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。     

阿勒泰地区一次特大暴雪天气分析

对１９９６年１２月２６～３０日阿勒泰地区特大暴雪天气的分析表明,高空急流耦合的次级环流的加强了暴雪区的上升运动,低空急流为暴雪天气输送和集中了充分的水汽,深厚的上升运动和较强的位势不稳定是暴雪天气产生的动力学条件。     

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。     

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。     

山西省秋季罕见大暴雪天气过程诊断

对2009年11月10～12日山西省出现的特大暴雪的环流背景、前期高空环流形势、地面影响系统、水汽条件、动力条件及云图演变等方面进行了诊断分析。结果表明:①这次极端天气事件发生在10月下旬到11月上旬北半球环流呈现明显高指数特征,全国大部分地区异常偏暖的背景下,暴雪伴随剧烈降温天气;②300hPa辐散使得对流层上层具备强烈抽吸条件是造成强降水的重要环境因素。这种低层辐合和高层辐散配置导致的强垂直上升运动是暴雪形成的动力机制;③500hPa河套小槽引导西路冷空气东移与极涡尾部的东路冷空气叠加,低层及地面的倒槽区有辐合上升气流,与锋面和高空槽、切变线配合,为降雪区提供有利的抬升条件,是造成此次暴雪的主要原因;④1500m高空有2支低空急流存在,一支是较强的东风湿急流,一支是偏南风急流,低空南风和东风急流向暴雪区提供了丰沛的水汽,低层850hPa强的水汽辐合、强的上升运动为这次暴雪天气提供了水汽和动力条件;⑤FY-2C卫星红外云图分析,这次强降水山西受到3个对流云团的影响,3个中尺度对流云团形成和消亡的时间大致间隔8～10h,对流云团的不断生成和发展是这次强降雪天气得以长时间持续。     

南支槽与孟加拉湾风暴结合对一次高原暴雪过程的影响

利用NCEP/NcAR逐6 h 1°×1°。再分析资料与常规和非常规观测资料,对2007年11月云南德钦高原暴雪产生的原因进行了研究,探讨南支槽与孟加拉湾风暴结合对高原东南部强烈天气的影响过程。结果表明:(1)在南支槽和孟加拉湾风暴结合的天气尺度条件下,槽前偏南风低空急流受高原大地形阻挡产生的高原切变线是高原暴雪的直接影响系统;(2)由于地形和冷空气的作用,上升运动向北倾斜使高原对流层中上层首先出现上升运动,整层上升运动在高原切变线和次级环流上升支的共同作用下强烈发展。孟加拉湾风暴北上与南支槽结合、高原切变线北移和风暴低压临近使德钦上升运动出现三次增强;(3)南支槽前偏南风低空急流向北输送水汽,部分水汽被抬升到高空,部分水汽绕过高原东南角向下游输送。高空水汽经高原上空沿着高空西风急流向下游远距离输送。高、低空水汽通道不重合往往会影响高原及其下游强降水落区的预报。受高空水汽输送影响,高原东南部纵向岭谷区具有高层大气最先增湿的特征,近地层水汽通量长时间强烈辐合有利于高原暴雪的形成;(4)上游冷空气沿南支西风到达孟加拉湾,促使南支槽加深和维持有利于引导盂加拉湾风暴北上,南支槽前偏南风低空急流把暖湿空气输送上高原,同时横槽转竖冷空气从高原南下,冷暖空气在德钦交汇形成强锋区也是暴雪产生的一个有利条件。(5)高原暴雪的锋区结构具有中纬度锋面天气特征,在暴雪发生的锋区附近,满足倾斜位涡发展和条件性对称不稳定。     

低层锋生型暴雨特征合成分析

应用湖北省县级以上84个气象观测站点24 h降水资料,统计分析了2008—2011年5—8月低层锋生类型10场暴雨的雨量特征,对天气系统和各种物理量特征进行合成分析。结果发现:低层锋生型暴雨主要是由于低层锋生强迫触发不稳定能量的释放,同时形成跨锋面的次级正环流,其上升支与高层次级反环流的上升支在暴雨区上空叠加,形成深厚的上升运动区,触发位势不稳定能量的释放。在中层槽前正涡度平流、低层西南急流风速辐合以及锋面倾斜导致倾斜涡度发展等共同作用下,中尺度低涡发生发展。中尺度低涡中心区域和低涡移向的右前方动力水汽辐合最强烈,是暴雨发生的主要区域。     

