辽宁省3次暴雪天气过程雷达特征对比分析

利用欧洲中心(European Center for Medium-Range Weather Forecasts,ECMWF)ERA-interim再分析资料、常规气象观测资料及多普勒雷达资料,对辽宁省境内发生的2007年"0304"、2009年"0212"和2017年"0221"共3次暴雪过程进行对比分析,主要研究3次暴雪过程的大尺度环流背景条件、气团、水汽来源及雷达回波和雷达参量特征的异同。结果表明:辽宁省3次暴雪过程均为受高空槽影响产生的,高空低槽配合地面冷锋或倒槽,导致动力抬升条件增强;来自不同水汽源地的气团和冷暖气团的交绥是暴雪过程增强的关键因素;降雪过程的雷达回波强度不超过40 d Bz,回波顶高低于10 km;雷达参量Z_(max)和Z_(mean15)的演变与降雪过程强弱的变化对应较好,强回波中心增强和及地的时段与主要降雪时段较一致,可以揭示系统强度的变化和降水粒子的下落,对降雪天气具有一定的预报意义。     

潍坊地区初春一次罕见大暴雪天气的诊断分析

利用常规观测资料、FY–2E卫星TBB资料和NCEP/NCAR 1°×1°的6 h再分析资料,对2010年2月28日山东潍坊大暴雪过程进行动力学、热力学诊断和中尺度分析。结果表明：此次潍坊大暴雪是由西风槽、低涡、切变线及地面气旋等共同影响产生的;低空急流为暴雪区带来源源不断的水汽输送;风速风向辐合使大量水汽在暴雪区汇集,并使其产生强烈的上升运动,配合能量锋区导致不稳定能量释放;垂直螺旋度正值中心的位置和强度与暴雪强度和落区有很好的对应关系;雷达回波能很好指示短时降水的强弱和落区;中尺度对流云团范围和强度的不断变化对判断暴雪的发生发展有重要的指导作用。     

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。     

一次华北破纪录暴雪成因的分析研究

采用常规资料和多种非常规资料(卫星图像、多普勒雷达资料及地面自动站资料等)对2009年11月华北地区的大暴雪过程进行了诊断分析,并计算了锋生函数、能量收支、水汽输送等物理量,以探讨暴雪形成的原因。取得以下结果:(1)暴雪过程中出现了回流天气(且伴有"扰动"),这有利于水汽输送和水平辐合的加强,同时,冷高压的南侧低层有"倒槽"存在,对暴雪的形成有重要的作用。(2)雷达观测资料表明,石家庄西南始终有一条辐合线稳定维持,沿此辐合线不断有中尺度云团反复发展,而引起罕见暴雪。(3)由太原及邢台的探空曲线可知,有明显的锋面及逆温区存在,利于不稳定能量的积累。因不存在"暖鼻",故只是降雪无冻雨发生。(4)在上述资料分析和多项动力学诊断的基础上,提出了一类华北暴雪的物理模型。     

2014年2月4—7日河南暴雪过程的环流特征及其持续原因

利用常规观测资料、地面自动站资料、NCEP 1°×1°间隔6 h再分析资料、云顶亮温(TBB)资料以及多普勒天气雷达资料,对2014年2月4—7日河南省大范围暴雪过程的环流特征及其持续原因进行了分析。在此基础上,总结出此次暴雪过程的三维空间结构特征。结果表明:河套地区低槽东移发展配合近地层冷空气活动,有利于冷暖气流在黄淮地区交汇,是暴雪发生的大尺度环流背景,干冷东北急流与强盛暖湿急流在暴雪区交汇,为暴雪提供了有利的水汽和动力条件;从卫星云图和雷达回波变化特征看,暴雪发生在TBB≤-30℃的冷云团边缘等值线梯度最大处,雷达回波的移动与强度变化与降雪落区和强度实况相吻合;持续的水汽辐合为暴雪提供了充沛的水汽条件;干冷空气从低层南下导致暖湿气流抬升形成强烈上升运动,两支干冷下沉气流在对流层中层(600—400 h Pa)形成明显干层,致使底层形成饱和层,导致大量能量堆积;冷暖空气交汇处出现明显锋生,形成垂直于锋面的次级环流,导致上升运动进一步增强,对暴雪维持和发展具有重要作用。     

