2009年11月10—12日陕西特大暴雪诊断分析

利用常规观测资料、NCEP再分析资料、FY-2C卫星资料,对2009年11月9—12日陕西大范围特大暴雪过程进行了诊断分析,结果表明:500 hPa短波槽、700、850 hPa切变线是这次暴雪的主要影响系统,中尺度对流云团是造成此次暴雪的直接原因。尺度分离的流场能清晰地分辨中尺度天气系统,强降水中心与中尺度对流云团和云顶亮温的冷中心有较好的对应。暴雪区发生在ζMPV1为正值中心的东侧,ζMPV2的负值区。湿斜压性的增强主要是由于抬升的暖气流偏南风与低空冷气流偏北风之间形成较强的风向垂直切变,同时暴雪区附近存在较大的▽θse所致。强降雪过程中垂直螺旋度正值区长轴始终与低层切变线走向一致,且位于切变线的东侧。     

2010年春季陕西中南部一次暴雪和雷暴天气的触发条件及中尺度分析

运用常规气象资料和FY-2C卫星云图TBB(云顶亮温)、多普勒雷达、NCEP等资料,对2010年4月13日晚到14日上午陕西中部暴雪以及陕南雷暴天气的特点、环境场条件和中尺度系统的演变进行对比分析。结果表明:强高空锋区和青藏高原东移的低槽是造成陕西关中北部暴雪及陕南南部雷暴的影响系统;700hPa西南风急流输送的水汽和不稳定能量,横切变上较强的风速、风向辐合产生强的上升运动是产生暴雪和雷暴的动力条件;动力强迫作用在这次雷暴、暴雪过程中起到重要作用,与高空锋区、高空急流及低空急流相联系的次级环流上升支是这次雷暴的触发机制之一;过程前期低层被冷空气控制,存在较明显的锋面逆温,逆温层之上的气块绝热上升获得浮力导致雷暴,说明这次过程存在着高架雷暴;暴雪过程存在着中尺度的地面辐合线,陕南南部雷暴天气是中-β尺度对流云团造成的。     

95.8暴雨过程中天气尺度和中尺度系统相互作用的数值模拟

本文依Ｂａｒｎｅｓ滤波原理，利用低通波场的连续性特征进行尺度分离，分析了暴雨过程中天气尺度系统和中尺度系统的作用，并用中尺度数值模式对该暴雨过程中天气尺度和中尺度系统的相互作用进行了数值模拟。     

利用尺度分离方法分析湖北省“98.7”暴雨

首先用Ｂａｒｎｅｓ方法从探空资料中分析出次天气尺度系统,再分析暴雨过程中次天气尺度系统与中尺度团发生,发展和消亡的关系。结果表明：中尺度云团与次天气尺度系统的关系比天气尺度系统更密切,由此揭示了天气尺度系统对强降水落区和大暴雨预测报的指示作用。     

新疆北部强降雪天气研究若干进展

总结了近50 a来新疆北部强降雪的主要研究成果,从大尺度环流背景、天气尺度和中尺度系统、水汽特征及地形对强降雪增幅作用等进行了分类概述。提出了待解决的问题:造成新疆北部强降雪的各种尺度系统和短期环流异常、变化规律及其相互作用;不同区域强降雪及暖区和冷锋暴雪的区别及地形对各区域暴雪作用;不同区域强降雪的水汽源汇结构、远距离接力输送和集中机制及高、中、低纬度水汽输送和循环异常状况;中尺度系统的特征及其发生、发展的物理机制。这些问题的研究对推进新疆暴雪短期和短时预报的发展,提高预报准确率,增强防灾减灾能力具有重要意义。     

新疆北部一次暖区与冷锋暴雪并存的天气过程分析

利用常规、高时空分辨率ECMWF资料、FY-2E红外云图及FNL资料,对比分析了2014年1月30~31日发生在新疆北部的暖区和冷锋暴雪天气成因。结果表明,汇合的南北两支锋区上东移的短波槽是此次过程的直接影响系统;西南低空急流带来大西洋上充沛的水汽;短波槽前,对流层低层及地面中尺度辐合系统与高空辐散叠置,为暴雪天气提供了强烈的上升运动。暖区暴雪发生在减压升温区,冷锋暴雪则相反;冷锋暴雪区具有较强的对流不稳定层结,而暖区暴雪区相对较弱;暖区暴雪区位于地形中尺度冷高压北部,正涡度区后侧、负涡度区前侧梯度最大的区域,而冷锋暴雪位于正涡度区。因地形作用在艾比湖附近形成的?中尺度冷高压是预报北疆暴雪开始和结束的一个新指标。     

