2021年山东一次罕见区域性“雷打雪”天气成因分析.pdf

Aug.20232023年8 月METEORSCIENCEANDTECHNOLOGY562第5 1卷第4 期Vol.51,No.4象技科2021年山东一次罕见区域性“雷打雪”天气成因分析王宁1，2杨学斌2杨成芳1,3（1山东省气象防灾减灾重点实验室，济南2 5 0 0 31；2 山东省德州市气象局，德州2 5 30 0 0；3山东省气象台，济南2 5 0 0 31）摘要禾利用气象观测资料、雷电定位资料、ERA5再分析资料和双偏振雷达资料，分析了2 0 2 1年11月6 一7 日发生在山东西北部一次极端“雷打雪”天气过程。结果表明：雷暴和降雪出现在冷锋后部15 0 km以外，属于冬季冷锋型高架对流。雷电维持时间和出现频数与降雪量有较好的对应关系。环流形势具有下冷上暖的特点，低层为冷锋后的冷层，8 0 0 hPa附近为西南暖湿气流形成的暖层。西南低空急流和东北风超低空急流异常强盛，不仅提供了有利于对流产生的充足水汽，也使得深层垂直风切变达到6.7 X10-3s-1。“雷打雪”发生前，鲁西北地区上空大气具有对流不稳定，随着冷空气侵人，冷垫逐渐增厚，鲁西北上空锋面附近具有条件对称不稳定，8 0 0 hPa中尺度低涡在逆温层之上触发了对流，产生雷电。通过双偏振雷达产品可以看到，雷打雪发生时，站点周围存在明显的2层回波，一10 层高度（约为6 0 0 hPa)冰相粒子浓度较大，可能是雷电机制之一。关键词雷打雪；高架雷暴；条件对称不稳定；双偏振雷达中图分类号：P446D0I:10.19517/j.1671-6345.20220286文献标识码：A引言秋冬季节中高纬地区大气中水汽含量偏少，不利于发生对流性天气，降水多以稳定性降水为主，雷暴在具备充足水汽的海岸附近或者大湖周围发生的概率较大。华北内陆发生“雷打雪”天气较为少见，因其伴有强降雪（6 h降水量10 mm）、雷电、大风、冰電等天气现象，容易造成人员伤亡和财产损失。早在1990 年，王仁侨等2 对雷打雪现象进行分析，认为7 0 0 hPa低涡前部西南气流爆发性增暖增湿，覆盖在8 5 0 hPa冷空气之上，形成了潜在不稳定，是雷打雪天气成因。丁栋生等3研究指出8 5 0hPa存在强逆温层，中高层出现不稳定能量，是春季出现对流性天气的主要征兆之一。近年来，我国学者对于“雷打雪”天气个例展开大量研究，对“雷打雪”天气中尺度特征诊断分析取得了一系列成果1,4-6 。孔凡超等7 对华北冷季出现的一次雷暴和暴雪共存的天气成因分析表明，这是发生在冷空气堆上的高架雷暴。刘晓岳等8 对半干旱区一次“雷打雪”成因分析发现，兰州“雷打雪”是青藏高原地区的地基雷暴移动到较低海拔冷垫之上形成的高架雷暴。以上研究都表明“雷打雪”与高架对流关系密切。我国高架对流研究起步较晚，盛杰等9 对中国南方冬季高架对流的统计特征和相应的对流天气进行了分析。俞小鼎等10 1通过分析3个不同不稳定机制导致的中国冷季高架对流个例，给出高架对流的判别标准，揭示了不同类型高架对流在环流背景、雷达特征、天气类型、形成机制方面的特征以及它们的异同点。刘洲洋等11进一步对泛华北地区的冷季高架对流时空分布特征、锋面环境特征以及不稳定机制进行分析，发现河南中北部、山东西部、河北南部为冷季高架对流多发区。郑丽娜等12 将山东“雷打雪”事件按形成机制分为暖平流型和海效应型，其中山东内陆地区出现“雷打雪”为暖平流型。2021年11月6 一7 日，超强寒潮影响山东，山东迎来“初雪”，其中鲁西北地区总降雪量达暴雪，局http:/气象科技mtup/www.qxkJ.het.cht家科技山东省自然科学基金项目（ZR2022MD095）、山东省气象局科研项目（SDYBY2021-09）共同资助作者简介：王宁，女，198 9年生，硕士，工程师，主要从事中短期天气预报研究，Email：w a n g n 2 0 16 16 3.c o m收稿日期：2 0 2 2 年7 月8 日；定稿日期：2 0 2 3年4 月11日*通信作者，Emailcf_563王宁等：2 0 2 1年山东次全见区域性：气成因分析第4 期部大暴雪，同时伴有较强的闪电发生，31站日降水量突破11月历史极值，是一次极端天气事件。