中国冰冻日数的气候及变化特征分析

利用1954～2009年中国台站雨凇和雾凇日数统计分析了中国冰冻日数的气候及变化特征.中国的冰冻主要出现在新疆、西北东部、内蒙古东部、东北、华北、淮河流域及江南一带,年均冰冻日数一般有1～5天,5天以上的重冰区主要分布在新疆北部、陕西南部、东北中部、华北东部、秦岭、云南东北部、贵州等地.雨凇大都出现在我国南方地区,而雾...     

中国冰冻天气中Ramer算法参数化方案的改进及模拟

冰冻天气引起的电线覆冰灾害对国民经济的影响越来越严重。利用1995—2017年全国1276个站点的地面观测资料分析了雨凇和雾凇的时空分布特征,将我国冰冻区域大体分为两个区,雨凇区主要在南方的云贵高原以及湖南、江西等地,而雾凇区则主要在北方的河南北部至华北地区、新疆北疆及东北平原,且冰冻天气主要出现在冬季,其中1月最多。在获得了适宜雨凇和雾凇出现的各气象要素阈值的基础上,对Ramer算法进行了改进,并使用"配料法"对雾凇区进行预报,通过实际个例的模拟与观测对比,发现改进的方案较原Ramer方案的空报率由0.60大幅下降至0.31,TS评分由0.37大幅提升至0.58,预报准确率有很大的提升,而"配料法"模拟的雾凇发生范围与观测具有极高的一致性,表明该方法对雾凇天气预报有较高的能力,为探索冰冻天气预测提供了新的途径。     

河北省输电线路冰害的气象要素时空分布特征

冰害是电网的主要气象灾害之一,电线积冰与雾凇和雨凇密切相关。利用1980—2009年河北省142个气象观测站的雾凇、雨凇日数和20个气象站的电线积冰、相对湿度、气温、风速及站点海拔高度,以及近年来输电线路冰害事故和附近区域站同期气温、相对湿度、风速等资料,采用逐步回归等统计分析方法,对雾凇、雨凇和电线积冰的时空分布特征、冰害与气象要素的关系进行分析,并构建电线积冰的逐步回归预报模型。结果表明:1980—2009年,河北省雾凇和电线积冰日数均呈现先升后降的阶段性变化特征,1980年代末至1990年代中期为一高峰期,而雨凇日数年变化特征不明显;在空间上,雾凇、雨凇多出现在平原地区,雨凇中心比雾凇中心更偏东。电线积冰与雾凇、雨凇以及站点海拔高度密切相关,相关系数分别为0.988 5、0.760 6、-0.601 8,但仅雾凇日数和站点海拔高度被引入电线积冰日数预报方程。对河北省电线线路冰害事故分析发现,当气温低于3℃时,导线可能出现舞动;导线舞动或冰闪时的相对湿度都在60%以上,舞动时风速大于5 m·s~(-1)。     

近50年中国大范围持续性冰冻天气过程的变化特征

定义了一种大范围持续性冰冻、雨凇和雾凇天气过程的识别方法,并基于该方法识别出了1954-2009年中国60个大范围持续性冰冻天气过程、28个大范围持续性雾凇天气过程和19个大范围持续性雨凇天气过程。雾凇天气过程主要出现在中国北方地区;而雨凇天气过程集中在江南一带。大范围持续性冰冻、雨凇、雾凇天气过程均在20世纪80年代末期以后出现了突变减少,在90年代初至21世纪初几乎没有出现该类过程。气候变暖可能是大范围持续性冰冻天气过程减少的重要原因。受气温升高影响,中国冰冻天气过程的持续性减弱、影响范围缩小,导致大范围持续性冰冻天气过程出现的频次减少,易于出现持续时间更短、影响范围更小的过程。     

