昌吉地区一次春季强寒潮天气分析及数值模拟

基于常规天气观测资料和美国FNL1°×1°逐6 h再分析资料,对2014年4月23—24日昌吉地区一次寒潮天气过程进行分析和总结,并利用WRF3.7(The Weather Research and Forecasting Model)中尺度数值模式对10 m风场和地形作用进行分析,结果表明:(1)这次寒潮天气过程出现在欧洲高压脊东南衰退、西西伯利亚低槽东南下进入新疆爆发的大尺度环流背景下。(2)这次强寒潮过程的高位涡强冷空气来自欧亚北部和北极地区的平流层下部和对流层上部。(3)低层强西北风急流向山脉辐合,造成暖湿气流在天山迎风坡强烈爬升,是暴雪发生的触发机制。通过地形敏感性试验表明天山地形的抬升作用减弱所引起的降水变小。     

天山两麓一次极端暴雪天气多尺度配置特征及机制分析

利用自动站小时监测资料、常规与加密观测资料、NCEP/NCAR再分析资料（0.25°×0.25°）、FY-2G卫星相当黑体亮温（TBB）资料，分析2017年2月19日至20日天山两麓的极端暴雪天气过程。结果表明: （1）此次过程发生在500 hPa南欧脊衰退、乌拉尔低槽与中亚偏南低槽先结合、后分段东移进入的环流背景下，天山北麓暴雪高低空系统呈典型后倾结构，天山南麓暴雪形势为典型“东西夹攻”型。（2）影响天山北麓暴雪的低空西北急流和影响天山南麓暴雪的低空偏东急流均为冷湿气流，西北急流风速的增大比雪强的增强提早12h左右，偏东急流比降雪提前6h出现。（3）主要水汽通道在850～400 hPa，水汽通量进入新疆后，850～700 hPa偏西水汽输送强于600～400 hPa西南水汽输送，水汽辐合主要在850～700 hPa。（4）乌鲁木齐降雪前位势不稳定性加强，沙雅降雪前有明显对流不稳定，两暴雪中心均有地形强迫强化产生并维持的中尺度垂直上升支和次级环流圈，而沙雅系统性动力作用小于乌鲁木齐的。（6）中尺度云团是造成天山两麓暴雪产生的最直接的影响系统。     

2012年12月20-23日巴州寒潮降雪天气的特征分析

利用常规观测资料、自动站、T639客观分析资料,结合天气学原理和天气动力学诊断分析方法,对2012年12月20-23日巴音郭楞蒙古自治州（以下简称巴州）的寒潮天气过程的成因和降雪天气特征进行分析,并给出巴州降雪天气概念模型。结果表明：这次寒潮降雪过程是北欧阻塞高压向东南衰退,导致脊前横槽转成竖槽东南移,高空冷空气南压至40°N附近,造成巴州强降温、强降雪等寒潮天气,降雪阶段关键影响系统是700 hPa上的冷暖切变和风场辐合,水汽主要源自中低层西北方的经向和低层东南方的纬向输送;后续的冷凝降雪和阴雪阶段天气局地特征明显,水汽源自850 hPa至近地层局地的垂直输送。     

2013年南疆西部暴雨天气的水汽特征

应用南疆西部（35°～42°N,73°～80°E）15个气象站及200个区域自动气象站2013年逐日降水量资料和NCEP/NCAR每日4次1°×1°再分析资料,分析2013年南疆西部4次典型暴雨天气过程的水汽源地、水汽输送及水汽收支特征。结果表明,2013年4场暴雨天气水汽主源地主要分布在阿拉伯海和孟加拉湾,其次是波斯湾,低层东风急流（LLEJ）在南疆西部暴雨过程中作用显著。过程Ⅰ水汽输送路径主要为偏东和西南气流,在南疆西部沿山及偏东平原强烈辐合引发暴雨,偏东路径水汽输送明显大于西南路径,水汽输送的大值区域持续时间为24 h。过程Ⅱ水汽输送有西方、西南和偏东路径,3支水汽输送在南疆西部东—西、南—北产生剧烈的辐合造成大范围、强度强的暴雨天气,东边界水汽输入量接近南边界,水汽输送的大值区域持续时间为60 h。 过程Ⅲ水汽输送为西方、偏南和偏东路径,LLEJ引导的水汽在西风、东风气流的交汇下沿山堆积产生强的辐合,造成暴雨天气。水汽输送的大值区域持续时间为24 h。过程水汽输送主要有西方、偏南和偏东路径,西方路径的输送量远远大于偏东和偏南水汽,水汽输送出现2次高低空大值区域叠置现象,暴雨过程中大值区域持续时间48 h。     

