2008年广西罕见低温雨雪冰冻天气成因及数值预报产品性能分析

通过对2008年初影响广西的罕见低温雨雪冰冻天气的环流演变情况、环流异常特征、数值预报产品预报能力的分析,得出此次低温雨雪冰冻天气的主要成因是:500hPa欧亚地区环流形势异常稳定、地面冷空气堆积明显,冷高压中心异常偏强、850hPa锋区强盛、华南中低层逆温明显。数值预报产品对此次低温雨雪冰冻天气过程大部时次的预报较为准确,但部分时段、个别要素预报仍存在较大误差,使用应注意。     

2008年初贵州低温雨雪凝冻灾害天气成因分析

利用NECP 2.5°×2.5°的日平均再分析资料和常规观测资料,对2008年1月12日-2月13日期间贵州省历史罕见的持续低温雨雪凝冻天气过程的环流特征及物理量进行了分析,并对中东部凝冻严重的前期和西部凝冻严重的后期做了对比.揭示了此次灾害天气的几个主要天气特征:(1)地面静止锋的位置关系着我省低温雨雪凝冻灾害的区域.(2)500 hPa环流前期和后期影响系统明显不同.过程期间欧亚大陆500 hPa高度场距平呈"北高南低"分布,亚洲区极涡南掉,面积偏大.(3)过程前期850 hPa冷舌明显,等温线密集;后期700 hPa 温降低,有冷舌活动,850 hPa冷舌明显减弱,低温维持.中东部和西部地区冷暖平流垂直方向上的配制不同.强盛的700 hPa暖湿气流是此次过程的主要水汽来源.     

广西两次典型低温雨雪天气过程的成因对比分析

利用常规观测资料、ERA-Interim、NCEP/NCAR再分析资料,对比分析了2016年1月21—26日和2018年12月28日至2019年1月2日影响广西柳州的2次低温雨雪冰冻天气的成因。结果表明:2次过程期间中高纬均为两槽一脊形势,阻塞高压较常年同期偏强28dagpm;2018年过程期间近地层强冷平流的持续输送和高层冷空气的补充是柳州2018年气温低于2016年的重要原因,中低层持续的水汽输送及水汽辐合,长时间逆温层维持以及较强的逆温强度使得降雪持续时间及范围强于2016年;2016年过程期间中层强盛的西北气流使冷空气南下迅速,700hPa急流区以及850hPa风速辐合区的偏南导致明显的降雪主要出现在广西南部,柳州只出现少量降雪,温度回升较快。     

2008年初江西低温雨雪冰冻天气过程成因探讨

利用T213资料以及常规观测资料,对2008年初江西省持续性低温雨雪冰冻天气过程进行了分析。结果表明,乌拉尔山高压脊稳定维持,副高持续偏北、偏强,地面冷空气不断南下,850hPa层气温始终维持在0℃以下,是造成江西2008年低温雨雪冰冻天气的直接原因。副高和乌拉尔山高压的强度均在不断增强,控制范围不断扩大,导致江西出现三种性质截然不同的降水。700hPa层气温的变化与江西降水性质关系密切,气温为0℃以上时,水汽呈液相态,主要为雨或雨夹雪天气;气温为0℃以下时,水汽呈固相态,以降雪天气为主。中层和低层的水汽输送均可产生冻雨和大雪天气,江西1月25-26日冻雨天气的水汽主要来源于低层输送,28日晚-29日大雪天气的水汽来源于中层和低层的输送,31日晚-2月2日大雪天气的水汽则来源于中层的输送。     

2008年湖南极端冰冻特大灾害天气成因分析

2008年初,湖南出现了有完整气象记录以来罕见的特大低温冰冻雨雪极端灾害天气.常规资料分析表明,高空中高纬阻塞高压稳定,副高持续偏强,孟加拉湾低槽稳定少动,湖南一直处于槽前西南气温中;700hPa西南急流带来大量暖湿气流,一方面有利于降水的形成与持续,另一方面有利于逆温层的形成;850hPa切变线在湖南境内南北摆动,造成全省大范围降水;地面冷空气不断从洞庭湖区补充南下.大环流背景有利于低温冰冻天气的维持.分析探空站的大气层结、地面气象要素与冰冻的关系表明:大气层结的逆温层、融化层,地面温度在0℃附近及以下是形成冰冻的关键因子;降水对于冰冻的形成具有重要作用,日降水量大于0.1mm持续性大范围稳定性的雨夹雪或小雨有利于冰冻的形成与加强;气温与冰冻的发展呈反相关;当大气层结、降水量与海拔高度基本相同时,气温是冰冻发展的关键因子.     