在本次过程中，数值模式对于2 4 h降雪量预报较为准确，但未能准确预报雷电，这是由于业务数值模式的对流参数化方案中，通常假定深厚湿对流都是基于地面的，并不能预报出高架对流的形成和发展，很容易造成高架对流漏报10 。郑丽娜等12 统计2 0 0 6 一2015年10 年间山东出现的35 次“雷打雪”天气事件中，暖平流型出现11次，占总次数的1/3，这反映了山东内陆地区冬季高架雷暴出现较少，预报员对此类事件缺乏预报经验。本文利用气象观测资料、雷电定位资料、双偏振雷达资料和ERA5（0.12 5 X0.125）逐时再分析资料，从天气背景、物理机制、双偏振雷达特征几个方面分析本次暴雪过程，探讨发生“雷打雪”的物理机制，为今后同类天气事件的分析和预报提供有价值的参考。1天气实况1.1降水概况2021年11月6 7 日，山东出现大范围降水天气过程，其中鲁西北出现暴雪天气。由于前期气温较高，6 日夜间鲁西北地区先是普降大雨，随着强冷空气开始影响，自西北向东南降水相态逐渐转为降雪，7 日0 5：0 0 冀鲁交界处开始转为降雪，0 8:0 0 济南转雪，东营和滨州位于鲁西北东部沿海，冷空气影响较晚，7 日中午转为雪，下午降雪结束，降雪持续时间约9h，最大小时降雪量为8.1mm，10:0 0 一11：0 0 出现在济南长清。据统计，鲁西北2 0 站日降水量超过5 0 mm，其中最大日降水量出现在东营垦利，为7 5.5 mm，31站日降水量突破11月历史极值。鲁西北、鲁中等地出现积雪，最大积雪深度出现在德州,为2 0 cm(图1a)。40N(a)cm38N19173715381311367365335134115116117118119120121122E114116118120122E图12021年11月6 日2 0：0 0 至7 日2 0：0 0 山东省降水量（等值线，单位：mm）、积雪深度（阴影）（a）和闪电分布（十：正闪，一：负闪）（b）1.2闪电概况利用山东省闪电定位仪数据得到闪电空间分布（图1b），可以看出本次暴雪过程中鲁西北和鲁中地区出现“雷打雪”天气现象。闪电主要分布在冀鲁交界、鲁西北、鲁中一带，与暴雪落区高度吻合。正闪分布在德州、衡水一带，其他地区负闪较多。从闪电情况统计来看（表1），通过对比各站点的闪电出现时间与雨雪转换时间发现，闪电均发生在降雨转为降雪后，俗称“雷打雪”，且闪电主要集中出现在降水量较大时段。德州、沧州、济南闪电持续较长，其中德州达7 h，而滨州、淄博仅维持几十分钟；德州、济南出现闪电频数最多，分别为8 次、5 次，而这2 个站点积雪深度最大，可见闪电维持时间和出现频数与降雪量也有较好的对应关系。进一步分析发现，降雪过程中正负闪占比接近1：1，强度均较强，多地出现雷电灾情报告，但闪电密度与夏季相比小很多。表12021年11月7 日山东省闪电情况统计正闪 正闪负闪负闪闪电起止雨转雪总闪数占比强度占比强度时间时间次%10kA%10kA德州05:2212:1505:0083868.8962-99.53聊城06:1108:2005:0040100-73.83衡水07:0308:0004:004100101.830沧州07:0312:5504:0025066.5250-127.61济南09:5913:0609:0054045.6760-117.23滨州13:0613:1411:0025057.3350-79.66淄博13:0613:3311:00250126.6450-50.12564第5 1卷象科技2环流背景2.1环流形势11月5 日，乌拉尔山阻塞高压崩溃，脊前横槽在旋转南下过程中不断加深，横槽南端逐渐与北方冷空气分离，在河套地区切断成深厚低涡，5 0 0 hPa温度场配合一32 冷中心。地面有冷高压，高压中心气压为10 5 0 hPa，高压前部冷锋气压梯度大（图略）。6日2 0：0 0（图略），5 0 0 hPa低槽位于河套西部，山东处于7 0 0 hPa槽前正涡度平流区，有利于低层减压，地面垂直运动发展，自西南向东北开始出现降水。7 日0 8:0 0（图2 a），5 0 0 h Pa 低槽移动到河套地区并加深出现闭合中心，前部高压脊发展强盛，700hPa槽前西南气流不断增强，槽前山东上空西南低空急流强度达2 2 ms-1。8 5 0 h Pa(图2 b)山东为高压前部倒槽控制，槽线位于鲁中北部，8 5 0 hPa、925hPa东南风气流达到12 ms-1，西南急流和东南急流形成了两条深厚的水汽输送带，输送大量暖湿气流到山东地区，为暴雪提供充足水汽条件。