2018年5月天山南坡两次翻山大风成因对比分析

利用高空、地面常规探测资料及ERA-interim 0.25°×0.25°再分析资料,对2018年5月7日和24日影响天山南坡的两次翻山大风天气进行诊断分析。结果表明:500 hPa两脊一槽的经向环流是两次大风的环流背景,西南—东北走向的冷槽、300 hPa高空急流、低空急流、巴尔喀什湖冷高压、南疆盆地热低压是主要影响系统;强的水平气压梯度力和地形产生的下坡效应是主要原因,对流层中层强冷平流侵入南疆是造成大风天气的重要热力条件;大风最强时段与经向垂直环流圈出现时间、维持时间有较好对应;大风期间,天山山区附近500～800 hPa有强烈锋生现象,自低到高呈现向北倾斜的结构。     

新疆夏季两例塔什干低涡天气过程对比分析

利用NCEP1°×1°再分析资料,对新疆夏季两次塔什干低涡天气过程进行对比分析,从天气尺度环流系统配置、动力和水汽输送的角度探讨造成南疆不同降水强度的塔什干低涡特征差异。结果表明:当南亚高压中心位于70°E,南疆位于200 hPa急流轴出口辐散区,500 hPa塔什干低涡东移携带强西南气流时,700 hPa盆地有显著东风急流,偏西地区中低层切变辐合长时间维持,同时通过接力输送的阿拉伯海水汽与中低层东风急流携带的水汽强烈辐合,导致大范围暴雨,高层正MPV1、负MPV2向下伸展,中低层不稳定性、斜压性增强,配合700 hPa以下负MPV1、正MPV2激发垂直涡度增长,对流性降水加强;当南亚高压中心始终维持偏东(90°E),南疆位于200 hPa急流轴上,500 hPa里海脊和新疆东部高压脊势力相当时,塔什干低涡减弱为槽影响南疆,700 hPa南疆盆地东风气流弱且位置偏西,南疆地区无明显高层辐散、中低层切变辐合,不利于垂直上升运动的发展和水汽的集中辐合,难以造成显著降水。     

一次天山翻山大风天气的诊断分析及预报

利用常规观测资料和NCEP 2.5°×2.5°网格再分析资料,对2009年4月16日天山翻山大风的物理机制进行了诊断分析。结果表明：高空急流、垂直环流共同作用是高空动量下传的重要动力机制,500～850hPa较深厚的强冷平流输送是翻山大风形成的热力因子。同时得到天山翻山大风一些有益的预报指标。     

一次天山翻山大风天气的诊断分析及预报

利用常规观测资料和NCEP 2.5°×2.5°网格再分析资料,对2009年4月16日天山翻山大风的物理机制进行了诊断分析.结果表明:高空急流、垂直环流共同作用是高空动量下传的重要动力机制,500～850 hPa较深厚的强冷平流输送是翻山大风形成的热力因子.同时得到天山翻山大风一些有益的预报指标.     

中国西南低空急流和西南低层大风对比分析

通过从垂直切变角度对中国低空急流的定义,表明西南低层大风现象有两类:有垂直轴的低空急流和无垂直轴的西南低层大风(简称低层大风),并揭示了二者的气候学和天气学特征差异。分析表明:在江南地区,低空急流主要活动在4~7月850 hPa,有明显的日变化,和华南、江淮地区的暴雨期同步;在东北地区,低空急流在全年都有较多活动,多在925 hPa,日变化不明显,和降水季节没有同步性。低层大风主要活动在700 hPa,日变化不明显,江南地区主要发生在12月至翌年4月,东北地区全年都有少量出现;江南地区低空急流日,从850 hPa至500 hPa随着高度增加,气压梯度明显减小,风速随高度减小,大风只存在于对流层低层。东北地区低空急流日的气压梯度随高度减弱不明显,低空急流轴浅薄,位于925 hPa左右的低层,其上方仍然受高空急流控制。低层大风日,从850 hPa至500 hPa随着高度增加,气压梯度明显增大,风速随高度增强,大风存在于对流层整层。风场和气压场变化趋势都近似满足地转风关系。江南地区低空急流的水平尺度和垂直厚度比较大,东北地区的低空急流尺度与“狭管”地形相当。江南地区的西南低层大风当其活动高度下降到850 hPa以下并和副高西侧西南气流配合时,也有较强的水汽输送作用,伴有明显降水天气。东北地区的低空急流和低层大风,主要是与中高空大风的向下延伸和地形强迫有关,气流一般为西北再转成西南风,水汽输送能力小,不利于产生大的降水天气。总之,低空急流和低层大风有着不同的结构和成因,它们的动力热力学涵义也不同,通过对二者区分,可以更合理地理解中国低空急流与暴雨(雪)天气的关系。     