华北地区一次局地暴雪天气过程的诊断分析

应用常规资料、卫星云图和多普勒雷达资料,对2007年春季承德市暴雪天气从形成的大尺度背景、水汽条件、动力条件进行分析。结果表明：东部高压脊的阻挡导致南北低值系统的合并加强,它的移动缓慢造成了这次暴雪天气。低层辐合和低空急流的建立造成大范围的水汽辐合和源源不断的水汽输送,深厚的大气湿层为大的降水提供了有利的环境条件;散度场、垂直速度场、k-螺旋度的高低空配置和时空变化是暴雪天气发生、发展的动力条件。结合红外卫星云图,分析实时的多普勒雷达资料对预测暴雪天气的发展变化至关重要。     

2009年初冬河套地区暴雪天气过程诊断分析

利用常规资料、新一代天气雷达和自动站资料,对2009年初冬发生在河套地区的暴雪天气过程进行分析,结果表明:稳定深厚的极地冷涡不断分裂冷空气南下,促使高空槽强烈发展,为暴雪的发生提供了动力条件.高中层槽前西南气流与低层东南、偏东气流为暴雪的发生提供水汽条件.中低层负散度、正涡度,高层正散度、负涡度的分布有利于暴雪的发生和发展.逆温层和高能舌的存在为暴雪的发生储备了潜在能量.风向随高度顺转,风速随高度增大的垂直切变有利于暴雪的发生和发展.     

2009年初冬河套地区暴雪天气过程诊断分析

利用常规资料、新一代天气雷达和自动站资料,对2009年初冬发生在河套地区的暴雪天气过程进行分析,结果表明:稳定深厚的极地冷涡不断分裂冷空气南下,促使高空槽强烈发展,为暴雪的发生提供了动力条件。高中层槽前西南气流与低层东南、偏东气流为暴雪的发生提供水汽条件。中低层负散度、正涡度,高层正散度、负涡度的分布有利于暴雪的发生和发展。逆温层和高能舌的存在为暴雪的发生储备了潜在能量。风向随高度顺转,风速随高度增加的垂直切变有利于暴雪的发生和发展。     

2017年河套地区一次暴雪天气过程分析

利用常规气象资料、FY-2C卫星云图和鄂尔多斯多普勒雷达资料,对2017年2月20—21日内蒙古河套地区的暴雪天气过程进行分析,结果表明:此次暴雪天气是在两脊一槽的环流形势中,高空槽、低层切变线与低空急流配合地面倒槽产生的;高低空急流耦合,为降雪天气的发生提供动力条件,低层700h Pa低空急流源源不断的将南海水汽输送至河套地区上空,为降雪天气的发生提供水汽条件;卫星云图上显示,强降雪主要发生在明亮密实的盾状云区,高低空急流与云区一一对应;雷达回波强度整体偏弱且稳定,但持续时间近12h,长时间的停留是此次暴雪天气发生的主要原因,回波顶高度基本位于6km以下,低层有暖平流进入,反映出此次降雪过程为稳定的层状云降雪。     

2015年12月乌鲁木齐极端暴雪成因分析

利用常规观测资料、NCEP FNL（1o×1o）再分析资料以及卫星、雷达资料,对乌鲁木齐2015年12月10日-12日的极端暴雪天气过程的环流演变及暴雪产生和维持的机制进行了初步分析。结果表明：此次暴雪过程是欧洲脊发展推动乌拉尔山地区长波槽东移南压,同时配合低层风场的辐合切变、地面冷锋及地形强迫抬升等共同作用造成此次过程。500hPa偏南气流,700hPa、850hPa的偏北气流在乌鲁木齐的交汇有利于加强冷暖空气的汇合和水汽的聚集,为乌鲁木齐强降雪提供了有利的动力条件。各物理量场的配合及地形作用使得此次乌鲁木齐大暴雪持续时间长,降雪强度大;降雪前期乌鲁木齐逆温使不稳定能量集中释放;散度辐合中心最强时段及上升运动均与降雪时段对应,乌鲁木齐地形引起的强迫抬升为暴雪提供有利的垂直环流;水汽的主要来源为阿拉伯海及孟加拉湾,且水汽在中低层的辐合上升明显,水汽通量散度辐合中心的出现时间对本次乌鲁木齐大暴雪的最强降水时段有很好的指示意义。     