南京一次持续性浓雾天气过程的边界层特征及水汽来源分析

本文选取2006年12月24—27日（平流辐射雾）南京大雾的外场观测资料及NCEP的2.5°×2.5° NC再分析资料和GDAS全球1°×1°气象资料,结合天气形势、气象要素、物理量场,并利用轨迹分析方法,对这次浓雾的边界层特征及水汽输送进行分析,探讨这次浓雾形成和持续的主要边界层物理和天气学成因。分析表明：（1）这次浓雾过程期间始终存在深厚的逆温层结,甚至出现多层逆温。浓雾过程中,在中上空不同逆温层顶温度比地面温度高出2~5℃。逆温层厚多在200 m以上,26日08时逆温层厚达500 m。逆温层的存在,使大气层结更加稳定,在雾形成前期利于低层水汽聚集,雾形成后又抑制水汽的扩散,利于雾体的发展和维持,是这次浓雾能持续约64 h,强浓雾时段（能见度＜50 m）持续约37 h的重要因素。（2）这次平流雾过程低层水汽通量散度呈负值,上空持续出现水汽辐合,最强水汽辐合出现在25日02时左右,为-30×10-7 g·s-1·cm-2·hPa-1。低层辐合利于水汽的聚集,雾得以形成和发展,而雾过程后期水汽辐散则加快雾的消亡。贯穿整个雾过程的水汽辐合是这次平流辐射雾长时间维持的重要条件。（3）这次平流辐射雾过程中水汽输送路径是自中国东部沿海抵达南京;雾期间,水汽又来自海上源源不断的输送,最大时南京上空水汽通量达到2 g·s-1·hPa-1·cm-1。水汽的供应和后期补充量,决定了浓雾的持续时间。     

2018年春季中天山北坡两场强雪分析

摘 要：利用常规观测资料、风廓线雷达及ECMWF 0.25°×0.25°再分析资料，对比分析2018年3月年3月17～18日(简称“0317”过程）和同年4月11～12日(简称“0411”过程)中天山北坡两场强降雪天气成因。结果表明，两者有共性也有差异，其相同点：500hPa均为两脊一槽的经向环流形势，影响系统为西西伯利亚至中亚的低槽向南加深，低空西北气流与中高层西南气流叠加使迎风坡维持强垂直上升运动和对应的垂直螺旋度呈高层负、低层正的分布是强降雪产生的动力机制；均由低层西北、中层偏西和西南路径的水汽输送；风廓线雷达细致反应了强降雪时低层西北风与中高层西南风明显增强及突增并维持。不同点：“0411”过程500hPa低槽前西南气流、低空西北气流、锋区、地面冷高压、垂直速度及螺旋度等均强于“0317”过程；水汽追踪表明，“0411”过程有一支明显西北路径远距离水汽接力输送，而“0317”过程有一支低层弱偏东路径水汽输送。     

2014年4月22日新疆寒潮天气过程锋面结构演变特征分析

中亚是寒潮强冷空气爆发的关键区,天山陡峭高大地形阻挡了冷气团前锋面系统的东移南下的移动,呈准静止状态,在中亚强天气中扮演着重要角色,目前研究不多。本文选取2014年4月22日08时开始北疆发生大风降温,南疆发生强沙尘暴的一次寒潮天气过程,利用常规气象观测数据和分辨率为1o×1o的NCEP再分析资料,分析了这次寒潮天气锋面过程的500 hPa天气形势和地面气压场形势;计算了和锋面密切相关的冷暖平流、温度梯度和锋生函数;分析了三个物理量在水平面以及西北东南向的垂直剖面上的三维立体结构和演变特征。研究表明： 500 hPa东欧脊在暖平流作用下快速发展,西西伯利亚槽在冷平流作用下加强并东移南下。受其影响,中亚地区地面图上锋面气旋发展旺盛,地面冷锋在东移过程中遇到平均海拔高度3000m的天山高大陡峭地形,温度梯度增大,产生较强的锋生。该锋面在对流层中下层的水平面图上表现为等位温线沿天山密集分布,位温梯度很大;在垂直剖面上,在天山位置表现为锋生,等位温线变为准垂直分布,梯度增大,宽度变窄。     

