对云贵静止锋云系的一些看法

去年,贵州省气象局在《贵州气象》上组织了关于云贵静止锋云系的专题讨论。同志们依据实际观测资料和工作经验,各抒己见,展开探讨与争鸣,最后由赵恕工程师作了题为“贵州静止锋云系的特点”的小结。通过讨论,从不同角度探讨了云贵静止锋云系的特点,活跃了学术空气。现将这次讨论(包括给本刊的来稿)的主要观点综合介绍如下,供进一步研究探讨时参考。     

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.     

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。     

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。     

利用多源数据对2019年2月贵阳机场准静止锋低云天气诊断分析

利用多源数据对贵阳机场2019年2月发生的昆明准静止锋低云天气进行诊断分析。结果表明：当贵阳机场发生低云天气时,昆明准静止锋位于24°～27.5°N、104.5°～109°E;850 hPa及以下的偏南气流为准静止锋背景下贵阳机场低云天气的发生提供了主要水汽来源,越接近地面,水汽来源越趋向于西太平洋;贵阳机场低云天气发生时,准静止锋具有浅薄冷空气层的特点,冷空气层平均厚度为390 m,最厚780 m,最浅时仅有120 m。低云天气发生时,贵州中部一线多有地面辐合线出现,可分为三类：当准静止锋位于贵州西部或云南东部时,需要重点关注偏北风与东南风之间的辐合;当准静止锋东退时,近地面偏南气流大范围进入贵州中南部区域,并与偏北气流在贵州中部一线形成辐合;当准静止锋处于锋生时,较强的冷空气南下与昆明热低压前沿的偏南气流在贵州中部形成对峙,产生辐合线。     

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。     

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。     

冬春季昆明准静止锋与云贵高原地形的关系

利用1961-2010年地面气象观测数据、2008年1月10日至2月15日和2013年12月10-20日ERA-Interim 0.125°×0.125°再分析数据以及DEM地形高度数据,研究了昆明准静止锋(Kunming Quasi-Stationary Front,KQSF)位置、云贵高原地形和锋面附近大气要素三者之间的关系。研究结果表明:(1)云贵高原以乌蒙山脉(103°E)分为东、西两部,云贵高原东部地区昆明准静止锋出现的频次为61.5%,西部地区出现频次为38.5%,大部分冷空气被阻挡在了云贵高原东部地区,仅有少部分较强冷空气能越过乌蒙山脉进入云贵高原西部,高原大地形对冷空气的阻滞作用显著;(2)昆明准静止锋的进退与锋面前后地面温压场关系有较好的相关性,锋后冷气团越强、锋前暖气团越弱,锋面位置越偏西,反之越偏东,其相关的显著性主要体现在云贵高原西部,而在高原东部地区,地形作用降低了锋面位置与温压场的相关性;(3)高原地形阻挡作用使冷空气移动速度缓慢甚至停滞而形成准静止锋,抬升作用使局地近地层形成顺时针的次级环流,导致逆温层的出现,一旦冷空气越过高原,抬升作用减弱,逆温层消失;(4)东西风零线能较好地描述锋面位置和冷气团厚度,体现了KQSF呈准南北向和云贵高原地区的冷空气由东向西路径特征;(5)锋后冷高压的位势高度可表示冷气团的厚度,在云贵高原东部锋面位置取决于冷气团的厚度,当锋面到达云贵高原西部后,地形的阻挡作用显著减弱和消失,锋面位置取决于冷暖气团之间势力的强弱对比。     

2001～2003年滇黔准静止锋的一些统计特征

利用常规地面观测资料分析2001~2003年间滇黔准静止锋的时空分布规律,结果表明:滇黔准静止锋在春夏、秋冬交替季节分别存在骤降、弱升突变;Ⅱ型静止锋是滇黔准静止锋影响云贵地区的主要方式;5、6、8月份出现Ⅲ型静止锋出现在时均产生暴雨天气过程。     

气象卫星云图

1981年1月26日14时GMS—1可见光云图。图中AB是一条由层状云组成的静止锋云系,范围大,边界整齐,纹理均匀,色调白亮。由于北方冷空气向南扩散,造成江南大范围阴雨冰凌天气。     

