪天气过程降水相态转变的大气环境条件和雷达双偏振特征进行分析，得到以下结论：(1)降雪前干层消失，湿层增厚，整层湿球温度低于0，逆温层下冷垫的饱和层结对雪花丛集增长有利，有利于降雪增强。(2)湘中及以北地区位于700 hPa西南急流出口区，600800 hPa强烈水汽辐合和中低层强上升气流为暴雪过程提供充足水汽。(3)25日夜间长沙出现间歇性小雨(雪)和多次短波槽过境密切相关；26日上午西南风转为偏西风导致长沙降雪出现短时减弱；冷垫上西南暖湿气流增强时段、冷垫内东南风转为东北风时段，分别对应26日长沙降雪两个峰值。(4)不同相态降水时段相关系数(CC)、差分反射率(Zdr)、水平反射率因子(Zh)有一定差异，双偏振产品对本次雨雪天气过程中降水相态转变的识别有一定指示作用。(5)低层“零速度线”成直线且有风速辐合特征，西南急流核增强、向下扩展等特征预示暖湿气流在冷垫之上的动力爬升增强，降雪得以长时间维持、且强度增强；而随着径向速度风场辐散特征出现，降雪逐渐减弱。关键词：雨雪天气；降水相变；双偏振雷达；相关系数；差分反射率；水平反射率因子；风廓线雷达；零速度线中图法分类号：P415.2文献标志码：ADOI:10.12406/byzh.2022-065Analysis on environmental conditions and dual-polarization radar characteristics ofthe phase transformation of precipitation in a rain and snow event in HunanTANG Minghui1,2,YU Xiaoding3,WANG Qingxia1,2WANG Qihuan4,HU Mei1,2(1.Hunan Meteorological Observatory,Changsha 410118;2.Meteorological Disaster Prevention and Reduction Key Laboratoryof Hunan Province,Changsha 410118;3.China Meteorological Administration Training Center，Beijing 100081;4.Huaihua Meteorological Bureau of Hunan Province,Huaihua 418000)Abstract:Based on the conventional meteorological observation data,the NCEP reanalysis data,the dual-polarization radar data,wind profiler radar data,and other datasets,the environmental conditions and dual-polarization radar characteristics of the phase transformation ofprecipitation in a rain and snow event in Hunan in late December 2021 is studied.The results are as follows:(1)The disappearing of dry layer,the thickening of wet layer,the whole-layer wet bulb temperature below 0,and the saturated stratification in the cold pad under the inversion layer before the snowfall favored the further cluster growth of falling snowflakes,resulting in the further enhancement of snowfall.(2)That the southwest jet exits at 700hPa and the strong water vapor convergences at 600-800 hPa,combined with the significant vertical updraft at the middle and lower layers,provided sufficient moisture for the snowstorm.