山东半岛三次冷流暴雪气流结构差异性分析

利用烟台多普勒天气雷达探测资料和常规观测资料,对2005年12月3-4日、2008年12月4-5日和2010年1月3-4日山东半岛3次冷流暴雪过程的海岸锋气流结构进行了分析。结果表明,海岸锋是西北气流和北东北气流相互作用的结果,但气流强度有明显差异:一是西北气流明显强于北东北气流(类型Ⅰ),降雪回波源地在渤海东部区域,东南方向移动过程中逐渐发展,回波带的右侧进入陆地后减弱,左侧在海岸锋的作用下沿海岸锋发展,形成"列车"效应,产生强降雪;二是西北气流明显弱于北东北气流(类型Ⅱ),降雪回波源地在渤海海峡中部区域,东南方向移动过程中逐渐发展,右侧在海岸锋的作用下沿海岸锋发展,形成带状回波,产生强降雪,而回波带的左侧减弱。东部海区气旋的存在,决定了海岸锋北东北气流和西北气流强度结构的差异性。     

关中阵风锋环境场和雷达特征分析

利用高空、地面天气图,宝鸡多普勒雷达资料统计分析了关中地区7例阵风锋天气成因及雷达回波特征。分析表明:西北气流携带的中空干冷平流是强对流发生的有利条件,地面干线是强对流的触发系统,地面气温35℃以上高温且湿度20%～35%是阵风锋发生的有利环境。雷达回波上,阵风锋从初生、发展、加强到减弱的生命史为1～3 h,与雷暴回波由强(≥55 dBz)减弱(≤30 dBz)的过程一致。阵风锋移动速度与雷暴径向速度有直接关系,雷暴出流快速达到最大(17 m/s)时,阵风锋发展达到强盛时段,其强度、长度达到最大;阵风锋移动方向与雷暴移动方向大体一致,呈西北—东南向;少数与主体风暴移向垂直,为东北—西南向。阵风锋在1.5°仰角出现最早,关注识别1.5°仰角阵风锋窄带回波前兆可为发布大风预警提供依据。     

一次入海气旋局地暴雪的结构演变及成因观测分析北大核心CSCD

利用多普勒天气雷达、风廓线雷达、加密自动站、常规探空和地面等多种观测资料,对山东半岛东部地区一次局地暴雪过程的成因及动力结构演变特征进行了分析。结果表明:(1)此次局地暴雪过程分为两个阶段,第1阶段为典型的黄河气旋槽前降雪,降雪强度弱,雷达回波自西南向东北传播;第2阶段降雪为气旋后部的海效应降雪,降雪强度大,1 h降雪量可达到大雪量级,雷达回波自东北向西南移动,较为少见。(2)第1阶段降雪发生在对流层中层有明显低槽、低层有气旋性环流和西南低空急流及地面有气旋的天气系统配置下,水汽来源于中国南海,降雪落区位于高空槽前西南低空气流的右前方和地面气旋的东侧。(3)第2阶段降雪发生在高空槽过后,冷空气自渤海海峡和黄海北部入侵,降雪区域低层的主导风向为东北风,东北风强于西北风,降雪的水汽和热量来源于渤海海峡和黄海,雷达回波自东北向西南移动,降雪落区位于低层的东北风中。(4)海效应降雪各时段对流层低层风场结构不同。降雪初期,山东半岛北部沿海地面存在γ中尺度低压环流,雷达径向速度上表现为低层有β中尺度涡旋,东部沿海有东南风与西北风辐合;强降雪时段,边界层内存在东北风和西北风的切变线,低压环流和切变线是造成强降雪的有利动力条件。该个例揭示了发生在黄河气旋后部、由渤海海峡和黄海影响产生的山东半岛海效应降雪,其风场结构、雷达回波移向、降雪落区与风场的关系及降水相态等和常见的典型渤海海效应降雪有明显差异。     