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。     

中国雨凇的时空变化

基于1954—2017年中国2426个台站的日雨凇资料分析了中国雨凇日数的气候特征和变化特征。中国的雨凇主要出现在新疆和中国的103°E以东地区,主要区域有三个,分别是陕甘宁三省(区)交界、河南—湖北东部、江西—湖南—贵州—云贵川交界,其中第三个区域范围最大、雨凇日数最多,平均每年单站可达5～50 d,海拔3 047 m的峨眉山雨凇日数(128 d)为全国最多。黄河以南的雨凇区域内,海拔1000 m以上站点雨凇日数易多,峨眉山、南岳、威宁、庐山是我国雨凇日数最多的几个站。我国雨凇基本出现在9月至次年5月,最早出现最晚结束的区域在天山山脉、陕甘宁交界、云贵川交界站点。从范围大小、日数上均以江西—湖南—贵州—云贵川交界区域突出,该区域雨凇日数在出现时段内呈主峰型分布,出现时间主要集中在隆冬季节冷空气最活跃的1月中旬到2月上旬。三个主雨凇区的雨凇开始和结束日期无明显年代际差异,而日雨凇概率有明显的年代际变化特征,1961—2016年期间的前26年明显高于后30年。1961—2016年全国雨凇日数整体呈减少趋势,1990年后除贵州—湖南主雨凇区外,雨凇范围明显减小。     

黄山光明顶雪,雨凇和雾凇的气候特征研究

本文用黄山1956—1996年气象资料,比较详细地分析讨论黄山雪、雨凇和雾凇的气候特征,结果表明：（1）年降雪日数、雨凇日数和雾凇日数均为一多波振动的时间演变规律,年际变化具有阶段性,并存在准12年周期的低频振荡。（2）10月到次年5月都有降雪、积雪、雨凇和雾凇出现,冬季出现日数最多;3月比冬季略少,但雨凇日数多于12月．（3）降雪最早初日为9月17日,最迟终日5月26日;积雪、雨凇和雾凇最早初日在10月,最迟终日在5月上、中旬。（4）日最大纯降雪量为30．0mm,出现在3月中旬;电线积冰量大重量为12148g／m,出现在12月。（5）雨凇保持阶段的气温在-4．5—0．8℃之间,比雾凇和雨雾凇高,次数按风向分布也无明显差异;雾凇和雨雾凇在NW风向附近次数最多。     

近50年江西省雨凇过程气候特征分析

基于江西省83个常规气象站近50年雨凇观测资料,分析了江西省雨凇天气的时空分布规律。利用Gumbel分布函数,对全省历年雨凇过程的持续时间、影响范围和年雨凇天数等时间序列进行了重现期分析,并对2008年初江西省出现的持续低温雨雪冰冻天气进行了定量的分析评估。结果表明：①江西省雨凇主要出现在冬季,以2月为最多,春、秋季在高海拔站偶有发生;②全省雨凇发生概率以中部和北部鄱阳湖北段沿岸最多,赣东北、赣西北和赣南最少,山区多于平原和丘陵;③2008年初江西省出现的低温雨雪冰冻天气主要致灾因子是大范围、长时间的雨凇天气,其影响范围、持续时间之长均创近50年之最,雨凇过程持续天数之长超过100年一遇,影响范围之广超过30年一遇。     

1951—2005年中国大陆霾的时空变化

霾的出现有重要的空气质量指示意义.而雾的记录,有明确的天气指示意义.由于经济规模的迅速扩大和城市化进程的加快,中国大陆都市霾天气日趋严重.利用1951-2005年中国大陆743个地面气象站资料分析中国大陆霾的长期变化趋势,结果表明:霾的地理分布特点是,从1956年到1980年中国霾日都比较少,仅四川盆地和新疆南部超过50天;20世纪80年代以后中国霾日明显增加,到21世纪大陆东部大部分地区几乎都超过100天,其中大城市区域超过150天,与经济活动密切相关.霾日排在前10位的依次是沈阳、河北邢台、重庆市区、辽宁本溪、西安、成都、四川遂宁、湖北老河口、新疆和田、且末、民丰、四川内江,主要集中在辽宁中部、四川盆地、华北平原和关中平原地区,以及受沙尘暴影响较多的南疆地区.就中国大陆而言,12和1月霾天气日数明显偏多,2个月霾日数的总和达到了全年的30%;9月霾天气日数最少,约占全年的5%.具有藕日增加变化趋势的站点主要分布在中国的东部和南部,包括华北、黄淮、江淮、江南、江汉、华南以及西南地区东部,是中同东部一些经济和工业比较发达的地区.具有霾日减少变化趋势的站点主要分布在东北、内蒙古和西北地区东部.这些地方的经济和工业水平相对滞后,东北地区作为老工业基地,但近年来工业结构的调整和环境治理的改善使当地的霾日数逐渐减少.     