2018年1月2—4日陕西回流暴雪环流特征及成因分析

利用常规观测资料、NCEP 1°×1°再分析资料、云顶亮温资料,对2018年1月发生在陕西的一次回流暴雪天气过程从环流形势、水汽、热力、动力等方面进行分析,研究表明：此次暴雪发生在南支槽与西风槽东移加深的大尺度环流背景下,冷暖空气在陕西中部长时间交汇,偏南风急流为暴雪发生提供了充足的水汽供应;暖湿空气在低层冷垫上爬升,配合高空急流的通风抽吸作用,加速高层辐散、中低层辐合,垂直上升运动发展,为暴雪提供了充足的动力和能量条件。冷暖空气在暴雪区上空对峙,陕西中部形成明显锋区,锋区次级环流加速了暴雪区上空垂直运动,对降雪起到增幅作用。暴雪区位于带状云系tBB≤-50 ℃强中心移过的区域,对暴雪预警有一定指示意义。     

2009年新疆一次入冬转折性天气分析

利用常规观测资料、数值预报产品和NCEP全球再分析网格资料(1。×1。),对2009年11月5—11日新疆一次入冬转折性天气过程进行天气总结和诊断分析。结果表明乌拉尔山脊和深厚的西西伯利亚超长波槽的稳定维持、发展,不断增强的北风带引导极地冷空气向南爆发是本次天气主要的大尺度环流特征。冷空气主要来自于极地和西西伯利亚大陆,水汽来自于西南方向上的中亚地区,冷暖空气在北疆北部快速集中为大降水提供了充足的水汽和辐合上升运动。暴雪天气区动力结构清晰,散度场遵循高层辐散、低层辐合的经典配置;暴雪区整层大气都为垂直速度上升区,有强烈的上升运动;高空急流耦合的次级环流和中低层的低空急流加强了暴雪区的上升运动,强降雪落区位于高空急流入口区的右侧和低空急流的北侧。     

2014年2月4—7日河南暴雪过程的环流特征及其持续原因

利用常规观测资料、地面自动站资料、NCEP 1°×1°间隔6 h再分析资料、云顶亮温(TBB)资料以及多普勒天气雷达资料,对2014年2月4—7日河南省大范围暴雪过程的环流特征及其持续原因进行了分析。在此基础上,总结出此次暴雪过程的三维空间结构特征。结果表明:河套地区低槽东移发展配合近地层冷空气活动,有利于冷暖气流在黄淮地区交汇,是暴雪发生的大尺度环流背景,干冷东北急流与强盛暖湿急流在暴雪区交汇,为暴雪提供了有利的水汽和动力条件;从卫星云图和雷达回波变化特征看,暴雪发生在TBB≤-30℃的冷云团边缘等值线梯度最大处,雷达回波的移动与强度变化与降雪落区和强度实况相吻合;持续的水汽辐合为暴雪提供了充沛的水汽条件;干冷空气从低层南下导致暖湿气流抬升形成强烈上升运动,两支干冷下沉气流在对流层中层(600—400 h Pa)形成明显干层,致使底层形成饱和层,导致大量能量堆积;冷暖空气交汇处出现明显锋生,形成垂直于锋面的次级环流,导致上升运动进一步增强,对暴雪维持和发展具有重要作用。     

河北省水资源状况的降水条件分析

雨水是水资源的主要来源,也是影响水资源周期性变化的主要因素之一。水资源和气候降水有较强的正相关关系。选取河北省区域较均匀分布的39个代表站、45 a的月降水资料,对降水特征分区域做了初步分析。发现河北省近45 a降水具有总体减少的特性,期间发生过2次突然变干的过程,平原降水减少速率要远远高于山地。这种情况形成了河北省水资源的补给量不足,加剧了水资源紧张的状况,必须采取有效的措施高效利用水资源。     

豫北一次飑线天气过程分析

利用红外云图及对流层上层（300hPa）常规资料，对2001年6月18日发生在河南省鹤壁、安阳地区的飑线天气过程进行诊断分析。结果表明：由于纬向型内蒙古低涡在东移、南压过程中转为经向型，致使高空强冷平流南下豫北，增强了豫北气层的不稳定性；低层舌状高假相当位温的流入，使低层增温、增湿，形成位势不稳定层结；高空低涡西南侧的正涡度平流和郑州、刑台之间的风速切变，为强对流天气的发生提供了动力条件。     

