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。     

天津城区暴雪的环流形势与雷达特征分析

利用常规观测资料和天津新一代天气雷达资料,对20022017年发生在天津城区的4次暴雪天气过程进行了分析,结果表明:4次暴雪过程均属于回流型降雪,但环流形势和影响系统却不尽相同;暴雪主要产生在500 hPa和700 hPa高空槽、850 hPa切变线东移的形势下;水汽主要来源于700 hPa西南急流及850 hPa低空和925 hPa超低空急流的水汽输送。回流东北风在天津地区形成冷空气垫,有利于西南暖湿气流的爬升,加强了地面的动力抬升作用。通过对暴雪过程的雷达径向速度场分析看到,暴雪过程具有零速度等值线闭合特征,此特征是冬季降雪过程独有的特征,反映了近地面层与中高层之间的风切变,闭合越完整表明切变越强烈,可以直观地预警暴雪量级。另外,高仰角上中尺度辐合线维持时间的长短与降雪量之间对应关系较好,可以作为预警降雪量级的一个指标。VWP图上从观测到西北风出现到降雪结束平均需要12 h,这可以作为暴雪结束时间的预报指标。     

2016年1月赣北地区两次暴雪天气过程对比分析

利用常规观测资料、NCEP再分析资料、GPS/MET水汽资料和天气雷达资料,对江西省2016年1月22日和31日两次暴雪过程的动力条件、水汽条件和温度垂直结构等进行了对比分析。结果表明： 1） 500 hPa短波槽、700 hPa和850 hPa的切变线和西南急流是强降雪直接影响系统。整层大气高湿近于饱和,中低层有逆温。暴雪产生在700—500 hPa槽前西南气流的前部,850 hPa东北风与东南风辐合的区域,近地面层都是东北风。2） 两次暴雪过程水汽输送条件、冷空气的强度以及南下的方式都有差异。前次暴雪过程中低层先有冷空气影响,而后中高层暖湿气流北上,中低层能量低,以稳定性降雪为主,持续时间长;后次暴雪过程中,先是中低层暖湿气流北上,而后强冷空气从低层楔入,中低层对流不稳定,对流发展,降雪强度大,持续时间短。3） 两次暴雪期间GPS/MET可降水量均在20 mm以上,降雪开始前和暴雪出现前GPS/MET可降水量都出现连续增长的峰值,对降雪预报有一定的指示性。另外,雷达速度图上零速度线的形态变化对降雪持续时间有很好的指示意义。     

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。     

内蒙古东北部一次致灾大到暴雪天气分析

应用基本观测资料及NCEP再分析资料,对一次漏报的内蒙古东北地区致灾大到暴雪天气进行了诊断分析。结果表明:本次大暴雪天气过程与内蒙古大雪、暴雪天气学概念模型有所不同,没有强劲的水汽输送建立,垂直上升运动大值区集中在850～500 hPa层,强降雪呈现时间短、强度大、范围小、灾害严重的中尺度特点。这次过程中,850 hPa有很强的暖平流配合500 hPa西南气流中弱冷平流,对流层中低层温度平流随高度减小,有利于对流层中低层的不稳定层结的建立;地面副冷锋与气旋合并加强,850 hPa中尺度低涡强烈发展,加强了对流层低层的辐合上升运动,触发不稳定能量释放是强降雪形成的主要原因。边界层"冷垫"作用对强降雪有一定的增幅。     

2011年山西省一次连续性降雪过程成因分析

利用NCEP/NCAR(1°×1°)逐日6h再分析资料和常规观测资料,分析了2011年2月25-28日山西的一次连续降雪天气过程.结果发现:此次降雪过程经历了3个阶段,分别是2月25日的倒槽冷锋降雪阶段,26-27日的回流降雪阶段,28日的低空切变降雪阶段.过程涵盖了华北地区大到暴雪的3个类型,分别是倒槽冷锋类、回流类、低空切变线类.25-27日的降雪属东路冷空气影响,28日的降雪则由西北路径冷空气影响所致.暴雪过程有不同的影响系统,26日的暴雪天气是850 hPa东北急流、700 hPa西南急流及暖切变和边界层切变线共同作用的结果,28日的暴雪天气则是500 hPa西北冷平流和西南暖平流导致的地面锋生以及700 hPa暖切变共同作用的结果,条件性对称不稳定是28日降雪维持的机理对于低空切变类暴雪天气,对流层中层湿核的出现与消失对降雪的开始和结束有较好的指示意义;对于回流类暴雪天气,低层回流对降雪起到了冷垫作用,低空东北急流、西南急流的建立使降雪增幅.26日受东路冷空气影响的回流降雪,从形势特征和高低空配置的完整性分析,预报员相对容易预报暴雪的落区和强度28日在西北路径冷空气影响下产生的暴雪天气是一个预报难点,对这类天气的预报需关注暖湿空气的活动及其维持机制,假相当位温低谷期的开始对降雪的预报有12～24 h的提前量.     

