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。     

南疆西部初雪气候特征及典型强初雪天气分析

基于1961—2020年南疆西部16个气象站初雪资料、利用ERA5再分析资料、全球资料同化系统（GDAS）分析资料及常规气象资料，分析了南疆西部近60 a初雪的气候特征，以2020年11月20—22日典型强初雪天气为例分析了异常降水的大尺度环流背景、暴雪高低空环流配置、水汽特征及雨雪转换机制。结果表明，近60 a南疆西部平原初雪变化稳定，山区初雪呈显著延迟趋势。强初雪发生在中高纬度大尺度环流呈现异常“+-+”的距平分布和500 hPa典型的“东西夹攻”形势下，深厚的中亚低涡为暴雪提供有利的水汽条件，高低空急流的耦合作用和地形的动力抬升作用为暴雪提供动力条件。暴雪区中高层水汽主要来自偏西路径的欧洲大陆、西西伯利亚及黑海、里海、客拉海等洋面，低层水汽主要来自塔里木盆地内部回流的水汽。低层环境湿度、边界层温度平流及云层属性差异是造成此次暴雪相态差异的主要原因，云顶发展旺盛的冰晶云在干燥的低层环境下更有利于降雪。850 hPa气温＜0℃可作为此次南疆西部暴雪天气雨雪相态转换指标。     

黑龙江省暴雪集合预报初步研究

将集合预报引入暴雪预报研究中,对典型的暴雪过程进行集合定量预报和概率预报,通过对比分析得到以下结论:模式预报对影响系统简单、稳定的暴雪过程预报效果较好,对于影响系统复杂暴雪过程预报效果较差,集合预报的效果好坏与模式本身的预报效果关系很大。集合预报比单一模式预报能给出更精确的暴雪落区。集合概率预报能够给出更多的预报信息,对于集合平均预报有一定的补充作用。对于影响系统简单,稳定的暴雪过程,过去5 d的质优成员可信度高,对于影响系统复杂、发展旺盛的暴雪过程,过去15 d的质优成员更有优势。     

ECMWF细网格模式降水产品在北疆暴雪中的应用检验

2012年4月,ECMWF细网格（0.25o×0.25o）数值预报产品投入新疆天气预报业务化应用。本文通过对ECMWF细网格模式LSP大尺度降水预报产品在2012年前冬3场暴雪天气中的预报效果分析检验得出：LSP预报的暴雪量值总体偏小,提前1 d较提前2 d的预报效果有所改善,较早时次的预报结果也有一定的应用价值;暴雪预报的开始时间偏早3h左右,结束时间相对准确;LSP累计降水量级检验提前2 d和分级降水检验提前12 h的暴雪预报准确率较高,空报率较低。在观测站点相对密集的成片暴雪天气中,LSP预报的暴雪落区和量级较为准确,零散暴雪点的预报效果相对较差。检验分析结果可为ECMWF细网格降水预报产品的释用提供一定的参考,为业务人员制作北疆暴雪天气的定点、定时、定量预报提供一定依据。     

南疆西部一次罕见大暴雪过程分析

利用高分辨率卫星资料、多普勒雷达产品、常规观测和再分析资料,分析了2011年2月25-28日南疆西部一次历史罕见大暴雪天气过程的多尺度特征和物理量配置。结果表明:中亚低涡是此次大暴雪天气过程的主要影响系统,强降雪期间高、低空风场配置与夏季南疆西部典型暴雨过程类似。冬季低空偏东急流中心最大风速超过20 m·s~(-1)较为罕见。南疆西部三面环山,低空偏东急流先于高空西南急流12 h在南疆盆地东部建立,有利于将南疆盆地东部的水汽向西输送并在南疆西部汇合;受地形影响低层气流向西汇合过程中也有利于垂直上升运动的生成。大暴雪过程中存在偏西、偏东和偏南三支异常水汽输送,其中偏东水汽输送最为重要。两个β中尺度云团是造成大暴雪的主要系统,强降雪出现在云团内部局地增强阶段。大暴雪过程中以层状云雷达回波为主,局地回波强度梯度较大、边界清晰,具有一定短时弱对流特征。     