(3)The intermittent light rain(snow)in the evening of the25th is closely related to the transit of short-wave trough frequently.In the morning of the 26th,the southwesterly wind turned to the westerlywind,which led to a short-term weakening of snowfall in Changsha.Furthermore,the warm-humid southwesterly flow strengthened over thecold pad,and the southeast wind in the cold pad turned to the northeast wind,which corresponded to the two peaks of snowfall in Changshaon the 26th.(4)There are certain differences in the correlation coefficient(CC),differential reflectance(Zdr),and horizontal reflectance factor(Zh)of different phases of precipitation.The dual-polarization products have a certain indication effect on the identification of rain and snowphases of this case.(5)The low-level“zero-velocity-level”is straight,and has the characteristics of wind-speed convergence,enhancedsouthwest jet core,and downward extension,etc.,indicating that the dynamic climbing of warm-humid airflow over the cold pad would in收稿日期：2022-04-12；定稿日期：2023-02-24资助项目：湖南省科技厅重点研发项目(2019SK2161)；湖南省气象局重点项目(XQKJ17A002)第一作者：唐明晖，主要从事短期预报及预警研究。E-mail:暴雨灾害TORRENTIAL RAIN AND DISASTERSVol.42 No.3Jun.2023第42卷 第3期2023年6月第42卷暴雨灾害引言降雪是我国冬季常见的天气之一，对农业生产、交通运输、电力供应及人民群众生活生产都会造成一定的影响，国内外学者对降雪天气形成机理以及判别阈值指标的研究较多(Li et al.，2010；姚晨等，2018；刘红武等，2020；朱蕾等，2020；张俊兰等，2021)，如许爱华等(2006)、漆梁波等(2012)认为1 000 hPa温度0 可作为固态降水预报依据；李江波等(2009)指出0 层明显下降、地面温度0 左右、1 000 hPa温度低于2 可作为雨雪转换的判据。陈丽芳(2007)研究表明，南方大雪的产生是因低层东北风回流产生的冷平流在华东一带形成冷中心，而北到西北风产生的冷平流降温往往因为降水与降温不同步而无法形成暴雪。刘建勇等(2013)通过数值模拟和热量诊断分析提出，南方降雪的相态转化主要有两种类型，一是受强冷空气影响形成雨转雪或雪，二是冷暖空气对峙形成雨雪反复交替。上述工作主要针对暴雪的成因分析及其相态转化，对一些新探测资料新方法的运用并不多，特别是由于地面观测一般为定时定点，某地具体时刻的降水相态判断一直是难题。而随着天气雷达技术不断发展，我国天气雷达逐步完成双偏振升级改造，保留了普通单极化天气雷达高时空分辨率优势，并可获得差分反射率因子(Zdr)、差分相移率(Kdp)、相关系数(CC)等新的偏振参数独立变量，以上变量能反映降水粒子的大小、密度、形状、空间取向等特征，提供更加全面的降水相态信息(Tyynel and Chandrasekar，2014)，利用这些变量对降水粒子的相态进行分析研究，国内外也取得不少此方面成果(Straka et al.，2000；Zrnic et al.，2001；雍佳和魏鸣，2019；武静雅等，2021)。如杨祖祥等(2019)指出双偏振雷达的融化层产品(ML)和粒子相态分类产品(HCL)对冬季降水粒子的探测和降水相态判定有一定的参考价值，吴杨等(2018)指出Zdr(00.5dB)、Kdp小(0.1 deg km-1)、CC偏大(0.99)等指标可用于降雪的判别。但由于降水风暴结构的差异性、地区差异及仪器误差等因素，以上得出的研究结论是否适用其他地区还需进行验证。2021年12月24日夜间至27日白天湖南出现了一次雨雪天气过程，湘中地区出现大暴雪，省会长沙降雪时间持续20 h。