2008年1月中国南部低温雨雪冰冻天气特征及其与东亚大气环流异常探讨

根据NCEP／NCAR提供的1968--1996年全球逐月、2008年1月全球逐日再分析资料以及中国气象局提供的降水资料,分析了2008年1月中国南部持续低温雨雪冰冻天气期间东亚地区中低空大气环流异常特征。结果表明,乌拉尔山阻塞高压和地面蒙古冷高压是这次灾害性天气重要的冷空气源地;700hPa异常偏强的低空西南风急流以及低空急流大风速中心随时间沿急流轴的传播为此次低温雨雪冰冻天气提供了充足的动量、热量和水汽;850hPa流场西太平洋上空异常东南风、印度洋上空异常西南风以及850hPa垂直速度场中国南部大陆异常上升气流,在很大程度上影响着2008年1月中国南部的天气;赤道辐合带、西太平洋副热带高压以及南支槽的异常,致使东亚上空不仅存在异常的南支槽前西风带水汽输送和西太平洋副热带高压西南侧东风带水汽输送,还存在异常的由印度洋经孟加拉湾向中国南方大陆的水汽输送。     

“14·02”湖南三次雨雪过程对比分析

本文利用常规探空和地面观测资料、NCEP 1.0×1.0再分析资料及多普勒雷达资料,对2014年2月上中旬发生在湖南的三次雨雪过程(简称"14·02")进行了对比分析。结果表明:(1)第一次过程湘南出现冻雨,温度层结表现为850~700 hPa有明显逆温层,700 hPa温度高于0℃,850和925 hPa温度低于-4℃,地面温度低于0℃。从主要影响系统配置来看,700 hPa强盛的西南急流为水汽的输送和湘南融化层的形成和维持起到了重要作用,低层冷空气受南岭山脉阻挡而形成的地面静止锋和深厚的冷垫是导致湘南冻雨较长时间维持的原因。(2)第二、三次过程以降雪为主,温度层结显示地面温度0℃左右,地面以上层次温度低于0℃。(3)第三次雨雪强度最强,暖湿空气沿锋面强迫抬升,在低层冷空气共同作用下,导致较强雨雪天气的发生。雷达回波显示强降雪过程具有积层混合性降水回波及低质心高效降水回波特征。     

2018年广西一次极端低温雨雪冰冻灾害成因分析

利用NCEP和FNL再分析资料及地面气象观测站气温等观测资料,对2018年12月28日至31日广西发生的一次极端低温雨雪冰冻事件进行天气形势分析.结果 表明,乌拉尔山阻塞高压强而稳定,贝加尔湖附近500hPa气温有-52℃的冷中心,同时与横槽配合,是地面冷空气中心堆积加强的原因;副热带高压的异常偏强,造成广西南北温差较大;中纬度锋区强盛,850hPa南北温度梯度达22℃,提供了热力和动力条件;中低层锋区的结构造成了广西北部和中部、南部降水相态的明显区别;持续且深厚的水汽输送为这次低温雨雪冰冻过程提供有利的水汽条件.     