一次入海气旋局地暴雪的结构演变及成因观测分析

利用多普勒天气雷达、风廓线雷达、加密自动站、常规探空和地面等多种观测资料,对山东半岛东部地区一次局地暴雪过程的成因及动力结构演变特征进行了分析。结果表明:(1)此次局地暴雪过程分为两个阶段,第1阶段为典型的黄河气旋槽前降雪,降雪强度弱,雷达回波自西南向东北传播;第2阶段降雪为气旋后部的海效应降雪,降雪强度大,1 h降雪量可达到大雪量级,雷达回波自东北向西南移动,较为少见。(2)第1阶段降雪发生在对流层中层有明显低槽、低层有气旋性环流和西南低空急流及地面有气旋的天气系统配置下,水汽来源于中国南海,降雪落区位于高空槽前西南低空气流的右前方和地面气旋的东侧。(3)第2阶段降雪发生在高空槽过后,冷空气自渤海海峡和黄海北部入侵,降雪区域低层的主导风向为东北风,东北风强于西北风,降雪的水汽和热量来源于渤海海峡和黄海,雷达回波自东北向西南移动,降雪落区位于低层的东北风中。(4)海效应降雪各时段对流层低层风场结构不同。降雪初期,山东半岛北部沿海地面存在γ中尺度低压环流,雷达径向速度上表现为低层有β中尺度涡旋,东部沿海有东南风与西北风辐合;强降雪时段,边界层内存在东北风和西北风的切变线,低压环流和切变线是造成强降雪的有利动力条件。该个例揭示了发生在黄河气旋后部、由渤海海峡和黄海影响产生的山东半岛海效应降雪,其风场结构、雷达回波移向、降雪落区与风场的关系及降水相态等和常见的典型渤海海效应降雪有明显差异。     

一次大范围海效应暴雪的雷达反演风场分析

用EVAP(Extended Velocity Azimuth Processing)方法对2010年12月30日发生在山东半岛的一次海效应暴雪过程进行风场反演,以了解暴雪过程中雷达回波和低层风场的特征。得出以下结论:(1)烟台和威海暴雪发生时间不同步,降雪带有明显东移的过程,对应烟台强回波带逐渐向东移动,而威海回波位置少动。(2)雷达回波开始产生于渤海,减弱也始于渤海;强回波带的位置与风场的辐合区有很好的对应关系。(3)反演风场水平切变线的移动,会引起强回波带的波动;烟台北部切变线相对稳定,南部切变线西移,致使强回波带沿顺时针方向旋转;威海南部切变线位置相对稳定,北部切变线西移,引起强回波带沿逆时针方向旋转。(4)辐合切变线是由经过辽宁南下的东北风与山东半岛的西北风(西风)辐合构成;切变线受西风分量减弱的影响而发生移动。     

山东中西部后向发展雷暴初步研究

基于山东济南新一代天气雷达多年资料,首先提出后向发展雷暴的概念,并规定了普查标准。通过普查2005—2012年8年济南多普勒天气雷达资料,选取了75个后向发展雷暴个例,分析了山东中西部后向发展雷暴的统计特征,给出了常见的3种后向发展雷暴概念模型。选取典型个例,分别对3种类型后向发展雷暴的演变方式及其物理机制进行了初步分析,为山东中西部后向发展雷暴的生成和演变提供了初步的认识。结果表明:(1)后向发展雷暴主回波以带状为主,生命史1—5 h,最大反射率因子在50 dBz以上,移动路径有西—西北、西南、原地新生3种类型;(2)新回波初生时间发生在16—17时(北京时)最多,初生地点在鲁西北和鲁中山区一带,强度一般在30 min内超过40 dBz,生命史在1 h以上,74.7%的新生回波与主回波合并或连接;(3)山东省中西部具有后向发展特征的对流系统产生的灾害性天气以冰雹和雷暴大风为主,很少伴随暴雨灾害;(4)新回波的源地特征可以分为随主回波移动、沿同一方向延伸以及位于两雷暴群之间3种类型;多个雷暴群共存时,新回波的源地介于两个回波带之间,使二者逐渐趋为一体;(5)当主回波传播方向与其长轴相交时,其长轴方向转向,距离新回波较远的一侧减弱;当主回波传播方向与其长轴方向一致,新回波源地位于主回波长轴的延长线上时,主回波加强;(6)天气尺度系统为后向发展雷暴提供了条件不稳定的大气层结和丰富的水汽,地面辐合线和冷池前沿阵风锋是产生新雷暴的主要抬升触发机制;适当的低层垂直风切变有利于新雷暴持续产生并加强;地形的阻挡使新回波源地在同一地点停滞,冷池阵风锋在低层风引导下沿地形向下游移动,新回波源地也随之移动。     

