冷垫背景下回流暴雪成因与雷达回波特征分析

利用气象台站观测资料、赤峰市多普勒雷达(CINRAD/CA)观测资料、全球地形资料(水平分辨率1°×1°)以及NCEP的FNL(水平分辨率1°×1°)逐6 h再分析资料,对2019年3月20日内蒙古东南部春季暴雪天气进行分析。结果表明:这是一次典型回流降雪天气,低层925 hPa东北风急流与中层700 hPa西南急流形成明显的垂直风切变和温度差,产生强的动力锋生;低层辐合有利于垂直上升运动发展;850 hPa偏南风和偏东风水汽通道汇合于内蒙古东南部;850~700 hPa有强逆温层,冷暖空气剧烈交汇;南北向大兴安岭地形对东麓迎风坡东北风超低空急流有阻挡作用,有利于干冷空气长时间堆积,低层冷垫厚度加大,暖湿气流被迫抬升到更高层结,有利于水汽凝结和降雪加大;降雪最强时段,雷达基本径向速度图上低层为偏北风,中层有表征暖平流的“S”形回波,高层西南急流长时间维持,同时有西北风—西南风冷式切变线和西南风—东南风暖式切变线,雷达速度图上强降雪和西南暖湿急流在冷垫上爬升有很好的对应关系,这对短时预报预警有指导意义。     

2020年内蒙古东南部一次特大暴雪伴冻雨灾害天气特征分析

利用常规气象观测资料、NCEP逐6 h和逐日再分析资料、FY 2G卫星云图资料，从环流形势、水汽条件、动力条件及层结特征方面对2020年11月18—19日内蒙古自治区东南部罕见的特大暴雪伴冻雨过程进行分析。结果表明：①大气环流异常是造成此次灾害性天气的主要环流背景，500 hPa西风槽和南支槽、700 hPa西南低空急流及切变线、850 hPa以下东北急流、地面气旋是此次过程的主要影响系统，具有回流暴雪的天气特征；②低空偏南和偏东急流两支水汽输送路径及水汽强烈辐合为极端暴雪提供了充足的水汽，850 hPa和700 hPa比湿最大分别为5 g〖DK〗·kg-1 和4 g〖DK〗·kg-1；③低空偏南急流代表的暖空气与北方的冷空气剧烈交汇，暖湿空气在低层“冷垫”上爬升，加剧上升运动的发展，导致该区域降雪迅速加强；④非绝热加热项〖WTBX〗F〖WTBZ〗3对锋面生消作用最小，水平运动项〖WTBX〗F〖WTBZ〗1是锋生函数变化的主要贡献项，锋生函数〖WTBX〗F〖WTBZ〗变化与降水强度变化一致，在〖WTBX〗F〖WTBZ〗＞10的较强锋生区都出现暴雪，因此锋面的强迫抬升对暴雪的增幅作用不容忽视；⑤锋区的维持使得低层维持低温天气，锋上逆温，暖湿空气沿锋面抬升，900 hPa 以下“冷垫”与之上的“暖盖”长时间存在，导致暴雪发生并持续；⑥锋上逆温且逆温区存在融化层，这种垂直结构变化有利于降水相态转化，高层和低层为低于0 ℃的冷层，中间形成温度高于0 ℃的暖层，符合融化类冻雨的层结特征。     

