两次昆明准静止锋的对比分析

利用EAR5再分析气象数据,分析了两次昆明准静止锋天气过程的高低空环流形势、锋面结构、锋面位置、以及相关要素场等基本特征及其异同。结果表明：中高纬度地区阻塞形势的存在是昆明准静止锋形成的背景环流。当冷暖气团均强且势均力敌时,更有利于锋面的维持;冷空气较强时,锋面会向西移动,越过云贵高原地形的阻挡;反之,锋面则会向东移动。当锋面维持在高原地形东侧时,冷空气被地形阻挡时,锋面的移动缓慢,此时锋区最为明显。当锋面维持在地形东侧时,风场的最大水平切变、温度的最大水平梯度和相当位温的密集区,描述的锋面位置几乎相同。两次过程寒潮爆发时冷空气均只能维持到700hPa附近,且水平风场也均为600hPa以下的低空切变,说明昆明准静止锋为浅薄系统。昆明准静止锋与一般冷锋锋后不同,两次个例昆明准静止锋锋后低空为湿区,而锋前水汽是否充足则要看南支槽所处的位置。     

昆明准静止锋移动影响因子数值模拟试验

利用中尺度WRF(Weather Research Forecast)模式,结合NCEP/NCAR再分析资料和常规气象观测资料,对2016年1月22—24日昆明准静止锋主要移动过程进行数值模拟和敏感试验,研究昆明准静止锋移动的影响因素。结果表明:WRF模式较成功模拟出此次昆明准静止锋锋面的移动过程和锋面西进的位置。当地形高度增加到1.2倍时,昆明准静止锋锋面西进的速度减慢,锋面越过103°E附近最高地形的时间推后了9～12h,锋面到达最西边的位置也较未修改地形的位置偏东。对地形进行增高100m,200m,300m,400m和500m,以及降低100m,200m,300m,400m和500m的模拟试验。从昆明准静止锋位置的差异看,地形高度改变后,模拟积分时间越长,锋面位置差别越大。地形增高后,锋面在相对高地形的103°E以东的位置,受地形阻挡,锋面位置差异相对小。当地形高度降低后,每下降100m,锋面位置差异相对大。说明地形对昆明准静止锋的移动速度影响巨大。当改变暖气团的热力场,增加暖气团气温2℃,昆明准静止锋西移速度增快。增强暖气团的气压和风场动力场,昆明准静止锋西进的速度减慢。从地形和暖气团敏感试验的模拟结果看,影响昆明准静止锋锋面移动速度的因素为地形和冷暖气团势力对比,冷暖气团势力对比因素对锋面移动速度的影响作用比地形因素相对小。     

新书架

<正>《昆明准静止锋》段旭等著该书介绍了昆明准静止锋的命名和形成,研究了昆明准静止锋结构、锋面位置客观判定和锋面位置与云贵高原地形的关系;统计了锋面频次、位置、强度分布特征,以及冬春季锋面频次异常年海、气特征,统计分析了寒潮、暴雨、大雾和强对流天气与昆明准静止锋的关系。利用锋生函数诊断了昆明准静止锋生消和进退成因。数值模拟了昆明准静止锋进退与地形和冷暖气团之间的关系,并对昆明准静止锋影响     

地形对昆明准静止锋影响的数值模拟研究

利用2008年1月NCEP/NCAR全球1°×1°再分析资料和MM5中尺度数值模拟结果,分析研究了昆明准静止锋的结构和位置.结果表明:在中国南方地区持续、频繁受冷空气影响下,昆明准静止锋的形成和维持是高原地形的阻挡和特定天气系统配置共同作用的结果;通过对地形减半的敏感性数值试验,定量分析得到高原地形阻挡作用是昆明准静止锋形成和维持的必要条件.     

昆明准静止锋的发现和研究

昆明准静止锋也称西南准静止锋,早在20世纪40年代已被中国学者所发现。这是在东亚冷空气爆发并向南扩展时,受西南高原地形阻挡形成的一种独特的锋面系统。在北美等地虽然也有类似现象,但昆明准静止锋在形成原因、活动规律和天气影响上都十分不同。在青藏高原大地形、低纬高原和横断山脉的作用下,昆明准静止锋沿地形呈准南北走向,具有东西摆动和跳跃式西进的独特活动规律。若静止锋转变成冷锋西进,往往伴随着西南地区寒潮等转折性天气出现;若静止锋长期稳定维持,不仅在冬季会造成冻雨等灾害性天气,还会在春季带来雷暴、冰雹、大风等强对流天气。从昆明准静止锋的发现开始,全面的回顾和总结相关的研究进程,对该领域研究的未来方向从以下几个方面做出展望:1)昆明准静止锋的定义仍需明确;2)锋区强烈逆温的成因和水汽来源;3)昆明准静止锋的气候结构和环流特征;4)昆明准静止锋的气候变率及其影响因子;5)昆明准静止锋的维持和进退机理;6)昆明准静止锋的可预报性和数值预报能力研究。     

