铜仁市暴雪天气的环流配置及物理量特征分析

铜仁市暴雪发生的频次低,2005年至今仅发生5次,因此准确的量级和落区预报难度较大。本文选取2004-2021年铜仁市出现的5场暴雪天气过程,就大尺度环流形势、高低空天气系统配置和物理量特征进行分析,找出暴雪环流形势以及物理量预报指标。结果显示：铜仁市暴雪发生时,500hPa中高纬为两槽一脊形势,我国东北地区-日本海低槽加深发展,中低纬孟湾附近有南支低槽系统东移;海平面场上贝加尔湖西部冷高中心强度为1060hPa,大于1030hPa的等压线线进入铜仁市。暴雪落区出现在500hPa高空槽和南支槽前、700hPa西南急流左侧或低涡切变线南侧、850hPa东北急流或东北风前部的风速辐合区内。暴雪日500hPa温度平均低于-16℃,700hPa温度为-2～-6℃,850hPa温度-6～-8℃,地面气温为0～-4℃,地面气温越低降雪持续时间越长。暴雪发生时大气中层700～500hPa上升运动明显增强,这可作为降雪增大的预示指标;散度场总体表现为低空辐合、高空辐散的特征,当辐合层次伸展更高时,有利于暴雪天气的持续;水汽通量散度辐合主要在850hPa,平均值为-3.6×10-6﹒g﹒cm-2﹒hPa-1﹒s-1; 500hPa比湿值≥1.5g/kg是暴雪发生的参考指标。     

一次历史罕见的雨转暴雪天气过程分析

受强冷空气和低空切变共同影响,2009年2月12日17时至13日08时,集安市出现了历史同期最强的冬季大到暴雨天气,其它市县出现了历史同期最强的雨转暴雪天气过程,本文以常规气象资料及数值预报资料为基础,从大尺度环流特征、影响天气系统、雨转暴雪的前期气温分析、温度场结构特征、各气压层大气温度结构特征,动力条件及高低空急流配置、水汽条件、卫星云图等方面对此次天气过程进行分析。结果表明：本次强降水是产生在欧亚中高纬度呈-槽-脊经向环流形势下,500hPa北涡南槽、地面江淮气旋、850hPa切变线是主要影响天气系统：地面江淮气旋东移加强北上对雨转暴雪天气的形成和维持起到重要作用,2月12日最高气温上升到6～8℃,如此高温为通化地区降水积累了强大动力和能量来源,也是本次降水开始是雨原因。降水开始时我省的东南部受暖锋控制,降水以雨的性质为主,随着冷锋东移南下,我区自北到向南依次转为降雪。高低空急流的动力耦合作用、低空的西南急流水汽输送带从孟加拉湾、南海、东海、黄海带来异常充沛的水汽和强烈的辐合所产生的垂直上升运动是本次强降水的重要原因;低层北方冷空气与南方暖湿气流交汇使低层形成强锋区,为雨转暴雪的产生提供了动力。     

WRF模式对一次河西暴雪的数值模拟分析

利用NCEP再分析资料,使用WRF模式模拟了2005年3月14~15日出现在甘肃河西西部(祁连山西段北坡)的一次暴雪天气过程。结果表明:WRF模式能较好地模拟出暴雪的区域,对这种中尺度天气系统具有良好的预报能力。在这次暴雪过程中,地面冷锋、低空风场切变线,以及与高空强锋区相对应的高空急流的合理配置加强了暴雪区的垂直环流的发展,使降雪区对流发展;出现暴雪时最大辐合层在600 hPa附近,500 hPa以上表现为一个深厚的辐散层。随着强降雪的开始,降雪区近地面层由辐合变为辐散,反映出由于能量释放,降雪的影响系统开始逐渐消亡;在降雪过程中始终伴随着中小尺度特征的强烈的垂直上升运动,最大上升速度层在500~400 hPa之间;降雪的水汽来源于西风气流,水汽输送在600 hPa最强。600 hPa的强水汽输送和强辐合保证了产生强降雪必需的水汽条件。     

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。     

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.     