2008年华南西部罕见低温冷害天气成因分析

利用ECMWF和Micaps提供的常规观测资料,对2008年1月华南西部遭遇50年罕见的低温雨雪冰冻极端天气事件过程进行分析。结果表明：蒙古横槽南压分裂小槽东移,使地面冷高压强度突然增强并爆发南下,是造成华南西部寒潮天气的起因;北半球中高纬度出现双阻型高压(乌拉尔山阻高和阿留申群岛阻高),使大气环流形势异常稳定,是导致低温雨雪冰冻天气持续性的直接原因;低纬度南支低压槽活跃,西南暖湿空气不断向我国南方输送,华南西部低空相对湿度大,水汽辐合条件及上升运动都对阴雨天气的维持有利;在850 hPa华南上空形成一支稳定的强锋区,大气层出现近地面冷、中层暖、高层冷的结构,加剧了雨雪冻雨的形成。     

2016年广东一次罕见寒潮雨雪冰冻天气过程分析

利用常规气象观测资料、NCEP/NCAR再分析资料,分析了2016年1月下旬广东罕见大范围雨雪冰冻天气过程的大尺度环流和冷空气活动特征、动力和水汽条件,采用湿球温度讨论了降水相态和大气温度垂直结构特征。结果表明：此次寒潮过程环流形势为横槽转竖型,横槽下摆引导强冷空气向南迅猛爆发,以及伴随着异常强的冷高压、锋区、冷温度中心和冷温度平流的冷空气主力南侵,是本次寒潮过程粤北和广东中南部温度陡降的主要原因;700 hPa冷暖空气的辐合,以及700 hPa西南气流从孟加拉湾输送水汽经中南半岛北部到北部湾至华南地区加强并辐合,是造成雨雪冰冻天气产生的重要动力和水汽条件;在有利的大尺度环流、动力和水汽条件配合下,降水相态的变化与暖层强度及湿球温度密切相关,暖层的明显减弱及暖层下方湿球温度低于0 ℃冷冻层的强度增强,导致降水相态由雨向雪、雨夹雪、霰等固态降水转变;在发生固态降水的平均时段内,粤北地区中低层湿球温度均低于0 ℃,无明显融化作用,产生纯雪或雨夹雪的可能性大;而位置偏南的珠江三角洲地区仍存在浅薄的暖层,因此主要出现雨夹雪或霰。当寒潮入侵涉及华南降水相态预报时,需要注重实况探空和模式预报探空的大气温湿垂直结构的分析,更应重视湿球温度的研究和应用。     

2008年1月南方一次冰冻天气中冻雨区的层结和云物理特征

2008年1月中下旬, 我国南方经历了四次历史罕见的冰冻雨雪天气。本文针对2008年1月25~29日的一次典型冻雨天气过程, 在实测资料、NCEP再分析资料综合分析的基础上, 利用中国气象科学研究院 (CAMS) 中尺度云分辨模式对1月28日~29日的冻雨天气过程进行了数值模拟, 研究了冰冻天气形成的大气层结及云系冻雨区云的宏微观结构特征, 初步分析了冻雨形成的云微物理过程及云物理成因。结果表明, 深厚而稳定的逆温层和低空冷层的存在是大范围冻雨出现的直接原因。此次南方冰冻过程中, 湖南和贵州两地冻雨形成的云物理机理不同, 不同冻雨区上空为两种不同类型的云, 对应两种不同的云微物理结构和大气层结结构。湖南冻雨区云层较厚, 云顶温度较低, 属于混合相云, 云中高层存在丰富的冰相粒子 (雪的比含水量最大)。湖南冻雨在 "冷—暖—冷" 层结下, 通过 "冰相融化过程" 形成, 即在锋面之上的对流层中层水汽辐合中心内形成的雪, 从高空落入暖层, 雪融化形成雨, 再下落到冷层后, 形成过冷雨滴, 最后接触到温度低于 0℃的物体或降落到地面上, 迅速冻结形成冻雨。而贵州冻雨区云层较薄, 云顶温度较高, 属于暖云, 中高层基本无冰相粒子, 低层为云水和雨水 (云水的比含水量最大)。贵州冻雨是在 "暖—冷" 层结下通过 "过冷暖雨过程" 形成的。即水汽沿锋面抬升, 在对流层中低层的水汽辐合中心内, 经过冷却凝结成云滴, 通过碰并云滴增长的雨滴下落到低空冷层, 形成的过冷却雨滴直接冻结形成冻雨。     

近几十年来冻雨时空分布特征分析

利用EC再分析资料和中国台站资料,本文分析了1978-2002年53次低温雨雪冰冻事件中的冻雨过程,确定了冻雨易发区域,并讨论了其强度变化特征.结果表明近几十年来冻雨强度呈现明显下降的趋势,且1990年是其强度变化的突变点.其次,比较了衡量冻雨强度变化的两种常用指标:冻雨发生的站次数及冻雨事件的持续时间,分析显示它们之间存在显著的相关,即两种方法衡量在冻雨强度方面是等效的.最后,通过对53次事件中的温度层结及环流形势进行合成分析和经验正交分解(EOF),揭示了逆温层不但是冻雨发生的必要条件,而且也是冻雨强度发展的调节器.     

