2015年12月新疆极端暴雪天气过程分析*

2015年12月10-12日新疆大面积暴雪是欧洲脊发展衰退、乌拉尔低槽东移南下环流形势下的极端强天气过程,环流形势、高低空系统配置与新疆强降水研究成果[1-3]吻合,高低空三支急流是大尺度上升运动维持和水汽输送、辐合的重要系统。暴雪过程中存在3条水汽输送路径,水汽长时间向暴雪区输送且输送厚度较厚,水汽辐合从低层发展、东移时层次抬升强度增强,水汽输送和辐合主要出现在低层700-850hPa,当水汽输送层和辐合层降低、强度减弱后最强降水开始。天山地形强迫抬升作用明显,低层水汽在天山北坡聚集抬升,低层冷垫有利于中层西南暖湿气流向北输送。环流经向度大和槽前偏南风强、天山地形的强迫抬升和上升运动维持以及水汽持续输送和3条中尺度云带的持续影响是此次新疆极端暴雪形成的重要机制。     

WRF模式对一次河西暴雪的数值模拟分析

利用NCEP再分析资料,使用WRF模式模拟了2005年3月14~15日出现在甘肃河西西部(祁连山西段北坡)的一次暴雪天气过程。结果表明:WRF模式能较好地模拟出暴雪的区域,对这种中尺度天气系统具有良好的预报能力。在这次暴雪过程中,地面冷锋、低空风场切变线,以及与高空强锋区相对应的高空急流的合理配置加强了暴雪区的垂直环流的发展,使降雪区对流发展;出现暴雪时最大辐合层在600 hPa附近,500 hPa以上表现为一个深厚的辐散层。随着强降雪的开始,降雪区近地面层由辐合变为辐散,反映出由于能量释放,降雪的影响系统开始逐渐消亡;在降雪过程中始终伴随着中小尺度特征的强烈的垂直上升运动,最大上升速度层在500~400 hPa之间;降雪的水汽来源于西风气流,水汽输送在600 hPa最强。600 hPa的强水汽输送和强辐合保证了产生强降雪必需的水汽条件。     

新疆天山北坡一次区域性暴雪形成机制及水汽输送特征分析

利用高空、地面常规观测资料、NCEP/NCAR再分析资料，诊断分析了2017年2月新疆天山北坡一次区域性暴雪过程的特征及成因，结合GDAS再分析资料并采用HYSPLIT模式，模拟追踪水汽源地、主要水汽输送通道及其对水汽输送的贡献。结果表明：此次天山北坡暴雪是在典型后倾结构的高低空系统配置下产生的，中、高纬地区短波槽在东移过程中同位相叠加，为暴雪长时间维持提供了稳定的天气尺度背景；暴雪发生时位势不稳定性加强，中低层持续冷垫抬升是主要的动力机制，较强垂直风切变是降雪强度较大的重要原因，高低空急流耦合激发中尺度垂直上升支和次级环流圈，地形作用对暴雪有增幅作用；暴雪主要水汽源地位于阿拉伯半岛西侧的红海和伊朗高原西南侧的波斯湾至阿拉伯海北部一带，水汽通道主要集中在500～850 hPa，水汽辐合区位于700～850 hPa，中高层有偏西气流、中层有西南气流、低层有西北急流将水汽接力输送至暴雪区；利用HYSPLIT模式模拟发现，暴雪期间，西、东、南边界水汽输入均起重要作用，主要水汽输送通道分别为偏西路径、偏西南路径、局地水汽路径，1500 m高度的追踪，三者贡献率大致相当，3000 m高度，局地水汽和偏西路径水汽贡献率更大。     

乌鲁木齐一次极端暴雪事件中尺度分析

利用常规资料、NCEP/GFS(0.5°×0.5°)再分析资料,结合EC细网格(0.25°×0.25°)客观分析及乌鲁木齐风廓线雷达等资料,分析了乌鲁木齐2014年12月8日极端暴雪中尺度成因及演变特点。结果表明:暴雪是在低空西北急流与中高层西南急流叠加并维持的有利环流背景下,由700hPa至地面的风切变、风速辐合、地面冷锋及地形强迫抬升等中小尺度系统共同作用造成的。降雪前期乌鲁木齐近地层有较强的逆温、风场扰动及低层东南急流,干暖盖起到了储蓄和积累能量的作用,而强降雪时冷暖空气在山前交汇,促进了斜压不稳定增长。低空西北急流对乌鲁木齐强降雪起到动力触发作用,地形强迫抬升使迎风坡维持强的垂直上升运动和中β尺度次级环流圈,低层强水汽辐合的维持为暴雪提供了充足的水汽,乌鲁木齐特殊地形对暴雪增幅作用明显。风廓线雷达资料表明降雪前后低层东南风与西北风切变明显,强降雪时段雷达探测高度达到最高,低层较强偏北风与C2n大值区相对应,水平风向风速的垂直变化对暴雪短临预报有很好的参考价值。     