利用锋生函数对2008年年初昆明准静止锋生消过程的诊断分析

利用ERA-Interim 0.125°×0.125°高分辨率逐6小时再分析数据,选取昆明准静止锋2008年1~2月长时间维持过程诊断分析了锋生函数及其各分项在锋面生消过程中的作用与贡献,并结合2016年1月20~27日锋面增强西进过程和1979年1月14~20日锋面减弱东退过程进行了比较分析。结果表明:（1）非绝热加热项对锋面生消作用较小,但存在显著的日变化。在辐射作用下,非绝热加热项日间表现为锋消,夜间为锋生。（2）西移冷气团在被高原大地形抬升过程中存在局地地形迫使冷气团下沉的情况,并导致垂直运动倾斜项表现为锋生。由于地形固定不变,局地锋生形成次级锋生带。次级锋生带与昆明准静止锋的形成、维持和东西摆动有密切的联系。（3）辐合辐散项和水平形变项是锋生函数变化的主要贡献项,其中水平形变项中的切变变形作用以锋生为主,而伸缩变形项在纬向产生锋生,在经向产生锋消。     

冬季1月昆明准静止锋进退及维持的结构特征

利用地面气象观测资料、ERA-Interim再分析数据以及DEM地形数据,使用合成分析方法,从大气环流场、锋面附近要素场及锋生函数诊断场探讨了昆明准静止锋在西进、东退及维持时的结构特征。结果表明,当锋后低层到地面等温线呈"V"型分布,锋后正的次级环流相对深厚,锋面易西进;当锋后低层呈较深厚的逆温层且锋后正次级环流较浅薄,锋面易东退;当逆温层仅限于低层而近地面为冷中心,锋面易维持。东西风风速零线西端在锋面左侧,锋面易西进,反之锋面易东退;零线的位置与锋面基本重合,锋面易维持。垂直运动倾斜项在锋面西进时105°E附近迎风坡出现强烈的锋消现象,锋面东退和维持时出现弱锋生现象。水平辐散项产生的强锋生区在锋面左侧时,指示锋面西进;强锋生区在锋面右侧,且锋生现象很弱时,指示锋面东退;锋面维持时,强锋生区与锋区基本重合。水平变形项中切变变形起主要的锋生作用,而由于冷气团受迎风坡影响,导致伸缩变形在104°E以东的锋后区域产生较强的锋生现象。     

2008年初“低温雨雪冰冻”灾害天气的持续性原因分析

从预报角度出发,初步分析了2008年初"低温雨雪冰冻"天气的主要特点和环流特征,对冻雨、暴雪的成因也进行了初步分析:2008年初低温雨雪冰冻期间,大气环流形势稳定,极涡中心偏向于东半球,强而稳定,来自极地的冷气团与来自热带洋面的暖气团长时间在长江中下游地区交汇是主要原因;贝加尔湖以西地区阻塞高压强而稳定,中亚、西亚低槽(涡)位置稳定、发展活跃;对流层700 hPa等压面西南气流稳定,850 hPa低层多切变、低涡活动,为降水提供了非常有利的低空辐合条件;对流层中层高原有低涡发展,高原不断有正涡度向东传播至东部沿海;西太平洋副热带高压(副高)强盛,位置偏西、偏北;副热带锋区强盛,南北温度梯度大;南支槽比较活跃;华南准静止锋、滇黔准静止锋稳定维持;热带洋面上暖气团活跃;逆温层稳定,融化层厚度较厚,是长时间冻雨天气的主要原因之一.2008年初低温雨雪冰冻期间的第1次过程为强冷、暖气流共同作用所致,其后是华南、滇黔准静止锋稳定,扩散冷空气渗透所为;2008年初暴雪天气的主要因四川盆地有正涡度向东传播至中国东部沿海地区,水汽充沛,上升运动强烈所致.     

