1. 引言
2008年南方地区出现了持续性的低温雨雪冰冻天气，给农业、交通、电力等方面带来了重大损失，引发了气象学者的关注。
目前针对南方低温雨雪冰冻天气研究有许多 [1] [2] [3] [4] [5] 。研究表明，乌拉尔山阻塞高压的异常发展和冷空气不断南下爆发易形成低温雨雪天气 [6] [7] [8] 。冬季强冷空气、水汽条件及动力条件配合较好也能产生雨雪天气 [9] 。丁一汇等从气候方面研究得出拉尼娜事件与冰灾的发生相关联 [10] 。此外逆温层的存在是形成冻雨的主要因素 [11] 。一次低温雨雪冰冻过程受诸多复杂条件影响，并且包含复杂的雨雪相态转换机制 [12] [13] [14] ，预报难度较大、准确率较低，一直是气象界的重点和难点，因此对雨雪天气过程的成因研究尤为重要。
2022年2月6~9日，长沙市出现一次低温雨雪冰冻天气过程(图1)。主要降雪时段为：第一阶段：2月7日02时~08时，中西部中到大雪，局地暴雪，降雪量3 mm~13 mm，积雪深度2 cm~6 cm，东部雨夹雪；第二阶段：2月9日00时~08时，全市大部中到大雪，降雪量为3 mm~7 mm，积雪深度1 cm~4 cm，东部雨夹雪；其余时段小雨为主。
Figure 1. The weather facts in Changsha from 8:00 6th Feb to 20:00 9th Feb
图1. 2月6日08时~9日20时长沙站实况
2. 环流背景
此次降雪过程中，欧亚大陆中高纬地区为“两槽一脊”型环流，50˚E、120˚E分别为两个深厚地槽控制，西伯利亚中部有−40℃冷空中心；中纬度地区高空槽位于我国中部地区100˚E~110˚E之间。500 hPa槽后偏北气流引导冷空气取中路南下到达我国南方，与700 hPa西南低空急流带来的暖湿空气在长江中下游交汇，造成我国中东部大范围雨雪天气。
过程开始前，6日14时高空槽移近湖南地区，受中低层切变影响，长沙地区开始降雨；随着冷空气不断南下，7日02时，各层温度都低于0℃，降水相态由雨转雪；7日08时高空低槽东移，长沙地区受槽后偏北气流影响，阴天为主；8日长沙位于850 hPa与700 hPa切变之间，且850 hPa与700 hPa有很深的温度槽，形成第二阶段雨雪天气。
3. 降雪条件
3.1. 冷空气条件
冷暖空气交汇是形成降水的首要条件，从图2可知，影响两个阶段降雪的冷空气不同，第一阶段主要表现为：1) 冷空气取中路南下，表现为低槽东移型，冷高压强度为1025 hPa；2) 低槽东移过程中不断引导冷空气南下，与暖湿气流在长江中下游交汇。第二阶段主要表现为：1) 冷空气取中路南下，表现为小槽发展型，冷高压中心强度为1027.5 hPa；2) 700 hPa重庆地区及850 hPa广西地区有强的温度槽，长沙位于温度槽前，受强冷平流影响小槽发展。
3.2. 水汽条件
Figure 3. The horizontal wind of wind profile in snowfall period of Changsha from Feb 6th to 9th
图3. 2月6~9日降雪时段长沙站风廓线水平风场
充足的水汽是雨雪天气的必要条件。中低层急流表现出阶段性变化(图3)：第一阶段：6日21时低空急流强度最强，700 hPa最大风速32 m/s，同时850 hPa也存在12 m/s的西南急流；随后急流减弱，7日04时，700 hPa西南急流为24 m/s，850 hPa以下转为偏北气流，与降雪最强时段一致；低空急流的建立为降雪提供了充足水汽，而急流的减弱则为冷空气南下形成有利条件。第二阶段：8日21时700 hPa风速为20 m/s，随后急流加强，9日04时达32 m/s，700 hPa风向由西南风转为偏西气流；低空急流为降雪提供充足的水汽，风速不断加大也使冷平流不断增强，而转为偏西气流后，水汽输送有所减弱，降水也随之减弱。