新疆北部一次强寒潮天气特征及成因

选取区域自动气象站、常规高空和地面观测资料,FY-2E云图TBB资料及NCEP再分析资料,对2014年4月22—23日发生在新疆北部的强寒潮天气成因进行诊断,着重分析强降温和强降雪发生时温度平流、水汽和不稳定条件及云系演变特征。结果表明:前期里海脊发展与欧洲脊叠加,极地到40°N为强偏北急流,引导极区冷空气南下,使得西西伯利亚低槽向南加深。后期欧洲脊向东南衰退,推动西西伯利亚低槽快速东南移,寒潮爆发;中低层冷平流先于高层冷平流进入新疆北部,低空偏北急流促使冷平流强度加强,造成强降温;里咸海南侧的水汽沿着偏西和西南气流输送,为暴雪提供充沛的水汽条件;低层辐合、高层辐散和较强的垂直上升运动为暴雪的产生提供动力条件;降雪由冷锋云系造成,TBB在-44~-32℃之间,TBB越小,降雪越强,其演变特征可为降雪强度及暴雪落区的判断提供参考;通过EC、T639数值预报模式与预报、实况的定性和定量对比分析,模式对强天气的温度精细化预报敏感性较差,而EC模式降雪落区的预报优于T639,对暴雪落区预报具有一定的指导意义。     

一次罕见的山东半岛西部海效应暴雪过程的特征及机理研究

利用高时空分辨率MODIS和HIMAWARI-8卫星云图,多普勒天气雷达,风廓线雷达,加密自动站、浮标站及常规观测等多种观测资料,结合NCEP/NCAR逐日6 h再分析资料和ERA_Interim再分析资料,对2015年11月25-26日山东半岛西部和北部海效应暴雪过程的降雪特征和形成机理进行了分析。结果表明:(1)此次过程中高空冷涡位置异常偏西偏南,对应地面等压线气旋式弯曲异常偏西,冷空气强盛,为半岛西部产生暴雪提供了有利的大尺度背景条件。(2)此次海效应暴雪过程存在多条降雪云带并有云带合并发展现象,每条云带内部可能存在多个云团(线),云带的位置和发展强度对降雪落区和降雪量具有良好的指示性。(3)对应强降雪时段,渤海海面海气温差为14℃左右,半岛西部存在不稳定层结,地面辐合线提供动力触发机制,前期水汽积累和后期强水汽辐合提供了充分的水汽条件,低层辐合区长期维持使降雪云带强烈发展并产生"列车效应",是导致此次半岛西部产生暴雪的主要原因。(4)此次暴雪过程中,山东半岛西部在能量和水汽方面优于半岛北部,且动力维持机制与半岛北部不同,其低层900 h Pa以下存在西北风和偏北风的辐合。     

唐山一次暴雪天气过程的诊断分析

在分析环流背景、影响系统及诸层物理量场特征基础上,结合MICAPS资料和NCEP 1°×1°的6 h再分析资料,对2007年3月初唐山暴雪天气过程进行了诊断分析.结果表明,加深的高空槽、700 hPa低涡及东北平原回流的强冷空气是这次暴雪的主要影响系统,降雪期间的高空辐散低层辐合、正涡度的增强、较强的上升运动以及冷空气强迫抬升是暴雪发生的动力机制,低层持续的偏东风是主要水汽输送通道,700 hPa的Q矢量辐合区与降雪落区有较好对应关系.     

