中国冰冻天气中Ramer算法参数化方案的改进及模拟

冰冻天气引起的电线覆冰灾害对国民经济的影响越来越严重。利用1995—2017年全国1276个站点的地面观测资料分析了雨凇和雾凇的时空分布特征,将我国冰冻区域大体分为两个区,雨凇区主要在南方的云贵高原以及湖南、江西等地,而雾凇区则主要在北方的河南北部至华北地区、新疆北疆及东北平原,且冰冻天气主要出现在冬季,其中1月最多。在获得了适宜雨凇和雾凇出现的各气象要素阈值的基础上,对Ramer算法进行了改进,并使用"配料法"对雾凇区进行预报,通过实际个例的模拟与观测对比,发现改进的方案较原Ramer方案的空报率由0.60大幅下降至0.31,TS评分由0.37大幅提升至0.58,预报准确率有很大的提升,而"配料法"模拟的雾凇发生范围与观测具有极高的一致性,表明该方法对雾凇天气预报有较高的能力,为探索冰冻天气预测提供了新的途径。     

中国冰冻天气的气候特征

研究冰冻天气的空间分布和变化规律对于冰冻灾害的预测、预估以及防灾减灾具有重要意义。利用1961—2008年603个站点雾凇和雨凇天气现象资料,283个站点的电线覆冰资料,采用计算多年平均值、标准冰厚转换、EOF以及求趋势变化等方法,研究了我国冰冻天气的空间分布和气候变化特征。结果表明:全国大部分地区都有冰冻天气出现;雾凇主要出现在北方地区,雨凇主要出现在南方。年冰冻日数随海拔高度增加而增加,但海拔3100 m高度以上冰冻日数较少。冰冻厚度较大的地区位于东北东南部、华北东部、西北地区东南部、西南地区东部、江南东北部。在全球气候变暖背景下,我国大部分地区冰冻天气发生频次减少,但强度增强。     

近50年江西省雨凇过程气候特征分析

基于江西省83个常规气象站近50年雨凇观测资料,分析了江西省雨凇天气的时空分布规律。利用Gumbel分布函数,对全省历年雨凇过程的持续时间、影响范围和年雨凇天数等时间序列进行了重现期分析,并对2008年初江西省出现的持续低温雨雪冰冻天气进行了定量的分析评估。结果表明：①江西省雨凇主要出现在冬季,以2月为最多,春、秋季在高海拔站偶有发生;②全省雨凇发生概率以中部和北部鄱阳湖北段沿岸最多,赣东北、赣西北和赣南最少,山区多于平原和丘陵;③2008年初江西省出现的低温雨雪冰冻天气主要致灾因子是大范围、长时间的雨凇天气,其影响范围、持续时间之长均创近50年之最,雨凇过程持续天数之长超过100年一遇,影响范围之广超过30年一遇。     

我国冰冻日出现的气象条件分析及其判别模型

利用1954-2008年中国700个测站逐日气温、相对湿度、风速及603个测站天气现象观测资料,统计分析了出现冰冻天气(雨凇和雾凇)时的气象要素特征,研究了有利于冰冻产生的气象条件,并在此基础上研制了冰冻日判别模型.结果表明,低气温、高相对湿度和弱风速是产生冰冻的重要条件,有利于冰冻天气产生的日平均气温自北向南呈增高趋...     