长沙雷达于2021年初完成双偏振升级，对该次过程进行了全时段观测。因此，本文将利用长沙双偏振雷达及高空地面观测数据进行分析，探讨湖南本次暴雪过程的特点及原因，增强雨雪天气过程中预报员对双偏振雷达产品的分析能力，为降水相态、雨雪转化时间的确定提供参考依据，提高暴雪的临近预报预警能力。1 资料说明及天气实况1.1 资料说明本文所用的资料有长沙SA型双偏振多普勒天气雷达、长沙探空站、长沙风廓线雷达资料以及NCEP再分析资料(空间分辨率11，时间分辨率为6 h)和地面国家站资料(含加密人工观测)，其中双偏振雷达海拔高度622 m，扫描模式为VCP21，长沙风廓线雷达海拔高度119 m，600 m以下垂直分辨率为60 m，600 m以上垂直分辨率为120 m。1.2 天气实况2021年12月24日夜间至12月27日白天湖南出现了一次暴雪过程：24日夜间在湘北的华容、安乡、南县等县市出现小雪，其他地区为小雨，25日白天全省转为分散性小雨(图1a)；25日夜间降雪自湘西发展逐渐东扩，其中25日夜间至26日白天为最强降雪时段，湘中及以北大部分地区中到大雪，45个县市区暴雪、11个县市区大暴雪(湘西地区)，怀化国家站出现了特大暴雪(33 mm)(图1b)；26日夜间至27日白天过程减弱，大部分地区为小雪，湘中偏东局地中雪(图1c)。本次暴雪过程造成省内74站积雪，52站(湘中及以北)积雪超过5 cm，32站积雪超过10 cm，怀化市区积雪最厚达22cm。受本次降雪过程影响，紧急转移安置1 690人；倒塌房屋5户14间，直接经济损失1.13亿元。从长沙本次天气过程的雨雪相态演变可知：26日00 00(北京时，下同)开始地面温度降至0 以下(图2红线)，26日01 00开始，降水相态由此前的液态降水转为固态降水，但02 0004 00为间歇性小雪，04 00以后转为持续性降雪，持续时间长达22 h，降雪量达17.2 mm。2 环境条件分析25日08 00(图略)，200 hPa湖南处于高空急流入口区右侧，500 hPa贝湖以西高压脊前偏北气流引导强冷空气南下，横槽前部2045N为明显的负变温区crease,and the snowfall could be maintained for a long time and would increase gradually.However,with the appearance of divergence ofwind field,the snowfall gradually weakened.The findings of this study provide helpful criteria for the development,maintenance,and weakening of snow,which can be applied to the operational work of snowstorm nowcasting and forecasting.Key words:a rain and snow event;the phase transformation of precipitation;dual-polarization radar;correlation coefficient;differential reflectance;horizontal reflectivity factor;wind profile radar;ero-velocity-level294第3期唐明晖，等：湖南一次雨雪天气降水相变的环境条件与双偏振雷达特征分析域，冷平流明显；25日20 00(图略)，冷锋南压至广西中部广东沿海；26日08 00(图略)1 030 hPa线南压至华南沿海一带，地面0 线已南压至南岭山脉，700 hPa层0 线、850 hPa层-4 线南压至湘南，湖南位于南支槽槽前，强盛的西南急流(最大风速大于28 m s-1)输送暖湿空气；26日白天700hPa不断有短波槽过境且湘中及以北位于急流出口区(图略)，为暴雪发生提供了动力条件。2.1 探空资料分析26日01 00以前长沙出现液态降水，01 00以后转为固态降水，因湿球温度综合考虑了气温和湿度信息，较周边环境温度更接近于下降粒子的实际温度，故在降水相态分析中更为有效(Sims and Liu，2015；陈双等，2019)。下文选取长沙25日20 00和26日08 00T-lnp(图3)并结合对应湿球温度、相对湿度(表略)，分析长沙环境条件变化对降水相态转变的影响。25日20 00(图3a)，925hPa以下为偏北风，1000hPa及以上均降至0 以下，地面仅为0.8，1 000700 hPa相对湿度均超过了 90%，-10 到-20 高度有明显干层，不利于降雪发生。