7 0 0 hPa锋区等温线密集，锋后西北风达16 ms-1，与锋区交角接近90，有明显冷平流，冷暖气流在鲁西北上空强烈交汇，使得对流层中低层斜压性增强，有利于增大层结不稳定度。从地面气压场来看，6 日2 0：0 0，冷锋位于天津一石家庄一带，山东处于锋前，降水性质为雨。23：0 0，冷锋南下到冀鲁交界，鲁西北受冷空气影响，地面开始转北风。7 日0 5：0 0 冷锋移动到泰安一淄博一带，鲁西北转为降雪。0 8：0 0（图2 c)高压中心为1052hPa，高压前气压梯度很大，冷锋后出现9级西北大风。17:0 0 鲁西北转为7 0 0 hPa槽后，降水基本结束。从冷锋和雨雪分界线位置来看，在锋面附近降水相态为雨，锋后10 0 15 0 km由雨转为雨夹雪，锋后15 0 km以外即转为纯雪。降雪区位于冷锋后部15 0 km以外，7 0 0 hPa槽前。65N55Nms155324528452420163535127102525708090100110120130140E8090100110120130E10-5Ks-160N30010251025180-109010904001035140501035500100606000452040-1025700-20110120E-6010208003020N-100900021015-140-101000-1802000:0006:0012:0018:0000:0006:0012:0018:008090100110120130140E11-0611-07时间（UTC)图22021年11月7 日0 8：0 0 5 0 0 hPa位势高度（黑线，单位：dagpm）、温度（红线，单位：）和7 0 0 hPa上大于等于12 ms-1的风速区（填色）（a），8 5 0 h Pa 温度（红线，单位：）和风场（风羽）（b），海平面气压场（等值线，单位：hPa）（c)以及6 一7 日德州站（37.5 N，116.32 E)温度平流（填色）和风场时空演变（风羽）（d)（图a、b、c 中黑色圆点代表德州站）565王宁等：2 0 2 1年山东次全区城性气成因分析第4 期通过ECMWF（ERA 5)0.12 5 X0.12 5 逐小时全球再分析资料给出以德州站为代表的鲁西北上空的温度平流和风场时空演变（图2 d），可以看到6 日23：0 0 冷锋过境后，对流层低层出现较强冷平流中心，同时冷空气的厚度不断增加，冷空气之上的偏南风也明显增大，并在8 0 0 hPa附近出现暖平流中心。本次过程环流形势的特点是低层为冷锋后的冷层，800hPa附近为西南暖湿气流形成的暖层，为暖平流型“雷打雪事件12 2.2探空分析从章丘6 日2 0：0 0 探空图可知（图3a），8 5 0 h Pa以下是倒槽东部的东南风，7 0 0 hPa以上为西风槽前西南风，整层风速较小，风向随高度顺转，有暖平流，6 0 0 hPa以下为饱和区，对流层中层有明显干区。7 日0 8：0 0（图3b），92 5 8 0 0 h Pa 是逆温层，逆温层以下是一个一直扩展到地面的冷垫，冷垫靠近地面的温度是一3，而逆温层之上气温为2 左右，逆温温差为5，湿球温度0 层位于8 0 0 hPa。通过ERA5再分析资料分析德州站上空温度演变（图3c)可以看到，6 日2 3:0 0 后冷空气开始人侵对流层低层，6 日2 3：0 0 至7 日0 6：0 0 内92 5 8 0 0 hPa形成了一个高于0 的暖层。这表明空中有液相粒子，地面为冰相粒子，冰相和液相粒子的混合有利于雷暴云的起电作用1。8 0 0 hPa和5 0 0 hPa温差达18，具有较强的热力不稳定。7 0 0 hPa以上西南风风速增大到2 2 ms-1，随着强冷空气的入侵，8 0 0 hPa至地面风向转为偏北风，风速达到12 ms-1,06 k m垂直风切变达到6.7 10-3s-1,说明热成风和斜压性都很强。低层强冷空气楔人暖空气的下方，抬升暖空气，触发对流天气，具有明显的冷季高架对流特征。对流层中层显著增湿，有利于出现条件对称不稳定层结。盛杰等9 研究指出，对于高架雷暴而言，500hPa相对湿度没有要求，从干到湿都有分布，也就是说，高架雷暴可以是整层湿或者上干下湿的层结。