回流与倒槽作用引发的内蒙古自治区两次暴雪天气过程分析

利用常规气象观测资料、NCEP再分析资料(1°×1°)、FY-2C卫星云图及呼和浩特多普勒天气雷达资料,从环流形势、物理量场及红外云图和雷达回波特征方面,对2015年11月5—6日和21—22日内蒙古自治区两次回流与倒槽作用引发的暴雪过程进行分析。结果表明:500 h Pa西风槽、700 h Pa急流和切变线及地面倒槽是内蒙古自治区两次暴雪过程的主要影响系统,中尺度云团是造成两次暴雪过程的直接原因。700 h Pa急流对暖湿空气的输送及强烈的水汽辐合为暴雪产生提供了充足的水汽,700 h Pa急流越强且持续时间越长,降雪持续时间越长,降雪量也越大;系统性抬升为暴雪产生提供了动力条件,高低空急流耦合有利于上升运动加强,冷空气"楔入"构成低层冷垫,温度差异及其垂直切变导致动力锋生,锋面次级环流产生强烈的上升运动;暖湿气流在"冷空气楔"上爬升,"冷垫"与"暖盖"是暴雪产生的热力条件;最强降雪出现在锋区最强且开始减弱期间,暴雪区对应相当黑体温度低值中心(TBB≤220 K)、850 h Pa水汽辐合中心及最大上升运动中心;基本反射率因子达30—35 d Bz,可导致局部强降雪;径向速度图上零速度线呈"S"型结构,"牛眼"结构长时间存在可使降雪持续或加强。     

2020年初内蒙古一次暴雪天气过程的成因分析

利用常规观测资料和NCEP（1°x1°）再分析资料，对2020年2月发生在内蒙古的一次地面回流与倒槽共同作用下的暴雪天气过程进行详细分析。结果表明：本次暴雪过程的主要影响系统是高空槽、700hPa切变线、高低空急流、地面冷高压、倒槽和冷锋。在高空下沉气流及1000~800hPa上东北急流的共同作用下，干冷气流形成“冷垫”，迫使暖湿空气沿冷垫抬升，同时不断的有干冷空气向中低层暖湿气流下方入侵，与中高层的西南急流形成深厚的锋生区和锋面次级环流，二者的正反馈作用为暴雪提供增幅作用。700hPa西南急流不断输送水汽，暴雪区位于比湿、水汽通量和水汽通量散度辐合的大值区。低层辐合高层辐散，配合显著的上升气流，有利于水汽积聚与输送和上升运动。强锋生落区与暴雪区域相对应，其中水平变形作用项对锋生的贡献最大，垂直运动项对锋生的贡献最小。湿位涡在强降雪落区内MPV1>0, MPV2<0，有利于本次暴雪过程的发生，高空下传的正MPV1会引起低层冷空气加强，冷暖空气对比度加大，有利于锋生，同时湿斜压性增强，诱发气旋式环流，进一步增强降雪。     

贵州铜仁一次罕见暴雪过程分析

本文将利用常规探测资料、NCEP再分析资料和多普勒雷达资料,对2018年12月29～30日铜仁市暴雪过程的环流形势特征与成因进行分析,结果表明：此次暴雪过程发生在高空南支槽、多波动槽东移、700hPa西南暖湿急流输送及850hPa东北回流冷垫的环流背景下,表现出持续时间长、范围广、强度大、积雪深的特征;强降雪阶段对流层低层有来自孟湾的源源不断的水汽输送,湿层厚度增强,且有较强的水汽辐合;700hPa较强的垂直上升运动及对流层中低层较强的垂直风切变利于暴雪天气的发生;强降雪时刻暴雪区800hPa以上位于高层冷平流、低层暖平流的叠加区域,为不稳定大气;此次降雪具有对流性和持续性特征,雷达反射率回波云团具有列车效应。     