2008年贵州省持续性雨凇过程气候成因分析

2008年初中国南方低温雨雪冰冻过程中贵州出现长时间持续性雨凇。该文使用2008年1—2月逐日要素、环流、海温等资料对此次贵州省雨凇过程特征,大气环流、海温和海冰等气候因子及其影响进行分析,得到以下结论：①2008年初贵州的持续性雨凇过程主要分两个阶段：1月13日—2月2日东西向的省中部大范围强雨凇阶段及2月3日—2月15日南北向的省西部小范围强度相对较弱的雨凇阶段;②0 ℃日最高气温是雨凇出现与否的重要临界点;700 hPa与850 hPa温度差表征的逆温范围和强度可用于监测和预测强雨凇过程;③环流上,南掉到青藏高原西侧的切断低涡堆积的冷空气分南北两路绕过青藏高原东移,是此次持续性雨凇过程的直接原因;④秋季北极海冰密集度减少和减少幅度是冬季西伯利亚高压偏强、强冷空气堆积南下的前期主要信号,可作为贵州雨凇预测的早期信号之一;⑤2008年1月热带印度洋暖海温与赤道中东太平洋明显冷海温呈现非一致性变化,冬季热带印度洋暖海温通过二级热力适应对西太平洋副热带高压起到加强的作用,而拉尼娜冷海温对东亚冬季风起到偏强的影响,应当关注这两个区域冬季海温非协同性变化对贵州雨凇的影响和预测。     

河北省雾凇和雨凇气候特征及气象条件分析

利用1980—2009年河北省142个气象站的雾凇、雨凇资料、河北省南部94个气象站的地面观测资料和邢台探空资料,分析了河北省雾凇、雨凇的时空分布特征;利用箱线图分析了河北省南部适宜雾凇、雨凇出现的温度、湿度和风速等气象条件。结果表明：（1）在空间分布上,雾凇、雨凇主要出现在河北省南部,东部平原多,西部山区少;在时间分布上,雾凇、雨凇均出现在11月至次年3月。（2）适宜雾凇出现的气象条件是雾日并且气温在-7.2～-3.1℃之间、相对湿度≥92%、风速≤1.2 m·s~（-1）;雾凇出现时,95%的情况出现了逆温层。（3）适宜雨凇出现的气象条件是雨日并且气温在-4.1～0℃之间、相对湿度≥87%;雨凇出现时均有逆温层出现。（4）雾凇、雨凇高值区的相对湿度明显高于低值区,因此相对湿度大是雾凇、雨凇高值区形成的主要原因。     

盘县近50a来雨凇天气过程气候特征分析

利用盘县国家基本气象站1960—2008年的雨凇观测资料,对盘县近50 a来的雨凇天气过程的时空分布特征作了较为全面的分析,结果表明:①盘县年平均雨凇日数为5.7d,雨凇最早出现时间为12-10,最晚结束时间为次年的03-05,过程最长持续时间20d,年最多雨凇日数高达31d。②盘县以20世纪60年代出现雨凇最为频繁,20世纪80年代和21世纪初次之,20世纪90年代出现最少。③盘县雨凇均发生在12月—次年的3月,以1月出现最多。④雨凇存在的特点与冬季气温有关,相对冷冬年份的雨凇日数比相对暖冬或正常年份的雨凇日数偏多。⑤当雨凇天气发生时,气象条件基本满足气温≤0℃,日降水量为0.6mm左右,相对湿度≥85%,风速在0~3m/s之间。     

一次雾凇天气过程的论证分析

1993年2月17—21日,平凉市南部山区出现了一次强雾凇、雨凇、降雪、降温天气,其中麻武、麻川两乡的雾凇形成之快,结构之坚固、危害之大实属罕见,使该地电力设施遭到严重破坏,直接经济损失38万余元。因这些电力设施参加了保险,故需我们从气象角度对这次雾凇天气过程做一论证。1 雾凇成因雾凇是特定天气条件下形成于树枝、电     

中国冰冻日数的气候及变化特征分析

利用1954～2009年中国台站雨凇和雾凇日数统计分析了中国冰冻日数的气候及变化特征.中国的冰冻主要出现在新疆、西北东部、内蒙古东部、东北、华北、淮河流域及江南一带,年均冰冻日数一般有1～5天,5天以上的重冰区主要分布在新疆北部、陕西南部、东北中部、华北东部、秦岭、云南东北部、贵州等地.雨凇大都出现在我国南方地区,而雾...     