华北地区2015年“1106”降雪过程诊断分析

利用中国气象局MICAPS地面、高空等常规观测资料及欧洲中心ERA-Interim的0.25°（纬度）×0.25°（经度）逐6 h再分析资料,对2015年11月5日至7日影响北京、河北的一次降雪过程的环流形势和动热力物理量进行了诊断分析,揭示了降雪特征及其形成原因。环流形势分析发现,此次降雪是在高空两槽一脊叠加短波槽活动天气背景下的“回流型”降雪。500 hPa有西伯利亚脊的发展和内蒙古地区气旋性涡旋及其向南发展出的弱槽,使得偏北冷空气与西南暖气流在河北地区相遇,伴随低层700 hPa的低涡发展,造成了此次降雪天气。500 hPa多小槽波动东移,使得雨雪天气维持较长时间;700 hPa受偏南暖湿气流影响,850 hPa为偏东风,地面高压底部偏东风配合倒槽,有较好的上升运动和水汽输送条件;高湿的大气环境条件和低层水汽辐合及抬升为降雪发生提供了充沛的水汽;高低空急流的形成,与散度场、涡度场和垂直速度场的高低空耦合配置,为降雪天气的发生创造了动力条件。     

内蒙古中部地区一次降雪天气分析

利用常规观测资料和NCEP1°×1°再分析资料,对2015年11月22日内蒙古中部地区出现的一次降雪天气过程进行了分析。结果表明:此次暴雪天气过程有5个站达到极端降水天气事件;短波槽和地面倒槽是本次暴雪过程的主要影响系统。暴雪区强烈的水汽辐合和深厚的湿层为降雪天气提供了充足的水汽;系统性抬升为暴雪天气提供了动力条件,高层辐散、低层辐合的垂直配置有利于上升运动的加强;700hPa低空急流和较强风速切变的维持使动力不稳定发展和维持,低层θ_(se)高能舌向东北伸展,有利于热力不稳定的增长;动力和热力共同作用使大气层结不稳定,触发了本次降雪天气过程。     

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。     

石家庄一次秋季罕见暴雪天气过程物理诊断分析

利用NCEP再分析资料,采用天气学诊断方法,对2009年11月10—12日石家庄地区出现的一次历史同期罕见区域性暴雪天气过程的环流特征和物理量场进行了探讨。结果表明：此次暴雪天气过程属典型的东北回流型降雪,地面从贝加尔湖南下冷高压与河套低压倒槽、700 hPa暖式切变线、500 hPa高空槽是主要影响系统。低空西南急流与超低空东北急流耦合,在为暴雪提供水汽和热量输送的同时加强了抬升运动。水汽的垂直输送导致局地比湿显著增大,深厚的湿层和强烈的水汽辐合为暴雪提供了充沛的水汽条件。“高空辐散、低空辐合”以及强劲的上升运动是暴雪的动力条件,降雪强度最大时段对应上升运动的强盛发展阶段。暴雪开始阶段云水含量的时空演变特征,一方面显示了水汽的迅速增加与爬升,另一方面也说明了地形的强迫抬升作用不容忽视。850 hPa温度低于700 hPa,有利于水汽经过此层时被凝华成固态。逆温层提前24 h出现,而且暴雪最强时段内两层温差均为5 ℃以上,这对暴雪预报具有指示意义。     