昆明准静止锋结构

利用常规探空资料，　选取１９９３－１９９５年冬、　春季节中１０个昆明准静止锋典型个例作了合成计算，　分析了昆明准静止锋的结构。研究结果表明，　锋面呈准南北向，　平均位于１０３．５°～１０４°Ｅ附近，　垂直高度约７００　ｈＰａ。受云贵高原阻挡作用的影响，　昆明准静止锋低层的温度场、　湿度场和风场等的结构与一般冷锋有明显差异。     

关于云贵静止锋云系的探讨

长期以来人们认为:云贵静止锋的云系属锋下云系,即云系在锋区之下的冷空气里。例如,在我国某些天气学教科书中,对云贵静止锋有这样的描述:“在我国西南地区,由于冷空气南下受到西南山地的阻挡,在昆明、贵阳之间形成地形静止锋,称为昆明准静止锋。这类静止锋的云系出现在锋下冷空气里,这是由     

中国南方准静止锋对冬季大范围冻雨的影响

利用1979—2016年1月逐日0.125°×0.125° ERA-Interim再分析资料及冻雨观测资料,通过个例合成等方法,探讨了中国南方准静止锋和冬季大范围冻雨的关系。结果表明:（1）中国南方大范围冻雨受昆明和华南准静止锋共同影响呈东西带状分布;（2）青藏高原东侧逆温之强,范围之广以及水汽之充沛的主要原因,一是冷空气常堆积在横断山脉以东和南岭山脉以北等中国广大的南方地区,其形成机制主要为冷平流和绝热冷却,地势较高地带非绝热冷却也较明显;二是700和850 hPa暖平流形成的暖层也十分宽广;三是850 hPa源自中国南海和西太平洋的湿平流输送;（3）500 hPa东亚大槽、700 hPa南支槽、850 hPa反气旋和地面蒙古冷高压为青藏高原东侧对流层低层极地大陆性气团与热带海洋性气团和热带大陆性气团交绥创造了必要的环流条件;（4）东亚冷空气爆发从青藏高原东侧南下,迫使近地面暖湿气团抬升形成华南准静止锋。同时,受青藏高原东部地形的阻挡产生冷空气堆积。当冷空气堆积到一定厚度向西爬上低纬高原时,又与南支西风相遇形成昆明准静止锋。由昆明和华南准静止锋形成的复杂锋面结构,伴随宽广而强烈的逆温有利于中国南方大范围冻雨的产生。      

昆明准静止锋客观判识方法研究

利用云贵高原1961-2010年逐日地面观测资料和ERA-Interim 0.125°×0.125°再分析资料,根据昆明准静止锋（KQSF）的天气学特性,综合考虑热力场、动力场和锋面系统空间尺度等要素,开展昆明准静止锋锋线的客观判识研究。经过典型天气过程分析和气候资料统计的验证,客观判识方法是合理的。在用客观判识方法计算50年全部昆明准静止锋样本的基础上,统计分析了其时、空分布特征。这一客观判识方法为统一、客观、定量地描述昆明准静止锋的特征及其在气象业务中精细化和数值化的应用提供了途径。     

昆明准静止锋的准地转Q矢量分析①

应用Q矢量理论,对1995年2月一次与云南寒潮天气过程有关的昆明准静止锋进行了诊断分析.结果表明:在850 hPa上,云南东部地区存在明显的非地转风辐合场,从而引起昆明准静止锋锋生;当700 hPa上Q矢量锋生函数值增大,说明锋后冷空气加强,昆明准静止锋容易南下;低层Q矢量辐合带与昆明准静止锋雨区有较好的对应关系.     

昆明准静止锋的准地转Q矢量分析

应用Ｑ矢量理论,对１９９５年２月一次与云南寒潮天气过程有关的昆明准静止锋进行了诊断分析。结果表明：在８５０ｈＰａ上,云南东部地区存在明显的的非地转风辐合场,从而引起昆明准静止锋锋生;当７００ｈＰａ上Ｑ矢量锋生函数值增大,说明儿后冷空气加强,昆明准静止锋容易南下;低层Ｑ矢量辐合带与昆明准静止锋雨区有较好的对应关系。     

孟加拉湾低压与昆明准静止锋影响下云南极端暴雨过程分析

利用水平分辨率为1°×1°逐6小时FNL再分析资料、常规观测资料和FY-2E观测资料,诊断分析了2015年10月9日云南极端暴雨过程。结果表明:此次云南极端暴雨是由孟加拉湾低压和昆明准静止锋共同作用造成;孟加拉湾低压登陆后长时间维持提供了源源不断的水汽供应,700 hPa切变线和昆明准静止锋使水汽辐合明显增强;在高低空急流和锋面抬升作用下上升运动得到强烈发展;受地形和锋面抬升,在潮湿大气中存在倾斜上升运动有利于条件性对称不稳定能量的释放。     