关于冻雨和雨凇、雾凇之我见

近期我国南方数省发生了严重的持续性冰冻灾害,雨凇和雾凇复合积冰是其成灾的主要原因,冻雨在短时间内大量过冷却水撞冻形成的雨凇,与过冷雾滴长时间的撞冻与冰水转化形成的雾凇交替出现,在物体,尤其是输电线路和塔架上形成了复合积冰,导致了建国以来最严重的冰冻灾害。逆温层是锋区、锋面等典型层状云降水普遍存在的低空层结,不是一定发生冻雨的充要条件,只要近地层（3000m以下）有丰富的过冷却水,气层温度在0～-15℃,有丰富的凝结核和水汽供应,而缺乏冻结核（成冰核）就可以形成冻雨,如果此时下垫面物体温度〈0℃,就可以在物体上形成雨凇;而当近地层出现过冷雾时,如果此时下垫面物体温度〈0℃,就可以在物体上形成雾凇。     

河北省输电线路冰害的气象要素时空分布特征

冰害是电网的主要气象灾害之一,电线积冰与雾凇和雨凇密切相关。利用1980—2009年河北省142个气象观测站的雾凇、雨凇日数和20个气象站的电线积冰、相对湿度、气温、风速及站点海拔高度,以及近年来输电线路冰害事故和附近区域站同期气温、相对湿度、风速等资料,采用逐步回归等统计分析方法,对雾凇、雨凇和电线积冰的时空分布特征、冰害与气象要素的关系进行分析,并构建电线积冰的逐步回归预报模型。结果表明:1980—2009年,河北省雾凇和电线积冰日数均呈现先升后降的阶段性变化特征,1980年代末至1990年代中期为一高峰期,而雨凇日数年变化特征不明显;在空间上,雾凇、雨凇多出现在平原地区,雨凇中心比雾凇中心更偏东。电线积冰与雾凇、雨凇以及站点海拔高度密切相关,相关系数分别为0.988 5、0.760 6、-0.601 8,但仅雾凇日数和站点海拔高度被引入电线积冰日数预报方程。对河北省电线线路冰害事故分析发现,当气温低于3℃时,导线可能出现舞动;导线舞动或冰闪时的相对湿度都在60%以上,舞动时风速大于5 m·s~(-1)。     

莒县极端天气气候事件分析

利用1951-2005年莒县气象资料，统计了干旱、冰雹、暴雨、大风、高温、冻害、雷暴、大雾、雾凇、雨凇等极端天气气候事件的出现频率分析其演变趋势。结果显示：干旱频率明显增加，暴雨、大风、雷暴频率明显减少，大暴雨频率有增加趋势但不明显，高温、冰雹、低温冻害、大雾、雨凇、雾凇有减少趋势但不明显。     

黄山光明顶雪,雨凇和雾凇的气候特征研究

本文用黄山1956—1996年气象资料,比较详细地分析讨论黄山雪、雨凇和雾凇的气候特征,结果表明：（1）年降雪日数、雨凇日数和雾凇日数均为一多波振动的时间演变规律,年际变化具有阶段性,并存在准12年周期的低频振荡。（2）10月到次年5月都有降雪、积雪、雨凇和雾凇出现,冬季出现日数最多;3月比冬季略少,但雨凇日数多于12月．（3）降雪最早初日为9月17日,最迟终日5月26日;积雪、雨凇和雾凇最早初日在10月,最迟终日在5月上、中旬。（4）日最大纯降雪量为30．0mm,出现在3月中旬;电线积冰量大重量为12148g／m,出现在12月。（5）雨凇保持阶段的气温在-4．5—0．8℃之间,比雾凇和雨雾凇高,次数按风向分布也无明显差异;雾凇和雨雾凇在NW风向附近次数最多。     

