新疆北部地区一次特大暴雪天气诊断分析

使用NCAR再分析资料,对新疆北部阿勒泰地区2000.11.20-24特大暴雪天气进行诊断分析,结果表明:500hPa极涡、贝加尔湖后部的东南气流、850hPa暖切变以及地面气旋的共同作用是产生新疆北部阿勒泰地区2000.11.20-24特大暴雪天气过程的环流背景条件。特大暴雪天气发生在较强的能量锋区、高湿区和水汽通量辐合区内。特大暴雪天气发生时,在阿勒泰地区上空形成一个由低层到高层强盛的动力性纬向垂直环流圈,为冷暖气流共同作用提供了持续不断的动力条件。正涡度的输送,使得阿勒泰地区上空的低值系统和锋区得以维持和加强。高空急流加强了特大暴雪天气的上升运动;低空偏南急流将巴尔喀什湖以南的高温高湿的不稳定大气源源不断地输送到阿勒泰地区上空,为特大暴雪天气提供了热力、水汽和不稳定能量的条件。     

北疆北部一次暖区暴雪天气过程的综合分析

利用地面观测、高空探测常规资料、NCEP 1°×1°再分析以及FY-2G红外云图,综合分析2016年11月10—13日北疆北部的暖区暴雪过程成因,结果表明:此次暴雪天气是在"单阻型"经向环流和有利的高低空天气系统配置下发生的,主要表现为500 hPa东欧阻塞高压脊稳定,西西伯利亚低涡和冷槽东南下至北疆境外的中亚地区,200～500 hPa低涡和冷槽系统深厚且呈前倾结构,低涡底部极锋锋区加强并压至北疆上空,700～850 hPa北疆北部有暖平流和暖脊发展,地面气压场呈"两高夹一低"形势,北疆在地面冷锋前部和暖锋后部的暖区内。中高层西北急流、低层偏西气流和偏东气流3支气流在暴雪区上空汇合,暴雪区位于高空低涡底部西北急流、低层暖平流和切变线、地面暖低压南部的高低空重叠区域内。500 hPa以下仅有一条西方水汽输送路径,最强水汽输送在600～700 hPa,最强水汽辐合位于850 hPa附近,最大暴雪中心(裕民)的水汽输送强度更强、厚度更厚、时间更长,其平均云顶黑体亮温TBB值较富蕴偏高10℃左右。     

北疆北部一次暖区暴雪天气过程的的综合分析

利用地面观测、高空探测常规资料、NCEP 1°×1°再分析以及FY-2G红外云图资料，综合分析了2016年11月10—13日北疆北部的暖区暴雪过程成因，结果表明，此次暴雪天气是在“单阻型”经向环流和有利的高低空天气系统配置下发生的，主要表现为500 hPa东欧阻塞高压脊稳定，西西伯利亚低涡和冷槽东南下至北疆境外的中亚地区，200～500 hPa低涡和冷槽系统深厚且呈前倾结构，低涡底部极锋锋区加强并压至北疆上空，700～850 hPa北疆北部有暖平流和暖脊发展，地面气压场呈“两高夹一低”形势，北疆在地面冷锋前部和暖锋后部的暖区内。中高层西北急流、低层偏西气流和偏东气流三支气流在暴雪区上空汇合，暴雪区位于高空低涡底部西北急流、低层暖平流和切变线、地面暖低压南部的高低空重叠区域内。500 hPa以下仅有一条西方水汽输送路径，最强水汽输送在600～700 hPa，最强水汽辐合位于850 hPa附近，最大暴雪中心（裕民）的水汽输送强度更强、厚度更厚、时间更长，其平均云顶黑体亮温TBB值较富蕴偏高10℃左右。     