浑善达克沙地沙尘暴气候特征分析

利用浑善达克沙地11个站点1961～2000年扬沙和沙尘暴的观测资料,分析研究该地区沙尘暴天气的气候学特征,包括其地理分布、季节变化、年际和年代际变化等时空分布特征.结果表明,近40年来,浑善达克沙地东部沙尘暴出现日数在减少,而浑善达克沙地西部地区沙尘暴出现日数呈波动增加态势.沙尘暴出现日数的变化是特定气候变化的反映,同时下垫面条件的持续恶化是造成浑善达克沙地西部沙尘暴天气持续增加的重要原因.     

1961-2010年浙江省冰冻灾害时空特征及其与气象条件的关系

利用1961-2010年浙江省68个站冰冻灾害资料及气温、风速和相对湿度等观测资料,采用线性趋势分析、小波分析和相关分析等方法,统计分析1961-2010年浙江省冰冻灾害时空分布特征,在此基础上分析易引起浙江省冰冻灾害发生的气象条件。结果表明：在时间变化上,1961-2010年浙江省年平均冰冻日数呈显著减少趋势,并在20世纪80年代末发生突变减少;浙江省冰冻灾害主要发生在12月至次年2月,其中1月发生最多。在空间分布上,浙江省冰冻日数由西北向东南递减,且在浙江省中北部地区呈舌状分布;对于同纬度地区,天目山附近和浙江省北部的丘陵一带冰冻日数较多,而金衢盆地的冰冻日数相对较少。冰冻日数与最低气温相关最显著,当最低气温为-2 ℃左右,风速≤4.0 m·s^-1,相对湿度为80%左右时,易引起浙江省冰冻灾害发生。     

湖南冻雨预报关键技术指标及应用

利用1951~2009年冬季湖南探空和地面观测资料,对湖南冻雨时空分布、过程发生频次、过程持续日数及冻雨的各层气温统计分布特征进行了统计分析,并通过研究提炼了湖南冬季冻雨预报技术指标和空间概念模型。检验和预报应用表明:厚度因子比温度因子判据TS评分高,而厚度与温度因子混合判据评分更高;冻雨预报判据指标结合南方冻雨大气环流空间概念模型在2013年1月湘中以南冻雨过程预报业务应用中,预报效果较好。     

阿克苏地区枣树冻害类型及主要气象因子的影响分析

根据阿克苏地区红枣不同时期低温冻害的情况,确定了红枣冻害的3种类型。在阿克苏地区10个气象站的冬季逐日气象资料和近年来枣树冻害资料的基础上,分析了气象因子对枣树冻害的不同影响。结果显示,阿克苏地区枣树冻害分布具有区域差异性,地区东部的枣树冻害严重、频次更高。枣树冻害主要与短时间的剧烈降温、低温长时间维持、高湿环境以及稳定积雪等气象因子关系密切,低温强度和低温持续时间是冻害发生的关键因子。     

2016年12月克拉玛依一次罕见冻雨天气过程分析

本文对2016年12月4-5日新疆克拉玛依市出现历史罕见的冻雨天气过程,通过实况观测资料的综合分析,并利用WRF区域模式进行数值模拟,分析冻雨形成的环流形势、风场、大气层结以及冻雨区云系。结果表明,大尺度环流形势为西风带上弱波动东移,配合中低层西南急流,以及冷暖气团交汇,为冻雨的形成提供了必要的天气尺度条件。本次冻雨的形成机制为融化机制,水汽输送层主要位于冰晶层,水汽受冰晶效应充分凝结后再在暖层融化,落入冷层迅速冷却为冰粒或过冷却雨滴。逆温层是冻雨发生的主要条件,并且随着逆温层减弱,降水物的相态也从冰粒转为过冷却水。本次冻雨过程与南方冻雨不同的是,克拉玛依上空在降水前期就存在强逆温,并且在冻雨发生前逆温层出现减弱再加强的变化。     