“09.11.10”石家庄特大暴雪中尺度风场分析

利用常规观测、雷达资料以及四维变分方法反演的风场资料,对2009年11月10-12日石家庄特大暴雪过程的形势场和中尺度风场结构进行了详细分析.从影响系统来看,此次特大暴雪过程分为两个阶段:回流降雪和西来槽降雪.回流降雪是特大暴雪的主要时段,此阶段西部山区降雪明显大于东部平原;而西来槽降雪阶段全区降雪比较均匀.由雷达反射率因子和径向速度可见:10日降雪具有对流性质,而且回波不断地自西部山区向石家庄市区移动,产生“列车效应”,造成市区及西部降雪强度较大;11-12日回波强度弱,降雪强度也较弱.分析雷达四维变分反演风场得到如下结论:(1)反演风场能够准确展现东风影响的时间和高度、西来槽影响的始末,对预报员定性外推降雪的强度起到非常好的参考作用.(2)低层水平反演风场上,存在一个比较窄的东风带,回波沿东风带自西向东移动,石家庄市区处于北到东北风的“回流墙”附近,东移回波在此堆积,移速减慢,影响时间较长;同时,市区附近存在风向性和风速性辐合,致使回波在石家庄附近加强或维持.(3)反演风场垂直剖面图上,东风回流降雪阶段,低层东风区上空存在一个“反气旋”,强回波位于“反气旋”所包围的范围.     

北方降雪与南方降雪的雷达回波特征对比分析

选取北京2012年11月3-4日暴雪和2008年1月28-29日江西南昌降雪进行雷达回波特征对比分析,结果显示:所选的南北降雪过程反射率因子和回波顶高特征差异不大,降雪的反射率因子都小于降水反射率因子,冷暖锋降雪锋前多为雨夹雪,锋后为降雪,反射率因子上有时能看到明显分界;回波顶高都在6 km以下,比较平整连续,南方降雪回波顶较北方降雪稍高;速度场上,一般高层和低层有风的切变,在降雪系统发展成熟阶段有明显的"牛眼"特征,当这一速度场结构破坏,降雪过程结束;雨夹雪过程在雷达组合反射率产品中容易观测到"零度层亮带",南方降雪出现"零度层亮带"的概率比北方降雪高,且出现的高度高一些。     

山东半岛一次暴雪过程的海岸锋三维结构特征

采用中尺度数值模式MM5对2005年12月山东半岛持续性降雪过程中的11～15日暴雪过程进行数值模拟试验,利用高分辨率的模拟结果分析海岸锋的发展过程和三维结构特征以及对强降雪的影响等.结果指出,海岸锋水平结构是偏北风和偏西风的气旋性切变;气流在海岸锋西北侧辐合上升,在东南侧辐散下沉,上升气流最高达700 hPa.海岸锋...     