26日08 00(图3b)，500 hPa、700 hPa由25 日 20 00 偏西风转为西南风，-10 到图1 2021年12月25日20 00(a)、26日20 00(b)、27日20 00(c)湖南省24 h降水量(单位:mm)红色三角形标注南岳高山站，海拔1 380 m；红色圆点标注长沙双偏振雷达站，海拔高度622 mFig.1 The 24 h precipitation(unit:mm)in Hunan at(a)20 00 BT 25,(b)20 00 BT 26,and(c)20 00 BT 27 December 2021.The location markedwith red triangle is the Nanyue Mountains station,1 380 m above sea level.The location marked with red circle isthe Changsha dual polarization radar station,622 m above sea level109110111112113114E30N2928272625(a)0-1010-2525-5050-1001000-2.52.5-55-1010-2020-3030单位：毫米单位：毫米雨雨雪或雨夹雪109110111112113114E(c)0-1010-2525-5050-1001000-2.52.5-55-1010-2020-3030单位：毫米雨雨雪或雨夹雪109110111112113114E(b)0-1010-2525-5050-1001000-2.52.5-55-1010-2020-3030单位：毫米雨雪或雨夹雪3.02.52.01.51.00.50降水量/mm24-20 25-04 25-12 25-20 26-04 26-12 26-20 27-0486420-2-4气温/雨雪气温0线时间/(日-时)图2 2021年12月24日20 0027日08 00长沙站逐小时降水量(单位：mm)及2 m气温(单位：)变化图Fig.2 Precipitation(unit:mm)and 2 m temperature(unit:C)at Changshastation from 20 00 BT 24 to 08 00 BT 27 December 2021-90-80-70-60-50-40-30-20-10010 202002503004005006007008509251 000湿度(相对湿度80%)温度对数压力图测站：长沙市(57687)21年12月25日20时温度对数压力图测站：长沙市(57687)21年12月26日08时2002503004005006007008509251 000-90-80-70-60-50-40-30-20-10010(a)(b)湿度(相对湿度80%)p/hPaT/T/p/hPa图3 2021年12月25日20 00(a)、26日08 00(b)长沙站T-lnp图Fig.3 T-lnp of Changsha station at(a)20 00 BT 25 and(b)08 00 BT 26 December 2021295第42卷暴雨灾害-20 高度干层消失，5001 000 hPa相对湿度超过了95%，大气处于饱和状态，湿层(相对湿度大于80%)扩展到350 hPa(8.3 km)，湿球温度为-35.6，非常有利于冰晶、雪花形成；850 hPa由25日20:00东南风转为东北风，925 hPa以下偏北风达到12 m s-1，说明低层冷垫进一步增厚，整层湿球温度低于0，气温降至-2.5，为暴雪提供了极有利的温度条件。7001 000 hPa有弱冷性逆温层，使得逆温层以上高度产生的降雪经过逆温层以下饱和层时增加雪花的丛集，利于降雪进一步加强；同时由于7001 000 hPa有逆温层存在，饱和情况下具有相对高的水汽混合比，在较强西南风作用下，逆温层以上输送大量水汽，短波槽过境提供有利动力抬升条件，进而导致暴雪发生。2.2 水汽条件分析充沛的水汽是产生暴雪的条件之一(崔慧慧等，2019)。本次过程中低层受到强冷空气南下影响，850 hPa及以下以偏东北气流为主，形成深厚冷垫，600750 hPa以旺盛的暖湿气流为主，形成主要水汽通道(杜佳等，2019)，700 hPa风场显示水汽主要来自孟加拉湾、部分来自南海(图略)。25日20 00前，700 hPa湖南以较为平直的偏西气流为主，上游云南至贵州一带为西南风(风速10 m s-1左右)。25日20 00，700 hPa风速增大，上游已形成西南急流(急流中心风速达16 m s-1)，湖南上空的偏西气流出现了偏南分量，转为弱的西南气流，湘西处于西南急流出口区(图4a)；湘黔渝交界处出现了水汽通量散度辐合中心，比湿达到45 g kg-1，急流出口处与水汽通量散度辐合大值区的叠加，为25日夜间湘西出现的暴雪天气提供了有利的水汽条件。