高空西北气流下贵州铜仁特大暴雨的成因分析

本文利用NCEP 1°×1°逐6 h再分析资料和地面区域自动站逐小时观测资料,对贵州省铜仁市梵净山东侧2020年6月29日夜间的一次特大暴雨天气过程的大尺度环流背景和中尺度天气系统进行了分析。结果表明：此次暴雨过程处于高空西北气流控制背景下,中低层动力抬升条件较弱,但深厚的暖云层和湿层、较低的自由对流高度（LFC）、抬升凝结高度（LCL）和中等到强的对流有效位能（CAPE）,配合低层水汽辐合抬升运动的爆发性增强有利于此次梵净山东侧高效率降水。暴雨落区分为A区和B区两个区域,其间降雨特征存在明显不同,A区降水开始时间早,累计雨量大,主要为偏东北风与偏东南风辐合引起的上升运动造成的对流性降水,而B区小时雨强更大,由于小尺度涡旋的发生发展、配合低层弱冷空气的抬升触发作用造成的冷性降水;且降水强度与1h正变压、负变温呈正相关关系。迎风坡和喇叭口地形的动力强迫抬升作用,利于低层水汽输送和抬升凝结,受近地层东北气流与东南偏南气流形成的中尺度辐合线触发、加强,也是此次极端暴雨形成的重要原因。     

2005年3月一次寒潮天气过程的诊断分析

利用NECP1°×1°的6小时分析资料和常规观测等资料,对2005年3月10~13日一次全国性寒潮天气过程的环流背景、影响天气系统及成因进行了分析。结果表明:这次寒潮及寒潮天气主要成因是(1)西欧上空500hPa强暖平流致使在西伯利亚地区形成阻塞高压,建立横槽,横槽北侧的东北气流引导超极地冷空气和西路冷空气合并加强;形成了异常强的冷高压、锋区、冷温度中心和冷温度平流。(2)两个短波槽东移侵入阻塞高压,使得横槽两次建立和转为竖槽,导致强冷空气大举南侵。(3)寒潮带来大范围强降温、700hPa西南急流与冷空气交汇、1000hPa以上层气温在0℃以下的垂直分布,为南方大到暴雪提供了动力、水汽和凝结的温度条件。     

1998年5月20日暴雨天气过程分析

应用常规天气图和T10 6数值预报模式标准等压面上的 1°× 1°格点资料 ,对 1998年 5月 2 0日甘肃陇东地区和宁夏的暴雨天气过程进行了分析和研究。结果表明 ,暴雨天气产生在西北干冷空气与低空暖湿气流的辐合区内 ,由于低空急流的作用 ,大量的水汽不断输送至暴雨区 ,入侵冷空气触发了对流不稳定能量的释放 ,造成暴雨天气     

2008年4月天山北坡一次强寒潮天气成因分析

利用T213 0场预报资料对2008年4月18日新疆天山北坡带中部石河子垦区发生的50 a不遇强寒潮天气过程的环流背景、影响系统及物理量场进行了综合分析。结果表明：“2008.04.18”强寒潮天气主要成因是：里黑海脊发展东移与东欧脊同位相叠加并顺转, 脊前东北风带建立并加强,诱导泰米尔半岛冷空气沿脊前东北气流西南下到横槽中, 迫使横槽转向强烈发展东南压,并形成高空急流,强锋区和强冷高压;由于高压脊部分东南垮,导致中高纬度强冷空气大举东南下,造成强寒潮天气过程;西南急流与冷空气的交汇产生了较强的动力辐合和水汽辐合,对大暴雪的形成起到了重要作用;大暴雪发生在较强的能量锋区、高湿区和水汽通量辐合区内。     

2018年5月天山南坡两次翻山大风成因对比分析

利用高空、地面常规探测资料及ERA-interim 0.25°×0.25°再分析资料,对2018年5月7日和24日影响天山南坡的两次翻山大风天气进行诊断分析。结果表明:500 hPa两脊一槽的经向环流是两次大风的环流背景,西南—东北走向的冷槽、300 hPa高空急流、低空急流、巴尔喀什湖冷高压、南疆盆地热低压是主要影响系统;强的水平气压梯度力和地形产生的下坡效应是主要原因,对流层中层强冷平流侵入南疆是造成大风天气的重要热力条件;大风最强时段与经向垂直环流圈出现时间、维持时间有较好对应;大风期间,天山山区附近500～800 hPa有强烈锋生现象,自低到高呈现向北倾斜的结构。     