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。     

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。     

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。     

乌鲁木齐“2015.12.11”极端暴雪天气的综合分析*

2015年12月11日乌鲁木齐及周边地区的暴雪天气是一次极端暴雪过程,环流形势具有夏季强降雨特征和一定的极端性,南北低值系统结合、高低空"4支气流"汇合为暴雪提供了有利的大尺度环流背景。较好的水汽、动力条件是极端暴雪的重要成因,水汽长时间通过西南和偏西路径输送至暴雪区,并在700 hPa以下辐合和聚集,中低层辐合、高层辐散的空间配置有利于上升运动的发展和维持,低层上升运动增强较5 min降雪强度增强提前5~10 min。地面中β尺度辐合中心和辐合线出现1~2 h后强降雪(降雪强度均1.0 mm/h)出现,雷达回波上零速度区的"S"形结构的出现时间与强降雪时段有一定对应,此次暴雪中GRAPES中尺度数值产品子页报能力好于ECMWF。     

新疆暖区暴雪天气研究概述

暖区暴雪多发于新疆北部的塔城和阿勒泰地区。本文从大尺度环流特点、各种尺度影响系统之间的配置、水汽源地、输送路径等几个方面重点回顾了近30 a来新疆暖区暴雪的主要研究成果,得到了新疆暖区暴雪的天气概念模型、预报思路及预报指标,为预报员更全面的认识暖区暴雪提供了参考。在此基础上指出现有研究存在的不足（如目前新疆暖区暴雪大多集中在天气学分析方面,对其形成的物理机制研究较少）,以便进一步深入开展新疆暖区暴雪的研究,提高对此类天气的认识。     

南支槽影响下西藏高原南部3次暴雪天气特征分析

利用NCEP/NCAR再分析资料和常规观测资料,对2013年1-2月西藏高原南部3次暴雪天气的环流形势、动力、水汽条件等进行诊断对比分析。结果表明:3次暴雪天气中高纬度均以经向型环流形势为主,从长波槽脊配置可分为长波槽型和横槽型两大类;西太平洋副热带高压偏西偏强、伊朗高压东北发展对南支槽加深和缓慢东移起到关键作用。南支槽区560 dagpm线在30°N以南,并东移至70°E附近或以东时西藏高原南部开始出现暴雪天气;暴雪区附近涡度场变化反映了南支槽强度特征,中高层强辐散对南支槽发展起到重要作用;水汽主要源于阿拉伯海,孟加拉湾水汽对东部降雪起到补充作用,南支槽前高空西南急流对水汽输送起关键作用,同时喜马拉雅山脉的大地形抬升,有利于上升运动和水汽凝结成云;水汽通量、水汽通量散度等变化及中心的移动方向,对降雪的强度、落区和时段具有较好的预报指示意义。     

新疆夏季强降水研究若干进展及问题

总结了1960～2009年新疆强降水领域的主要研究成果,从大尺度环流背景、天气尺度和中尺度系统、水汽特征进行了分类概括.由于有关新疆地区降水的关注和研究相对较少,近些年与东部地区差距日益加大,致使我们应对防灾减灾的能力严重不足.提出了待解决的问题:中亚低涡和低空偏东急流的结构特征、形成机理及对降水的影响;中尺度系统的特...     

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。     

Analysis of a Beijing Heavy Snowfall Related to an Inverted Trough in November 2009

This paper studies a heavy snowfall in Beijing that took place on 1 November 2009. The date of the snowfall was about one month earlier than the average. The National Centers for Environmental Prediction (NCEP) reanalysis data, conventional data, and Automatic Weather Station (AWS) data are utilized to explore the reasons for the snowfall and the influencing systems. The main conclusions are as follows: (1) It is revealed from the average geopotential height and average temperature fields at 500 hPa that the large scale circulation in November 2009 was favorable to snowfall. The cold-dry air from West Siberia and the warm-moist air from the Bay of Bengal converged in North China. In addition, it was found from the average moisture flux field at 700 hPa that the main water vapor source was in the Bay of Bengal. (2) Not only the "return current", as usually accepted, but also the inverted trough on the current had an important contribution to the snowfall. The inverted trough could produce the obvious upward motion that is an important environmental condition of snowfalls. (3) More attention should be paid to mesoscale systems such as mesolows during the cold season because of their importance, though they do not occur as frequently as in the warm season. It should be pointed out that AWS data are very useful in mesoscale system analysis during both warm and cold seasons.     

