2015年11月22日内蒙古中部地区回流暴雪天气过程分析

利用气象常规观测资料、NCEP 1°×1°再分析资料、卫星云图及呼和浩特多普勒天气雷达资料,对2015年11月22日内蒙古中部地区暴雪天气过程进行诊断分析,结果表明:在中高纬"两槽一脊"的环流形势下,500和700 h Pa短波槽、700h Pa西西南急流和地面倒槽是这次暴雪的主要影响系统,属于回流暴雪天气过程。700 h Pa西西南急流对暖湿空气的输送和水汽的强烈辐合为暴雪提供了充足的水汽条件,低层水汽辐合出现时刻降雪开始且辐合最强时出现最强降雪;高低空急流耦合加强了系统性上升运动,700 h Pa西西南暖湿空气在850 h Pa偏东气流上爬升,冷暖空气交汇及其垂直切变导致强烈的上升运动;"冷垫"与"暖盖"相配合是产生暴雪的热力条件,强降雪出现在锋区最强至减弱期间且低空急流建立后。中尺度系统云团是造成暴雪天气的直接系统,最强降雪中心与TBB≤220 K移动区域一致。片状回波中30~35 d Bz的强带状回波造成此次暴雪过程中局部强降雪,零速度线呈现"S"结构,当冷锋过境,低层转为偏北风后降雪趋于结束。     

山西中部一次暴雪天气过程分析

利用常规气象观测资料和NCEP全球再分析资料,对2013年4月19日出现在山西中部的一次暴雪天气过程进行了综合分析。结果表明:高原槽、低空低涡切变线、地面回流以及河套气旋等的共同存在为暴雪天气提供了有利的流型配置;700 h Pa西南急流、850 h Pa偏东南急流和925 h Pa偏东急流为此次暴雪天气提供了强的水汽输送和补充;500 h Pa偏西北急流和850 h Pa偏东北强气流耦合加强,且高层正涡度输送以及低层辐合、高层辐散的倾斜垂直结构使得上升运动加强,触发低层不稳定能量释放,导致暴雪天气的发生。低层和近地层温度变化、0℃层高度下降、逆温层增厚以及垂直风切变加大是判断此次降水过程相态变化和降雪强度增强的重要指标。     

回流与倒槽作用引发的内蒙古自治区两次暴雪天气过程分析

利用常规气象观测资料、NCEP再分析资料(1°×1°)、FY-2C卫星云图及呼和浩特多普勒天气雷达资料,从环流形势、物理量场及红外云图和雷达回波特征方面,对2015年11月5—6日和21—22日内蒙古自治区两次回流与倒槽作用引发的暴雪过程进行分析。结果表明:500 h Pa西风槽、700 h Pa急流和切变线及地面倒槽是内蒙古自治区两次暴雪过程的主要影响系统,中尺度云团是造成两次暴雪过程的直接原因。700 h Pa急流对暖湿空气的输送及强烈的水汽辐合为暴雪产生提供了充足的水汽,700 h Pa急流越强且持续时间越长,降雪持续时间越长,降雪量也越大;系统性抬升为暴雪产生提供了动力条件,高低空急流耦合有利于上升运动加强,冷空气"楔入"构成低层冷垫,温度差异及其垂直切变导致动力锋生,锋面次级环流产生强烈的上升运动;暖湿气流在"冷空气楔"上爬升,"冷垫"与"暖盖"是暴雪产生的热力条件;最强降雪出现在锋区最强且开始减弱期间,暴雪区对应相当黑体温度低值中心(TBB≤220 K)、850 h Pa水汽辐合中心及最大上升运动中心;基本反射率因子达30—35 d Bz,可导致局部强降雪;径向速度图上零速度线呈"S"型结构,"牛眼"结构长时间存在可使降雪持续或加强。     