2001—2010年大连地区暴雪天气与雷达回波特征分析

利用2001—2010年大连市7个市区县观测站冬季降水资料、常规观测资料和大连新一代天气雷达（CINRAD/SC型）回波资料,对发生在此期间8次暴雪过程环流形势分析的基础上,对雷达回波特征进行分析。结果表明：造成大连地区暴雪天气的环流形势,在500 hPa高空上多与东亚大槽建立前自中国华北伸向黄淮地区的高空槽有关,在地面上则与经华北南部和江（黄）淮地区东移或北上气旋（倒槽）与北方南下冷高压在大连附近交绥有关。雷达回波速度场以＂暖式切变＂型最多;该类型的降水强度,随南北气流的增强、风切变的增大和切变层在边界层和对流层低层的抬升与暖平流的匹配而加强;随西南气流在边界层和对流层低层减弱与冷平流的出现而减弱。研究结果可为预报冬季暴雪天气提供参考。     

利用单多普勒雷达资料做冷流暴雪的中尺度分析

基于单多普勒天气雷达资料采用EVAP方法反演风场, 并结合径向速度、 反射率因子、 自动气象站和探空风场等观测资料, 对2005年12月6～7日山东半岛一次冷流暴雪过程的中尺度特征进行了深入分析, 结果表明： (1)雷达回波呈狭窄带状, 移动缓慢近乎停滞, 径向速度上存在风向切变线, 烟台和威海的暴雪不同步是冷流暴雪的典型特征; (2)首次通过雷达反演证实了逆风区实际就是风场切变在径向速度图上的反映, 垂直各层水平风场存在中尺度切变线, 且与强回波带相对应, 切变线的位置决定暴雪的落区; (3)通过雷达反演风场和风廓线共同揭示出强降雪产生时对流层中层有西北风、 西南风和东北风三股气流, 明显的西南气流位于850～700 hPa, 表明冷流降雪过程并非传统认为的仅有西北冷平流, 而是不同气流辐合的结果; (4)对流层中层的西南暖平流为云的播种和反馈机制提供了有利的天气背景条件, 使得冷流降雪增强, 这在常规观测资料中无法看到。     

一次晚春暴雪天气成因分析

利用常规气象观测资料、山东省123个自动站资料及NCEP1°×1°再分析资料,对2013年4月19—20日山东晚春极端暴雪天气过程的成因进行分析,重点分析了产生暴雪的温度条件。结果表明:前期气温偏低是晚春暴雪发生的气候背景,回流天气形势为暴雪发生提供了天气背景,低空西南风急流和山东北部纬向切变线是导致暴雪发生的直接原因。回流型暴雪天气过程的水汽及水汽的辐合均集中于700~500hPa。高低空急流的动力耦合以及与纬向切变线相应的对流层中的正涡度柱为暴雪的产生提供了动力条件。回流暴雪发生在对流稳定性大气中,暴雪区上空有θse能量锋锋生。受阻于太行山东麓的东北风形成的冷池,是气温骤降的温度环境背景,暴雪发生前,存在于850~700hPa冷空气团中的弱下沉运动导致了0℃等温线呈"漏斗状"向下延伸,造成了暴雪区地面气温的骤降,是降水相态由雨迅速转为雪的直接原因。0℃等温线呈"漏斗状"向下延伸区对未来降水相态由雨转雪区和暴雪出现区有指示意义。     

一次带有雷电现象的冬季雪暴中尺度探测分析

对2009年11月9日北京市一次伴随雷电的局地暴雪过程的中小尺度特征进行了分析。采用了风廓线雷达资料、微波辐射计资料、自动气象站资料、多普勒天气雷达资料和卫星资料,对此次降雪的精细时空结构进行了分析,通过天气尺度及中小尺度分析,探讨了冬季对流产生的原因。结果表明:此次过程为华北回流天气过程,西南暖湿空气在低层冷空气之上产生高架对流和雷电天气,对流的触发机制是中空扰动。     

一次中尺度对流风暴造成的内蒙古局地沙尘天气过程分析

利用气象信息综合分析处理系统（MICAPS）分析资料、NECP再分析资料、自动站观测资料、卫星红外云图、天气雷达资料等,对2018年初夏内蒙古锡林郭勒盟地区出现的一次典型局地沙尘天气过程进行了分析。结果表明：此次沙尘天气主要在高空冷涡环流背景下,由低层切变触发的强对流风暴造成,发生在强对流风暴的下沉气流中。沙尘发生时,地面气压从995.2 hPa跃升至1000.4 hPa,气温下降,风向从东北风（31°）突变为西北风（343°）。从天气形势看,在上冷下暖不稳定的大气层结状态下,对流云团发展旺盛,外流边界的强下沉气流促使地面形成大风,为此次短时沙尘天气提供了较好的动力条件。局地沙尘发生前,动力、热力条件有利于强对流天气的发生发展,高低层的辐散辐合、较强的上升运动及干燥的中层大气和下垫面,是局地沙尘天气产生的主要原因。     