2015年11月22日内蒙古中部地区回流暴雪天气过程分析

利用气象常规观测资料、NCEP 1°×1°再分析资料、卫星云图及呼和浩特多普勒天气雷达资料,对2015年11月22日内蒙古中部地区暴雪天气过程进行诊断分析,结果表明:在中高纬"两槽一脊"的环流形势下,500和700 h Pa短波槽、700h Pa西西南急流和地面倒槽是这次暴雪的主要影响系统,属于回流暴雪天气过程。700 h Pa西西南急流对暖湿空气的输送和水汽的强烈辐合为暴雪提供了充足的水汽条件,低层水汽辐合出现时刻降雪开始且辐合最强时出现最强降雪;高低空急流耦合加强了系统性上升运动,700 h Pa西西南暖湿空气在850 h Pa偏东气流上爬升,冷暖空气交汇及其垂直切变导致强烈的上升运动;"冷垫"与"暖盖"相配合是产生暴雪的热力条件,强降雪出现在锋区最强至减弱期间且低空急流建立后。中尺度系统云团是造成暴雪天气的直接系统,最强降雪中心与TBB≤220 K移动区域一致。片状回波中30~35 d Bz的强带状回波造成此次暴雪过程中局部强降雪,零速度线呈现"S"结构,当冷锋过境,低层转为偏北风后降雪趋于结束。     

天津城区暴雪的环流形势与雷达特征分析

利用常规观测资料和天津新一代天气雷达资料,对20022017年发生在天津城区的4次暴雪天气过程进行了分析,结果表明:4次暴雪过程均属于回流型降雪,但环流形势和影响系统却不尽相同;暴雪主要产生在500 hPa和700 hPa高空槽、850 hPa切变线东移的形势下;水汽主要来源于700 hPa西南急流及850 hPa低空和925 hPa超低空急流的水汽输送。回流东北风在天津地区形成冷空气垫,有利于西南暖湿气流的爬升,加强了地面的动力抬升作用。通过对暴雪过程的雷达径向速度场分析看到,暴雪过程具有零速度等值线闭合特征,此特征是冬季降雪过程独有的特征,反映了近地面层与中高层之间的风切变,闭合越完整表明切变越强烈,可以直观地预警暴雪量级。另外,高仰角上中尺度辐合线维持时间的长短与降雪量之间对应关系较好,可以作为预警降雪量级的一个指标。VWP图上从观测到西北风出现到降雪结束平均需要12 h,这可以作为暴雪结束时间的预报指标。     

2009年华北大范围暴雪成因及雷达回波特征分析

利用石家庄、济南和濮阳多普勒雷达资料,结合天气形势和实况,对2009年11月9—12日华北大范围暴雪天气过程的分析表明:(1)低层冷、中层暖、高层冷的"冷-暖-冷"层结造成了中层以上大气不稳定;中层急流将南方暖湿空气输送到北方,同时低层东北回流将东部海区的水汽向内陆输送,从而为持续性降雪提供了源源不断的水汽;700hPa切变线及低空急流为降水形成提供了触发条件,低空辐合、高空辐散的配置为降水持续提供了动力条件。(2)雷达回波呈现出大范围层状云结构,分布均匀连续,反射率因子一般在15～29dBZ之间;雷达径向速度图上低层零速度线呈"S"型结构,风向随高度顺转,有暖平流存在;2km左右高度存在切变层,低层东北回流把暖湿空气抬升,中层西南气流把暖湿气流源源不断地向华北地区输送。③降水区域与700hPa散度和水汽通量散度中心的叠加区域有较好的对应关系,低空急流和高空急流的加强使回波强度局部加强,达到30～35dBZ,导致局部强降雪的产生。     

2016年初冬河南区域暴雪过程诊断分析

针对2016年初冬河南省首场区域强暴雪过程，利用常规观测资料、L波段雷达探空资料和NCEP再分析资料等，从影响系统和物理量诊断方面深入分析其发生发展机制，结果表明:宽广的纬向型环流中不断有短波槽东移，东北冷涡深厚且维持时间较长，是暴雪发生的大尺度环流背景；中高层偏南气流，低层偏北气流的流场配置起至关重要的作用:850～925 hPa东北急流迫使暖湿空气抬升为暴雪发生提供“冷垫”的同时，与500～700 hPa西南急流形成强垂直风切变和深厚的锋生区，加强的斜升运动和锋面次级环流，对暴雪起增幅作用；700 hPa作为关键层，西南暖湿急流输送水汽的同时与冷涡后部冷空气交汇于黄淮地区形成的辐合切变线，是暴雪发生的重要动力抬升机制，其南北摆动形成了河南中西部和东南部两个降雪大值中心；暴雪区随着“冷空气楔”逐步南压时，其上层始终存在湿正压项大于零且湿斜压项小于零的湿位涡绝对值高值中心，有利于对称不稳定能量的释放和暴雪的发生。     