综上所述，发生在鲁西北的“雷打雪”事件属于冷季高架雷暴。3“雷打雪”形成物理机制分析3.1水汽条件利用ERA5再分析资料给出7 0 0 hPa、8 5 0 h Pa、925hPa三层水汽通量和水平风场，分析发现水汽源地有3个：7 0 0 hPa（图4 a)的西南急流输送来自孟hPa-70-60-50-40-30-20-10010203020080200M(a)温度对数压力圈请站：量丘（5 4 7 2 721年11月0 5 日2 0 时25025057300463009km400400295006km500600600700700YN=52.28502kmgL=3.185092592510001000-80-70-60-50-40-3020-10010 2030hPa-70-60-50-40-30-20-100102020020080(b)温度对数压力圈：章丘（5 4 7 2 7)21年11月0 7 日0 0 时25025030030040030400205006km5006-10%6006007003kmCAPE=5.1700CIN=0.12BLL34WBZ850850K-9.3925二DCSE-17.8692510001000-80-70-60-50-40-30-20-1001020C300-40c-421054000-5500-10-15-10-12-10-12-26600-8-8-2066-25470022-30中2800三-35-40900-845100000:0006:0012:0018:00000:0006:0012:0018:0011-0611-07时间(UTC)图32021年11月6 日2 0:0 0（a）、7 日0 8：0 0（b）章丘探空，以及6 7 日德州站（37.5 N，116.32 E)的温度时空演变（c)加拉湾的暖湿气流；8 5 0 hPa（图4 b）以下的东南急流输送来自东部沿海的水汽；92 5 hPa（图4 c）7 日00:00由东南风转为东北风，风速增大到2 0 ms-1，流经渤海输送来冷湿气流。0 8：0 0 鲁西北最大水汽通量值达到12 gs-1.cm-1.hPa-1,14:00水汽通量大值区逐渐随西南急流东移，鲁西北水汽通量小于566第5 1卷象技科3gs-1cm-1hPa-1,降雪强度明显减小。利用ERA5再分析资料得到鲁西北区域平均水汽通量散度和比湿时空演变（图4 d），6 日2 0：0 0至7 日0 3：0 0，水汽通量辐合集中在8 5 0 hPa以下，辐合中心为一910-8 gs-1.cm-hPa-1，比湿达7.5gkg-1，整层可降水量达30 mm，水汽主要由850hPa以下的东南气流输送。0 3：0 0 一14：0 0，水汽通量辐合中心在8 0 0 hPa附近，90 0 6 0 0 hPa都是水汽辐合区，水汽由7 0 0 hPa西南气流和8 5 0 hPa东南气流共同提供，7 0 0 hPa比湿为4.5 gkg-1，整层可降水量在2 0 mm以上，已经达到了山东地区暴雪的比湿阈值13gs-lcmlhPa-1g.s-l.cmlhPa-14545Nb262624242222404020201818161635143514121210108830306644222525100105110115120125130E100105110115120125130E30ms-130ms-1gs-lcml.hPa-145N300()(d)262422400104002091885001673514660012510470083306800249001210002500:0006:0012:0018:0000:0006:0012:00100105110115120125130E11-0611-0730ms-1时间（UTC)图42021年11月7 日0 5：0 0 7 0 0 hPa（a），8 5 0 h Pa（b），92 5 h Pa（c）水汽通量（填色）和水平风场（箭头）以及67日鲁西北区域（36.5 38 N，115.8 117.5 E)平均水汽通量散度（等值线，单位：10-8 gs-1.cm-2.hPa-1）和比湿（填色）时空演变（d）3.2不稳定条件为分析鲁西北地区大气层结稳定性的演变特征，利用ERA5再分析资料计算了假相当位温（0 s e）和湿位涡（Mpv）。