2013年6月喀什地区一次强冰雹天气的成因分析

利用常规气象观测资料、ECMWF细网格资料、FY-2E卫星云图、喀什新一代多普勒雷达资料和新疆区域自动站气象观测资料,对2013年6月18日发生在新疆喀什地区境内的一次罕见的强冰雹天气从天气形势、中尺度系统、水汽条件、雷达回波特征等方面进行了综合分析。分析显示,此次冰雹天气是在有利的大尺度环流背景下产生的,冰雹出现前,雹区附近低层到地面存在中尺度切变线、涌线和地面中低压等多个中尺度系统;水汽在中低层集中,并不断向冰雹区输送;雹区附近强烈的辐合上升运动为冰雹的出现提供了水汽和动力条件;探空物理量参数有利于大气不稳定能量的聚积和爆发。分析此次强冰雹天气的成因,有利于改进南疆地区冰雹短时和临近预报、预警的基本思路。     

影响哈密降雪异常的大气环流及水汽输送特征

利用1960—2020年哈密市6个气象站降雪观测数据及NCEP再分析资料，对哈密市降雪的时空分布特征及降雪异常年的大气环流和水汽特征进行了分析，结果表明：哈密市降雪中部多南北少，降雪日数12月最多，降雪量11月最多；降雪量和降雪日数总体呈增加趋势，但主要在2010年前增加，之后减少；降雪以小雪为主，大雪以上量级降雪较少。降雪偏多时，高层偏西急流增强，急流区北扩，中层伊朗副高加强北抬，极锋锋区南压，脊前低槽南下东移；低层风速增大，出现风向辐合和气旋性切变，地面锋面气旋加强，水汽输送增大，低层水汽含量多。降雪偏少时，高层急流偏弱，急流轴南移，中层西风气流控制，极锋锋区偏北，新疆脊东移，冷空气偏北，低层风速辐散增强，北方气旋偏北偏弱，水汽输送量小，水汽含量也少。     

南疆暴雨研究进展

南疆地区位于欧亚腹地,属于典型的温带大陆性干旱气候,受复杂地形地貌、天气系统路径以及特殊的大气环流与水汽条件等影响,暴雨突发性强且地域性特征显著。目前,全球数值预报模式及中尺度数值模式对南疆暴雨的预报能力十分有限,近年来,许多研究团队在塔里木盆地进行了大型外场观测试验,对揭示南疆暴雨的机制机理有了更多启示,对造成南疆暴雨的对流触发机制、高低空系统配置及演变特征、降雨云物理过程等都有了更为深入的认识。本文对南疆暴雨的气候特征、大尺度环流背景、中尺度系统发生发展、水汽输送、降水动力机制等方面进行了总结回顾,并提出了需要进一步研究的科学问题,以期为进一步开展南疆暴雨研究、提高暴雨预报准确率及防灾减灾能力提供参考。     

北京北部山区两次降雪过程微物理形成机制的观测—模拟研究

降雪是北京冬季的重要降水天气过程,但目前对实例降雪形成的微物理机制的观测-模拟研究较少。本文利用中尺度WRF模式结合外场观测资料,对北京2015年1月24日和11月5~6日两次不同天气条件下的山区降雪云系的微物理结构特征及降雪形成的微物理转化机制进行了分析研究,定量比较了云中水凝物含量的比例和降雪形成机制的差异。研究结果表明:(1)由于两次降雪过程的天气形势和水汽输送有较大差异,导致降雪形成的微物理转化机制也出现较大差异。11月5日降雪第一阶段水汽输送较强,云中过冷水含量较高,降雪形成以凝华增长和凇附增长为主,地面表现为雨夹雪天气,而1月24日和11月5~6日第二阶段水汽输送弱,降雪形成以凝华增长和聚并增长为主,地面表现为纯降雪天气;(2)11月5日的雨夹雪天气过程中,云中不仅有冰晶(9%)、雪晶(72%),还有云水(6%)和雨水(12%)的存在,高层生成的雪胚在下落过程中主要通过凝华(78%)和凇附(20%)过程增长。而1月24日与11月5~6日第二阶段的纯降雪过程中,云中水凝物分布相似,以冰晶和雪晶为主,1月24日冰晶含量占28%,雪晶含量占72%;11月5~6日冰晶含量占11%,雪晶含量占88%,冰粒子主要分布在高层。首先高层6~12 km通过云冰转换生成的雪胚下落到低层水汽充足区,然后通过凝华和聚并过程增长,1月24日凝华增长过程占92%,聚并增长过程仅占5%;11月5~6日凝华占88%,聚并仅占3%。(3)垂直上升气流速度与冰晶、雪晶生成和增长过程呈正相关,上升气流带来充足的水汽,配合垂直运动使得雪胚增加,凝华、凇附凇附和聚并过程增强,导致雪晶含量增加。