三种温湿参数下昆明准静止锋锋面位置及锋生函数诊断的对比分析

针对2008年1~2月昆明准静止锋天气过程,讨论了位温、相当位温和广义位温三个温湿参数及其对应的锋生函数,对比分析结果表明:（1）广义位温因其湿度因子权重过大,不适用于分析以温度梯度定义的昆明准静止锋锋面位置和强度;（2）理想状态下的干大气位温和饱和大气相当位温仅与气压和温度有关,均能较好地反映大气温度场特征,适用于昆明准静止锋的分析,比较而言相当位温对温度锋区的描述更为显著;（3）用位温或相当位温计算锋生函数所得结果直接表达了因温度场变化导致的锋面生消状况,而用广义位温计算锋生函数所得结果同时包含温度锋生（消）和湿度锋生（消）两种情况,不能简洁地判断昆明准静止锋锋面生消状况。     

一次罕见的侵袭云南的强寒潮

(一)我国云南省地势北高南低,北部的大凉山、东部的乌蒙山海拔均在2500米以上,构成了阻挡北方冷空气南下的天然屏障。一般不太深厚的冷空气,甚至是影响我国大部地区的强寒潮,冷空气在南下时也常在山前受阻而趋于静止;著名的昆明静止锋即为这种屏障作用的反映。云南南部与缅甸、老挝交界的德宏州、西双版纳州等地海拔仅500—600米。冬半年,当印缅低槽建立期间,槽前的干暖热浪向北涌入云南境内,使这里的冬季天气晴朗、日照充足。据统计,整个冬季云南平均每月晴天多达20天以上,而毗邻     

低层资料在冬季云贵静止锋预报中的应用

通过对冬季云贵静止锋形成原理的分析,得出：由于青藏高原的屏障作用使贵州成为一个“静水区”,低层气流以东北回流冷空气、西南暖湿气流为主,在静止锋过程中,东部海拔较低的丘陵、平原地区成了贵州的上游;同时,贵州西高东低、中部高南北低的地形特征以及东北回流冷空气、西南暖湿气流的流场特征,使贵州山地的空气受到“锢囚”作用,有利于冬季云贵静止锋的形成和维持.     

一股高原南下弱冷空气触发准静止锋对流过程分析

利用卫星和自动站等非常规观测资料,通过对指示性特征云系追踪分析,进行弱冷空气活动的中、远距离检测,用地面中尺度变压场的演变特征对弱冷空气进行近距离检测,构成了弱冷空气活动的无缝检测,分析2011年6月7日一股弱冷空气从青藏高原南下入侵广西致使锋生加强和对流发生发展过程。研究表明:（1） 青藏高原小槽后的弱冷空气移过高原后,经云贵高原南下入侵广西,使广西境内原处于锋消减弱的准静止锋锋生加强,触发锋面对流而产生强降雨;（2） 暖湿空气在准静止锋前堆积形成中尺度负变压区,弱冷空气入侵后准静止锋锋生加强南移,锋面抬升中尺度负变压区中的暖湿空气触发对流运动,是一种锋面抬升触发对流机制;（3） 弱冷空气无缝检测方法具有提前时效、以及中尺度负变压区形成超前于对流发生约3 h是这次强降雨过程的一个明显特征。      

“低温雨雪冰冻”天气过程锋区特征分析

2008年年初低温雨雪冰冻期间(包括4次过程),冷暖气团长期对峙是"低温雨雪冰冻"天气持续的主要原因;准静止锋稳定、少动,锋面较平缓;等θse经向和垂直向梯度不断加强;冷暖气团形成的逆温很明显;主锋区前部上空存在多层锋区现象;锋区渐强,最强时在10个纬度内南北温差超过20℃;相对湿度≥90%的高湿度区的移动趋势、范围、垂直伸展高度均与4次过程吻合较好;锋生函数的分布与等θse密集区的分布一致,呈向北倾斜上升状,滇黔地区准静止锋区域内,多数时间段有锋生发生,华南地区上空静止少动的锋生中心,正是低温雨雪冰冻期间准静止锋长期稳定的原因之一;南北风交界线的移动趋势与低温雨雪冰冻过程趋势一致,4次过程都伴有偏南风低空急流;当副热带高空急流逐渐加强、水平风垂直切变加强并向下伸展时,低空急流加强;高位涡舌向下伸展,高纬度的高位涡舌与主锋区的中高层相对应,中纬度高位涡舌与副热带锋区对应;湿位涡斜压项PMV2量级较小,但其与,4次过程的对应关系非常好;锋区上界和下界等熵面上的气流能较好地反映准静止锋区上、下界特征;约290 K等熵面上(锋区下界以下)在贵州均为偏东气流,这是贵州及江南大部分地区长时间维持低层冷气团的主要原因.