重庆暴雨的卫星云图特征和预报

气象卫星云图的应用已成为天气分析和预报决策的重要手段和依据。本文对重庆地区近年发生的区域暴雨(全市15个测站中有≥4站、日雨量≥25毫米)过程进行了极轨红外云图分析,按环流背景场不同得到重庆暴雨的天气系统云系有三大类和四种云型模式。 1 冷锋云系冷锋(包括静止锋)云系是来自中、高纬地区的大尺度云系,多与东亚地区夏季极锋急流扰动相联系,地面有明显冷空气活动,500hPa有西风低槽或低涡配合。冷锋云系是多层云系,一般为分布均匀的带状,有的为裂断的块状云团组成,     

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。      

2001～2003年滇黔准静止锋的一些统计特征

利用常规地面观测资料分析2001-2003年间滇黔准静止锋的时空分布规律,结果表明：滇黔准静止锋在春夏、秋冬交替季节分别存在骤降、弱升突变;Ⅱ型静止锋是滇黔准静止锋影响云贵地区的主要方式;5、6、8月份出现Ⅲ型静止锋出现在时均产生暴雨天气过程。     

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     

2004年秋季贵州静止锋天气分析

利用实况资料,从天气学角度对2004年秋季贵州静止锋天气进行分析,指出2004年秋季贵州静止锋天气主要以降雨为主,静止锋与冷空气的影响有关,500hPa引导气流、700hPa、850hPa西南气流的强弱以及地面冷空气的影响程度,决定了静止锋的强弱及维持时间.     

4—6月中低纬系统迭加与锋面大(暴)雨预报

近年来不少个例分析已经指出,比较大的降水大都是两个或两个以上天气系统的相互作用或迭加现象所造成。在1975—1979年玉林地区的39次锋面大(暴)雨过程中,我们亦曾看到类似的重要事实,即在中纬度冷锋或冷空气南下影响时,低纬度都有静止锋(严格地说是准静止锋、下同)与之配合。大(暴)雨都出现在冷锋或冷空气南下与低纬静止锋迭加影响的时候,机率达到38/39次。反之,如果只有单一的冷锋自北南移影响我区,一般都很难出现大(暴)雨,机率也达22/23次。同样地,中纬没有冷空气南下,低纬的静止锋也将静止或北退,天气现象减弱。尤其需要指出的是:这些冷空气多数都不强,距离低纬静止锋往往还有二、三     

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.     

滇黔准静止锋诱发贵州春季暴雨的锋生机制分析

利用卫星云图、常规地面观测资料和逐6 h的1°×1°NCEP再分析资料,对2003-2006年春季滇黔准静止锋背景下,出现的5次贵州暴雨天气过程进行了诊断分析和总结。结果表明:在准静止锋背景下,贵州春季暴雨是由高低空急流、高空槽、冷空气与准静止锋的共同作用产生的。低空急流将大量的水汽从孟加拉湾和北部湾输送到贵州,不断积累对流有效位能;高空急流的加速增强了"高层辐散、低层辐合"的大尺度上升运动,并通过急流下侧的正环流圈带动冷空气南下,使得准静止锋活跃锋生,是暴雨天气过程的触发机制。锋生现象分析表明,高空急流加速导致对流层中高层极锋锋区内锋生和对流层中层正环流圈的形成,加强了准静止锋附近的水平变形和垂直运动,进而促使锋生加强。水平变形和垂直运动对暴雨的产生也有直接影响:水平变形项范围越大则降雨强度越强,与垂直运动相关的倾斜项移动与在准静止锋附近生成的强对流云团的移动方向一致。准静止锋与贵州春季的暴雨过程关系密切,暴雨落区集中分布在准静止锋南侧1个纬距带内。高空急流加速度、冷锋附近的水汽辐合强度以及对流有效位能的高能舌区范围对暴雨范围和强度有指示作用。基于以上锋生机制,提炼了滇黔准静止锋诱发贵州春季暴雨的物理模型。     

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。