2010年新疆北部暴雪异常的环流和水汽特征分析

2010年新疆北部地区暴雪异常偏多,降雪量和积雪深度记录突破历史极值。利用NCEP/NCAR 2.5°×2.5°再分析资料,对北疆暴雪时空分布特征进行了分析,并对2010年两种暴雪类型发生时的大气环流、水汽输送特征进行了合成分析。结果表明,北疆暴雪多发生在山区和迎风坡上,在暴雪形成过程中地形作用不容忽视;北疆暴雪的发生与极锋急流和副热带急流的位置、强度密切相关,两支急流的叠加和汇合是冷锋暴雪发生的主要大尺度环流形势,极锋急流在暖区暴雪中占主导地位;冷锋暴雪是由北方冷空气与西南暖湿气流汇合造成的,而暖区暴雪是北方南下的冷空气相对更冷而形成的冷暖汇合造成的;冷锋暴雪时地面高压呈西南—东北向,暴雪发生在强冷锋锋区内;暖区暴雪时地面高压呈西北—东南向,暴雪由冷锋前暖锋引发;新疆北部暴雪的水汽以接力的方式输送,伊朗副热带高压的强度和位置的变化对暴雪的水汽输送起决定性作用。     

一次北疆暴雪天气的热力和湿位涡条件分析

2010年2月22～24日北疆出现了一次暴雪天气过程。本文基于高空和地面实况、欧洲中心数值预报、NECEP资料,通过对环流形势、低层风场、假相当位温、湿位涡的分析,结果表明：极锋锋区与副热带锋区在新疆汇合是产生暴雪的主要原因,低层辐合为暴雪提供了足够的上升动力条件,极锋锋区上的冷空气和北疆上空的垂直风切变为暴雪提供了不稳定条件。暴雪发生常伴随在北疆低层大的能量锋区附近,暴雪落区在700hPa负的湿位涡中心值附近,可以把它作为一个暴雪落区预报的一个参考指标。     

北疆典型暴雪天气的水汽特征研究

利用2000-2012年11月-次年3月北疆51个测站逐日降水量资料和NCEP/NCAR逐日4次1°×1°再分析资料,分析了该时段内北疆11次典型暴雪天气的水汽特征.结果表明,北疆暴雪可分为北疆西部及北疆沿天山型、北疆北部及东部型和北疆西部及西天山型;水汽源地主要分布在地中海附近、红海或波斯湾两个海域附近;水汽输送有西方、西南和西北3条路径,以西南路径最多、西北路径较少.水汽输送最高层接近300 hPa,最强水汽输送层位于650～750 hPa之间,暴雪出现前北疆600～1 000 hPa高度之间存在一定的水汽辐合.北疆地区中低层水汽输送、辐合强度、范围及持续时间与暴雪强度具有较好的正相关关系,暴雪出现前最强水汽输送、水汽辐合以及高空、低空急流的最低阈值为北疆暴雪的定量、定点预报提供了参考依据.     

2011年1月湖南罕见持续性暴雪天气成因分析

应用常规观测资料和NCEP再分析资料,对2011年1月湖南发生的罕见大范围持续性暴雪天气过程进行了详细分析。结果表明：乌拉尔山阻塞高压和孟加拉湾南支槽稳定维持,“南低北高”环流形势有利于冷暖气流在长江中下游地区一带汇合,是持续性暴雪发生的大尺度环流背景;700hPa西南急流的建立和加强为暴雪区带来源源不断的水汽供应和不稳定能量,持续而强盛的水汽输送和水汽辐合对暴雪维持和加强至关重要;青藏高原有两次明显的正涡度向东传播至我国东部地区,正涡度东传有利于垂直上升运动维持和加强;暴雪期间湖南上空维持较强的锋生区,准静止锋稳定少动,锋区强度逐渐增强,其最强阶段与暴雪最强阶段一致,而高空急流和锋面的耦合加强了湖南区域的上升运动,是暴雪天气持续的主要原因;锋前干冷空气在对流层中层形成的干层加强了暴雪过程的对流性不稳定,而锋后干冷空气作为“冷垫”锲入暖湿气流下方,促进锋生和暖湿空气的抬升和凝结,是不稳定能量释放的触发机制。     