一次暴风雪过程中的中尺度重力波特征及其影响

应用地面自动气象站观测资料、数字化多普勒天气雷达探测资料和WRFV2.2.1中尺度数值模拟资料,分析了中尺度重力波与基本气流的相互作用,以及重力波活动对暴雪和大风天气的重要影响。结果表明,在波导中传播的中尺度重力波能够与基本气流进行动量交换,使得对流层中上层4.5—8 km气层内的水平平均风速趋于均匀,形成斜穿整个对流层的饱和湿空气急流,即"湿急流"。在高空急流出口区激发的垂直向下传播的重力波,使基本气流的水平风速在垂直方向上出现了加速和减速的交替变化,水平风加速的气层,反射率增大;水平风减速的气层,反射率减小。随着波动下传及其随基本气流的移动,反射率回波强度沿高空风的方向(由西南向东北)出现周期性变化,回波带呈西北—东南走向,强回波中心之间为宽约40 km的弱回波区。重力波下传期间,当地面气压迅速下降时,东北风快速增长,风向有明显的改变,反射率强度开始减弱;气压脊线过后,反射率降低到最低点。地面大风中心出现在反射率回波强度周期性变化的地带,沿西南—东北方向间隔着分布。雷达探测表明,对流层低层风速在风向切变层上下边界对称相等,因此推测在重力波与切变层汇合的高度层存在垂直环流,由风切变层上下边界附近的西南气流和东北气流与受重力波影响形成的垂直方向上的上升和下沉气流共同组成。切变层上方的动量通过垂直环流的下沉支到达地面,强风中心对应着下沉气流,出现在降水回波开始减弱之际。     

辽东半岛2次高影响冷流降雪的对比分析

利用自动站、卫星、雷达和常规气象观测资料及NCEP 1°×1°再分析资料,对2013年11月27日和12月19日辽东半岛南部地区2次高影响冷流降雪过程的成因进行了对比分析。结果表明:2次冷流降雪均发生在横槽转竖的过程中;降雪落区均位于大连南部沿海暖水区域;降雪期间辽东半岛南部850 h Pa气温均降至-15℃,海气温差均超过17℃,多普勒雷达上显示为15~25 d BZ的积云,回波高度不超过3 km。但辽东半岛相对于高空槽的位置不同,其降雪期间环境场的动力、热力条件有所差异。辽东半岛位于高空槽前,其与山东半岛的西南气流相连获得较多的水汽;降雪期间,低层处于降温初期,能量锋和海岸锋锋生,中层的正涡度平流输送,增强了上升运动和水汽抬升,降雪强度大。辽东半岛位于高空槽后,低层已为冷中心,无锋生过程,受下沉气流控制,大气层结稳定,动力抬升条件较弱,降雪强度弱。     

泰安秋季强降雪形成机制分析

利用地面观测资料和MICAPS资料,分析了泰安3次秋季强降雪产生的天气形势、物理量及其演变特征,同时对欧洲中心数值预报的温度预报进行了检验。结果表明:泰安秋季强降雪发生的天气形势均为回流形势;雨雪转化时850hPa均有东南气流建立,当850hPa东南气流转为北西北气流、925hPa东北气流转为西北气流控制时,降雪趋于结束;强降雪发生时850~400hPa均有较强的上升运动,水汽辐合中心在800~850hPa;雨雪相变基本发生在08时和20时前后,欧洲中心数值预报850hPa温度预报≤-2℃可作为泰安秋季雨(雨夹雪)转为雪的温度指标。     

2011年贵州两次降雪天气过程的多普勒雷达产品特征分析

利用常规观测和新一代多普勒天气雷达回波资料对2011年1月17日至20日贵州省出现的两次降雪天气进行详细的特征分析。结果表明：贵州降雪回波强度一般〈30dBz,中心强度普遍在30-40dBz之间,反射率因子的分布梯度不大;但降雪过程中夹杂冰粒的时候,回波中心强度能达到50dBz。降雪回波的顶高一般在7km以下,其中顶高5-7km的情况占到60％左右,发展旺盛时回波顶高可达到8km以上。降雪回波径向速度的等值线比较密集,沿径向梯度变化大。“牛眼”状回波是降雪回波的一个典型特征,“牛眼”状回波正负速度中心值的大小与降雪量存在一定的正比关系。风廓线产品的近地面层风向对于预报降水类型有明显的指示意义,当风廓线产品上近地面1．5km高度的风向由东偏南转为东偏北时,地面冷平流取代暖平流,雨夹雪向纯雪转换,反之,暖平流取代冷平流,则是纯雪向雨夹雪转换,或者降雪减弱消失。     