天山南坡暖季暴雨过程的水汽来源及输送特征

利用1981—2020年5—9月天山南坡16个气象站逐日降水资料和NCEP/NCAR GDAS再分析资料,分析天山南坡暖季暴雨过程的环流形势,并采用HYSPLIT模式,模拟追踪水汽源地及输送特征。结果表明:天山南坡暖季暴雨主要发生在南亚高压双体型、500 hPa以上西南急流(气流)、700 hPa切变辐合以及天山地形辐合抬升的重叠区域。水汽主要源自中亚、大西洋及其沿岸、地中海和黑海及其附近,经TKAP(塔吉克斯坦、吉尔吉斯坦、阿富汗东北部、巴基斯坦北部和印度西北部)、南疆、北疆关键区,分别从偏西、偏南、偏北通道输入暴雨区,700 hPa以上偏西通道、以下偏北通道占主导地位,且贡献最大的是南疆关键区。源自中亚的水汽主要输送至暴雨区700 hPa及以下,对暴雨的贡献较大,且沿途损失较大;源自大西洋及其沿岸、地中海和黑海及其附近的水汽主要输送至暴雨区700 hPa以上,对暴雨的贡献较小。另外,中低层还存在源自北疆、南疆、北美洲东部、蒙古的水汽。基于上述特征,建立了天山南坡暖季暴雨过程水汽三维精细化结构模型。     

天山南坡暖季暴雨过程的水汽来源及输送特征

利用1981—2020年5—9月天山南坡16个气象站逐日降水资料和NCEP/NCAR GDAS再分析资料,分析天山南坡暖季暴雨过程的环流形势,并采用HYSPLIT模式,模拟追踪水汽源地及输送特征。结果表明:天山南坡暖季暴雨主要发生在南亚高压双体型、500 hPa以上西南急流(气流)、700 hPa切变辐合以及天山地形辐合抬升的重叠区域。水汽主要源自中亚、大西洋及其沿岸、地中海和黑海及其附近,经TKAP(塔吉克斯坦、吉尔吉斯坦、阿富汗东北部、巴基斯坦北部和印度西北部)、南疆、北疆关键区,分别从偏西、偏南、偏北通道输入暴雨区,700 hPa以上偏西通道、以下偏北通道占主导地位,且贡献最大的是南疆关键区。源自中亚的水汽主要输送至暴雨区700 hPa及以下,对暴雨的贡献较大,且沿途损失较大;源自大西洋及其沿岸、地中海和黑海及其附近的水汽主要输送至暴雨区700 hPa以上,对暴雨的贡献较小。另外,中低层还存在源自北疆、南疆、北美洲东部、蒙古的水汽。基于上述特征,建立了天山南坡暖季暴雨过程水汽三维精细化结构模型。     

一次广州大暴雨的环境条件及中小尺度特征分析

基于常规观测资料、NCEP1°×1°再分析资料和广州多普勒天气雷达资料,对2010年5月14—15日广州大暴雨的环境条件、散度涡度场和中小尺度特征等进行了分析。结果表明:大暴雨过程中低层辐合高层辐散,促进气旋式涡度增加,上升运动增强,反之亦然;中层波动使得中低层辐合和中高层辐散更加深厚,进一步增强上升运动。粤西南暖湿气流北上受弱冷空气阻挡在广东省中北部地区堆积,为大暴雨提供水汽和能量。南下的弱冷空气和日变化共同形成地面强能量锋,与辐合线和低层切变线组成强有力的触发抬升机制。大暴雨期间多普勒天气雷达及时捕捉到逆风区、弱中气旋、中尺度辐合带和中层两次波动影响,分别对应两个强降水时段。     

沿天山地区一次暴雨动力过程和云中水凝物粒子特征的数值模拟研究

在分析了2018年5月23日—24日北疆沿天山一带典型的地形暴雨天气过程的环流形势、水汽输送和暴雨云系特征的基础上,利用高分辨率数值模式WRF3.8.1对暴雨过程进行模拟,在模拟结果与实况较为吻合的基础上,利用模拟资料对暴雨动力过程和云微物理特征进行了分析。结果表明：(1)“两脊一槽”的环流形势是此次暴雨发生的环流背景,东移过程中不断加深的中亚低槽是此次暴雨的影响系统。巴伦支海的水汽经过西西伯利亚平原多次转向输送至暴雨区,为暴雨的产生提供有利的水汽条件。积层混合云快速移过暴雨区使较强降雨持续了约6 h。(2)高分辨率数值模式WRF能较好地反映出此次暴雨过程的降雨性质、雨带分布特征和大值中心位置。模拟结果显示低空急流在向天山移动过程中,受天山地形阻挡抬升,在沿天山一带形成了显著的辐合和上升运动,为此次强降雨提供了有利的动力条件。(3)有利的动力条件使水凝物粒子(冰晶、雪、霰、云水、雨水)能够在北疆沿天山一带地区不断聚集、增长从而形成大值中心,固相粒子与液相粒子在垂直分布上相交的区域存在固—液粒子转化,有利于降雨强度的增强,其中霰粒子和过冷云水发挥了重要的作用。     