一次暖区强降水的热力动力条件

利用地面自动站观测资料、雷达资料和NCEP再分析资料,分析了2009年4月19日福建中南部强降水过程的热力动力条件。结果表明:这次降水过程具有明显的中尺度雨团特征,直接影响系统是地面中尺度辐合线;低空西南急流为暖区强对流发生、发展提供了必要的水汽条件;低层暖平流、高层冷平流的上下层配置,使不稳定能量得以聚集,为对流发展提供必要的能量。     

不同微物理参数化方案对我国北方一次大范围暴雪天气过程的数值模拟研究

本文以ERA5（ECMWF Reanalysis v5）再分析资料为初始场,利用WRF（The Weather Research and Forecasting）模式对2020年4月19～20日的一次大范围暴雪天气过程进行数值模拟研究。模式采用不同云微物理参数化方案进行敏感性试验,并与实测数据（自动站降水数据、雷达基数据）进行对比,分析了此次暴雪天气过程不同阶段的降水、雷达反射率、动热力和水凝物的时空演变和三维细致结构特征。研究表明:Morrison方案更好的模拟出了本次暴雪天气过程,表现在模拟的雷达回波强度、范围及形态更与实况一致,模拟出的降水量的相关系数和均方根误差都优于其他方案;其微物理细致结构表现为强上升运动和低层正涡度的长时间维持,以及7 km以上高层较多的冰晶、中低层较少的霰粒子和雨水粒子。从热动力场上看,bin（SBM fast）方案在600 hPa高度以下存在明显的涡度波列,这主要是因为bin方案将粒子群分档处理,没有捆绑不同粒子类型运动,更能细致描述出不同粒子的下沉拖曳作用。从云微物理特征上看,不同方案模拟的雪、霰、云水以及雨水粒子的比质量都较为接近,而对冰晶比质量的模拟不管在量级还是在分布范围上都存在很大的差异,这种差异决定了不同微物理方案模拟的雷达回波和降水量级和相态的差异。     

强雷暴天气的闪电和雷达回波特征个例分析

利用粤港澳闪电定位系统、广州多普勒天气雷达和自动气象站等资料, 分析了2017年6月2日发生在广州市中北部的一次强雷暴天气过程的地闪变化特征及闪电与雷达回波特征的关系。(1)本次强雷暴天气是华南一起典型的以西南急流和切变线为环流背景的强对流天气过程。在整个雷暴生命史中以负地闪为主, 占69.3%;正闪在雷暴发展的初始和结束阶段占比较大。(2)闪电频数分布与强雷达回波区域存在着较好的对应关系, 闪电活动位置稍有提前, 地闪频数峰值的时间比雷达回波峰值时间平均提前了11.1 min。(3)回波顶高是产生闪电的先决条件, 闪电较多分布在回波顶高9~15 km范围内, 地闪频数峰值落后于回波顶高峰值12~18 min。      

新疆雪暴天气的气候特征

根据新疆地面气象记录月报表，整理出1961－1999年新疆42个气象观测站的雪暴天气现象资料，统计出新疆雪暴天气的时空分布特征。结果表明：（1）新疆雪暴主要出现在除准噶尔盆地之外的北疆地区及南疆的帕米尔高原上，盆地，平原地区几乎没有雪暴发生。（2）新疆雪暴集中出现在60年代和70年代，1984年后在波动中逐年减少。新疆雪暴集中出现在10－4月，在11月，1月或4月最多。新疆全天都可能有雪暴发生，雪暴出现的时段相对集中在午后，夜晚发生的较少。新疆雪暴持续时间绝大多数在2.5h之内。     

华北北部相似形势下的两次雨转暴雪过程对比

利用加密自动站资料、风廓线资料、NCEP／NCAR1°×1°再分析资料和常规观测等气象资料,对2009年10月31日至11月1日和2012年3月17～18日发生在华北北部的2场相似形势的典型雨转暴雪天气过程进行了对比分析。结果表明：2次雨转暴雪天气过程都发生在过渡季节,并伴随雨雪转换,850hPa有明显锋区,锋前有倒槽发展,雨转暴雪出现在850hPa湿正压位涡项负值区（MPV1〈0）、湿斜压位涡项正值区（MPV2〉0）、整层大气可降水量大值区和700hPa的锋生函数脊线的重叠区域。700hPa出现冷平流中心且高度降低,近地层偏东风的有组织增强,850hPa温度≤-4℃,地面温度≤1℃是雨转雪的一个重要特征。