3.3. 层结条件
层结条件如图4所示：6日20时，700 hPa以下除了925 hPa至850 hPa温度低于0℃以外，其他各层次均大于0℃，因此6日上半夜以降雨为主。随着冷空气不断南下，7日02时长沙自西向东逐渐转雪，7日08时，整层温度均低于0℃，T850在−4℃左右，地面温度0℃左右，降水相态以雪为主，长沙东部(浏阳)地面气温较高且影响时段较晚，以雨夹雪为主。7日上午高空逐渐转为槽后偏北气流控制，尽管层结条件均满足700 hPa以下低于0℃，但由于中低层湿度减小，阴天为主。8日08时700 hPa以下低于0℃，地面温度1℃左右，受冷空气南下及中低层切变影响，14时左右出现小雪。8日20时，700 hPa急流增强，700 hPa左右出现逆温，地面温度仍有1℃~2℃，8日上半夜降水相态以雨为主；随着冷空气补充南下，整层气温逐渐下降，最低气温除浏阳(1.3℃)外均为0℃左右，9日0时开始长沙自西向东由雨转雨夹雪，02时转为纯雪；东部浏阳雨夹雪为主，9日白天整层大气逐渐回暖，零星小雪转阴天，9日20时，850 hPa至700 hPa均大于0℃，地面温度在3℃左右，降雪过程结束。
第一阶段，各高度层温度和地面温度都低于0℃是雨雪相态转换的节点；第二阶段中700 hPa出现了逆温层，且地面温度在1℃~2℃，降水相态以雨为主，当冷空气补充南下，整层温度在0℃左右时，相态由雨转雪。可见整层温度低于0℃是雨雪相态转换的关键。
Figure 4. The stratification curve in Changsha from Feb 6th to 9th
图4. 2月6~9日长沙探空曲线图
4. 预报偏差与思考
第一阶段：6日夜间降雪强度预报偏小，且预报降水相态主要为雨夹雪，实况出现了纯雪。第二阶段：8日降雪预报与实况基本一致，并且提前发布暴雪蓝色预警信号和道路结冰预警信号，起到了较好的预报服务效果。
6日夜间降雪强度预报偏小的主要原因为：预报降雪时段开始时间为7日08时，7日白天雨夹雪或小雪，由于降雪时段提前，6日夜间预报的降雪量级明显偏小。06日08时起报的预报场上显示06日20时700 hPa的0℃线位于岳阳北部，而实况显示6日20时700 hPa的0℃线位于长沙北部(图5(a))，较预报场提前；此外，地面温度也低于预期，预报场上7日05时长沙站为2.6℃，而实况已降至0℃左右(图5(b))，因此预报6日夜间为雨转雨夹雪的过程，而实际在有利的层结条件下出现了纯雪，并且降雪时段比预计提前了6小时。
Figure 5. The temperature field of 700 hPa and surface pressure fields were forecasted starting from Feb 6th 08:00 of EC
图5. EC 2月6日08时起报700 hPa温度场及地面要素预报
5. 结论
通过对此次低温雨雪过程的成因及预报偏差分析，主要得出以下结论：
1) 本次低温雨雪过程主要受高空槽和低空切变共同影响形成，850 hPa和700 hPa切变过境时出现了两次明显的降雪过程，中低层出现了明显的温度槽，且各层温度均低于0℃，为降雪提供了不稳定条件和触发条件。
2) 两个阶段降雪过程的冷空气都是取中路南下，但两个阶段的环流形势存在不同。第一阶段表现为低槽东移型，冷空气主要沿500 hPa槽后偏北气流南下；而第二阶段表现为小槽发展型，长沙位于温度槽前，受强冷平流影响小槽发展。
3) 在两个降雪阶段中，低空急流都是水汽条件主要提供者。第一阶段中急流减弱为槽后冷空气南下提供了条件；第二阶段不断增强的低空急流也使冷平流加强，为暴雪提供了能量条件。
4) 两个降雪阶段中，当各高度层温度和地面温度都低于0℃时，降水相态由雨转雪，可见整层温度低于0℃是雨雪相态转换的关键。
NOTES
*通讯作者。