渤海西岸边界层东风与暴雪天气的机理分析

2008年12月20—21日和2010年1月3日天津地区分别出现了历史同期罕见的暴雪天气。为了提高对这种极端天气发生机理的认识,利用多种资料对这两次天气过程进行了分析。结果表明：两次暴雪过程均属于回流型降雪,但环流形势和影响系统的演变却不尽相同。影响系统分别为高空横槽（高空槽）、850 hPa切变（850 hPa低涡切变）和地面倒槽（地面气旋）,水汽源自700 hPa西南气流和边界层东风的水汽输送。由于两次过程均与边界层东风相伴,特别对渤海西岸边界层东风对降雪天气的影响和作用进行探讨,表明偏东风不仅为本地输送一定量级的水汽,同时这种具有冷湿特征的东风还会与内陆具有暖湿结构的偏南风形成地面辐合线,加强地面的动力抬升作用,产生上升运动,有利于雨雪天气的加强和维持,因此可以认为边界层东风对暴雪的发生发展起到了显著的作用。     

渤海西岸边界层东风与暴雪天气的机理分析

2008年12月20-21日和2010年1月3日天津地区分别出现了历史同期罕见的暴雪天气。为了提高对这种极端天气发生机理的认识,利用多种资料对这两次天气过程进行了分析。结果表明：两次暴雪过程均属于回流型降雪,但环流形势和影响系统的演变却不尽相同。影响系统分别为高空横槽（高空槽）、850 hPa切变（850 hPa低涡切变）、地面倒槽（地面气旋）,水汽源自700 hPa西南气流和边界层东风的水汽输送。由于两次过程均与边界层东风相伴,特别对渤海西岸边界层东风对降雪天气的影响和作用作了探讨,表明偏东风不仅为本地输送一定量级的水汽,同时这种具有冷湿特征的东风还会与内陆具有暖湿结构的偏南风形成地面辐合线,加强地面的动力抬升作用,产生上升运动,有利于雨雪天气的加强和维持,因此可以认为边界层东风对暴雪的发生发展起到了显著的作用。     

河北省南部回流暴雪天气结构特征

利用常规气象观测资料、降雪加密观测资料和NCEP的1°×1°再分析资料,对2009年11月10—12日和2011年11月29—30日河北省南部两次回流暴雪天气过程进行对比分析。结果表明：河北省南部两次回流暴雪的时空分布具有中尺度特征。两次回流暴雪的典型天气形势为500 hPa高空河套地区有低压槽东移,700 hPa有切变线影响,地面蒙古冷高压东移至东北地区南下,河套倒槽发展,华北地面为东高西低形势。回流暴雪过程中高低空急流有非常重要的作用,冷空气自850 hPa以下随强劲的东北风回流至河北省南部形成冷垫,700 hPa暖湿气流随西南急流输送至河北省南部叠加在冷垫上辐合抬升,高空200 hPa急流右后侧的辐散抽吸作用使上升运动加强。华北平原高空存在一支垂直环流,边界层东北风到达太行山东麓,在迎风坡抬升至对流层中高层转为西南风,到达东北地区转为下沉气流,再与低层东北风构成一个完整的垂直环流。θse密集区由地面向上向北伸展至700 hPa,锋面结构特征明显,锋面的前沿从北向南推进,地面锋面附近850 hPa以下等θse线与地面垂直,具有对流中性层结。回流强降雪发生在地面锋后冷气团中。     

2007年3月3—5日辽宁特大暴雪过程物理量诊断分析

通过对2007年3月3—5日辽宁历史罕见特大暴雪过程天气形势及物理量场分析,探讨了同期的天气形势特征及相关物理量场与暴雪落区的对应关系。结果表明:500 hPa阶梯槽和地面江淮气旋是此次过程的主要影响系统。对流层中低层辐合、高层辐散及来自2个源地的充沛水汽在有利环流背景下汇合并被抬升是产生暴雪天气过程的主要原因。强降雪出现在850 hPa涡度和200 hPa散度大值区内。温度平流的强弱及冷暖过渡带位置能够较好地反映出降水的强度及落区。     

