干冷空气侵入在2005年12月山东半岛持续性降雪中的作用

利用常规资料和NCEP再分析资料分析了2005年12月山东半岛持续强降雪事件发生的环流背景及干冷空气活动特征,并运用湿位涡和锋生理论,研究了干冷空气在降雪事件中的作用.分析表明:低层湿度场的演变可以很好地反映山东半岛地区降雪的变化,但降雪事件与高层干冷空气紧密相连.对流层高层高位涡区与相对湿度小值区相对应,干空气主要来源于北侧(高纬度)对流层高层.高位涡区与低湿区都向下向南伸展,与低层MPV1<0的湿对称不稳定区对应.强降雪是低层饱和湿空气受地形强迫、锋生强迫的抬升作用及湿对称不稳定能量释放的共同作用造成的,而干冷空气的侵入是锋生和不稳定能量释放的触发机制.     

极端天气气候背景下两次降雪过程的对比分析

利用常规观测资料、NCEP1°×1°分析资料,从同期气候背景、影响系统特征、干侵入特征和影响等方面,对2008年1月28日20时-29日08时、2月1日20时-2日08时江西中、北部两次较强降雪过程进行了分析。结果发现,两次过程发生的气候背景主要与大气环流异常及拉尼娜事件有关。两次过程的系统配置具有相同的特点,中层700-500hPa西南气流强盛,低层850hPa到地面的冷空气垫深厚,700-850hPa存在逆温层。两次过程都具有干侵入特征,干侵入所引起的对流层中低层垂直方向上的降温,使中低层0℃以上暖层明显减弱,700hPa温度降为0℃以下,为混合云内雨转雪的发生提供了必要的温度条件。两次过程中,低层冷平流越强,雪区南界越偏南。江淮到黄淮的下沉气流为对流层高层干空气侵入提供了动力条件,高层干冷空气向南、向下侵入,导致对流层低层850hPa偏北气流加强和维持,加大了中低层垂直风切变,使上升运动加强,为水汽凝结、冰晶和雪晶比含水量的增加提供了必要条件,从而使降雪得到发展。两次过程中,上升运动越强,降雪强度越大。     

2009年冬季黄河中游一次由旱转雨雪天气的诊断分析

针对2009年2月7～8日持续干旱近百天的黄河中游地区出现的转折性雨雪天气,利用实况资料计算了等熵温度梯度、可降水量、水汽通量及其散度、相对湿度、垂直速度等,分析了熵分布及演变、干侵入、水汽场特征等,结果表明:(1)这次降水出现在500hPa环流形势平直,极地冷空气活动较弱,在地面回流高压呈东西向带状分布的背景下,系统浅薄,降水量级难以把握。(2)熵诊断揭示,500hPa等熵梯度大值区的出现对未来12～24h强降水有先兆指示意义,强降水中心出现在500hPa等熵梯度大值区与700hPa温度露点差3℃的叠加区。(3)水汽诊断表明,强降水出现前,黄河中游及其上游西南地区的可降水量显著增加,为强降水的出现提供了水汽的积聚,而降水开始后,低空超低空东南急流则是水汽的主要补充来源;强降水并不是出现在水汽通量大值区内,而是在水汽通量大值区西北侧、等值线密集带附近,同时又有风辐合的区域。(4)这次雨雪过程中,干冷空气主要来自对流层高层,在雨雪区上空的垂直分布呈"漏斗"状,该过程中从贝加尔湖地区南下的西北和东北气流沿漏斗壁下滑向低层传播;而中低层湿区呈倒扣的"碗状"向上伸展,中低层西南和东南两支暖湿气流沿"碗壁"爬升,在对流层中层耦合加强,与干冷空气交汇,产生强降水。(5)对流层高层持续的干侵入,使得中低层切变线稳定维持,有利于其前方西南急流的稳定加强和对流性不稳定的持续发展,是导致强降雪持续、增幅的重要原因。(6)强降水出现在地面中尺度辐合稳定加强期间,降水落区在辐合区及其东南侧;辐合区内强烈的上升运动是触发不稳定能量释放,使熵由不平衡达到平衡的重要机制。     