两次早春暴雪过程的对比分析

利用常规资料、区域气象自动站、卫星云图、多普勒天气雷达和闪电定位资料等,对2010年和2011年山东早春出现的两次暴雪天气过程进行了对比分析,重点研究了暴雪的对流性和成因.结果表明,低涡(切变线)、低空急流、地面气旋(倒槽)等是暴雪的主要影响系统;高空和地面天气系统在时间和空间配置上的差异是造成暴雪对流性不同的关键因素.红外云图能很好地反映暴雪天气过程对流性的强弱;多普勒天气雷达可清楚地识别出两次过程的中尺度结构.南北对称的垂直速度对是早春暴雪的重要特征;对流层低层逆温层和暴雪前期爆发性增暖是造成“雷打雪”的重要因素;物理量诊断的对流不稳定存在与否是区别“雷打雪”和常规暴雪的重要标志;垂直风切变在“雷打雪”暴雪过程中发挥重要作用.     

一次湖北暴雪天气的诊断与模拟

利用NCEP GFS资料分析了2007年1月15—16日鄂东南地区降雪过程,对造成暴雪过程的天气系统发生、发展背景场进行分析。并利用中尺度数值天气模式WRF模拟了这次暴雪过程,探讨了其发生发展的机制。天气系统的背景分析表明,这次暴雪过程主要是受700 hPa西南急流和地面冷空气的共同影响而产生的,降水过程与西南急流的变化密切联系。WRF模式较好地再现了此次暴雪的过程。模拟结果表明西南急流的减弱和移出,对应着降雪的开始和停止;在西南急流的左侧,由于低层涡度的增加,使低空辐合、高空辐散,在连续性原理和动力机制约束下导致上升运动的加强是该次暴雪的形成机制。模式结果说明,产生暴雪的上升运动要远小于产生暴雨的上升运动,且在暴雪过程中,中层为上升运动,近地层和高层伴随着下沉运动。     

2008年初江苏暴雪天气的模拟分析

利用常规探测资料,分析2008年1月27—28日淮河以南的区域性暴雪天气过程发现:暴雪发生在巴尔喀什湖阻塞高压东侧不断补充南下的冷空气与低空的西南急流输送的暖湿空气相结合的背景条件下,中低层的气旋式环流及其东侧的暖式切变线是暴雪天气的主要影响系统。PSU/NCAR非静力原始方程中尺度模式MM5V3.6较好地模拟了暴雪过程。高分辨率的数值模拟资料显示:水汽通量散度和垂直运动的特征揭示了700 hPa以上的中层的大气运动是暴雪发生的关键;整层的气温均在0℃以下,为降雪提供了充分的气温条件。通过对位涡、湿位涡的诊断发现,冷空气由中层自北向南向低层楔入,导致暖湿气流加强了的垂直运动沿冷空气垫倾斜上升产生对称不稳定,中尺度的对称不稳定是这次暴雪天气的物理机制。     

乌鲁木齐暴雪天气的环流配置及中尺度系统特征

乌鲁木齐暴雪在天山北坡暴雪天气中强度更强、频次更高,具有较好的代表性,本文选取近些年来乌鲁木齐最强的3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中尺度天气系统对比分析。结果显示:乌鲁木齐暴雪出现在经向环流转纬向或环流经向度减弱的大尺度环流背景下,主导系统欧洲高压脊东南衰退过程中乌拉尔山低槽东南下,均存在南支低值系统配合,暴雪均出现在500 hPa槽前西南急流前部、700～850 hPa西北急流前部和300 hPa高空急流右侧的风速辐合区内,给出暴雪环流形势和高低空天气系统的三维空间结构和天气模型。乌鲁木齐暴雪天气发生时雷达回波图像显示,中低层均有风场辐合,回波强度和中低层风场辐合越强,回波顶高越高,降雪强度越大。3场暴雪均出现在卫星云图中尺度云团边缘云顶黑体亮温TBB等值线梯度最大处附近,TBB等值线梯度越大,降雪越强。最强降雪发生前的4～6 h,中低层4 000 m以下上升运动明显增强,700 hPa以下低层上升运动增强可作为强降雪出现的预示指标。     