3.2.1假相当位温从假相当位温（Ose）和垂直速度剖面图来看，6日14：0 0（图5 a），4 0 N有等0 se密集区，说明该地区存在锋区，冷空气位于4 0 N以北。36 4 0 N上空8006 0 0 h Pa 附近0 se随高度降低（a0se/ap0），存在对流不稳定。随着冷空气人侵，2 3：0 0 锋面已经到达37 38 N之间（图5 b），等相当位温面坡度陡直，几乎与地面垂直，说明冷锋坡度很大，冷空气强度极强。冷空气所到之处，都变为稳定层结，锋面前部和上部8 0 0 7 0 0 hPa之间仍存在对流不稳定。从图中看到，锋面进人4 0 N不稳定区后，锋面附近垂直运动有明显增强，中心值达到一4.5 Pas-1。在锋面过境后，鲁西北低层为冷气团控制，冷垫厚度不断增加，垂直运动的层次随着冷垫增厚不断抬升，7 日0 5：0 0（图5 c），鲁西北上空冷垫已伸展到8 0 0 hPa以上，800hPa以下为稳定的气层，8 0 0 6 0 0 hPa为弱的567王宁等：2 0 2 1年山东一次罕见区域性“雷打雪天气成因分析第4 期对流不稳定，垂直上升运动中心在8 0 0 6 0 0 hPa之间。0 8:0 0（图5 d)冷垫厚度进一步增加到7 0 0 hPa，上升运动中心也抬升到7 0 0 5 0 0 hPa，这表明鲁西北0 5：0 0 一13：0 0 发生的“雷打雪”为高架对流，伴随着对流的发生，不稳定能量释放，鲁西北上空的等Ose分布均匀，整层大气为稳定层结。20020033203M318-300300318318322400400314316320822314318-500500B/e/316231431231831060060031831870010-700302318-312-308298800318800314320316318318元3127032231890032090027028431810001000303234363840424446N303234363840424446NPas1JPas-14.54.13.7-3.32.9-2.52.1-1.7-1.30.9-0.50.14.5-4.1-3.7-3.3-2.9-2.5-2.1-1.7-1.3-0.9-0.5-0.1200200ALALAMAAA320300318300318400328328400328500500328B/3263246006003207007003223203102800800288294-318292320432231052290元288900272900318286元7272528028278278610001000303234363840424446N303234363840424446NPas-1Pas-14.5-4.13.7-3.3-2.9-2.52.1-1.7-1.30.9-0.50.14.54.1-3.7-3.3-2.9-2.5-2.1-1.7-1.30.9-0.5-0.1图52021年11月6 日14:0 0（a）、2 3:0 0（b），7 日0 5：0 0（c）、0 8：0 0（d）沿116 E的假相当位温（等值线，单位：K）、垂直运动（填色）和风场（风羽）的纬度-高度剖面3.2.2湿位涡湿位涡（Mpv）作为综合反映大气动力、热力和水汽作用的物理量，被广泛应用到暴雨和暴雪分析中14-2 0 1。考虑大气的垂直速度的水平变化比水平速度的垂直切变小得多，P坐标下湿位涡守恒方程a0seauaos为:Mpv=-g(+f)sea力ap常数，式中g表示重力，p表示气压，u和分别为纬向和经向风，是垂直方向的涡度，f是地转涡度，se是假相当位温。湿位涡可分为2 个部分：Mpvi=30e3u0)，其-g(s+f)和Mpv2=g(apaaapay中Mpvi是湿位涡Mpv的垂直分量（湿正压项），Mpv2立八直（剑工硕中Mpvi是湿位涡Mpv的垂直分量（湿正压项），Mpv2是湿位涡Mpv的水平分量（湿斜压项）。Mpv1表示惯ase性稳定性（十f）和对流稳定性的作用，若大ap气为对流稳定时0;若大气为对流a0se不稳定时0,Mpvi0。M p v 2 包含了水平风速aua0se30，因的垂直切变和湿斜压锋区ay此Mpv2本质上是一个判断条件性对称不稳定的判据，Mpv20.99，该区域降水粒子均一性较强，粒子相态以干雪为主，地面上衡水一邯郸一带后侧气温小于1，国家站观测基本为雪。