天山北坡中部一次罕见特大暴雪天气成因

利用我国数值预报产品T6390场预报资料和新疆天山北坡中部地区的地面降雪量资料,分析新疆天山北坡中部地区2010年2月23日发生的罕见特大暴雪天气的特征及这次过程形成的原因。结果表明:这场罕见特大暴雪天气具有降雪强度强、范围广、积雪深度异常偏厚、灾情严重等特点,属60a不遇。乌拉尔山长脊、西伯利亚冷涡东移为罕见特大暴雪天气的发生提供了大尺度环流背景,冷涡外围强锋区中分裂出的中尺度短波、西南急流、700hPa中尺度辐合带、850hPa"人"型切变场、中高压、中低压以及地面冷锋是特大暴雪的直接影响系统;高低空形势场、急流和锋区以及中尺度的动力、水汽因素的有利配合为特大暴雪的发生提供了必要条件。特大暴雪发生在高空锋区短波槽前的冷暖平流交汇区、700hPa中尺度辐合带、850hPa"人"型切变场、西南急流、地面冷锋、中低压后部和中高压前部、强的能量锋区、高湿区以及水汽通量辐合区的重合区域内。特大暴雪发生过程中,天山北坡中部上空维持一个由低层到高层强盛的动力性纬向垂直环流圈,为冷暖气流共同作用提供了动力条件;正、负涡度中心的配置,有助于天山北坡中部上空的低值系统和锋区的加强。高空急流加强了特大暴雪天气的上升运动;强盛的低空西南暖湿急流将里咸海地区的高温高湿不稳定气流输送到天山北坡中部上空,为特大暴雪天气提供了热力、水汽和不稳定能量的条件。     

伊犁河谷暴雪过程水汽特征

利用NCEP再分析资料，分析了伊犁河谷2000—2020年10月—次年4月发生的23次暴雪过程大尺度环流背景，运用HYSPLIT模式（拉格朗日）方法模拟追踪水汽后向轨迹，定量确定了不同源地水汽输送路径及其贡献。结果表明，伊犁河谷暴雪区位于高空西南急流轴右侧、槽前西南强锋区、低空西南急流出口区前部辐合区、水汽通量散度辐合及地面冷锋附近的重叠区域。HYSPLIT模式分析表明，暴雪过程水汽主要来自地中海和黑海附近、西南亚、中亚、大西洋及其沿岸；水汽自源地出发经关键区，分别从西南（偏西）、西北（偏北）路径输入暴雪区；各路径、各源地对暴雪的贡献不同层存在较大的差异，来自中亚、西南亚的水汽主要输送至700 hPa以下，地中海和黑海附近、大西洋及其沿岸、加拿大等地的水汽主要输送至700 hPa及以上；源自加拿大的水汽是湿地蒸发的结果，且与北美洲北部冬半年为极涡频发区有关。基于上述特征，建立了伊犁河谷暴雪过程水汽输送的三维结构模型。     

影响东北的北上温带气旋暴雪的统计特征

利用2000-2016年常规观测、台站降水资料和NCEP的1°×1°再分析资料,对影响东北的北上温带气旋暴雪进行了统计研究。根据500 hPa环流形势分为低涡型、浅槽型和深槽型暴雪,并对这三种类型暴雪的气旋路径、强度变化、降水分布、水汽输送和热动力特征进行了详细分析。结果表明:低涡型和深槽型暴雪气旋路径为东北路,浅槽型暴雪气旋路径偏东,各类暴雪的气旋强度变化和降水分布因路径不同而有所差异;降雪最强时,低涡型和深槽型暴雪700和850 hPa都有低涡,浅槽型暴雪700 hPa为低槽。低涡型和深槽型暴雪中水汽通量散度辐合区与低层低涡气旋性闭合环流引起的辐合密切相关。浅槽型暴雪的水汽辐合源于槽前辐合;低涡型和深槽型暴雪发生在假相当位温暖舌中,浅槽型暴雪发生在较平直的假相当位温场中,深槽型和浅槽型暴雪的锋区要强于低涡型暴雪。降雪最强时,低涡型暴雪有1支高空急流,深槽型暴雪有2支高空急流,浅槽型暴雪高空急流有1支或2支。三类暴雪中心都位于北支高空急流入口区右侧或南支高空急流出口区左侧的位置。综合统计结果提出影响东北的北上温带气旋暴雪概念模型。     