吉林省雨凇气候特征及其天气分型

利用1980-2007年吉林省11个气象观测站常规观测资料,采用统计分析的方法,对共计100次雨凇天气的时空分布特征进行了分析。结果表明：吉林省雨凇天气南多北少,丘陵地带及长白山脉的迎风坡一带为雨凇的频发区。雨凇多发于冬初和初春,并且雨凇出现几率在减少。吉林省的雨凇天气的温度层结结构与中国南方省市雨凇的情况存在较大差异：吉林省雨凇天气并不存在融化层和逆温层等结构。通过对地面形势的分析,将雨凇天气分为低压后部型、高压前部型、低压南部型和低压型。它们的共同点是高空均有较深厚的后倾槽移过吉林省,温度槽落后于高度槽;近地面层先升温后降温,850 hPa相对湿度为70 %左右,而地面相对湿度均可达到80 %或以上。强雨凇天气主要发生在东南部地区,强雨凇天气出现时的地面及高空形势与一般的雨凇天气发生时的形势基本相似,但850 hPa和地面的相对湿度比一般情况偏大10 %左右。     

中国雨凇的时空变化

基于1954—2017年中国2426个台站的日雨凇资料分析了中国雨凇日数的气候特征和变化特征。中国的雨凇主要出现在新疆和中国的103°E以东地区,主要区域有三个,分别是陕甘宁三省(区)交界、河南—湖北东部、江西—湖南—贵州—云贵川交界,其中第三个区域范围最大、雨凇日数最多,平均每年单站可达5～50 d,海拔3 047 m的峨眉山雨凇日数(128 d)为全国最多。黄河以南的雨凇区域内,海拔1000 m以上站点雨凇日数易多,峨眉山、南岳、威宁、庐山是我国雨凇日数最多的几个站。我国雨凇基本出现在9月至次年5月,最早出现最晚结束的区域在天山山脉、陕甘宁交界、云贵川交界站点。从范围大小、日数上均以江西—湖南—贵州—云贵川交界区域突出,该区域雨凇日数在出现时段内呈主峰型分布,出现时间主要集中在隆冬季节冷空气最活跃的1月中旬到2月上旬。三个主雨凇区的雨凇开始和结束日期无明显年代际差异,而日雨凇概率有明显的年代际变化特征,1961—2016年期间的前26年明显高于后30年。1961—2016年全国雨凇日数整体呈减少趋势,1990年后除贵州—湖南主雨凇区外,雨凇范围明显减小。     

基于序列重建的湖北省大范围持续性霾过程特征分析

利用1961—2013年湖北省76个气象站逐日天气现象、相对湿度和能见度等观测资料,重建了湖北省霾日序列,建立大范围持续性霾过程的强度等级评价模型及指数,并分析了湖北省霾日和大范围持续性霾过程的时空变化特征。结果表明:1961—2013年湖北省霾日序列重建前和重建后时空分布的年代际变化差异较小,但变化趋势相反。基于霾日的重建序列,近50 a湖北省霾日具有明显的年代际变化特征,2000年后霾日增加趋势尤其明显,冬季为霾易发季节。湖北省大范围持续性霾过程主要出现在20世纪70年代及21世纪初,2013年尤为突出;三峡河谷至鄂西北东部和鄂东中北部地区为持续性霾过程高发地区。经验证,大范围持续性霾过程指数(LSCHI)的评估效果较好。     

水城县半个多世纪雨凇气候特征分析

选取水城县1956—2008年11月—次年3月雨凇资料,分析了水城县雨凇出现日数及年一次最长持续时间的变化特征。结果表明:水城县53 a来雨凇出现日数呈减少趋势,冬季气候变暖的特征趋于明显;12月雨凇出现日数呈减少趋势,1月呈略增多趋势,2月呈明显减少趋势;20世纪80年代冬季气候最为异常,雨凇出现日数最多和最少均发生在该年代,相对冷、暖气候特点非常明显。     