鲁南初冬一次罕见特大暴雪的成因分析

利用常规气象观测资料和NCEP/NCAR逐6 h再分析资料,对2015年11月23—24日山东南部出现的一次罕见特大暴雪天气过程进行诊断分析。结果表明：1）这是一次典型的回流形势降雪,850 hPa东南风急流影响的鲁南地区降雪强度较大,而东北风急流影响的区域降雪强度较弱。2）700 hPa强西南低空急流、850 hPa东南低空急流为鲁南地区降雪提供了充沛的水汽,水汽通量的强辐合区域即为大暴雪的发生区域。3）暴雪区上空散度呈现出弱辐散—强辐合—强辐散的垂直结构;暴雪落区与高空的强辐合中心以及强上升运动中心吻合度较高。4）暴雪期间,850～925 hPa之间维持一个逆温层;强冷空气使得925 hPa以下边界层温度锐降导致降雨迅速转雪,降雪持续时间长是鲁南地区产生异常强降雪的重要原因。     

大范围持续暴雪过程中多种影响系统的对比分析

持续48 h的大范围雨转暴雪天气先后影响了陕西、山西、河北、北京、天津、辽宁等地,华北地区降雪量15—30 mm。此次过程中地面影响系统复杂,有华北锢囚锋、江淮气旋、北路冷锋。利用准地转理论、凝结函数法、垂直剖面分析和常规观测资料、GFS 0.5°×0.5°再分析资料等,对比分析了华北锢囚锋和江淮气旋在降雪量和降水效率、水汽和动力条件、垂直结构等方面的特征和差异,并描述了多种地面影响系统的演变和相互作用。结果表明:（1）在降雪量和效率上,华北锢囚锋降雪量小于江淮气旋,华北锢囚锋主要影响华北西部,降雪持续24 h,江淮气旋主要影响华北中东部,降雪持续30 h;降水前半段华北锢囚锋降水效率为0.76,江淮气旋为0.58,降水后半段两者均为1.5。（2）在水汽条件上,华北锢囚锋明显弱于江淮气旋,华北锢囚锋水汽通道在700 hPa上,来自西南地区,而江淮气旋在700和850 hPa上,来自西南地区和东海;华北锢囚锋水汽含量中心和水汽辐合中心主要集中在近地面层锢囚锋附近,而江淮气旋在800—600 hPa气旋北侧偏南气流里。（3）在动力条件上,华北锢囚锋明显弱于江淮气旋,华北锢囚锋南段涡度平流垂直微差项起主要作用,北段温度平流拉普拉斯项起主要作用,江淮气旋温度平流的拉普拉斯项和涡度平流的垂直微差项均起到重要作用。（4）在垂直结构上,江淮气旋锢囚时为冷式锢囚,并有北路冷锋楔入其暖锋下面,强度明显强于华北锢囚锋。（5）在演变和相互作用上,江淮气旋的北上减弱了华北锢囚锋;北路冷锋对随江淮气旋北上的暖湿气流起到“冷垫”抬升作用。      

2012年7月内蒙古极端降水事件及成因

2012年7月下旬内蒙古中部出现罕见的极端降水事件(简称"7·27"暴雨)。利用NCEP再分析资料、常规观测和精细化监测等资料分析了"7·27"暴雨成因。结果表明:(1)贝加尔湖低涡异于常年。巴尔喀什湖到鄂霍茨克海为阻塞高压,其底部横槽加深生成贝加尔湖低涡。低涡内有冷空气活动,在对流层低层及地面激发出低涡和气旋。(2)该过程的中尺度特征明显。地面中尺度切变线不断新生、稳定维持,形成多个中尺度雨带。高空β中尺度对流云团不断新生、合并加强,形成对流复合体M CS。河套西北部、河套南部、锡林郭勒盟中西部三个暴雨区均是中尺度对流复合体M CS发展的结果。(3)垂直方向上,暴雨发生前到暴雨期从地面至700 h Pa的大气比湿达10~22 g·kg-1,且850~700 h Pa水汽垂直输送达到最强;水平方向上,南风风力辐合,末端到达45°N以北,河套南部地区为"水汽汇"。(4)对流层高层大气涡旋运动是该过程的直接诱因。大气涡旋运动由200 h Pa向700 h Pa传播,正涡度平流在700 h Pa到200 h Pa随高度增加,高层水平辐散、低层补偿辐合,大气强迫上升产生暴雨。(5)对流层中层持续"干侵入",低层持续的暖湿输送,大气不稳定能量不断重建,这是极端暴雨过程的热力机制。(6)随着全球气候变暖,亚洲夏季风加强,来自孟加拉湾和南海的水汽向东亚副热带地区输送加强,水汽输送进一步向北扩展到我国华北内陆地区,是"7·27"暴雨过程的重要原因。     