冷锋前侧至110 km距离圈的区域Cc出现降级，为融化层区域，地面上对应区域气温在14，国家气象观测站观测基本为雨夹雪。110 km距离圈内Cc0.98,以液态雨滴为主（Cc 0.9的距离库为杂波干扰），地面上对应区域气温在311，国家气象观测站观测为雨。4.2雷打雪发生时闪电定位仪数据显示，7 日0 5：2 2 德州市夏津县（图9蓝色圆圈标注）出现闪电，为研究出现闪电时的双偏振雷达回波特征，选取闪电出现前后2 个570第5 1卷象技科Name-9Name25(R）(b)(CCEiev:15degEle15degElevo5degRange:230kmRange115AmRange-230kmReso:1kmReto.500mRes0-250mMaX5S:54BZMaX:125Min:-27mlsRDAZ5531SUJIN3nZ9531ROAZ9531SAJanZ5531L236642M6NL31E4250NLn:116:42NOELaE35/42NLon-11642505Hg107mL00115a230ETaO.VCP21DTaskVCP21DD3te:20211107TaCLVCP21DD3te-2021V1U07TM9:01132:37D-2#:2021/11407Time31-32:37100kmTme01323755055图8济南站雷达2 0 2 1年11月7 日0 1:32 1.5 仰角反射率因子R(a）、径向速度V（b）和0.5 仰角相关系数Cc（c）05:1705:22(a)(b)dBz-5052385958586(c)(d)dBz54YOt052383958588池/km(e)()dB2600i2233-455(g）(h)000000000000000135678808958880雨/m图9济南雷达2 0 2 1年11月7 日3.3仰角0 5：17 和05:22反射率因子R(a,b)以及沿图a、b 中红线的水平反射率因子R(c,d)、差分反射率因子Zpr（e,f)、相关系数Cc（g，h）垂直剖面（图a，b 中蓝色圆圈代表夏津站，图c,d，e,f g，h 中蓝色方框代表夏津站上空）时次0 5：17 和0 5：2 2，沿红线方向分别对0 5：17 和05：2 2 2 个时次夏津附近雷达回波作剖面，对比分析发现，夏津周围存在明显的2 层回波（蓝色方框标注），一10 层高度反射率因子强度在30 dBz左右（图9c、d），同时对应小的ZpR（图9e、f)和大的Cc（图9g、h），表现为冰相粒子（小的霞粒子、冰晶、干雪等）。由于本次过程在低层冷垫上方8 0 0 6 0 0 hPa之间有明显的上升运动，因此一10 层高度（约为600hPa)冰相粒子浓度较大，可能是雷电机制之一。5结论与讨论（1)此次“雷打雪”过程中雷暴和降雪出现在冷锋后部15 0 km以外，雷电维持时间和出现频数与降雪量有较好的对应关系。降雪过程中正负闪占比接近1:1，强度均较强，但闪电密度与夏季相比小很多。（2)本次过程环流形势的特点“下冷上暖”，低层为冷锋后的“冷层”，8 0 0 hPa附近为西南暖湿气流形成的 暖层”。7 0 0 hPa西南低空急流强度达2 2 ms-1，925hPa是一支流经渤海的冷湿东北风急流，不仅提供了有利于对流产生的充足水汽，冷暖气流在鲁西北上空强烈交汇，使得对流层中低层斜压性增强，深层垂直风切变达到6.7 10-3s-1（3)本次“雷打雪”事件属于冬季冷锋型高架对流。冷锋来临前，鲁西北地区上空大气具有对流不稳定，随着冷空气侵人，冷垫逐渐增厚，鲁西北地区上空锋面附近大气具有条件对称不稳定，东南气流与偏北气流在8 0 0 hPa形成中尺度低涡，产生了很强的动力辐合上升运动，在逆温层之上触发了对流，产生雷电。（4）从双偏振雷达上可以看到降水相态的转变：冷锋后110 km内，降水相态为雨；冷锋后110 15 0 km为雨雪粒子混合带；冷锋后15 0 km以外区域降水相态为雪。雷打雪发生时，站点周围存在明显的2571王宁等：2 0 2 1年山东一次室见区域性雷打雪天气成因分析第4 期层回波，一10 层高度（约为6 0 0 hPa）冰相粒子浓度较大，可能是雷电机制之一。参考文献1苏德斌，焦热光，吕达仁。一次带有雷电现象的冬季雪暴中尺度探测分析J.