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。     

巴音布鲁克山区夏季罕见极端雨转暴雪成因分析

利用常规气象观测、加密自动站、FY-2G卫星云图以及NCEP的FNL 1°×1°和欧洲中心的ERA5 0.25°×0.25°再分析资料,对2020年6月28—29日巴音布鲁克山区一次罕见雨转暴雪天气环境场特征进行分析,结果表明：(1)此次雨转暴雪发生在对流层高层南压高压双体型呈西强东弱向东强西弱转换和中层两脊一槽的大尺度背景中,由中高纬度同位相叠加低槽锋区南段强冷温槽掉入南疆盆地东移北抬造成。(2)咸海北部、阿拉伯海水汽从中高层、北疆和河西走廊的水汽从中低层向南疆盆地汇合堆积,沿偏南气流向中天山集中辐合,并在中高层增强,偏西路径水汽输送持续时间长,偏南路径水汽仅存在短暂接力输送。(3)南疆盆地冷温槽前西南湿暖气流风速脉动辐合与中低层伊犁河谷冷湿气流和南疆盆地东南侧干暖舌在中天山附近叠加触发β中尺度对流云团发展,与α中尺度云团合并增强,在中天山高海拔地形作用下与低槽冷锋叠加影响,形成长时间维持的＜-50℃TBB中尺度对流云团,降温明显致使雨转暴雪。(4)雨转暴雪区位于副热带西风急流分流区、地面冷锋后部负变温区和南疆盆地700hPa东南低空急流出口区顶端辐合区的叠置区域,高空强烈发展的倾斜锋区致使暴雪区垂直涡度显著发展。(5)中天山东西两边的暴雪落区与600hPa中尺度涡旋锋生对应,低层偏北气流为暴雪发生提供“冷垫”并与中层西南暖湿急流形成强的垂直风切变增强斜升运动,水平方向上冷暖、干湿气团的局地锋生造成中尺度次级环流与大尺度锋面次级环流叠加发展,致使上升运动更强、向上伸展高度更高,对降雪强度起增幅作用。     

湖北省黄石市暴雪预报系统设计与实现

利用黄石市1980年1月至2010年12月的暴雪个例资料和NCEP的再分析资料,运用神经网络方法建立暴雪预报的人工神经网络预报模型,在预报模型和MICAPS 3.0系统的基础上,选取VB语言开发环境和VFP数据库,在Windows操作系统上建立了黄石市暴雪预报系统,实现了黄石市暴雪天气的客观预报功能。该系统的研发对提高暴雪预报准确率具有很现实的指导意义,同时其研发方法可以应用到其他类型灾害性天气预报系统的研发,在地市级气象台站具有广阔的推广空间和应用前景。系统挂靠黄石市气象台的预报业务平台,自投入业务运行以来,运行稳定,效果良好。     

寒潮暴风雪天气过程中数值预报产品的检验分析

采用1984－1994年3－5月的B模式物理量预告资料、ECMWF的500hPa高度场、地面气压场预告资料，逐个考察它们对寒潮暴风雪天气的预报能力，结果表明高度场、气压场、涡度、垂直速度、水汽通量、水汽通量散度、温度、全风速、温度露点差等预报量对阿勒泰区域性的寒潮暴风雪天气有较强的预报能力。     

桂林暴雨分析与预报

通过分析历年汛期各类暴雨过程的日本数值预报产品资料,统计出桂林历年暴雨过程的天气形势和数值产品要素特征,并检验了日本短期预报产品对各类暴雨的预报能力。然后通过对预报桂林暴雨的各种日本数值产品临界值的分析,挑选出一些相关性较好的要素产品预报因子,统计出桂林局部暴雨过程和致洪暴雨过程预报指标,最后对大暴雨过程预报指标及连续性暴雨过程的数值产品特征作了初步分析。     

2003年河南省两类典型暴雪天气对比分析

通过对2003年2月9～10日和3月4～5日河南省出现的两场区域性暴雪的环流背景、成因特征、物理量的对比分析，得出了低层切变线上气旋性曲率东扩或低涡东移是产生暴雪重要原因的结论；并给出了这两种不同类型暴雪天气的预报着眼点。     

大到暴雪天气模型及数值产品释用预报方法

用欧洲数值预报产品格点资料,对1986年11月-2002年3月河南省出现的87个大到暴雪个例进行对比分析,将大到暴雪划分为3个类型,即高原低槽型、阻高-横槽型和L型,对每个型进行合成平均,建立了大到暴雪的天气学概念模型。为提高样本中大到暴雪的概率,先将样本进行消空处理,然后选取物理意义清晰、天气学意义明确的预报因子,分别建立了全省分片大到暴雪1-7 d预报方法,在业务试应用中取得了较好的预报效果。     

青藏高原东侧一次区域性暴雨天气过程分析

根据河套锢囚锋与山西暴雪的统计关系，分析研究了有利于锢囚锋形成的500hPa平均高度场、850hPa平均温度场、地面合成平均图以及暴雪落区的概念模型，旨在提高我们对冬春季节强降雪的预报能力。     