黄土高原一次强对流天气的多普勒雷达回波特征分析

利用榆林多普勒雷达、FY-2卫星云图和地面观测资料对2006年9月20-21日发生在黄土高原一次强对流天气进行分析。结果表明：多普勒雷达反射率因子图上，低涡发展表现为3个阶段即发展、强盛和减弱消亡阶段；回波螺旋特征明显，强回波带呈螺旋状排列；最大反射率因子位于螺旋回波带的后部下方；螺旋状强回波带反射率因子整体自后向前减小，回波带中从外围到螺旋中心强回波由位于回波带移动方向的后侧边缘逐渐过渡到回波带前侧；冰雹和强降水天气时段对应着低层偏南急流；强回波带位于高层5．6km以上西北气流风速≥18m／s的前缘。     

利用单多普勒雷达资料做冷流暴雪的中尺度分析

基于单多普勒天气雷达资料采用EVAP方法反演风场, 并结合径向速度、 反射率因子、 自动气象站和探空风场等观测资料, 对2005年12月6～7日山东半岛一次冷流暴雪过程的中尺度特征进行了深入分析, 结果表明： (1)雷达回波呈狭窄带状, 移动缓慢近乎停滞, 径向速度上存在风向切变线, 烟台和威海的暴雪不同步是冷流暴雪的典型特征; (2)首次通过雷达反演证实了逆风区实际就是风场切变在径向速度图上的反映, 垂直各层水平风场存在中尺度切变线, 且与强回波带相对应, 切变线的位置决定暴雪的落区; (3)通过雷达反演风场和风廓线共同揭示出强降雪产生时对流层中层有西北风、 西南风和东北风三股气流, 明显的西南气流位于850～700 hPa, 表明冷流降雪过程并非传统认为的仅有西北冷平流, 而是不同气流辐合的结果; (4)对流层中层的西南暖平流为云的播种和反馈机制提供了有利的天气背景条件, 使得冷流降雪增强, 这在常规观测资料中无法看到。     

一次由海岸锋引发山东半岛暴雪过程的研究

2005年12月3～21日山东半岛发生了持续性强降雪。对降雪期间持续最长一次降雪过程（12月11～15日）的发生、发展机制进行了分析,结果表明：降雪前后从东北到山东对流层中层分别有冷涡和横槽存在。此次过程中对流层低层有冷空气入侵,属于层云降雪。700 hPa低槽是降雪的主要触发机制。中尺度海岸锋形成并维持较长时间,与海岸锋环流相伴随的上升运动对于降雪的局地增强有重要作用。渤海洋面是降雪期间水汽的主要源地,冷锋后部的强偏北风有利于将渤海的水汽输送到山东半岛上空。另外,对此次山东半岛海岸锋暴雪天气与2008年初南方准静止锋雨雪、冰冻天气的特点作了比较。     

我国强降雪气候特征及其变化

基于全国气象台站逐日地面降雪观测数据,对我国25°N以北不同气候区强降雪事件的地理分布和年内旬、月变化等气候特征进行分析,并探讨1961—2008年其时间序列演变特征,及1961—2008年和1981—2008年 (气候变暖后) 气候变化趋势。结果表明:强降雪量和强降雪日数在青藏高原东部、新疆和东北北部最多;强降雪强度高值中心出现在云南。东北北部、华北、西北、青藏高原东部强降雪事件多发生于初冬和初春,年内分布呈双峰型;新疆和黄淮地区年内分布呈单峰型,前者多发生在隆冬时节,后者多发生于晚冬;1961—2008年东北北部、新疆、青藏高原东部平均强降雪量和强降雪日数呈明显增加趋势;气候变暖后我国大部年强降雪量增多,强降雪日数增加,强降雪强度增强。     