甘肃东部一次暴雪过程的诊断分析和数值模拟

应用NCEP1°×1°的6 h再分析资料和常规气象观测资料以及RUC模式高分辨资料,对2013年2月17日甘肃河东暴雪天气从天气实况、环流特征、水汽条件、动力条件及西北区域RUC模式输出的模拟结论进行了诊断分析。结果表明：高空冷槽、700 hPa低涡、地面冷锋是这次暴雪的主要影响系统;降雪前期,低层正涡度增强,低层辐合、高层辐散是暴雪发生的动力机制;降雪前期,由于低涡辐合作用,700 hPa高度以下,湿度猛增,为降雪提供了充沛的水汽条件;降雪中心和政上空有θse密集强能量锋区;西北区域RUC模式模拟的24 h内降水量范围、落区、量级与实况一致,模拟的地面风速偏大。     

大范围持续暴雪过程中多种影响系统的对比分析

持续48 h的大范围雨转暴雪天气先后影响了陕西、山西、河北、北京、天津、辽宁等地,华北地区降雪量15—30 mm。此次过程中地面影响系统复杂,有华北锢囚锋、江淮气旋、北路冷锋。利用准地转理论、凝结函数法、垂直剖面分析和常规观测资料、GFS 0.5°×0.5°再分析资料等,对比分析了华北锢囚锋和江淮气旋在降雪量和降水效率、水汽和动力条件、垂直结构等方面的特征和差异,并描述了多种地面影响系统的演变和相互作用。结果表明:（1）在降雪量和效率上,华北锢囚锋降雪量小于江淮气旋,华北锢囚锋主要影响华北西部,降雪持续24 h,江淮气旋主要影响华北中东部,降雪持续30 h;降水前半段华北锢囚锋降水效率为0.76,江淮气旋为0.58,降水后半段两者均为1.5。（2）在水汽条件上,华北锢囚锋明显弱于江淮气旋,华北锢囚锋水汽通道在700 hPa上,来自西南地区,而江淮气旋在700和850 hPa上,来自西南地区和东海;华北锢囚锋水汽含量中心和水汽辐合中心主要集中在近地面层锢囚锋附近,而江淮气旋在800—600 hPa气旋北侧偏南气流里。（3）在动力条件上,华北锢囚锋明显弱于江淮气旋,华北锢囚锋南段涡度平流垂直微差项起主要作用,北段温度平流拉普拉斯项起主要作用,江淮气旋温度平流的拉普拉斯项和涡度平流的垂直微差项均起到重要作用。（4）在垂直结构上,江淮气旋锢囚时为冷式锢囚,并有北路冷锋楔入其暖锋下面,强度明显强于华北锢囚锋。（5）在演变和相互作用上,江淮气旋的北上减弱了华北锢囚锋;北路冷锋对随江淮气旋北上的暖湿气流起到“冷垫”抬升作用。      

2005年12月威海连续性暴雪的气候背景

利用1966—2005年NCEP/NCAR再分析资料和威海冬季降雪资料,对威海冬季降雪的时空分布特征以及2005年12月威海连续性暴雪的气候背景进行分析。结果表明：威海冬季降雪量呈明显的北多南少分布;12月降雪量和暴雪日数明显多于其他月份。威海市2005年12月的气候特征与威海12月降雪偏多年的气候特征非常相似,表现为东北亚大气环流经向型,中国东北、黄渤海到日本海一带500 hPa位势高度距平和850 hPa温度距平均为显著的负值中心,1000 hPa风场距平为气旋性弯曲;2005年12月的要素距平明显大于降雪偏多年。此外,2005年11月下旬黄渤海海温较常年显著偏高,为大气提供了充足能量,并造成边界层大气极不稳定;山东半岛地形抬升及其北岸的海陆风与环境风辐合,直接导致不稳定能量释放而形成威海连续性暴雪。     