气象，2 0 12，38（2）：2 0 4-2 0 9.2王仁乔，宋清翠，“雷打雪”现象发生机制初探。气象，1990，16(3):4 5-4 8.3丁栋生，李树林一次“雷打雪”天气过程的初步分析J气象，1993，19(10)：5 1-5 3.4郭荣芬，鲁亚斌，高安生，等。低纬高原罕见“雷打雪”中尺度特征分析J.气象，2 0 0 9，35（2）：4 9-5 6.5赵伟华，林丽，赵海军，等一场初冬“雷打雪”天气的中尺度特征分析J.气象与环境科学，2 0 10，33（4）：5 9-6 3.6郑丽娜，靳军。“2.2 8”山东罕见“雷打雪”现象形成机制分析J.高原气象，2 0 12，31（4）：115 1-115 7.7孔凡超，李江波，张迎新，等华北冷季一次大范围雷暴与暴雪共存天气过程分析J.气象，2 0 15，4 1（7）：8 33-8 4 1.8刘晓岳，于海鹏，盛夏，等半干旱区一次罕见“雷打雪”天气形成机制分析J.气象，2 0 2 0，4 6（12）：15 9 6-16 0 7.9盛杰，毛冬艳，沈新勇，等我国春季冷锋后的高架雷暴特征分析J.气象，2 0 14，4 0（9）：10 5 8-10 6 5.10俞小鼎，周小刚，王秀明中国冷季高架对流个例初步分析J.气象学报，2 0 16，7 4（6）：90 2-918.11刘洲洋，俞小鼎，王秀明，等中国泛华北地区冷季高架对流特征气候统计分析.气象，2 0 18，4 4（2）：2 5 8-2 6 7.12 郑丽娜，张子涵，夏金鼎。山东省“雷打雪”事件分型及其成因分析J.气象，2 0 19，4 5（8）：10 7 5-10 8 4.13阎丽凤，杨成芳.山东省灾害性天气预报技术手册M.北京：气象出版社，2 0 14：192.14寿绍文位涡理论及其应用.气象，2 0 10,36（3)：9-18.15王宗敏，丁一汇，张迎新，等。副高外围对流雨带中的对流一对称不稳定及锋生的诊断分析J.大气科学，2 0 14，38（1）：133-145.16 盛春岩，杨晓霞一次罕见的山东暴雪天气的对称不稳定分析J.气象，2 0 0 2，2 8（3）：33-37.17 孙俊，邓国卫，夏炳江川西高原中部一次极端暴雪成因分析J.气象科技，2 0 18，4 6（3）：5 8 4-5 93.18张桂莲，姚晓娟，孙永刚，等大兴安岭地区的一次暴雪天气诊断分析J.气象科技，2 0 18，4 6（5）：97 1-97 8.19李博，吕桂恒，高飞，等.鲁西南2 0 2 0 年两次区域性大暴雨过程形成机制分析J.气象科技，2 0 2 2，5 0（5）：7 0 2-7 12.2 0 王宏，王万筠，余锦华，等.河北东北部暴雪天气过程的湿位涡分析.高原气象，2 0 12，31（5）：130 2-130 8.2 1孙继松.强对流天气预报的基本原理与技术方法：中国强对流天气预报手册M.北京：气象出版社，2 0 14：2 6-2 7.22 Grant B N.Elevated cold-sector severe thunderstorms:A pre-liminary study J.Natl Wea Dig,1995,19(4):25-31.2 3杨淑华，赵桂香，程海霞，等.山西两类暴雪过程的雷达产品特征比较及降雪量估测J.干旱气象，2 0 2 1，39（3）：436-447.24张桂莲，刘澜波，孟雪峰，等，冷垫背景下回流暴雪成因与雷达回波特征分析J.干旱气象，2 0 2 2，4 0（3）：5 0 0-5 0 6.2 5 吴剑坤，黄初龙，雷蕾。2 0 0 1一2 0 18 年北京地区暴雪天气雷达回波特征分析J.气象科技，2 0 2 1，4 9（1）：10 7-113.572第5 1卷象技科Cause Analysis of a Rare Regional“Thunder SnowProcess in Shandong in 2021WANG Ningl.2YANG XuebiniYANG Chengfangl.:3(1 Key Laboratory for Meteorological Disaster Prevention and Mitigation of Shandong,Jinan 250o31;2 DezhouMeteorological Service,Shandong,Dezhou 