北京几次弱降水过程预报失误分析

在选取的北京地区2011年冬季至2012年春季9次弱降水过程中,预报员出现了4次空报、2次漏报,预报效果总体不理想。通过对9次过程的预报检验、天气分析和多模式预报对比,得到如下认识:北京地区弱降水过程天气形势复杂多样,按高空大气环流形势可分为两槽一脊型、一槽两脊型、一槽一脊型,按地面天气形势可分为冷锋型、华北锢囚锋型、东风与倒槽型和东风回流型;弱降水过程普遍具有对流层低层水汽条件差或动力抬升弱的特点;对湿层浅薄、饱和层高度高、抬升凝结高度高的弱降水过程,数值模式容易出现空报;而对低层湿度条件好、饱和层高度低、抬升凝结高度低但高空系统弱的降水过程,模式又容易出现漏报;预报员主观预报出现空、漏报主要源于对天气系统的结构及发生发展机理认识不足,对边界层水汽、抬升等关键降水要素缺乏预报订正经验。     

一次回流型降雪过程的成因和相态判据分析

利用常规高空和地面观测资料、天津铁塔和雷达资料、全球资料同化系统(GDAS)分析资料、雷达变分同化分析系统资料、EC和NCEP再分析资料对2016年11月20—21日天津初雪天气进行成因分析,结果表明:本次过程是在高空槽和回流冷空气共同作用下产生的,主要水汽来源为对流层中低层槽前西南暖湿气流和回流东风,回流东风经渤海低空运行时吸收水汽由"干冷"变为"湿冷";动力条件主要来自回流冷垫的动力抬升作用,降水期间回流东风层厚度由1.5km增加至2km;锋面上的非地转次级环流可将回流东风水汽向上输送成为降水原料,同时可加强其上暖湿空气的垂直上升运动;高空云水粒子向云冰粒子的转换和边界层回流冷空气加强对本次雨雪相态转换是不可或缺的,回流冷空气北风分量风速和厚度陡增、800～950hPa出现均温层、云冰粒子陡增并向低空延伸、700～850hPa与850～1000hPa厚度的变化特征对雨雪相态的判别均有较好的指示作用。     

冬奥会延庆赛区降雪与边界层东风的关系

受特殊地理环境影响,北京地区冬季降雪常与边界层东风相伴,边界层东风所引起的水汽输送和动力辐合效应对降雪发生发展有重要意义.不同于已有边界层东风对平原地区降雪影响的研究,本文结合2022年冬奥会北京延庆赛区的地形特征,对比相似天气背景下不同温湿特性、不同发展高度的边界层东风对降雪的作用机制,研究表明:(1)途经渤海湾的路...     

偏东风冷空气与地形相互作用背景下北京局地强降水成因分析

综合使用自动站、卫星TBB、探空、BJ-ANC雷达拼图、雷达变分同化分析系统（VDRAS）风场以及NCEP/GFS0.5°×0.5°分析资料,对漏报的2013年6月4日白天北京局地强降水天气过程及成因进行详细分析。结果表明：（1）该过程是在弱天气尺度背景（即没有明显西来槽和高空冷空气等天气尺度系统强迫）下产生的,且北京地区低层被由渤海湾侵入的偏东风（冷空气）控制,大气层结上暖下冷,有别于通常意义上的夏季强对流天气发生背景,因此造成其预报失误。（2）高空正涡度平流提供了一定的动力条件,但不足以触发强对流,其主要触发机制是低层偏东风冷空气侵入以及暖湿空气在冷空气和地形相互作用下强迫抬升,这一点在今后强对流预报中尤须关注。（3）当夏季早晨850 h Pa以下出现逆温层时,若当日白天太阳辐射升温状况良好,08时探空资料在使用时应进行订正,T-logp图订正后显示北京具有显著对流有效位能（CAPE）;此外,较大的中低层垂直风切变和边界层内较大的湿度层结均为雷暴下山后明显增强并造成局地强降水提供了有利的环境条件。（4）雷暴前侧出流与东南风形成的辐合线造成了中尺度对流单体不断东移。     