诊断分析技术在山西强降雪预报中的应用

利用常规探测资料和诊断分析方法,对2009年11月9 12日山西大范围持续强降雪天气过程进行了综合分析。结果表明:(1)500 hPa阻塞形势和低空低涡切变线稳定维持,700 hPa西南急流、850 hPa偏东急流、850 hPa和925 hPa强偏东北气流等三支强气流稳定维持,地面回流形势与河套倒槽共同强烈发展并稳定维持,是造成此次大范围持续强降雪的重要原因。(2)强降雪出现前,低层中纬度持续有暖湿空气向山西地区输送,暖湿中心强度持续增强;从其水平结构变化看,可将此次过程分为锢囚降雪、回流降雪、暖倒槽降雪和持续降温四个阶段,各个阶段降雪特点不同。(3)强降雪区上空垂直热力结构为上冷、中暖、下冷,低层冷平流强度为普通暴雪的3倍;对流层中低层持续存在对流性不稳定,不稳定区内存在空气辐散,且持续有暖湿平流输入,导致对流性不稳定及其降水不断增强。(4)此次强降雪天气过程中,山西上空大气可降水量累计达到35~88 mm;随着低层和近地层风场的加强和辐合,大气可降水量不断增加,强降雪也呈现持续增加的趋势。(5)强降雪前及整个强降雪期间,强降雪区上空300 hPa以下为水汽散度通量正值区,其强度在500~600 hPa达到最强,且强度为普通暴雪的6倍,而高层和低层均存在弱的辐散。     

黄土高原一次β中尺度大暴雨特征及成因分析

利用NCEP／NCAR逐日6h分析资料和常规观测资料,分析了2011年2月25日一28日山西连续降雪天气过程（以下简称2．25降雪）。①2．25降雪过程经历了三个阶段：2月25日为回流降雪阶段,26日一27日为倒槽冷锋与回流降雪共同影响降雪阶段,28日为低空切变线影响降雪阶段。②2．25降雪过程涵盖了华北地区大到暴雪的三个类型：回流类降雪、倒槽冷锋类降雪、低空切变线类降雪。③通过温湿场分析得出,对于低空切变线类降雪,对流层中层的湿核对降雪的开始有一定的指示意义。降雪未开始之前对流层中层有湿核,随着时间的推移,湿核向低层扩展,整个对流层中低层变为高湿区,降雪开始。当对流层中层变为干区,并向低层扩展,降雪过程结束。对于回流类降雪,低层回流对回流降雪起到冷垫的作用。④通过涡度场分析得出,对流层低层的负绝对涡度中心对其东侧的降水有指示意义,如果其东侧对流层低层配合有正涡度核,降雪强度较大,维持时间较长。⑤地面层出现的负绝对涡度中心说明近地面层有小高压系统的存在,这是因为低层回流冷垫作用形成的孤立小高压体。⑥28日降雪维持机制是条件性对称不稳定。     

“04.6”湘西北特大致洪暴雨形成机理分析

对湖南省西部和北部的一次特大致洪暴雨过程综合分析得出：此次特大暴雨过程的发生与对流层中低层西南急流和亚欧大陆上空维持阻塞形势密切相关。阻塞形势的维持，使得对流层中低层两个冷涡稳定少动，从而形成了东北向干冷气流，其与西南暖湿气流在湘西北地区上空形成一条东北西南向的切变线。切变线上生成的深厚的中尺度气旋的演变、发展，是特大暴雨产生的根本原因。对流层中层涡度、Q矢量散度及345K等熵面上位势涡度的由南向北发展与强降水区由南向北发展有较好的对应关系，可作为暴雨预报指标。超强散度柱、强涡度柱和陡立深厚θse，耦合结构是垂直上升动力和暴雨产生和持续的重要动力机制。     