一次中天山暴雨天气的诊断分析

利用常规气象资料、T213物理量、风云2c红外云图及多普勒雷达探测资料,对2008年7月25日17时-26日08时发生在中天山的暴雨天气过程进行了特征分析。结果表明：此次暴雨过程由天气尺度的冷锋暴雨云团造成,暴雨落区出现在高空西南急流轴南侧,各测站的短时强降水由冷锋暴雨云团中的中尺度雨团所致。     

Diagnostic study on the structural characteristics of a typical mei-yu front system and its maintenance mechanism

In this paper, a typical mei-yu front process with heavy rainfall from June 12 to 15 in 1998 is analyzed. The results show that the mei-yu front is a front system which consists of an iso-θe dense area with strong horizontal gradient, a deep-convective cloud tower band, a passageway transporting warm and moist air flow from the summer monsoon surge in the mid and low levels to the south of the mei-yu front,and a migrating synoptic scale trough to the north of the mei-yu front, which transports cold and dry air southward in the mid and upper levels. The maintenance of the mei-yu front is realized by: (1) is a positive feedback between the moist physical process enhancing frontogenesis and the development of the strong convective system in front of the mei-yu front; (2) the sustaining system to the north of the mei-yu front which is a migrating synoptic scale trough transporting cold and dry air to the mei-yu front and positive vorticity to the mesoscale system in front of the mei-yu front.     

内蒙古东北部一次致灾大到暴雪天气分析

应用基本观测资料及NCEP再分析资料,对一次漏报的内蒙古东北地区致灾大到暴雪天气进行了诊断分析。结果表明:本次大暴雪天气过程与内蒙古大雪、暴雪天气学概念模型有所不同,没有强劲的水汽输送建立,垂直上升运动大值区集中在850～500 hPa层,强降雪呈现时间短、强度大、范围小、灾害严重的中尺度特点。这次过程中,850 hPa有很强的暖平流配合500 hPa西南气流中弱冷平流,对流层中低层温度平流随高度减小,有利于对流层中低层的不稳定层结的建立;地面副冷锋与气旋合并加强,850 hPa中尺度低涡强烈发展,加强了对流层低层的辐合上升运动,触发不稳定能量释放是强降雪形成的主要原因。边界层"冷垫"作用对强降雪有一定的增幅。     

山东半岛冷流暴雪雷达回波特征

利用烟台多普勒雷达资料,结合天气形势,对2005年12月3-7日和2008年12月3-6日山东半岛北部的冷流暴雪过程进行了分析研究。结果表明：东北冷涡造成强冷空气频繁,在对流层低层山东半岛存在强冷平流,海面温度和低层大气温度的较大温差造成了低层大气不稳定;渤海和黄海北部海区为降水提供了丰富的水汽;冷流暴雪产生在对流层低...     

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...     

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。     

使用不同的天气尺度初值作强对流暴雨预报的差别及其原因

分别用暴雨开始前和暴雨刚开始两个探空时次的天气尺度初值场作1982年6月19～20日鄂东特大暴雨过程的中尺度模拟预报.前者相当成功,后者完全失败.探究其原因说明中尺度数值预报可以用天气尺度初始场的一个重要条件是模式初始时刻在关注的区域及其附近不存在即将造成或已经造成强降水的强中尺度扰动.如若不然,则可能由于模式起转(Spinup)的延误,实际存在的中尺度扰动对天气尺度变化的强大反馈作用不能体现,会使天气尺度的预报从一开始就显著歧离实际,其带来的结果不是中尺度时、空细节的预报误差,而是全区域性的预报失败.这个试验还进一步证实伴随暴雨的强非绝热反馈作用是暖切变型梅雨锋发展和准静止持续乃至周边区域形势维持的最重要的直接因子.     