雷达资料传输质量的影响因素及应对措施

介绍了河北省目前新一代天气雷达传输与共享资料的种类及实现方法,并结合近年来河北省雷达资料传输的实际情况对影响雷达数据传输的主要因素进行了分析。指出影响新一代天气雷达资料传输质量的因素来自网络和通信线路、传输软件、雷达设备和人为因素等多个环节,并给出了各种影响因素相应的处理措施,为新一代天气雷达的资料共享、监控和提高雷达资料业务传输质量提供参考。     

河北省雾霾波动变化特征及成因研究

利用气象、土地利用等资料,采用统计方法,对河北省雾霾的特征及诱因进行了研究,结果发现:1)河北省多年平均雾霾日数分布情况呈由西南往西北逐步递减的趋势;各季节雾霾天能见度的空间分布不同,秋冬雾霾较为严重,自西南向东北呈递减的趋势,夏季自西南向东北呈递增的趋势,春季则自东南向西北呈递增的趋势。2)河北省近几十年来雾霾日数增加明显,增长斜率为0.45,但低能见度日数并不随雾霾日数增加而增加,主要是因为雾日数持续减少。3)河北省雾霾与国内生产总值(Gross Domestic Product,GDP)、能源消耗总量呈正比关系,而与机动车数量相关性不大。     

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。     

高速公路雾灾风险区划模型

运用2011年12月至2015年11月河北省11条高速公路沿线156套交通气象监测站资料、142个国家气象站雾灾资料、因雾造成的交通事故和封闭管制资料、高速公路日均车流量、路网密度等资料,基于致灾因子危险性、承灾体空间脆弱性以及承灾体易损性3个方面建立了高速公路雾灾风险区划模型,并绘制河北省高速公路雾灾风险区划图。结果发现:(1)河北北部地区、西部山区、沧州沿海地区的高速公路雾灾风险等级较低,而东部和南部平原地区的高速公路雾灾风险等级较高,可为交通安全管理部门提供一定的参考依据;(2)在相同区域内,局地浓雾多发、交通事故多发、大范围雾日多都可造成高速公路雾灾风险等级升高。     

应用三维冰雹云模式制作河北省11地市冰雹预报

应用中国科学院大气物理研究所发展的完全弹性三维冰雹云模式，使用河北省内三个探空站（张家口、北京、邢台）的探空资料，制作了河北省冰雹区域客观预报。在此基础上，应用MM5中尺度模式的预报资料制作河北省11地市的冰雹预报。预报结果表明，该方法对冰雹等强对流天气的预报具有一定的参考价值和指导作用。     

河北省冰雹气候特征及其与环流异常的关系

根据1961-2007年河北省142个测站的冰雹实测资料、月平均气温和NCEP再分析资料,利用M-K突变检验、小波分析及相关分析等统计分析方法,分析了47年来河北省冰雹天气的时空分布特征、历史演变规律以及多雹年与少雹年的环流特征。结果表明,河北省冰雹日数年际变化明显,1994年有明显的突变,此后,雹日数减少了;河北冰雹...     

湿位涡分析在河北东北部暴雨预报中的应用

应用湿位涡理论,对2008年6月25日发生在河北省东北部的1次局地暴雨天气进行了诊断分析。结果表明,暴雨产生在θse线陡立密集区附近,θse线陡立密集区附近对流稳定度较小,有利于湿斜压涡度发展,MPVI“高层正值区低层负值区垂直迭加”的配置是暴雨发生、发展的有利形势,暴雨区位于850hPa上MPVI零线附近,湿位涡在850hPa上具有MPV1〈0,MPV2〉0的特征,在夏季可以作为河北省北部预报暴雨的一个有效辅助工具。     

一次中国东部大范围强浓雾的传播与扩展机制分析

本文利用常规气象观测资料、NCEP再分析资料对2016年12月31日至2017年1月4日中国东部持续近5天的大范围强浓雾过程进行了分析,重点对强浓雾的传播与扩展机制进行了诊断研究。结果表明:这次浓雾过程以1日晚间冷高压南下为分界点,在高压南下之前强浓雾范围局限于河北中南部,高压南下之后,强浓雾增强并大范围传播,影响江苏、安徽、河南、河北、山东等多个省。冷高压南下导致低层逆温层加强,逆温区范围扩大,是强浓雾得以大范围传播的重要条件。由海上经江苏、安徽、河南至河北的水汽平流输送则为浓雾的大范围传播提供了充足的水汽条件。