2008年初冻雨强度变化以及与逆温层特征之间的关系

利用NCEP/NCAR 2008年1月10日至2月2日的再分析资料和常规地面观测资料分析了造成我国南方低温雨雪冰冻灾害的4次主要冻雨过程的强度变化特征以及在此期间逆温层的时空分布特征,并讨论了两者之间的联系.结果表明,四次冻雨过程第三次最强、第二次过程次之,第一次最弱.同时,无论从区域平均还是从水平分布上看,逆温层强度...     

湖南冻雨预报关键技术指标及应用

利用1951~2009年冬季湖南探空和地面观测资料,对湖南冻雨时空分布、过程发生频次、过程持续日数及冻雨的各层气温统计分布特征进行了统计分析,并通过研究提炼了湖南冬季冻雨预报技术指标和空间概念模型。检验和预报应用表明:厚度因子比温度因子判据TS评分高,而厚度与温度因子混合判据评分更高;冻雨预报判据指标结合南方冻雨大气环流空间概念模型在2013年1月湘中以南冻雨过程预报业务应用中,预报效果较好。     

2011年与2008年贵州低温雨雪冰冻天气锋区特征对比

用常规气象观测资料和NCEP2．5°×2．5°再分析资料,对贵州2011年年初和2008年年初2次严重低温雨雪冰冻灾害期间的天气形势、冷空气、水汽和大气层结等特征进行了分析比较。结果表明：静止锋是贵州低温雨雪冰冻天气的主要天气系统;2008年较2011年冷暖空气均较强,故锋区强、锋面坡度较小,这是2008年冰冻天气强于2011年的主要原因;冻雨的发生与层结的逆温有很大关系,逆温发展的阶段均能较好地对应每一次冰冻过程;逆温强度强且长时间存在是2008年冰冻天气持续时间长的原因。2次过程中低层锋区附近有明显的水汽辐合,形成雨雪天气;对2011年降雪和冻雨过程的对比分析表明降雪与冻雨最明显的特征是降雪时层结基本无逆温,逆温层的出现是降雪转换成冻雨的重要原因。     

长江中下游一次暴雪冻雨微物理过程模拟研究

根据NECP1°×1°客观再分析资料和常规观测资料,利用中尺度数值模式WRF对2008年1月25—29日长江中下游暴雪冻雨过程进行了数值模拟,结果表明：WRF模式可以很好地模拟出此次强降雪过程高低空环流形势演变特征以及降水带的分布。分析表明,中层西南急流对暖湿空气的输送以及低层冷空气的持续扩散为暴雪和冻雨的发生提供了很好的温度层结条件。云微物理过程特征分析表明,此次暴雪冻雨过程存在多种云系共同降水,中低空600—850 hpa强逆温层尤其是0 ℃层的存在使得雪、冰晶等冰相粒子融化形成过冷却水,是大范围冻雨形成的必要条件,同时也是区分大范围冻雨暴雪形成的重要条件。     

Meteorology in Canada: A reaction to the rose report

The methods used in an earlier study focusing on the province of Ontario, Canada, were adapted for this current study to expand the study area over eastern Canada where the infrastructure is at risk of being impacted by freezing rain. To estimate possible impacts of climate change on future freezing rain events, a three-step process was used in the study: (1) statistical downscaling, (2) synoptic weather typing, and (3) future projections. A regression-based downscaling approach, constructed using different regression methods for different meteorological variables, was used to downscale the outputs of eight general circulation models to each of 42 hourly observing stations over eastern Canada. Using synoptic weather typing (principal components analysis, a clustering procedure, discriminant function analysis), the freezing rain-related weather types under historical climate (1958–2007) and future downscaled climate conditions (2016–2035, 2046–2065, 2081–2100) were identified for all selected stations. The potential changes in the frequency of future daily freezing rain events can be projected quantitatively by comparing future and historical frequencies of freezing rain-related weather types.