冷平流强迫背景下攀枝花市一次雷暴过程综合分析

基于欧洲中心ERA5再分析资料、NCEP再分析资料、卫星和雷达资料以及MICAPS气象资料,运用天气学方法对2020年4月13日四川省攀枝花市发生的冷平流强迫类雷暴天气过程进行综合分析。结果表明:本次雷暴过程混合了冰雹、短时强降水、雷暴大风等多种天气,其主要影响系统为200 hPa高空急流、500 hPa高原槽、700 hPa切变线和西南急流以及地面辐合线。200~500 hPa西北干冷空气顺高原槽南下对本次过程起主导作用,弱的700 hPa西南急流为本地输送了水汽和不稳定能量,中低层切变线和地面辐合线促进了暖湿气流的辐合抬升。此外,“上冷下暖”的气层结构、中低层较强的垂直风切变、气流的低层辐合与高层辐散、适宜的0℃和-20℃层高度、较强的CAPE和K指数、较大的700~500 hPa温度垂直递减率等因素也是本次雷暴天气过程发生发展的关键。      

川藏地区雷暴大风活动特征和环境因子对比

利用2010—2017年中国气象局重要天气报、地面观测和探空资料以及欧洲中期天气预报中心ERA-Interim再分析资料,对川藏地区雷暴大风的活动特征、环境因子和环流形势进行统计分析,并对其中高原（海拔高度不低于1 km）和盆地（海拔高度低于1 km）区域雷暴大风活动进行对比。结果表明:川藏高原区域雷暴大风频次呈5—6月和9月双峰型分布,主要发生在午后;盆地区域主要发生在夏季,午后和夜间均较活跃。高原站雷暴大风年平均频次约为2次/站,在雷暴和大风中分别约占4.5%和8%。盆地站年平均频次仅为0.4次/站,雷暴中仅占1.5%,但在大风中约占60%。高原站雷暴大风的中低层环境温度递减率较大,一般呈上湿下干的逆湿垂直结构;而盆地站雷暴大风通常具有上干下湿的垂直结构。分别对5—6月和9月高原站雷暴大风两个峰值时段的环流形势进行合成分析,发现5—6月受高空西风槽影响,中层有弱冷平流侵入,高层位于高空急流入口区右侧,环境垂直风切变较大;而9月受副热带高压边缘影响,中高层较干,低层暖湿气流明显。这些均有利于雷暴大风发生。     

南疆西部“5·21”极端大暴雨成因分析

利用常规观测资料、区域自动站加密观测资料、NCEP/NCAR逐6 h 1°×1°的再分析资料和FY-2卫星逐时云顶亮温资料,分析2018年5月21日南疆西部极端大暴雨过程的成因。结果表明:100 hPa南亚高压双体型、500 h Pa塔什干低涡与贝加尔湖附近低槽"东西夹攻"、低空偏东急流强,为此次大暴雨提供了有利的高低空天气系统配置。副热带西风急流与极锋急流形成的高空强辐散区,在大暴雨区上空与低空偏东风急流左前方强烈的气旋式辐合区叠加,有利于上升运动维持;大暴雨发生前4 h,2个垂直环流圈的上升气流在暴雨区中心上空汇合,使得上升运动进一步增强。极端大暴雨发生前南疆西部整层大气湿润,低层偏西气流与偏东急流在暴雨区中心附近形成强烈辐合,促进了南疆盆地水汽向暴雨区集中和汇聚,同时有利于地面中尺度系统的发展和加强。卫星云图上多个γ中尺度MCS的活动造成本次极端大暴雨,强降水发生在TBB梯度最大的区域,极端大暴雨开始前3 h TBB下降超过30℃,与我国中东部地区局地暴雨发生前TBB的变化特征相似。     