贵州冬季两次降雪过程的对比分析

利用常规观测资料和NCEP1°×1°再分析资料,对贵州2014年2月18日(过程1)和2015年1月9日(过程2)两次降雪过程进行对比分析,结果表明:1过程1水汽主要依靠700 h Pa西南急流输送,过程2水汽依靠500 h Pa南支槽前西南急流输送,但大气中高层水汽含量较少,故过程2输送至贵州的水汽通量远小于过程1;2过程2南支槽强度强于过程1,700 h Pa切变线影响贵州的时间也长于过程1,导致过程2虽然水汽通量较小,但动力条件较好,使得24 h降水量与过程1相当;3过程1降雪时冷平流强于过程2,贵州700 h Pa以下温度低于0℃,地面气温低值区域(-4~2℃)位于贵州中部一线,而过程2中仅贵州中西部700 h Pa以下温度低于0℃及地面气温低于3℃,故过程1贵州出现大范围的降雪,积雪大值区位于贵州中部一线,而过程2的降雪和积雪主要出现在贵州中西部。     

乌鲁木齐“2015.12.11”极端暴雪天气的综合分析*

2015年12月11日乌鲁木齐及周边地区的暴雪天气是一次极端暴雪过程,环流形势具有夏季强降雨特征和一定的极端性,南北低值系统结合、高低空"4支气流"汇合为暴雪提供了有利的大尺度环流背景。较好的水汽、动力条件是极端暴雪的重要成因,水汽长时间通过西南和偏西路径输送至暴雪区,并在700 hPa以下辐合和聚集,中低层辐合、高层辐散的空间配置有利于上升运动的发展和维持,低层上升运动增强较5 min降雪强度增强提前5~10 min。地面中β尺度辐合中心和辐合线出现1~2 h后强降雪(降雪强度均1.0 mm/h)出现,雷达回波上零速度区的"S"形结构的出现时间与强降雪时段有一定对应,此次暴雪中GRAPES中尺度数值产品子页报能力好于ECMWF。     

气旋类山东暴雨过程天气学特征分析

利用天气观测资料、NECP/NCAR再分析资料对2001年1月—2015年8月发生在山东的32例气旋导致的大范围的暴雨过程进行了分析。将气旋分为黄河气旋型、黄淮气旋型与江淮气旋型,针对每类气旋重点分析其暴雨发生的动力机制、水汽特征,暴雨落区等,并建立了概念模型。结论如下:(1)黄河气旋型暴雨落区在气旋移动方向的左前方,暖锋附近,天气尺度强迫有利于暴雨产生,水汽来源于西南气流输送或气旋本身。(2)黄淮气旋型暴雨落区在气旋移动方向的左前方,属暖区降水,高低空急流垂直耦合诱发深对流,促使暴雨产生。(3)江淮气旋型暴雨落区在气旋中心北侧,属冷区降水,其环流形势经向度较大,诱使低层低涡切变线北移,为系统性暴雨的产生提供水汽条件和动力条件。(4)三类气旋暴雨过程中,对流层高层多为辐散场或高空急流入口区右侧,低层多有低涡配合;当有低空偏南风急流出现时,降水量大,反之,则小;暴雨中心均与850 h Pa水汽通量散度辐合区、高比湿区及高能舌区三者相叠置的位置相吻合。     