2018年1月鄂北大暴雪的异常环流形势和水汽输送特征

利用气象观测资料、NCEP再分析资料、GDAS资料,结合HYSPLIT模式分析2018年1月3—4日鄂北地区大暴雪的异常环流形势和水汽输送特征。结果表明:1)100 hPa极涡向亚洲东北部分裂,极锋急流位置偏南,500 hPa乌山的阻塞形势和偏强偏东的东亚大槽,有利于将强冷空气向我国中东部输送;700 hPa强盛的西南急流配合850?hPa偏东风辐合,提供有利的动力、水汽;地面冷高压势力偏强,从东路南下并不断补充,有利于降雪天气长时间的维持。2)整层水汽通量高值舌从华南沿海伸至长江沿线,鄂北地区水汽输送强度、水汽辐合偏强;4条水汽输送路径分别是650 hPa干冷空气在黄海转向从东北路输送水汽,水汽贡献率排第二;650～700 hPa气团将孟加拉湾的水汽输送至暴雪区,水汽贡献率排第一;500 hPa干冷空气自偏西方向过来,水汽贡献率最少;近地层暖湿气团将南海水汽自偏南路径输送至暴雪区,水汽贡献率排第三。与一般降雪过程比,增加了偏南的输送路径,且水汽贡献最多和次多路径的气团水汽含量更高。     

北疆冬季降水异常的同期环流特征分析

使用NCEP/NCAR1979-1995年17年全球旬平均网格点资料及北疆8个站1979-1995年17年冬季（12-2月）降水资料，选取了3个降水偏多年，4个降水偏少年，分别计算了偏多、偏少年对应北半球范围内500、100hPa冬季平均高度场及距平场，分别计算出对应新疆范围内极锋锋区的强度和位置，指出北疆冬季降水偏多、偏少与欧亚中高纬环流特征有关，与新疆上空中纬度极锋锋区有关。     

一次回流与倒槽共同作用产生的暴雪天气分析

对2006年1月18—19日山西持续暴雪天气进行了分析,发现这次暴雪过程不同于以往:(1)高空极涡稳定,强度较强,极锋位置偏北,沿极涡外围极锋锋区上分裂的短波小槽,与南支槽同相叠置,使得南支槽发展加深,暴雪发生在此期间。(2)地面图上,不仅形成回流形势,而且河套倒槽向北发展旺盛,倒槽前的暖湿空气与东南气流相遇,两支气流耦合加强,与北方冷空气在山西中南部强烈交汇,使得山西中南部出现了暴雪天气,这种回流形势与倒槽同时强烈发展的情况并不多见。(3)深厚的湿层和强烈的水汽辐合为暴雪的产生提供了充足的水汽条件,暴雪中心就位于中低层两条水汽通量轴线交汇的南侧。(4)高层辐散、低层辐合的垂直配置以及暴雪区上空强烈的上升运动和低层露点锋的持续抬升作用,触发中层高不稳定能量的连续释放,是造成连续暴雪的重要机制,而低空、超低空急流的存在,不仅为暴雪提供了水汽来源和热量输送,而且使得重力波不稳定发展,加强了抬升运动。(5)暴雪出现在500hPa正涡度平流中心右前方,暴雪出现12小时后,正涡度平流中心强度迅速增强,对应暴雪出现一个增幅期。     