2008年1月18-22日南阳市强降雪过程诊断分析

利用NCEP再分析资料,从大尺度环流背景、影响系统、水汽条件、动力条件等方面对2008年1月18-22日南阳市出现的强降雪天气过程进行了诊断分析.结果表明:欧亚地区持续稳定的大气环流异常为雨雪天气提供了大的环流背景;中低层切变线和西南风急流是强降雪的主要影响系统.在降雪集中时段,水汽输送带与700 hPa急流相对应,西南急流为强降雪提供了充分的水汽输送和能量.700 hPa的正涡度大值区的演变与该层西南急流区有很好的对应关系,且正涡度大值区位于急流轴的左侧.正涡度核的生成和强烈的垂直上升运动为强降雪提供了动力条件.在整个降雪过程中,ζMPV1的大小变化与降雪的强弱变化一致,强降雪落区与|ζMPV2＜0|的大值带有很好的对应关系.湿位涡的斜压项证明了大气的湿斜压性很强,等压面上的温度梯度较大,对强降温和水汽输送较为有利.     

闽北一次初春强降水的成因分析

利用常规观测资料、NCEP 1°×1°再分析资料、新一代天气雷达资料,对2012年3月6日-7日福建省北部地区暴雨成因进行诊断分析。结果表明:此次降水过程在高空西风槽南下带来的冷空气与西南暖湿气流交汇的背景下产生,暴雨区位于低空西南急流北侧、低层切变南侧、地面冷锋附近;强降水落区位于层结不稳定的湿区中,低层辐合、高层辐散有利于对流发展;干冷空气的侵入时高层高值位涡库向北向下伸展,促使中低层气旋涡度发展,从而导致强降水的发生;雷达回波分析表明,低层暖平流、高层冷平流、区域上空辐合形势都有利于对流性降水的产生。     

干空气侵入对河南省2006年1月18-19日暴雪形成的作用

利用NCEP再分析资料和常规气象观测资料,分析了2006年1月18-19日发生在河南省的一次暴雪过程,结果表明,这次暴雪过程中存在干侵入现象.干侵入的发生发展对暴雪过程具有重要作用:干侵入沿相当位温密集带向下向北传播,引起对流层低层气旋性涡度发展,增强辐合上升运动,导致降水的增强;高层干冷空气向下注入,引起温度场扰动,在对流层中低层形成逆温层,有利于暴雪天气的发生;高空急流入口区北侧的下沉运动为对流层高层干空气和高位涡的下传提供了动力条件.     

2008年“7.02”滇中大暴雨的成因诊断与数值模拟

利用常规观测、NCEP 1°×1°再分析资料、云图、多普勒雷达回波和WRF模式对2008年7月2日滇中大暴雨进行成因诊断和数值模拟。结果表明:对流层高层的干侵入和中低层冷、暖平流交汇诱发副热带高压和滇缅高压间辐合低涡迅猛发展成强中尺度对流辐合体,加上中低层来自孟加拉湾的丰富水汽输送和中低层强水汽辐合共同引发此次大暴雨。过程中,垂直螺旋度贡献主要在中层;干位涡呈现出对流层顶强正高位涡,300 hPa以下为次正高位涡,两者之间为负区的柱状分布特征,次正高位涡强中心有向下层延伸特征。WRF较好地模拟了整个大暴雨过程中强降水主体时段和大暴雨落区特点,最大对流有效位能变化趋势对强降水有较好预示作用,模拟方案在积分30小时内效果较好。     

一次山东特大暴雨干侵入的作用

以2009年7月17—18日一次山东特大暴雨为研究对象,利用NCEP/NCAR再分析资料、FY-2C卫星水汽资料及常规气象观测资料,通过数字化卫星水汽图像与大气动力场相结合的方式,揭示干侵入在本次暴雨过程中的特征及其对暴雨发生、发展的作用机制。结果表明,此次强降水过程是在高空槽和低层低涡切变的有利形势下产生的。暴雨过程与干侵入密切相关,干侵入在对流层中高层随高度向东倾斜,强降水出现在干侵入前沿湿度梯度最大值处的湿区一侧。卫星水汽图像干侵入暗区与对应着350hPa位涡高值区、干冷区。与干侵入相伴随的高位涡下传,使低层气旋性涡度加强,气旋发展。高层干冷空气下传有利于干层的形成和维持,干层的存在加强了暴雨过程的对流不稳定,对暴雨的加强和发展起重要作用。     