2021年10月山西一次罕见持续性强降水过程物理机制分析

利用气象观测资料、NCEP/NCAR 1°×1°再分析资料以及GDAS资料,对2021年10月2-7日山西持续性强降水天气过程进行分析。结果表明：稳定的乌拉尔山低槽后部冷空气扩散,中纬度短波槽东移,与副热带高压外围西南暖湿气流持续交汇,同时高低空急流耦合形成强烈上升运动,低层切变线和地面辐合线稳定维持,及低层水汽不断输送并形成辐合,为持续性强降水的发生发展提供有利动力和水汽条件。此次强降水过程分为对流性降水和稳定性降水2个阶段,2阶段水汽输送通道的源地、路径、高度均有明显差异,但水汽输送贡献率均以对流层中低层山西南侧的水汽输送占主导地位。降水开始前,对流层中上层存在对称不稳定,大气可降水量明显跃增;对流性降水阶段,干空气不断入侵,对流不稳定快速建立与释放,对流层中低层水汽辐合区与强上升气流配合,导致山西出现强对流天气。地形的阻挡、抬升及地形收缩作用,对局地极端强降水具有增幅作用。     

2021年10月山西一次罕见持续性强降水过程物理机制分析

利用气象观测资料、NCEP/NCAR 1°×1°再分析资料以及GDAS资料,对2021年10月2-7日山西持续性强降水天气过程进行分析。结果表明：稳定的乌拉尔山低槽后部冷空气扩散,中纬度短波槽东移,与副热带高压外围西南暖湿气流持续交汇,同时高低空急流耦合形成强烈上升运动,低层切变线和地面辐合线稳定维持,及低层水汽不断输送并形成辐合,为持续性强降水的发生发展提供有利动力和水汽条件。此次强降水过程分为对流性降水和稳定性降水2个阶段,2阶段水汽输送通道的源地、路径、高度均有明显差异,但水汽输送贡献率均以对流层中低层山西南侧的水汽输送占主导地位。降水开始前,对流层中上层存在对称不稳定,大气可降水量明显跃增;对流性降水阶段,干空气不断入侵,对流不稳定快速建立与释放,对流层中低层水汽辐合区与强上升气流配合,导致山西出现强对流天气。地形的阻挡、抬升及地形收缩作用,对局地极端强降水具有增幅作用。     

4·18寒潮天气过程中的锋生分析

利用NCEP／NCAR再分析资料、常规观测资料对新疆2008年4月18日的强寒潮过程进行了诊断分析,指出此次天气过程强冷空气随高度后倾,在入侵新疆的过程中有两次明显的锋生过程,正是由于锋生的存在,使得天气表现复杂和剧烈。第一次锋生：中低层强冷空气先行入侵,在哈萨克丘陵附近形成锋生冷锋,在快速入侵新疆的过程中与干热的下垫面接近,导致北疆出现剧烈降温及不同程度的大风沙尘天气;第二次锋生：冷锋进入后在天山山脉北侧形成寒潮静止锋,由于高空后倾的干冷空气不断侵入,再次出现锋生过程,导致北疆沿天山及天山山区的持续降温及大一暴量的雨转雪过程。     

天山山区中部一次局地暴雨成因分析

利用常规气象资料、NCEP 1°×1°再分析资料、FY-2C卫星云图及多普勒雷达资料对2010年6月22~23日发生在新疆天山山区的一次短时大暴雨天气过程进行分析。结果表明：（1）高空急流及南亚高压双体型,中层＂2脊1槽＂,南北锋区同相位叠加,低层的急流及明显的风场辐合,冷锋快速东移,为此次暴雨发生提供了较好的环流背景;（2）双通道为研究区输入了一定的水汽,中高层强水汽辐散使低层大面积水汽向研究区辐合,形成较大的水汽通量,导致整层的空气接近饱和,从而为此次暴雨天气提供了强有利的水汽条件;（3）对流云带发展强盛并在本地区上空长时间停留,强回波区的稳定少动,逆风区的出现,是产生短时大暴雨的关键原因,说明此次天气主要是由中小尺度对流系统引起。