25日夜间至26日白天，西南急流较前期进一步加强，并且急流核东移。26日14 00(图4b)，急流中心增强到20 m s-1，位置东移至广西湘南一带，湘中及以北处于急流出口区，同时水汽通量散度大值区也较前期加强，在贵州出现两个大值中心，湘中一带也存在一个水汽通量散度大值区，达-210-7g cm-2 hPa-1 s-1；强急流出口辐合处配合旺盛的水汽辐合中心，为湘中及以北地区带104106108110112114116E30N282624104106108110112114116E0-0.5-1.0-1.5-2.0-2.5-3.0-3.530N2826242003004005006007008009001 00025-0825-2026-0826-2027-0827-2024252627282930313233N90807060504030(a)(b)(c)(d)0-0.5-1.0-1.5-2.0-2.5-3.0-3.50-0.5-1.0-1.5-2.0-2.5-3.0-3.52003004005006007008009001 000时间/(日-时)图4 2021年12月25日20 00(a)与26日14 00(b)700 hPa风场(风羽，单位：m s-1)、比湿(等值线，单位：g kg-1)、水汽通量散度(色斑，单位：10-7 g cm-2 hPa-1 s-1)综合图，以及25日08 0028日02 00长沙站水汽通量散度(色斑，单位：10-7 g cm-2 hPa-1 s-1)和v20w合成风场(风羽，单位：m s-1)的时间高度剖面图(c)，与26日14 00沿113E相对湿度(色斑，单位：%)和比湿(等值线，单位：g kg-1)的经向剖面图(d)Fig.4 Comprehensive charts of wind field(wind barb,unit:m s-1),specific humidity(contour,unit:g kg-1)and water vapor flux divergence(color-filled contour,unit:10-7 g cm-2 hPa-1 s-1)at 700 hPa at(a)20 00 BT 25 and(b)14 00 BT 26,and(c)the temporal vertical profileof the water vapor flux divergence(color-filled contours,unit:10-7 g cm-2 hPa-1 s-1)and the v20w synthetic wind field(unit:m s-1)of the Changsha station from 08 00 BT 25 to 02 00 BT 28,and(d)the Meridian vertical profile of the relative humidity(color-filled contours,unit:%)and specific humidity(contours,unit:g kg-1)along 113E at 14 00 BT 26 December 2021气压/hPa气压/hPa296第3期唐明晖，等：湖南一次雨雪天气降水相变的环境条件与双偏振雷达特征分析来较25日夜间更为有利的水汽条件。选取长沙站作水汽通量散度和风场的时间垂直剖面(图4c)：25日20 00前，长沙站仅低层有一定的水汽通量散度辐合，且低层以偏北风为主，垂直分量偏弱；25日20 00后，700 hPa出现明显水汽辐合中心；26日08 00，700 hPa水汽辐合进一步加强；600800 hPa及以上的经向风分量出现偏南风，垂直速度分量较前期明显增大，利于低层水汽不断向上输送；26日14 00，600800 hPa水汽通量散度辐合更加明显，出现了两个辐合中心，西南急流和垂直上升速度也进一步加强，达到此次暴雪过程的最佳水汽输送条件，与26日长沙第二个降雪峰值相对应(图2)。从26日14 00相对湿度和比湿的垂直剖面(图4d)可以看出：30N以北低层上空有一明显湿度锋区，配合低空至地面冷空气形成冷垫；而29N以南从地面至高空300 hPa左右，有一深厚暖湿舌在冷垫上向北爬升，干冷与暖湿的交汇对此次暴雪过程起到有利作用。26日夜间，随着水汽辐合和垂直上升速度的减弱，雨雪过程亦随之减弱并趋于停止。2.3 动力条件分析从雨雪相态演变(图2)可知，26日长沙04 00以后转为持续性降雪，期间雪量呈现“先增强、减弱、再增强、减弱”特征，下文结合长沙风廓线雷达资料和逐小时降水量进行分析，以揭示长沙降雪量变化对应的动力抬升特征。