2014年冬季阿图什2次灾害性大风对比分析

2014年11月下旬和12月上旬,南疆西部的克州地区出现了两次灾害性大风天气,12月8日克州阿图什的大风突破建站以来的历史极值。本文利用常规观测资料和NCEP 1°×1°的6小时再分析资料,对这两次大风天气成因进行了对比分析。结果表明：秋末冬初南北支高空急流震荡汇合时,汇合处易出现西北大风;高空斜压槽和强锋区、地面强冷高压及南疆西部热低压是发生此类大风天气的影响系统;高空中期环流形势、冷空气强度、动量下传决定了大风的类型与强度;温度平流、垂直运动的强度及配置与大风强度关系密切。     

2017年2月下旬浙江省一次冷锋引起的大风天气过程分析

利用常规地面气象观测资料和NCEP再分析资料,对2017年2月20—21日浙江省中西部地区的一次冷空气大风天气过程进行分析。结果表明：西伯利亚冷高压与东亚大槽共同作用形成的强气压梯度是此次大风天气过程的重要成因;高空槽槽后动量下传是此次区域性大风超出一般冷锋大风强度的关键因素;200 hPa高空西风急流入流区的辐合下沉运动与冷锋前的上升运动叠加形成的次级环流是此次大风天气出现的增强条件。     

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。     

新疆克州暖季小时极端降水时空分布特征

摘 要: 利用2014—2021年克州暖季( 4—10月)103个自动站逐小时降水资料,对其小时极端降水时空分布特征进行分析。结果表明:(1)降水量呈南部少于北部,平原少于山区、高海拔山区较小的特征;降水频次集中在西部山区,东南部最少;降水强度北部和平原大于西部和西南部山区。(2)克州暖季（4—10月）小时极端降水阈值、强度、频次和贡献率的局地差异明显,其贡献率高值区主要分布在平原和浅山区。(3)小时极端降水频次的高值时段为18:00—21:00,低值时段为13:00—16:00;降水强度在凌晨以及20:00—22:00较大,在12:00—13:00较小。(4)山区、浅山区和平原3类不同海拔梯度区域的小时极端降水指标存在差异,其中平原降水强度最大,频次最低;高海拔山区降水强度最低,频次最高。     

新疆中天山一次城市暴雪过程诊断分析

采用NCEP逐日4次1°×1°再分析资料和Micaps常规观测等资料,对2011年3月发生在新疆中天山城市暴雪过程进行天气学诊断分析。诊断计算包括：中尺度分析、水汽通量、水汽通量散度、水平散度、垂直速度、高低空风场、螺旋度、假相当位温等。结果表明：暴雪是南北两支锋区在中亚地区交汇后东移发展造成的,降雪前乌鲁木齐城区出现东南大风,地面强烈减压升温为暴雪天气触发不稳定能量提供了热力条件,500 hPa有＞30 m·s^-1的西南急流,700 hPa存在低空切变,散度和垂直速度表现为明显的高层辐散、低层辐合的对称结构。降雪强盛期整层呈现上负下正的垂直螺旋度对,θ_se低能舌伸至200 hPa,700 hPa至400 hPa维持θ_se高能舌区,湿层厚度高达300 hPa。这种物理量场的配置有利低层湿空气聚合及向上的抬升运动,为暴雪的产生提供了必要条件。此次冷空气以偏西路径影响城区,在冷空气明显的条件下,受城市热岛效应影响,强降雪容易发生在温度较高的城区,同时降水中心倾向于出现在锋区的位置。     

新疆百里风区强风中尺度特征分析

大尺度环流背景和天山山脉大地形共同作用形成新疆百里风区，其风力之大居全疆九大风区之首。为进一步研究百里风区强风中尺度特征及其与局地地形的关系，选取2018年5月6—8日百里风区强风天气过程，使用WRF模式进行中尺度模拟分析，形成以下结论：天山两侧气压梯度力驱动下冷空气翻越天山，经色皮山口狭管效应和过山波水跃下沉接力加速，在背风坡上空形成强风区，强风区接地形成百里风区地面大风；大风过程中，七角井盆地地形强迫引发有限振幅重力波，背风坡上空大风区之上的临界层吸收上层能量并向下传递，增大了大风区的风速，使得低空大风区的接地更加充分。低空大气稳定层结的强度与大风强度相对应。     