一次低纬高原地区大到暴雪天气过程的诊断分析

利用常规气象观测资料、各物理量场、卫星云图和多普勒雷达资料等对2004年2月7日滇中及以东地区一次大到暴雪天气过程进行了综合分析。结果表明:新疆横槽转竖后东移,从北方来的冷空气不断向南扩散,在川滇黔间堆积加强,使昆明静止锋加强西移影响到云南中部;卫星云图的演变反映了南支槽云系有一个东移加强的过程,并与强静止锋云系交汇形成低纬高原上滇中及以东罕见的大到暴雪天气,由于地形的作用,滇西以小雨为主;高层西偏南风加强、水汽通量增大、上升运动的加强以及水汽的辐合造成滇中及以东的强降雪;同时强降雪过程中存在高空冷暖平流和高空急流,雷达图象也进一步证实了南支槽前的西偏南气流带来的水汽在低纬高原降雪中的重要性。     

锡林郭勒盟一次区域性大雪天气分析

利用Micaps系统的高空与地面实况资料,对2011年2月26日锡林郭勒盟自西向东出现的强降雪天气过程进行了天气学分析。结果表明:这次大雪过程属非典型的北槽南涡型结构,锡林郭勒盟处于华北脊控制之中,脊后有西南涡与蒙古的冷槽结合东移,造成锡林郭勒盟区域性的一次大雪天气过程。     

2011年隆冬北京初雪成因分析

利用常规、加密观测自动站资料、雷达风廓线资料、L波段探空风、微波辐射计资料和NCEP1°×1°再分析资料,对2011年2月9—10日北京首场降雪天气过程进行了成因分析,结果表明:此次降雪过程是在高空短波槽、东风回流和地面倒槽的共同作用下产生的。东路冷空气经东北平原南下到渤海,而后向西移动形成回流。华北地区的东风回流具有西北方向浅薄、东南方向深厚的楔形结构,同时具有湿冷的特性。东风回流前沿有辐合上升气流和锋生,在近地面层形成冷垫和小幅度增湿,西南暖湿气流在冷垫上爬升造成降雪。500 hPa短波槽前的正涡度平流和850 hPa的温度平流促进了河套附近地面倒槽的发展和东移,倒槽的辐合上升区与东风前沿的辐合区叠加导致上升运动加强为北京降雪提供了动力条件。西南暖湿气流是降雪过程的主要水汽来源。     

一次回流降雪过程边界层东风结构分析

利用常规观测资料和NCEP1°×1°再分析资料,对2010年12月23日凌晨至上午发生在河北的一次回流降雪过程进行了诊断分析,结果表明：地面蒙古冷高压外围的偏北风携带冷空气东移至东北平原后转向西南方向抵达河北中南部地区,边界层偏东气流将渤海水汽带向河北中南部;在降雪前期表现为“湿冷”,在降雪过程中表现为“干冷”;偏东风在太行山东麓地形作用下被迫抬升,其携带的水汽随之抬升,为降雪过程提供了弱的水汽条件;边界层内水汽通量散度主要表现为纬向水汽辐合,在降雪前主要由水汽平流引起,在降雪过程中主要由风场辐合造成。     