从12月25日08 0027日08 00长沙风廓线雷达水平风时间-高度剖面图(图5)可看出:25日20 00前，3.0 km高度(图5a黑框线)以上几乎没有风数据资料，2.03.0 km高度为西北风(图5a黑框线)，表明该高度层有一定的冷空气；25日20 00后2.53.5 km高度由20 00以前西北风为主(图5a)逐渐演变成西南风为主(图5b)，说明中低层水汽条件有所改善；25日20 0026日04 00(图5b红色三角形)时段有三次“西北风向西南风”转化(图 5b 短曲线)，说明不断有短波槽过境。因此推断短波槽波动过境导致动力抬升条件不断变化，25日夜间长沙出现间歇性小雨(雪)。26日04 00开始(图5b红色三角形)，长沙进入持续性降雪时段，2.5 km以上西南风厚度向上伸展(图5b黑色虚线箭头)，其中4.3 km以上西南风达到了20 m s-1以上，随着冷垫以上西南暖湿急流增强，动力条件得到进一步增强，长沙出现第一个降雪峰值(图2，3 h雪量达到5.2 mm)。26日10 0013 00，降雪减弱(3 h降雪量为1.5 mm)，发现该时间段3.04.5 km高度(图5c5 5005 0004 5004 0003 5003 0002 5002 0001 5001 00050005 5005 0004 5004 0003 5003 0002 5002 0001 5001 0005000(a)(b)(c)(d)高度/m高度/m时间/(日-时)26-08 26-10 26-12 26-14 26-16 26-18 26-2026-20 26-22 27-00 27-02 27-04 27-06 27-0825-08 25-10 25-12 25-14 25-16 25-18 25-2025-20 25-22 26-00 26-02 26-04 26-06 26-08时间/(日-时)时间/(日-时)时间/(日-时)图5 2021年12月25日08 0020 00(a,降雨时段)、25日20 0026日08 00(b,雨转雪时段，红色三角形为进入持续性降雪时间点)、26日08 0020 00(c,降雪时段，红色三角形为2.0 km以下的东南风转为东北风时间点)、26日20 0027日08 00(d,降雪减弱时段)长沙雷达风廓线图Fig.5 Horizontal wind time-altitude profile of wind profile radar in Changsha from(a)08 00 BT to 20 00 BT 25(prophase of the snowfall),(b)20 00 BT 25to 08 00 26(snowfall period,the red triangle represents the starting point of continuous snowfall period),(c)08 00 BT to 20 00 BT 26(snowfall period,the red triangle represents the time point when the southeast wind below 2.0 km turns to thenortheast wind),and(d)20 00 BT 26 to 08 00 BT 27 December 2021(period of snowfall weakening)297第42卷暴雨灾害黑正方形框)由西南风转为偏西风，但偏西风仅维持了1.5 h左右，11 30左右再转为西南风，推断此时间段3.04.5 km高度的水平风向的变化(转为偏西风)和对应降雪量减弱相关。26日12 00(图5c红色三角形)前后，2.0 km以下由东南风转为东北风(图5c黑矩形框)，冷垫内明显东北气流有利于暖湿气流在冷垫上爬升；长沙出现第二个降雪峰值(图2)，3h降雪量达到了4.6mm，小时降雪量达到了2.4 mm。26日20 00以后(图5d)2.5 km以上转为西北风为主，2.5 km以下为偏东风(图5d黑色虚线)，水汽输送条件下降，长沙降雪明显减小并逐渐停止。可见，风廓线雷达水平风演变从时空分布上揭示了长沙降雪过程的增强、减弱、再增强、减弱时水平风的变化特点。3 雨雪天气双偏振雷达特征分析双偏振雷达通过水平和垂直偏振波对大气中的粒子进行探测并对比分析，判断大气中粒子的形状和相态，对判断雨雪的类型和强度等有较大帮助(程周杰等，2009)。若大气中的水凝物粒子为雨滴、干雪等水平和垂直尺寸差距较小的粒子时，CC值较大，大多高于0.99；反之，若大气中的水凝物粒子为大冰雹或混合相态粒子等水平和垂直尺寸有一定差距的粒子，则CC值较小，通常小于0.98，甚至小于0.90。在特定的环境下，根据探测区域内粒子的水平和垂直尺寸不同，辅以其他观测数据，可判断粒子属性并推断融化层高度。此外，冰晶和较大的液滴相比，Zdr值较小，而混合相态的Zdr值较大(Ryzhkov and Zrnic，2019；杨祖祥等，2019)。