山东一次历史极端降雪过程的诊断分析

利用常规观测资料、NCEP再分析资料及卫星TBB资料,对2013年4月19-20日山东极端暴雪过程的环流背景、物理量诊断、地形作用及其中尺度特征等进行了综合分析。结果表明:此次暴雪天气是以500 h Pa高空槽、700 h Pa西南低空急流及切变线、以及850 h Pa以下低层东北风作为环流背景的回流性质降雪;暴雪期间,相对湿度≥90%的高湿区明显下传,南方的暖湿空气沿着低层冷垫爬升,到达一定高度以后,水汽凝结产生降雪,强降雪落区并不位于强上升运动的中心位置,而是位于最大中心值的偏北一侧,在28°N-40°N之间高空有一明显的能量锋区,且随纬度的增高而向高空倾斜;近地面层有明显的辐合流场,TBB分布反映出暴雪期间有中小尺度系统配合,TBB最大值在-45~-40℃之间;此次极端暴雪过程中地形对温度的急剧下降起了重要的作用。     

乌鲁木齐“12·27”高影响大暴雪天气综合分析

2017年12月27—28日,乌鲁木齐出现大暴雪天气(简称"12·27"),强降雪伴4级阵风致能见度低并造成雪阻,严重影响了民航运输和城市交通等。本文利用MICAPS常规资料、乌鲁木齐天气雷达和风廓线雷达等资料,综合分析了这场大暴雪天气成因。结果表明:中亚低槽和地面冷锋是这场大暴雪天气的主要影响系统;水汽通过西南和偏西路径输送至乌鲁木齐,700～850 h Pa水汽贡献大;200 hPa高空西南急流维持、高层辐散低层辐合、地面冷锋和迎风坡地形抬升共同增强乌鲁木齐上升运动和水汽聚合,致降雪强度强;小时雪强2 mm的强降雪时段雷达回波强度20 dBZ,具有弱对流性,同时段850 hPa水汽通量散度值4×10-5 g·(cm2·hPa·s)-1;风廓线雷达探测高度抬升至8000 m后5 h乌鲁木齐开始降雪,强降雪时段4000 m以下Cn2-128 dB。     

2012年7月鲁东南地区连续大暴雨过程成因分析

通过常规观测资料、NCEP1°×1°再分析资料和加密自动站资料,对2012年7月7—10日连续发生在鲁东南地区的两次大暴雨过程进行了成因分析。分析表明：副热带高压的西伸北抬和稳定维持使西南低空急流长时间维持为大暴雨连续发生提供了充足的水汽和能量。第一次过程鲁东南位于切变线南侧和西南急流左侧;第二次过程鲁东南位于低涡东南象限和地面气旋东北象限。强降水中心位于850hPa高能舌顶端和925hPa高能中心重合处。第一次过程无明显冷空气,是边界层的强辐合和上升运动造成了强降水;第二次过程近地面有冷空气侵入,辐合和上升运动中心到达700hPa把水汽输送到较高的高度,有利于高效率降水的产生。     

山西一次低空偏东风暴雪天气结构特征分析

应用常规地面、探空观测资料和NCEP 1°×1°再分析资料,对2011年11月28-29日山西低空偏东风暴雪天气结构特征进行了探讨。结果表明:(1)这次低空偏东风暴雪是由高空西风槽、低空切变线、地面回流和倒槽共同影响造成。降雪前约18 h,山西925~850 hPa上空出现东北风;降雪前约12 h,山西中南部地面出现较强东北风,强降雪期间地面东北风强劲;降水开始前,低空东北风是干冷性质,降水开始后低空东北风是湿冷垫。(2)暴雪的水汽来源主要是源于西太平洋的偏东风水汽输送在北部湾附近转向的西南水汽与南支槽前的西南气流在西南地区汇合北上,再与西风槽前西南水汽结合;强降雪出现在700 hPa水汽通量中心西北侧等值线密集区且风向气旋性辐合的偏南气流区域。(3)强降雪伴随山西上空深厚湿层、500 hPa以下明显水汽辐合,以及800 hPa以上对流层中强上升气流,而上升区下是明显的下沉气流,这是由低空偏东风的契入产生的。(4)强降雪期间300 hPa西风急流不断东移南压,山西位于其入口区右侧,出现强辐散,有利于地面河套倒槽发展、维持,以及垂直上升运动的增强。     