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。     

陕西省两次暴雪过程的对比分析

利用常规地面观测和探空资料、NCEP FNL 1°×1°以及GDAS 0.5°×0.5°再分析资料,对2016年11月21—23日和2017年3月12—13日陕西省两次区域性暴雪(分别简称"过程I"和"过程II")进行分析,分别从2次过程的观测特征、环流特征、水汽条件、对流条件等方面对比研究。结果表明:(1)2次过程在500 hPa均受切断低压和东北冷涡影响,中低层700～850 hPa存在低涡切变,地面受倒槽影响,并伴随回流性质的冷锋。(2)过程I的冷空气更加强盛,降水相态以雪为主,具有对流性质,降雪持续时间长、强度大;过程II冷空气相对较弱,以稳定的降雨和降雪为主。(3)过程I的水汽来源以冷湿气团为主,而过程II则由暖湿水汽占主导地位,且回流性更加显著。(4)过程I产生对流的主要原因是西南暖湿气流在强冷垫上方爬升,在中低层形成了逆温层,锋面过境后触发了对流不稳定,从而产生了对流性天气。     

山东半岛一次冷流暴雪过程的中尺度模拟与云微物理特征分析

本文以NCEP-FNL资料作为初始场和边界场,采用WRF中尺度模式对2010年12月29-30日发生在山东半岛的一次冷流暴雪过程进行数值模拟,并利用高时空分辨率模拟结果分析此次过程的中尺度特征和云微物理特征.模拟与分析结果表明,此次暴雪过程发生在较强的海气温差背景下,渤海海表对冷空气的增温增湿作用显著,通过湍流交换等作用向低层大气输送大量感热、潜热和水汽;水汽由渤海中部海域输送到山东半岛东北部地区,其上空水汽辐合层比较浅薄,集中在800 hPa以下,相对湿度饱和层和比湿高值维持的时间与强降雪时段一致;中尺度海岸锋的生消过程对冷流暴雪过程形成有着重要作用,水平方向上呈现为偏北风和偏西风的强辐合带,局地环流中的上升运动触发不稳定能量释放,直接决定暴雪的落区和强度,这是产生浅对流降雪的主要物理机制;云中水凝物粒子的高度在600 hPa以下,最大值出现在850～900 hPa之间与浅对流结构相对应;各水凝物粒子含量相差较大,以雪和霰最多.     

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。     

鲁南初冬一次罕见特大暴雪的成因分析

利用常规气象观测资料和NCEP/NCAR逐6 h再分析资料,对2015年11月23—24日山东南部出现的一次罕见特大暴雪天气过程进行诊断分析。结果表明：1）这是一次典型的回流形势降雪,850 hPa东南风急流影响的鲁南地区降雪强度较大,而东北风急流影响的区域降雪强度较弱。2）700 hPa强西南低空急流、850 hPa东南低空急流为鲁南地区降雪提供了充沛的水汽,水汽通量的强辐合区域即为大暴雪的发生区域。3）暴雪区上空散度呈现出弱辐散—强辐合—强辐散的垂直结构;暴雪落区与高空的强辐合中心以及强上升运动中心吻合度较高。4）暴雪期间,850～925 hPa之间维持一个逆温层;强冷空气使得925 hPa以下边界层温度锐降导致降雨迅速转雪,降雪持续时间长是鲁南地区产生异常强降雪的重要原因。     

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。     

2006年1月19日宁夏北部暴雪成因分析

利用常规气象资料、数值预报实况场及卫星云图等资料,应用天气学分析及诊断分析方法,对2006年1月19日宁夏北部暴雪天气过程的成因进行了系统分析。结果表明:高空西风急流、低空偏南风急流、近地面偏东风回流、河套“歪脖子高压”、河套地面锢囚锋的建立和长时间维持以及河西高低空切变线的侵入是宁夏北部暴雪的主要影响系统。这次暴雪的出现,正是低空急流所携带的暖湿气流与低层回流所携带的湿冷空气交汇,同时西路冷空气介入所致。由于东西两路冷空气的夹挤作用,迫使高原东侧的偏南暖湿空气上升,使得上升运动得以加强和维持,为暴雪的产生提供了动力条件,而低空急流及回流存在则为暴雪产生提供了充足的水汽条件。此外,宁夏北部地面风场的中尺度辐合、地形抬升、低层水汽和不稳定能量的积累以及宁夏北部处于3支气流的交汇处,也为这次暴雪产生起了重要作用。