2011年1月九江地区暴雪过程的流场特征及强回波成因分析

利用九江、南昌多普勒天气雷达资料和常规气象观测资料及0.5°×0.5°的NCEP再分析资料,对2011年1月19-20日九江地区的暴雪天气过程进行了分析.结果表明:南支槽前强盛的西南暖湿气流沿低层东北冷回流在长江流域形成的冷垫爬升是暴雪产生的动力机制;高低空急流的耦合作用形成次级环流,700 hPa以上正涡度平流和低层暖平流表明天气尺度上升运动较强;700 hPa等θ se线密集,表明锋区稳定维持.低层暖平流,中下层风速加强,急流中心降低,预示降雪回波将发展;低层暖平流结构转为冷平流漉场结构,预示降雪减弱.分析表明,本次过程没有强雷暴影响,回波异常增强不是由大水滴和霰雹等固态水凝物粒子造成,雪花下降经过0℃以上的暖层时表面融化,使雪花外裹了一薄层水膜,产生类似于大水滴的等同效果,从而出现了雷达图上反射率因子异常增强的现象;同时,中下层强的上升运动和凝结潜热释放的反馈机制可导致局部较强的反射率因子而产生强降雪.     

2018年辽宁两次雨转暴雪过程对比分析

应用常规观测、风廓线雷达、多普勒雷达及NCEP再分析资料,从影响系统、水汽、热动力演变等方面对辽宁2次雨转暴雪成因及降雪量可预报性进行对比分析。结果表明:过程Ⅰ回暖时间长,锋生时间短,近地面锋区影响期间降水增强,925～850 hPa锋区垂直分布,850 hPa锋区过境后强降雪结束;过程Ⅱ短暂强回暖,冷空气楔入低层早,暖湿空气沿冷垫上滑,锋生时间长,近地面锋区影响期间无降水,中层锋区与低层东北回流叠加时出现强降雪,850 hPa锋区过境缓慢,强降雪持续时间长,700 hPa锋区过境后强降雪结束。雷达回波特征显示,0℃层亮带高度在降水相态转变为雨夹雪前明显降低,雨夹雪阶段基本维持,降雪后0℃层亮带消失。对数值预报降雪量订正,首先关注前期回暖、气温日变化与系统性降温叠加作用,再根据不同类型降雪影响系统动力、水汽辐合等条件判断降水时段,综合订正降雪量。     

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。     

河南省两次不同季节暴雪过程的对比分析

利用常规气象观测资料和NCEP再分析资料对2016年秋末(11月22—23日)和冬末(2017年2月21—22日)河南省两次区域性暴雪过程进行了对比分析。结果表明:(1)两次暴雪过程均出现在中高空西南或偏南气流、地面及近地层东北或偏北气流的有利形势下,是河南省典型的暴雪形势。(2)前者冷空气强,冷垫深厚,副冷锋对降雪的加强起到主要作用;后者冷空气较弱,冷垫浅薄,西路冷空气的补充为降雪的形成与加强起到重要作用。(3)持续的锋生使降雪增大,前者锋生和动力作用比后者更强,水汽输送和水汽辐合集中在中上层,后者集中在中低层,水汽条件更充沛。(4)两次暴雪过程均产生在低层冷平流和中高层暖平流相叠置的区域,均为条件性对称不稳定,后者的条件性对称不稳定较前者更显著。(5)前者整层气温均在0℃以下,降水相态为纯雪;后者中层出现暖层,有一个雨转雪的过程,影响了积雪深度。     