中国南方2008年1月罕见低温雨雪冰冻灾害发生的原因及其与气候变暖的关系

2008年1月中国南方发生的低温、雨雪、冰冻灾害不是一个局地或地区性现象,它是同期发生的亚洲大范围冰雪灾害链中的一环,在影响范围和灾害程度上是最严重的一环.它有3个主要特征:(1)降雪、冻雨和降雨3种天气并存,冻雨是导致南方致灾的主要原因;(2)低温、雨雪、冻雨天气强度大,根据中国国家气候中心和南方各省气象部门的统计及分析,有8项气象要素打破同期中国历史记录;(3)低温、雨雪、冰冻天气持续时间长,破历史记录.这次低温、雨雪冰冻灾害形成的原因不是单一的,是多种因素在同一时段,同一地区相互配合和迭加的结果,其中La Nina事件是灾害发生的气候背景,它为雨雪冰冻天气提供了冷空气侵袭中国南方的前提条件;欧亚大气环流异常持续性是造成冷空气不断侵袭中国南方的直接原因;孟加拉湾和南海地区暖湿气流的北上是大范围冻雨和降雪形成并持续在中国南方的必要条件.     

中国南方大范围持续性低温、雨雪和冰冻组合性灾害事件:客观识别方法及关键特征

组合性灾害事件是指同时出现的若干个天气灾害的组合,它的发生会明显加重致灾程度。本文利用1961～2013年冬季我国南方区域206个台站的日平均温度、日降水量及雨凇资料,建立了冬季大范围持续性低温、雨雪和冰冻组合性灾害事件的客观识别方法,并揭示了三类组合性灾害事件的关键特征。首先,基于低温、雨雪、冰冻天气的强度和面积阈值以及持续天数建立了大范围持续性低温事件、雨雪事件以及冰冻事件各自的客观判识方法。在此基础上界定出了三类常见组合性灾害事件,即低温—雨雪灾害事件（C-RS）、低温—冰冻灾害事件（C-F）以及低温—雨雪—冰冻灾害事件（C-RS-F）。三类组合性灾害事件常见于1月上旬至2月中旬。尽管三类组合性灾害事件在低温和降水等方面有相似之处,但其形成条件却明显不同。充沛的水汽供应和大范围强烈的水汽辐合是低温—雨雪灾害事件和低温—雨雪—冰冻灾害事件发生的关键条件,而逆温层和冷垫则是低温—冰冻灾害事件和低温—雨雪—冰冻灾害事件发生的必要条件。亚洲中高纬大型斜脊系统是低温—冰冻灾害事件和低温—雨雪—冰冻灾害事件的关键环流特征,为强冷空气活动提供了有利环流条件。低温—雨雪灾害事件期间亚洲中高纬则盛行波状环流,有利于适度冷空气活动。在水汽供应和逆温层形成方面,三类组合性灾害事件受控于不同的副热带异常环流系统。孟加拉湾南支槽和南海上空异常反气旋分别是低温—雨雪灾害事件和低温—冰冻灾害事件形成的副热带关键环流系统,而孟加拉湾南支槽和西北太平洋异常反气旋相结合为低温—雨雪—冰冻灾害事件形成的副热带关键环流系统。     

广西大明山冰冻天气概念模型及其预报方法

利用广西大明山2006—2020年3个自动气象站的观测数据,对其冰冻天气特征、模型和预报方法进行分析。结果表明,大明山的冰冻天气主要出现在12月到次年2月,年均冰冻日有20d,海拔越高,冰冻日数越多;大明山冰冻日数与南宁、上林日最低气温的相关性较好;大明山冰冻天气可分为强锋区型和强辐射降温型两类,前者可造成较严重的冰冻灾害,后者无明显的冰冻灾害;建立了大明山雨凇、雾凇、道路结冰等冰冻灾害的逐步回归预报方法,经检验大明山最低气温预报方程效果较好。