海陆风环流在天津2009年9月26日局地暴雨过程中的作用

利用常规天气资料、地面加密自动站资料、天津中尺度模式产品资料以及卫星云图和多普勒雷达等资料,对2009年9月26日出现在天津地区的局地暴雨过程进行天气学、动力学诊断分析和中尺度分析.结果表明,本次暴雨的天气尺度主要的影响系统是500 hPa高空槽,中尺度系统是由海陆风环流形成的地面中尺度辐合线.降水前天津市具有较好的热力不稳定条件,较好的能量储备,有利的动力条件,一定量级的水汽辐合,边界层的东风将渤海的水汽输送至天津市,是本次过程的主要水汽来源.天气尺度的积云对流与海风锋的碰撞触发不稳定能量的释放,引发第一阶段的强降水,边界层东风急流再度加强所产生的抬升效应引发第二阶段的降水.中尺度切变线通过提供带状辐合上升运动起着胚胎和组织积云对流的作用,使得降水回波和对流云团沿中尺度切变线发展、加强和移动,产生了明显的列车效应,导致了这场历史罕见的秋季局部暴雨过程,也充分凸显出海陆风环流对本次暴雨的重要作用.     

Characteristics of Radar Echo Parameters and Microphysical Structure Simulation of a Short-Time Heavy Precipitation Supercell

By using the conventional observations, radar data, NCEP/NCAR FNL 1o×1o reanalysis data and numerical simulation data and with the construction and calculation of radar echo parameters, this paper presents the structural characteristics and physical processes of a short-time heavy precipitation supercell that occurred in the squall line process in Shanxi Province on 24 June 2020. The results show that this squall line event occurred in front of a surface cold front, combined with infiltration of low-level cold air and continuous increase of near-surface humidity in the afternoon. The surface mesoscale convergence line and mesoscale dew point front contributed to the development and systemization of the squall line by a large degree. The short-time extremely heavy precipitation in Pingshun County was caused by the development of a supercell from thunderstorm cells on the front side of the squall line. The characteristics of sharp increase in vertical integral liquid water content, persistent increase in reflectivity factor and continuous rise in the echo top height appeared about 23 min earlier than the severe precipitation, which has qualitative indicating significance for the nowcasting of short-time heavy precipitation. A quantitative analysis of the radar echo parameters suggests that the “sudden drop”of FV40 was a precursor signal of cells’coalescence and rapid development to the mature stage. The areal change of the echo core at the 6 km height was highly subject to the merging and developing of cells, the rapid change of hydrometeor particles in clouds and the precipitation intensity. Changes in the cross-sectional area of convective cells at different heights can indirectly reflect the changes of liquid particles and ice particles in clouds, which is indicatively meaningful for predicting the coalescing and developing-to-maturing of cells and heavy precipitation 30-45 min earlier. A comprehensive echo parameter prediction model constructed by the random forest principle can predict the magnitude of short-time heavy precipitation 40-50 min in advance. Numerical simulation reveals that large amounts of water vapor existed in the near-surface atmosphere, and that the cells rapidly obtained moisture from the ambient atmosphere and developed rapidly through maternal feeding. The cold cloud zone was narrow, upright and had a high stretch height. The upward motion in clouds was strong and deep, and very rich in liquid water content. The graupel particles had a large vertical distribution range, the coexistence area of graupel and snow was large, the height of raindrops was close to the surface with a wide horizontal scale, and the precipitation efficiency was high. These may be the important elements responsible for the occurrence of the short-time heavy precipitation that exceeded historical extreme values. On the basis of the above analyses, a comprehensive parameter (CP) prediction model is worked out, which can estimate the developing trend of supercells and the intensity of short-time heavy precipitation about 1 h in advance.     

北京海坨山区低槽降雪云系演变特征的观测研究

2019年2月14日在北京海坨山地区出现了一次由低槽云系产成的降雪过程。利用飞机、Ka波段云雷达、微波辐射计、降水粒子谱仪、雪晶显微观测仪等协同观测数据集,分析了此次降雪过程的天气形势、中尺度和微观结构的演变特征。协同观测显示:（1）降雪过程由高空低槽和地面倒槽槽前西南暖湿气流与低层东风回流干冷偏东风共同影响形成,西南风厚度和强度与地面降雪量以及降雪粒子数浓度成正相关。（2）降雪云系为冰云,地面降雪形状主要为片状、枝状和柱状单晶体,冰雪晶的凝华-聚并增长是降雪的主要形成机制。（3）大量枝状雪花的攀附现象出现在地形云爬升阶段,即低层东风回流减弱,转由倒槽槽前西南暖湿气流控制。（4）过冷水的出现与地形抬升有关,地形云爬升期间存在人工增雪潜力。