2015年初冬河南省一次回流暴雪天气发展机理分析

利用常规气象资料、多普勒雷达及NCEP客观分析资料,对2015年11月23—24日河南省出现的一次回流暴雪天气过程形成、发展的机理进行了分析。结果表明:此次回流暴雪天气由高原浅槽与地面强冷空气共同造成,垂直于锋区的次级环流是产生暴雪的中尺度系统。近地面自渤海回流到华北平原的冷空气是干冷的,水汽主要由对流层中层的西南急流输送。动力锋生是锋区附近出现超低空东北风急流和700hPa西南急流的主要原因,是产生暴雪的主要动力机制。雷达速度图上,中层西南急流和超低空东北风急流的长时间维持是暴雪产生的重要原因,雷达风廓线清晰地反映了暴雪区上空存在锋面次级环流。     

一次中亚低涡造成的新疆暴雪天气过程分析

利用实况观测资料、EC/T639数值模式预报资料和NCEP1°×1°再分析资料,对2012年2月一次由中亚低涡造成的冬季新疆西部地区典型暴雪天气过程的环流特征和物理量场进行了综合分析。结果表明:此次暴雪天气过程属欧洲脊发展、中亚低涡东移造成的新疆西部及天山北坡的降雪过程。200 hPa西南急流使高层辐散,起到"抽气机"作用;500 hPa偏南气流与700 hPa东风急流为暴雪提供了水汽和热量的输送,同时加强了抬升运动;高层辐散、低层辐合以及较强的上升运动是暴雪发生的动力条件,上升运动的强盛发展阶段对应降雪强度最大时段;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;云图上"干侵入"出现的时间与位置可以大致判断强降雪出现的时间和位置。     

华北地区持续性极端暴雨过程的分类特征

利用1960—2015年日降水资料,筛选出华北地区56次持续性极端暴雨过程。基于距平相关系数的客观聚类分析方法和天气学检验,将它们进行分类,并使用NCEP（2.5°×2.5°）再分析资料进行分类合成,对比分析不同环流背景下华北地区持续性极端暴雨过程的基本特征。结果表明,这些持续性极端暴雨事件按照环流背景可分为经向型、纬向型、减弱的登陆热带气旋型和初夏型4类。它们一般都与不同天气系统配置结构下的锋面动力学过程有关,由于锋面结构特征、环境大气层结状态以及与低空急流有关的暖湿气流输送通道和强度不同,造成不同环流形势背景下,暴雨日的高频站点与过程平均累计降水量在空间分布上存在差异。（1）纬向型对应的锋区强度明显强于经向型,但是其对应的层结稳定度与整个夏季状态相当,而经向型存在弱的层结不稳定异常,这表明,纬向型的对流活动一般不如经向型强,持续性锋面降水特征更清晰,造成站点上日降水量超过50 mm的最大频率明显低于经向型,但是过程累计平均最大降雨量却比经向型大。（2）从水汽输送通道来看,源于西太平洋副热带高压南侧的水汽通道只在纬向型环流主导下的华北区域持续性极端暴雨过程中起主导作用。初夏型以及减弱的登陆热带气旋与西风带系统相互作用造成的极端暴雨过程中,活跃的印度季风造成25°N以南异常强盛的纬向低空西南气流携带充沛的水汽,穿过中南半岛后以西南低空急流或者通过减弱的登陆热带气旋“中转”,是这两类暴雨区的主要水汽供应方式;经向型环流背景下的水汽输送也与这支源于青藏高原南侧的西风气流异常有关。这可能是华北地区夏季降水与印度季风降水的相关显著强于中国东部其他地区的主要原因。（3）减弱的登陆热带气旋与西风带系统相互作用造成的极端暴雨事件同样由经向型环流主导,但是,更充沛的水汽输送、更强的上升运动和更深厚的大气不稳定层结状态是它比一般的经向型强度更大的直接原因;此外,中高纬度弱冷空气侵入对减弱的登陆热带气旋顶部形成持续性极端暴雨过程非常重要。      