2016年1月赣北地区两次暴雪天气过程对比分析

利用常规观测资料、NCEP再分析资料、GPS/MET水汽资料和天气雷达资料,对江西省2016年1月22日和31日两次暴雪过程的动力条件、水汽条件和温度垂直结构等进行了对比分析。结果表明： 1） 500 hPa短波槽、700 hPa和850 hPa的切变线和西南急流是强降雪直接影响系统。整层大气高湿近于饱和,中低层有逆温。暴雪产生在700—500 hPa槽前西南气流的前部,850 hPa东北风与东南风辐合的区域,近地面层都是东北风。2） 两次暴雪过程水汽输送条件、冷空气的强度以及南下的方式都有差异。前次暴雪过程中低层先有冷空气影响,而后中高层暖湿气流北上,中低层能量低,以稳定性降雪为主,持续时间长;后次暴雪过程中,先是中低层暖湿气流北上,而后强冷空气从低层楔入,中低层对流不稳定,对流发展,降雪强度大,持续时间短。3） 两次暴雪期间GPS/MET可降水量均在20 mm以上,降雪开始前和暴雪出现前GPS/MET可降水量都出现连续增长的峰值,对降雪预报有一定的指示性。另外,雷达速度图上零速度线的形态变化对降雪持续时间有很好的指示意义。     

济南春季一次罕见降雪过程成因分析

利用高空和地面观测资料、温度廓线仪资料、L波段雷达资料、NCEP资料对济南春季一次罕见的降雪过程进行了分析。结果表明：降雪过程的水汽输送主要来自于中层,由700hPa 西南急流提供;低层冷空气垫的维持,有利于中高层西南气流的爬升;强降雪发生在850hPa冷平流开始减弱,700hPa暖平流增强的时段内,是典型的回流降雪形势;925～1000hPa的温度和降水相态的转变相关性更好,温度廓线仪资料可信度比较高,可以很好地反应降水相态转变时边界层温度的垂直分布;未出现降水时,市区和郊区边界层内的温差大;出现降雪后,市区和郊区边界层内的温差比较小。     

山东一次历史极端降雪过程的诊断分析

利用常规观测资料、NCEP再分析资料及卫星TBB资料,对2013年4月19-20日山东极端暴雪过程的环流背景、物理量诊断、地形作用及其中尺度特征等进行了综合分析。结果表明:此次暴雪天气是以500 h Pa高空槽、700 h Pa西南低空急流及切变线、以及850 h Pa以下低层东北风作为环流背景的回流性质降雪;暴雪期间,相对湿度≥90%的高湿区明显下传,南方的暖湿空气沿着低层冷垫爬升,到达一定高度以后,水汽凝结产生降雪,强降雪落区并不位于强上升运动的中心位置,而是位于最大中心值的偏北一侧,在28°N-40°N之间高空有一明显的能量锋区,且随纬度的增高而向高空倾斜;近地面层有明显的辐合流场,TBB分布反映出暴雪期间有中小尺度系统配合,TBB最大值在-45~-40℃之间;此次极端暴雪过程中地形对温度的急剧下降起了重要的作用。     

沿江苏南一次伴随"高架雷暴"的暴雪天气成因分析

利用沿江苏南地面气象站监测资料以及NCEP/NCAR再分析资料,探讨了2013年2月18-19日一次罕见伴随雷暴的暴雪天气过程的成因机制。结果表明:700 hPa强盛的暖湿气流与925 hPa显著的偏东风急流交汇,形成了"暖盖"与"冷垫"稳定叠置并持续维持的锋生机制,为此次暴雪的发生发展提供了成熟的动力热力条件,在淞附增长作用下,形成较强降雪。强降雪落区与假相当位温密集带有很好的对应关系。对饱和湿位涡的进一步诊断分析表明,此次伴随暴雪出现的雷暴是较典型的冷区"高架雷暴",它出现在条件性对称不稳定的环境中。通过等熵分析揭示了雷暴的触发机制:暖湿气流沿着锋面从低层爬升到600~650 hPa,与冷空气相遇触发了本次雷暴。     