2006年1月19日宁夏北部暴雪成因分析

利用常规气象资料、数值预报实况场及卫星云图等资料,应用天气学分析及诊断分析方法,对2006年1月19日宁夏北部暴雪天气过程的成因进行了系统分析。结果表明:高空西风急流、低空偏南风急流、近地面偏东风回流、河套“歪脖子高压”、河套地面锢囚锋的建立和长时间维持以及河西高低空切变线的侵入是宁夏北部暴雪的主要影响系统。这次暴雪的出现,正是低空急流所携带的暖湿气流与低层回流所携带的湿冷空气交汇,同时西路冷空气介入所致。由于东西两路冷空气的夹挤作用,迫使高原东侧的偏南暖湿空气上升,使得上升运动得以加强和维持,为暴雪的产生提供了动力条件,而低空急流及回流存在则为暴雪产生提供了充足的水汽条件。此外,宁夏北部地面风场的中尺度辐合、地形抬升、低层水汽和不稳定能量的积累以及宁夏北部处于3支气流的交汇处,也为这次暴雪产生起了重要作用。     

陕西省两次暴雪过程的对比分析

利用常规地面观测和探空资料、NCEP FNL 1°×1°以及GDAS 0.5°×0.5°再分析资料,对2016年11月21—23日和2017年3月12—13日陕西省两次区域性暴雪(分别简称"过程I"和"过程II")进行分析,分别从2次过程的观测特征、环流特征、水汽条件、对流条件等方面对比研究。结果表明:(1)2次过程在500 hPa均受切断低压和东北冷涡影响,中低层700～850 hPa存在低涡切变,地面受倒槽影响,并伴随回流性质的冷锋。(2)过程I的冷空气更加强盛,降水相态以雪为主,具有对流性质,降雪持续时间长、强度大;过程II冷空气相对较弱,以稳定的降雨和降雪为主。(3)过程I的水汽来源以冷湿气团为主,而过程II则由暖湿水汽占主导地位,且回流性更加显著。(4)过程I产生对流的主要原因是西南暖湿气流在强冷垫上方爬升,在中低层形成了逆温层,锋面过境后触发了对流不稳定,从而产生了对流性天气。     

海陀山冬季降水天气分型及冬奥预报应用

基于2019—2021年1月1日至3月15日北京冬奥会延庆赛区(以下简称海陀山)降水观测资料和ERA5再分析资料,对期间34次降水过程进行天气分型,并对各天气型下不同海拔的降水实况特征开展统计分析。研究结果表明:冬季海陀山降水根据天气系统及地形影响可分为偏北气流型、偏东气流型、低涡低槽型、回流低涡低槽型四种天气型。不同天气型下海陀山地形高度以下主要气流方向和强度、水汽垂直分布等条件,以及与地形相互作用使得不同海拔之间降水量、持续时间等呈现显著差异。偏北气流型受500 hPa槽后整层强偏北气流控制,形成越山气流,降水集中在高海拔地区;偏东气流型受低层偏东气流影响,降水集中在低海拔地区,以上两种天气型无天气尺度系统配合,由地形强迫作用主导,降水量不大、持续时间相对较短。低涡低槽型受高空东移低涡低槽作用,配合低层西南气流,高海拔降水量更多,同时该型也是海陀山冬季最主要的降水天气型;回流低涡低槽型受高空东移低涡低槽影响,配合降水前东风回流对低层增湿并起到冷垫作用,低海拔降水量更多,以上两种天气型均存在天气尺度系统,并叠加海陀山地形作用,降水量显著且持续时间长,会对赛事运行造成较大影响。上述特征...     

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。     

2011年2月25—26日河套地区暴雪天气过程诊断分析

利用各种气象资料,对2011年2月25—26日发生在河套地区的暴雪天气过程进行诊断分析,结果表明：⑴500hPa中亚和东亚分别有冷槽活动,中亚槽前有分裂冷槽东移推动两槽间暖脊发展东移至河套以东,河套西部处在西南气流控制下。⑵当500hPa分裂东移的冷槽与700hPa高原槽和地面河套倒槽垂直叠置,高层有冷空气下沉锲入到地面倒槽后暖湿气层底部形成动力抬升时,触发暴雪产生。⑶700hPa负散度、正涡度,深厚的负垂直速度,高、低空急流垂直耦合形成的抽吸作用,高、低层冷暖平流造成的热力不稳定,较长时间水汽和热量输送、积聚,使高能、高湿舌伸入河套形成的位势不稳定,河套外围三面环山形成的地形阻挡抬升作用叠置在河套上空,为触发暴雪形成提供了强劲的抬升动力。