南昌“6.29”短历时暴雨过程的成因及其中尺度特征

2022年6月26—29日长江中下游梅雨锋雨带南压减弱,29日江西降水却显著加强,北部出现了一条窄而强的暴雨带,南昌城区2 h降水超100 mm,最大小时降水量113.2 mm,引发严重内涝。利用常规观测、ERA5再分析、风云气象卫星和多普勒天气雷达等资料分析南昌城区此次短历时暴雨成因及中尺度特征和维持机制,结果表明：暴雨发生前江西850 hPa西南气流显著减弱,而水汽、能量却增加,28日08∶00—29日08∶00南昌露点温度、整层可降水量、总温度分别由23.5℃、57.5 mm、76℃上升至26℃、69 mm、81℃,有利于对流性强降水发生发展;高层持续强辐散、600—800 hPa干冷空气侵入、925—975 hPa边界层急流增强导致水汽在边界层强烈辐合等是暴雨主要成因;暴雨发生初期,赣东北对流回波具有明显后向传播特征,与赣西北东移回波在南昌合并快速发展,降水迅速增强,合并后强回波带南侧、西南侧不断有对流单体新生向东北方向移动汇入,造成强回波在南昌停滞少动;对流单体在冷池出流与环境大气的辐合线上新生,赣东北、赣西北辐合线分别位于对流带的西侧、东侧,两条辐合线移动方向相反在南昌地区...     

基于多普勒天气雷达产品的降雪及冻雨综合分析

利用常规观测资料、探空资料、多普勒雷达资料从天气背景、温度层结及雷达回波特征等方面对宁波2004-2008年的7次降雪过程进行综合分析。结果表明:中层西南气流、低层逆温、低层转偏北风及地面气温低于4 ℃是宁波降雪的必要条件, 西南气流的强弱与范围很大程度上决定降雪强度; 冻雨要求中低空存在高于0 ℃的融化层, 下垫面温度低于0 ℃, 降雪则要求冻结层厚度远大于融化层或者没有融化层; 降雪回波特征中, 回波强度一般低于30dBz, 与降雪量对应关系不明显, 水平和垂直反射率因子梯度小, 结构均匀, 一般谱宽小于4 m/ s, 回波顶高低于6000 m; 零度层亮带所在高度的降低、消失与雨雪转换时间基本吻合, 可以利用零度层亮带高度的变化来判断降水性质的转变; 600 hPa以下零速度线随高度的变化, 对雪止临近预报有一定的指示意义。     

三次雷暴导致的阵风锋过程分析

利用多普勒天气雷达资料和自动站资料对2012年5月16日江苏、6月9日京津冀地区以及7月10日河北的三次阵风锋过程进行综合分析。结果表明：持续下沉的冷空气形成雷暴高压是阵风锋产生的直接原因。雷暴高压形成过程中,一方面,下沉气流在较小区域内迅速堆积形成雷暴高压,另一方面,新旧单体不断更替,风暴内稳定的下沉气流使雷暴高压发展。雷暴高压内强辐散气流与环境空气形成阵风锋。随着雷暴高压的移动和增强,阵风锋向前移动和增强,当雷暴高压减弱,阵风锋也逐渐消亡。温度梯度与气压梯度越大,瞬时大风越强,阵风锋也越强。阵风锋产生的瞬时大风与窄带回波的强度值不一定成正比。中层径向辐合对阵风锋产生有提前预示作用,提前量为半小时左右,辐合持续时间越长,阵风锋生命史越长。