The modelled results show that eastern Canada could experience more freezing rain events late this century during the coldest months (i.e., December to February) than the averaged historical conditions. Conversely, during the warmest months of the study season (i.e., November and April in the southern regions, October in the northern regions), eastern Canada could experience less freezing rain events late this century. The increase in the number of daily freezing rain events in the future for the coldest months is projected to be progressively greater from south to north or from southwest to northeast across eastern Canada. The relative decrease in magnitude of future daily freezing rain events in the warmest months is projected to be much less than the relative increase in magnitude in the coldest months.     

2011年冬季贵州低温雨雪冰冻天气的成因分析

利用常规观测资料和NCEP 1°×1°及2.5°×2.5°格点再分析资料,对贵州2011年初的低温雨雪冰冻过程的天气成因进行了初步分析。结果表明：东亚地区500 hPa高度距平场＂北高南低＂分布以及中高纬阻塞高压的稳定维持,有利于引导冷空气频繁南下影响贵州,是持续低温的主要原因。滇黔准静止锋也是重要的影响系统,它的长期存在有利于阴雨天气维持;而大范围的冻雨（雪）天气则是伴随着东移的南支槽以及向上伸展的水汽辐合。由于西太平洋副高较弱和中亚地区低值系统不活跃,没有稳定持续的水汽向贵州输送,所以过程表现出短暂的间歇性,尤其是距离滇黔准静止锋区相对较远的贵州东部地区,受灾程度远不如2008年严重。因为有偏北路径的冷空气入侵,贵州中西部地区冰冻强度超过2008年;垂直结构的差异是影响范围最大强度最强的两次过程（第1和第4次）降水相态不同的重要原因;冰冻的形成与增长是多种气象因子综合影响的结果,在一定的降水条件下,日平均气温是影响冰冻强度的重要因子。     

2016年12月克拉玛依一次罕见冻雨天气过程分析

本文对2016年12月4-5日新疆克拉玛依市出现历史罕见的冻雨天气过程,通过实况观测资料的综合分析,并利用WRF区域模式进行数值模拟,分析冻雨形成的环流形势、风场、大气层结以及冻雨区云系。结果表明,大尺度环流形势为西风带上弱波动东移,配合中低层西南急流,以及冷暖气团交汇,为冻雨的形成提供了必要的天气尺度条件。本次冻雨的形成机制为融化机制,水汽输送层主要位于冰晶层,水汽受冰晶效应充分凝结后再在暖层融化,落入冷层迅速冷却为冰粒或过冷却雨滴。逆温层是冻雨发生的主要条件,并且随着逆温层减弱,降水物的相态也从冰粒转为过冷却水。本次冻雨过程与南方冻雨不同的是,克拉玛依上空在降水前期就存在强逆温,并且在冻雨发生前逆温层出现减弱再加强的变化。     

贵州省两次超强凝冻过程的天气成因对比分析

利用贵州省84个台站常规观测资料、NCEP/NCAR逐日再分析资料以及NOAA逐月海表温度资料，对2008年和2011年贵州省出现的两次超强凝冻过程的降温幅度、影响站次、海温背景、环流场、温度场等进行了对比分析。结果表明：中等强度的东部型拉尼娜事件是两次过程的有利气候背景，东亚地区500 hPa 西高东低的距平分布、850 hPa切变线的稳定维持、700 hPa西南急流、温度场上逆温区以及温度垂直剖面图的800～600 hPa之间的融化层均是两次过程的有利的形势条件。而2008年过程对应850 hPa切变线位置更为靠北，且其西南急流范围/强度、逆温区面积/强度、冷平流强度、融化层厚度/持续时间/中心温度均较2011年的明显偏强，这是导致2008年冬季凝冻过程影响更为明显的原因。