华北地区"12·7"降雪过程的数值模拟研究

对2001年12月7日一次引发北京交通堵塞的降雪过程成因作了模拟研究.模拟结果显示PSU/NCAR的MM5有可能模拟出此次北方较弱的降雪过程,模拟的降雪量、落区以及持续时间与观测较一致.在成功模拟的基础上,利用模式输出的时空分辨率较高的资料,对此次降雪的发生、发展和水汽输送过程等进行了分析,结果表明:(1)降雪发生前对流层中层先出现饱和,而低层并未饱和,这种弱降雪的产生似乎并不需要中低层有深厚的湿层存在;(2)此次降雪是由对流层中层快速移动的短波槽和近地面出海高压后部的回流共同影响的结果,近地面的高压回流主要对增加低层的湿度有贡献,槽前的西南气流将水汽由南向北输送到华北地区,辐合引起的上升运动又将水汽输送到对流层中上层,槽前的水汽输送和辐合上升是此次降雪过程的触发机制之一;(3)华北地区大气中可降水量达到7 mm以上时,就可能有弱降雪发生,并有可能根据可降水量判断降雪的维持时间;(4)冰相云物理过程对成功地模拟降雪是不可忽视的.     

涡度收支与潜热释放对西南低涡形成的作用

利用中尺度WRF模式对2008年6月30日—7月1日生成于川东南地区的一个西南低涡的发生发展过程进行了数值模拟研究。模拟结果显示低涡首先出现在850 h Pa上,几个小时后700h Pa上才有低涡生成,850 h Pa低涡的形成与西南低空急流有着密切的联系。通过ω方程的诊断分析表明,涡度的水平平流项和辐散项对850 h Pa低涡的形成起主要作用,而潜热释放对850 h Pa低涡的形成作用不大;潜热加热是700 h Pa气流不断辐合从而形成低涡的主要因子。干敏感性试验研究进一步证实了潜热释放对850 h Pa低涡的影响不明显,但是会导致700 h Pa上气旋性的切变加强辐合从而形成低涡。     

东北地区温带气旋暴雪过程的大气河特征

利用2007-2020年的常规观测、东北地区6 h和24 h降水资料以及欧洲中期天气预报中心ERA5再分析资料,对东北地区温带气旋暴雪过程有/无大气河伴随进行了统计,并对比了有/无大气河伴随时环境场特征的异同。结果表明：83%的温带气旋暴雪过程有大气河伴随,其中59%的大气河登陆东北。11月和3月的暴雪过程大气河出现的频率最高,12月和1月基本无大气河伴随。南方气旋和黄淮气旋参与的暴雪过程大气河出现的频率高且强度强,相应的降水量较大;蒙古气旋暴雪过程大气河出现的频率低,降水量较小。有大气河伴随的暴雪过程高空急流有2支,低空急流强;500 hPa上有冷涡,形成切断低压和大气河相互作用有利于强降水的形势;850 hPa有明显的暖舌和较强锋区,因而有利于水汽输送和动力抬升,主要为冷锋降雨和暖锋降雪。无大气河相伴的暴雪过程高空急流有1支,低空急流弱;500 hPa上无冷涡,西风槽较弱;850 hPa锋区和低涡强度较弱,高空辐散和水汽条件差,主要为暖锋降雪。有大气河伴随时暴雪过程的水汽主要源自东海和黄渤海,低层不稳定层较厚,边界层水汽辐合区宽广且强,上升运动较强;无大气河伴随时水汽主要源自日本海...     

渤海西岸边界层东风与暴雪天气的机理分析

2008年12月20-21日和2010年1月3日天津地区分别出现了历史同期罕见的暴雪天气。为了提高对这种极端天气发生机理的认识,利用多种资料对这两次天气过程进行了分析。结果表明：两次暴雪过程均属于回流型降雪,但环流形势和影响系统的演变却不尽相同。影响系统分别为高空横槽（高空槽）、850 hPa切变（850 hPa低涡切变）、地面倒槽（地面气旋）,水汽源自700 hPa西南气流和边界层东风的水汽输送。由于两次过程均与边界层东风相伴,特别对渤海西岸边界层东风对降雪天气的影响和作用作了探讨,表明偏东风不仅为本地输送一定量级的水汽,同时这种具有冷湿特征的东风还会与内陆具有暖湿结构的偏南风形成地面辐合线,加强地面的动力抬升作用,产生上升运动,有利于雨雪天气的加强和维持,因此可以认为边界层东风对暴雪的发生发展起到了显著的作用。     