253000;3 Shandong Meteorological Observatory,Jinan 250031)Abstract:Using conventional meteorological observation data,lightning location data,ERA5 reanalysisdata and dual-polarization radar data,an extreme“thunder snow process in Northwest Shandong Provincefrom 6 to 7 November 2021 is analyzed.The results show:(1)Thunderstorm and snowfall occurred 150km behind the cold front,which belonged to the cold front type elevated convection in winter.Theduration and frequency of lightning had a good corresponding relationship with the snowfall.(2)Thecirculation pattern was characterized by“cold at the bottom and warm at the top.The lower layer was the“cold layer behind the cold front,and the“warm layer formed by the southwest warm and humid airflownear 80o hPa.The southwest low-level jet and the northeast wind ultra-low-level jet were exceptionallystrong,which not only provided sufficient water vapour for the convective generation but also made thedeep vertical wind shear reach 6.7 X 10-s-l,which was conducive to increasing the stratificationinstability.(3)Before the occurrence of“thunder snow,the atmosphere over Northwest Shandong wasconvective instability.The cold surface gradually thickened with the invasion of cold air,and there wasconditional symmetric instability near the cold front over Northwest Shandong.The mesoscale vortex at800 hPa triggered convection above the inversion layer and generated lightning.(4)It could be seen fromthe dual-polarization radar products that there were obvious two-layer echoes around the station whenthunder snow occurred,and the concentration of ice phase particles at-10 l a y e r h e i g h t (a b o u t 6 0 0hPa)was relatively large,which might be one of the lightning mechanism.Keywords:thunder snow;elevated thunderstorm;conditional symmetric instability;dual-polarizationradar