一次湖北暴雪天气的诊断与模拟

利用NCEP GFS资料分析了2007年1月15—16日鄂东南地区降雪过程,对造成暴雪过程的天气系统发生、发展背景场进行分析。并利用中尺度数值天气模式WRF模拟了这次暴雪过程,探讨了其发生发展的机制。天气系统的背景分析表明,这次暴雪过程主要是受700 hPa西南急流和地面冷空气的共同影响而产生的,降水过程与西南急流的变化密切联系。WRF模式较好地再现了此次暴雪的过程。模拟结果表明西南急流的减弱和移出,对应着降雪的开始和停止;在西南急流的左侧,由于低层涡度的增加,使低空辐合、高空辐散,在连续性原理和动力机制约束下导致上升运动的加强是该次暴雪的形成机制。模式结果说明,产生暴雪的上升运动要远小于产生暴雨的上升运动,且在暴雪过程中,中层为上升运动,近地层和高层伴随着下沉运动。     

ECMWF极端天气指数在华东台风 降水预报中的应用和检验

选取2015—2018年影响华东地区的13个台风个例,分析降水极端天气指数EFI (Extreme Forecast Index)和SOT (Shift of Tails)与台风降水之间的统计关系。结果表明:EFI和SOT与降水气候百分位之间存在明显的正相关关系。EFI和SOT越大,强降水发生概率越高。随着预报时效的增加,EFI和SOT指数对暴雨和大暴雨的预报效果逐渐变差。对于短期(72 h以内的时效),EFI预报技巧优于SOT,而随着预报时效的延长,SOT的预报技巧逐渐接近并超过EFI。以TS评分最大为标准兼顾合理的预报偏差,得到两种极端天气指数不同预报时效、不同等级暴雨的预报阈值。总体而言,事件越极端,EFI和SOT的预报阈值越大,对于暴雨和大暴雨,EFI指数的预报阈值随着预报时效的延长有减小趋势,而SOT的预报阈值基本保持不变。在台风极端降水预报中,EFI和SOT可以作为EC定量降水预报的补充,有助于减少强降水的漏报,并提早发出预警信息。     

配料法在宁夏暴雨预报中的应用

选取2000—2015年发生在宁夏23次由深厚湿对流引起的区域性暴雨天气过程为研究对象,研究确定暴雨预报的配料方案,采用2016年6—8月宁夏25个常规站和947个自动站逐小时降水量、ECMWF 72 h内模式资料,从统计分析和个例剖析两方面探讨配料法暴雨预报效果,结果表明:(1)通过对比2016年6—8月ECMWF暴雨预报与配料法暴雨预报发现,不同预报时段,配料法暴雨预报均优于ECMWF暴雨预报;(2)配料法能准确预报所选两次暴雨个例降水的中心强度、落区及变化趋势,但强度和落区较实况偏强、偏大;(3)配料法对六盘山区暴雨过程弱降水预报效果较差,对贺兰山沿山暴雨过程存在降水空报。     

EC-thin降水预报与极端天气预报指数在浙江暴雨预报中的检验与释用

利用ECMWF模式降水和极端天气指数资料,以及浙江省68个气象站降水观测资料,评估了ECMWF细网格模式(EC-thin)和降水极端天气指数(EFI)对浙江2018—2020年梅汛期暴雨预报效果。研究表明：对于同一预报时效,随着阈值的增加,EC-thin和降水EFI的暴雨预报评分都呈现“先增加、后减小”的趋势,对于不同预报时效都存在某一阈值使得暴雨预报评分达到最大。从24 h时效到72 h时效,EC-thin的降水预报阈值从45 mm逐渐下降到25 mm,而降水EFI的暴雨预报阈值从07下降到06。EC-thin和降水EFI对暴雨预报的空报率随着阈值的增大而减小,漏报率随着阈值的增大而增大。对于不同预报时效,通过合理组合EC-thin降水阈值和降水EFI阈值,可以得到更好的暴雨预报效果,其评分高于单独使用降水EFI阈值或EC-thin降水阈值得到的评分。