3.1 降雨阶段双偏振雷达特征分析长沙24日夜间至25日白天降水相态为雨、25日夜间受弱波动影响有降水发生(图2)：26日01 00以前为液态降水，01 00转为固态降水(纯雪)，下文将重点对长沙降雨阶段(26日01 00以前)、降雪阶段进行分析，以揭示双偏振雷达回波在降水不同相态阶段的差异。图6a为25日02:21 0.5仰角水平反射率因子图，回波强度为中等(2535 dBz)，最强达到了45 dBz，Zdr产品(图6b)上，对比而言，较强dBz对应有较高的Zdr(12 dB)、弱dBz对应有较弱的Zdr(0.21 dB)。从地面实况数据可知 25 日 01 0004 00 降雨量为 2.5 mm(图2)，相对在冬季而言，3 h降雨还是比较明显，对该时段影响长沙地区达到35 dBz水平反射率因子进行统计，发现达到了7个体扫，说明超过35 dBz回波对应相对较大的液滴。沿图6a中黑线所在位置作垂直剖面(图dBdB-5-05101520253035404550556065dBz-5-05101520253035404550556065dBz00.10.30.50.60.70.80.850.90.920.940.950.960.970.980.991.01212015105050100150193(d)(a)(b)212015105050100150193(c)-4-3-2-100.20.50.811.522.533.545高度/km距离/km距离/km图6 2021年12月25日02 21长沙雷达0.5仰角水平反射率因子Zh(a，单位：dBz)、差分反射率Zdr(b,单位:dB)以及沿图6a实线AB所作水平反射率因子Zh剖面(c，单位：dBz)、相关系数CC剖面(d)Fig.6(a)The horizontal reflectivity factor(unit:dBz),(b)differential reflectivity Zdr(unit:dB),(c)the horizontal reflectivity profile(unit:dBz)taken along thesolid line AB in Fig.6a and(d)correlation coefficient CC from Changsha radar on 0.5 elevation angle at 02 21 BT 25 December 2021298第3期唐明晖，等：湖南一次雨雪天气降水相变的环境条件与双偏振雷达特征分析-505101520253035404550556065dBz-4-3-2-100.20.50.811.522.533.545dB-5-05101520253035404550556065dBz00.10.30.50.60.70.80.850.90.920.940.950.960.970.980.991.01(a)(b)(c)(d)050100140212015105050100140212015105高度/km距离/km距离/km图7 2021年12月26日14 01长沙雷达0.5仰角水平反射率因子Zh(a，单位：dBz)、差分反射率Zdr(b，单位：dB)以及沿图7a实线AB所作水平反射率因子Zh剖面(c，单位：dBz)、相关系数CC剖面(d)Fig.7(a)The horizontal reflectivity factor(unit:dBz),(b)differential reflectivity Zdr(unit:dB),(c)the horizontal reflectivity factor profile(unit:dBz)alongthe solid line AB in Fig.7a and(d)correlation coefficient CC profile on 0.5 elevation angle at 14 01 BT 26 December 20216c)，0.51.5 km高度水平反射率因子较大(4045dBz)，图6c中双红线标出区域为一条回波超过30 dBz的水平亮带，反映了融化层亮带特性(杨祖祥等，2019)；对应0.51.5 km高度区域CC产品有一条低值带(图6d中双红线标出区域)，CC值在0.80.9，由于冬季的水汽条件和上升运动相对夏季较差，降水过程无法形成大水滴或冰雹等尺寸较大的粒子，不同相态粒子混合导致CC偏低，和融化层对应。1.5 km高度以上CC值较大，大部分为0.99。3.2 降雪阶段双偏振雷达特征分析3.2.1 偏振参量Zh、Zdr、CC分析25日白天随着冷空气不断补充南下，湖南气温持续下降，25日夜间湘北开始出现小雪且降雪区域逐渐南扩，26日04 00后长沙持续降雪时间为22 h。图7a为14 01 0.5仰角水平反射率因子Zh图，反射率因子值较前期降低，回波表现为丝缕状纹理结