8月柳州一次副高影响下的持续性大暴雨过程分析

利用常规观测资料、区域自动站雨量资料、NCEP 1°×1°再分析资料以及国家气候中心的副高指数资料,分析2017年8月9~15日柳州北部的持续性大暴雨到特大暴雨天气过程。结果表明:这次连续降雨过程可分为副高稳定且高原小波动东移、副高西进且切变线北抬、华北槽南压且副高东退三个阶段。第一阶段,波动引导干冷空气侵入,低层暖湿空气加大,θ_se锋区增强,边界层辐合抬升触发暴雨,低层风速辐合为增强机制;强降水发生在锋区南侧西南气流加强过程中,落区稳定,集中在柳州北三县,局地性强,傍晚加强,白天减弱,与高原波动频率一致。第二阶段,副高加强西伸,广西整层转为西南急流,桂北处于急流轴附近,垂直运动存在高低两个中心;桂北处于高温高湿的不稳定层结中,中层受副高下沉气流影响,低层暖湿不稳定能量集聚,当近地层超低空急流加强,急流轴北推时,其左侧的气旋性切变和风速辐合抬升触发暴雨,不稳定能量释放过程中使得高低层两个垂直运动中心打通,上升运动进一步加强;其强降雨落区南界北收到三江融水交界,雨强更大,暴雨成片,无时间间歇。第三阶段,前期副高控制让桂北集聚了大量的暖湿不稳定能量,随着华北槽的东移,中高层干冷空气叠加在高温高湿的不稳定气流之上,随低层切变线南压进入广西,低层强烈的辐合抬升触发强降雨,中高层干侵入对降雨有增强作用,强降雨落区随着副高东退从桂北逐渐南压到桂南,其强度、范围和累计雨量均为最大。      

新疆一次秋季暴雪天气的诊断分析

利用常规气象资料和诊断分析的方法,对2003年9月28日发生在新疆乌鲁木齐等地一次暴雪天气过程进行了研究。结果表明:伊朗副热带高压的东西摆动、南北振荡引起的中亚地区大气环流的剧烈变化是暴雪天气产生的大尺度背景;高空西南急流诱发的强上升运动和对流层低层天气尺度系统之间强烈的相互作用是暴雪天气形成的动力因子;干冷空气的侵入有利于干层的形成和维持,干层的存在使水汽和不稳定能量得以累积,增加了降水过程的对流不稳定性,有利于强降水天气的发生、发展和加强。     

湖南冬季两次暴雪过程的对比诊断分析

利用常规地面和高空观测资料及欧洲中心ERA-5再分析数据,对2021年12月25—27日（21·12）、2022年2月21—23日（22·02）发生在湖南的两次暴雪过程进行诊断分析。两次暴雪过程有强度大、影响范围广,暴雪落区较为重合的特点。两次暴雪过程也表现出明显差异,21·12过程的累计降雪量小于22·02过程,但21·12以干雪为主,22·02以湿雪为主。分析差异的成因发现：（1）22·02过程水汽辐合强度强、延伸高度高、厚度厚,动力条件由南支槽和低涡提供;21·12过程水汽条件相对弱,动力条件由冷锋强迫抬升提供。（2）21·12过程冷空气从低层南下,云中冰相粒子比例大,温度层结满足干雪条件;22·02过程中层气温下降,云中冰相粒子与水相粒子共存,地面气温在0℃以上,故以湿雪为主。     

北京地区4月一次罕见暴雪的形成机制分析

利用雨滴谱仪、多普勒天气雷达、微波辐射计、地面加密自动站、EC再分析资料及气候整编资料等多源观测资料,分析了2018年4月4—5日,北京地区罕见暴雪过程的极端性及形成机制。结果表明:(1)此次过程是北京地区4月首次出现纯雪日,降雪量和积雪深度均突破历史同期记录,1000～850 hPa温度标准化异常SD值均小于-3,日降雪量排在整个冷季的前5%,是一次极端天气过程。(2)低层强冷空气入侵形成冷垫,700 hPa强西南低空急流输送充沛水汽,使北京地区上空800～500 hPa产生条件性对称不稳定,暖空气在锋区以上的强上升运动触发不稳定能量,产生高架对流,局地雷达回波具有夏季对流单体的倾斜结构特征,有利于暴雪增幅。(3)降雪过程先后受到两次冷空气叠加影响,前期强冷空气持续剧烈降温导致低层温度偏低,使得温度达到降雪阈值,是此次极端降雪过程产生的主要原因。(4)微波辐射计监测显示,降雪的起止时间与逆温具有良好的对应关系,降水相态主要取决于1 km以下的温度变化。