低空急流与阿勒泰暖区大--暴雪

分析了冬季产生新疆低空急流的大型环流特征及低空急流与阿勒泰暖区大-暴雪的关系。结果表明，在中高纬度欧亚范围内呈现“双阻型”，中亚中纬度高空维持纬向强急流锋区的情况下，若有巴尔喀什湖以南的暖湿气流向北输送，则有利于造成阿勒泰暖区大-暴雪的新疆低空急流产生。高低空急流的位置及强度可作为降雪量和大-暴雪落区的短期预报指标。     

梅雨期温带急流变化与中高纬环流系统的关系

利用NCEP/NCAR再分析资料分析了与温带急流相关联的梅雨期东亚上空中高纬环流系统的变化特征,揭示出东亚高空急流经向分量在急流变化中具有重要作用,温带急流区经向风和东亚中高纬槽脊关系密切。在温带急流由强变弱的过程中,当温带急流强度强时,急流区以纬向风为主导;当温带急流强度弱时,经向风增强,纬向风迅速减弱,急流区以经向风为主导。温带急流区纬向风强时,500 hPa位势高度等值线平直,中高纬环流为纬向型;温带急流区经向风强时,中高纬槽脊系统发展,中高纬环流由纬向型转换为经向型。梅雨期温带急流区经向风异常主要有80°E、100°E、120°E、140°E四个中心,温带急流区经向风异常的位置不同时,中高纬阻塞高压出现位置不同,冷空气路径不同。     

2016年初冬河南区域暴雪过程诊断分析

针对2016年初冬河南省首场区域强暴雪过程，利用常规观测资料、L波段雷达探空资料和NCEP再分析资料等，从影响系统和物理量诊断方面深入分析其发生发展机制，结果表明:宽广的纬向型环流中不断有短波槽东移，东北冷涡深厚且维持时间较长，是暴雪发生的大尺度环流背景；中高层偏南气流，低层偏北气流的流场配置起至关重要的作用:850～925 hPa东北急流迫使暖湿空气抬升为暴雪发生提供“冷垫”的同时，与500～700 hPa西南急流形成强垂直风切变和深厚的锋生区，加强的斜升运动和锋面次级环流，对暴雪起增幅作用；700 hPa作为关键层，西南暖湿急流输送水汽的同时与冷涡后部冷空气交汇于黄淮地区形成的辐合切变线，是暴雪发生的重要动力抬升机制，其南北摆动形成了河南中西部和东南部两个降雪大值中心；暴雪区随着“冷空气楔”逐步南压时，其上层始终存在湿正压项大于零且湿斜压项小于零的湿位涡绝对值高值中心，有利于对称不稳定能量的释放和暴雪的发生。     

新疆北部一次暖区暴雪过程锋面结构及中尺度云团分析

通过对2014年1月29-30日北疆北部地区出现强降雪过程中常规资料、NCEP/NCAR 1°×1°再分析资料及卫星红外云图的分析研究。结果表明:(1)500 h Pa极锋锋区偏西急流与中纬度西南急流交汇,锋区在巴尔喀什湖附近加强并东移进入北疆偏北地区,为此次暴雪天气的发生提供有利的环流形势;高低空急流耦合明显,在地形强迫和锋面抬升下垂直上升运动再次得到增强,是暴雪发生的有利动力抬升条件;(2)中低层暖锋锋生,锋区随高度向东北倾斜,暖湿气团强盛并沿底层冷楔爬坡,推动冷气团向北移动,暴雪区位于暖锋锋区前沿处;(3)巴湖附近带状云系中不断有中尺度云团生成、合并和消亡,暴雪区与中尺度云团边缘TBB等值线梯度大值区有较好的对应关系。