南疆西部干旱区两次极端暴雨过程对比分析

利用常规气象观测资料、NCEP再分析资料、ERA5分析场数据等资料,对南疆西部两次极端暴雨过程的环境条件和形成机理进行对比分析,以更深入理解南疆极端降水特征和产生机制。两次过程分别发生在春季和夏季,高层环流存在显著差异,南亚高压分别呈东部型和双体型,但配合中层的“阶梯槽”形势,均为极端降水提供了特殊有利的环流背景。低空700～850 hPa偏东急流是南疆西部极端降水发生的重要天气系统,其不但是暴雨发生地主要水汽通道,还与地形形成强烈辐合,是极端降水重要的触发和水汽集中机制。引入二阶湿位涡对两次暴雨过程的非均匀特征及可能产生机制进行了对比分析。结果表明,二阶湿位涡高值区与降水的发展演变呈现较高一致性,二阶湿位涡主分量包含对流稳定度与绝对涡度垂直梯度的耦合,体现极端降水大气的主要动热力结构特点:发生在2021年6月15～16日的夏季过程,极端降水区主要位于昆仑山沿线,与塔里木盆地南侧强烈的低层气旋性旋转有关,旋转促进水汽快速集中,垂直方向表现为中层负涡度叠加于正涡度之上,垂直涡度梯度显著,同时水汽抬升凝结,中层大气加湿加热,对流稳定度在垂直方向非均匀性增强,两种垂直梯度结构均有助于垂直运动增强,促进极端降水形成;发生在2020年4月17～24日的春季过程,降水主要位于南疆西部喇叭口地形区,“阶梯槽”形势造成的越山干冷气流和塔里木盆地的偏东暖湿气流辐合,形成中层正涡度带,激发上升运动,是极端降水的主要成因。     

新疆“2.28” 大风的中尺度数值模拟

受西西伯利亚较强冷空气入侵的影响,2007年2月28日02时,乌鲁木齐开往阿克苏的5807次旅客列车,在新疆三十里风区遭遇狂风,造成11节车厢脱轨侧翻。使用WRF模式对这次大风天气过程进行了数值模拟。结果表明：WRF模式较好地模拟了三十里风区大风的演变和分布特征,对逐时风速的模拟较实况偏小,但变化比较同步;很大的气压梯度和特殊的地形是大风形成的主要原因,狭管效应和下坡风同时存在。     

ECMWF细网格数值预报产品在乌鲁木齐东南大风 预报中的释用

利用ECMWF细网格数值预报产品和区域自动站、风廓线雷达等常规观测资料,对乌鲁木齐2013年春季南郊发生的一次东南大风过程进行诊断分析和预报释用,揭示了乌鲁木齐东南大风发生和维持的物理机制,发现细网格资料在预报时空分辨率和预报性能等方面均有提高,对东南大风预报具有指示意义,提高了预报的准确性。分析表明：达坂城至南郊一带东南风频发是由于春季地面蒙古高压部分南掉,形成东西间气压梯度力同乌鲁木齐南郊地形狭管方向一致时,并在“慢坡”重力下滑的共同作用下所形成的回流型东南大风;细网格850hPa风矢量、10m高度上的风、海平面气压场、2m高度上的温度等要素预报,对乌鲁木齐南郊东南大风的起止时间、风速量级及落区的预报有较好指示意义。     

2011年7月12—20日华北冷涡阶段性特征

利用常规天气、地面危险天气报、自动站加密、NCEP/NCAR再分析资料等,对2011年7月12—20日持续9 d的华北冷涡过程阶段性特征进行分析。结果表明:冷涡过程降水主要分布在内蒙古东北部、华北和东北南部,发展阶段对流性强,多雷暴大风和冰雹,水汽来源于西南和东南气流,850 hPa上有强暖温度脊,高空急流较完整;减弱阶段以短时强降水为主,水汽来源于偏东气流;两阶段700 hPa以下为斜压,上升运动区主要位于东侧;发展阶段500 hPa为干区,南侧存在干空气侵入和θ_e梯度;减弱阶段整层相对湿度较大,θ_e锋区及不稳定度减弱。中层冷平流及中高层正涡度平流随高度增强是冷涡发展的主要因子,冷涡减弱是由低层冷平流进入冷涡中心、中层冷平流及中高层正涡度平流减弱共同影响所致。