秋末冬初济南两次暴雪过程对比分析

利用高空和地面观测资料对济南市秋末冬初两次暴雪过程进行了对比分析。结果表明:两次暴雪过程500hPa影响系统都是中支槽,但环流形势分别是"两槽一脊"型和"一槽一脊"型;700hPa西南低空急流为暴雪的产生提供了充沛的水汽条件;低层东北风携带冷空气形成冷空气垫,西南暖湿气流沿冷空气垫爬升是暴雪形成的重要动力条件,两次暴雪过程上升运动区都伸展到200hPa,但上升运动区的起始高度不同;1000hPa气温≤1℃或地面2m气温≤2℃对降水相态的转变有较好的指示意义,气温越低出现降雪的概率越大。     

2011年山西省一次连续性降雪过程成因分析

利用NCEP/NCAR(1°×1°)逐日6h再分析资料和常规观测资料,分析了2011年2月25-28日山西的一次连续降雪天气过程.结果发现:此次降雪过程经历了3个阶段,分别是2月25日的倒槽冷锋降雪阶段,26-27日的回流降雪阶段,28日的低空切变降雪阶段.过程涵盖了华北地区大到暴雪的3个类型,分别是倒槽冷锋类、回流类、低空切变线类.25-27日的降雪属东路冷空气影响,28日的降雪则由西北路径冷空气影响所致.暴雪过程有不同的影响系统,26日的暴雪天气是850 hPa东北急流、700 hPa西南急流及暖切变和边界层切变线共同作用的结果,28日的暴雪天气则是500 hPa西北冷平流和西南暖平流导致的地面锋生以及700 hPa暖切变共同作用的结果,条件性对称不稳定是28日降雪维持的机理对于低空切变类暴雪天气,对流层中层湿核的出现与消失对降雪的开始和结束有较好的指示意义;对于回流类暴雪天气,低层回流对降雪起到了冷垫作用,低空东北急流、西南急流的建立使降雪增幅.26日受东路冷空气影响的回流降雪,从形势特征和高低空配置的完整性分析,预报员相对容易预报暴雪的落区和强度28日在西北路径冷空气影响下产生的暴雪天气是一个预报难点,对这类天气的预报需关注暖湿空气的活动及其维持机制,假相当位温低谷期的开始对降雪的预报有12～24 h的提前量.     

2022 年初冬伊犁河谷一次极端暴雪过程诊断分析

为了更全面地伊犁河谷极端暴雪发生发展的机制,利用常规探空和地面观测资料、FY-2H长波辐射资料(Outgoing Long-wave Radiation,OLR)和NCEP/NCAR１°×１°再分析资料,采用天气动力学分析方法对2022年11月22日-24日出现在伊犁河谷极端暴雪过程的成因和动力结构演变特征进行分析,结果表明:(1)此次降雪为强锋区降雪,锋区内不断有短波东移,是暴雪发生的大尺度环流背景；300hPa极锋急流、500hPa强锋区、700hPa强偏西急流的流场配置起至关重要作用。(2)低层冷空气入侵,迫使暖湿空气抬升、气温下降,形成了下冷上暖的强逆温层结,而导致降水相态转变。降雪持续时间长,导致强降雪发生。(3)低层偏西急流把水汽输送到暴雪区,并在暴雪区上方产生强的水汽辐合中心,为本次暴雪提供了有利的水汽条件。散度场对大暴雪的发生有较好的先兆意义,双辐合-辐散结构的散度场特征可以作为预报降雪加大的指标。(4)暴雪过程发生时大气处于对流稳定状态,但存在对称不稳定能量的释放。(5)OLR特征分析表明OLR３ｈ平均值与３ｈ降雪量存在明显的负相关关系。