渤海西岸边界层东风与暴雪天气的机理分析

2008年12月20—21日和2010年1月3日天津地区分别出现了历史同期罕见的暴雪天气。为了提高对这种极端天气发生机理的认识,利用多种资料对这两次天气过程进行了分析。结果表明：两次暴雪过程均属于回流型降雪,但环流形势和影响系统的演变却不尽相同。影响系统分别为高空横槽（高空槽）、850 hPa切变（850 hPa低涡切变）和地面倒槽（地面气旋）,水汽源自700 hPa西南气流和边界层东风的水汽输送。由于两次过程均与边界层东风相伴,特别对渤海西岸边界层东风对降雪天气的影响和作用进行探讨,表明偏东风不仅为本地输送一定量级的水汽,同时这种具有冷湿特征的东风还会与内陆具有暖湿结构的偏南风形成地面辐合线,加强地面的动力抬升作用,产生上升运动,有利于雨雪天气的加强和维持,因此可以认为边界层东风对暴雪的发生发展起到了显著的作用。     

2016年湖州地区两次降雪过程对比分析

利用Micaps观测资料、NCEP再分析资料及风廓线资料对2016年1月20—21日湿雪过程,1月31—2月1日干雪过程,从水汽、动力方面进行了对比分析,认为:1) 1月20—21日的湿雪过程水汽充沛,水汽输送为700 h Pa西南急流和850 h Pa东南气流; 1月31—2月1日的干雪过程水汽层次浅薄,水汽输送只有700h Pa西南气流。2)湿雪过程低层暖平流强,在中低层形成暖式切变线,冷空气楔入到暖湿气流底部,迫使其抬升,形成深厚上升运动区,雪量较大,但并不利于积雪;干雪过程低层冷平流强,在中低层形成冷式切变线,降雪过程中弱暖湿气流沿深厚冷空气垫爬升,上升运动较弱,降雪量较小,但有利积雪。     

中低层增温对强降水中涡旋形成的敏感性研究

2012年7月21日22:00-23:00重庆盘龙出现了180.9 mm·h-1的极端强降水,这在西南低涡暴雨中比较罕见的。通过对雷达资料的分析,发现此次极端强降水过程中有近于中气旋强度的中涡旋形成和发展。为了研究中低层增温对强降水中涡旋形成的作用,利用中尺度数值模式WRF-ARW,结合雷达资料同化的ARPS-3DVAR方法和复杂云分析方案,并对中低层进行中心增温同化敏感性实验,对上述过程中出现的近于中气旋强度的强降水中涡旋进行了数值模拟。结果表明:全球预报系统GFS(Global Forecasting System)预报场同化雷达反射率因子和径向风资料之后,能较好地模拟出西南低涡东侧准线性对流系统(Qusi-Linear Convective System,QLCSs)、强降水落区、强降水中心、盘龙附近的β中尺度气旋式环流以及镶嵌在其中的γ中尺度涡旋(即中涡旋);850 h Pa和700 h Pa经过中心增温同化后能增强中涡旋的强度,当700 h Pa中心增温2℃同化后能模拟出与盘龙附近相似的近于中气旋强度的中涡旋。同时,此次强降水中涡旋形成的机制为中低层异常高的温湿条件导致异常强的对流不稳定性,上升运动快速发展,中低层水汽通量辐合迅速增强,大量水汽凝结并急剧释放潜热,高温高湿气柱随上升运动迅速增长导致增温中心附近位势高度急剧下降,水平位势梯度加大,风速增大,中涡旋迅速发展增强到中气旋的强度。表明中低层垂直风切变偏弱的环境中中低层异常高的温湿条件是形成强上升运动,促进近于中气旋强度的中涡旋形成的重要条件。