我国冬季冻雨和冰粒天气的形成机制及预报着眼点

利用探空和地面观测资料,通过对2001年冬季至2010年冬季我国不同区域（分为4个区域：北方、江南、华南、西南）的冻雨和冰粒天气形成的物理过程进行分析发现：（1）除北方区域外,我国其他区域的冻雨主要以暖雨机制为主。北方区域的融化类冻雨比例也仅为39％,但纬度越高,出现融化类冻雨的几率高于上述比例。暖层出现是冻雨天气的重要特征,但暖层作用主要是输送水汽和维持锋面系统,以保证降水的发生和持续,低层及地面气温普遍低于0℃可能是最重要的原因。（2）我国冰粒天气的形成机制主要以融化机制为主。冰粒天气的云顶高度普遍高于冻雨天气。冰粒天气的暖层厚度和强度均小于冻雨天气,这主要是由于弱暖层只是部分融化冰晶和雪花,使其重新冻结成为可能。冰粒天气的700hPa风速值普遍小于冻雨天气,这一方面说明冰粒天气对水汽输送条件要低一些,另一方面也反映了冰粒天气暖层较弱的特点。（3）云顶高度、暖层强度和厚度、低层冷层温度露点差、700hPa风速以及地面气温是甄别冻雨和冰粒天气的特征量,但不同区域,这些特征量的有效性不一样。西南区域冻雨和冰粒天气的主要差别在地面气温,其他特征量或差别不明显,或代表性不足,只可以作为辅助判断的因子。     

湖北省2008年初低温雨雪冰冻灾害气象预报服务总结和反思

对湖北省2008年初低温雨雪冰冻灾害气象预报服务从组织落实、及时启动应急预案、加强决策气象服务针对性、努力提高气象服务覆盖面和部门联动等五个方面进行了总结,反思了低温雨雪冰冻灾害气象预报服务中存在的问题,对进一步强化气象防灾减灾工作提出了建议。     

2011年冬季贵州低温雨雪冰冻天气的成因分析

利用常规观测资料和NCEP 1°×1°及2.5°×2.5°格点再分析资料,对贵州2011年初的低温雨雪冰冻过程的天气成因进行了初步分析。结果表明：东亚地区500 hPa高度距平场＂北高南低＂分布以及中高纬阻塞高压的稳定维持,有利于引导冷空气频繁南下影响贵州,是持续低温的主要原因。滇黔准静止锋也是重要的影响系统,它的长期存在有利于阴雨天气维持;而大范围的冻雨（雪）天气则是伴随着东移的南支槽以及向上伸展的水汽辐合。由于西太平洋副高较弱和中亚地区低值系统不活跃,没有稳定持续的水汽向贵州输送,所以过程表现出短暂的间歇性,尤其是距离滇黔准静止锋区相对较远的贵州东部地区,受灾程度远不如2008年严重。因为有偏北路径的冷空气入侵,贵州中西部地区冰冻强度超过2008年;垂直结构的差异是影响范围最大强度最强的两次过程（第1和第4次）降水相态不同的重要原因;冰冻的形成与增长是多种气象因子综合影响的结果,在一定的降水条件下,日平均气温是影响冰冻强度的重要因子。     

The influence of freezing drizzle on wire icing during freezing fog events

Both direct and indirect effects of freezing drizzle on ice accretion were analyzed for ten freezing drizzle events during a comprehensive ice thickness, fog, and precipitation observation campaign carried out during the winter of 2008 and 2009 at Enshi Radar Station (3017'N, 10916'E), Hubei Province, China. The growth rate of ice thickness was 0.85 mm h－1 during the freezing drizzle period, while the rate was only 0.4 mm h－1 without sleet and freezing drizzle. The rain intensity, liquid water content (LWC), and diameter of freezing drizzle stayed at low values. The development of microphysical properties of fog was suppressed in the freezing drizzle period. A threshold diameter (Dc) was proposed to estimate the inuence of freezing drizzle on different size ranges of fog droplets. Fog droplets with a diameter less thanDc would be affected slightly by freezing drizzle, while larger fog droplets would be affected signicantly. Dc had a correlation with the average rain intensity, with a correlation coefficient of 0.78. The relationships among the microphysical properties of fog droplets were all positive when the effect of freezing drizzle was weak, while they became poor positive correlations, or even negative correlations during freezing drizzle period. The direct contribution of freezing drizzle to ice thickness was about 14.5%. Considering both the direct and indirect effects, we suggest that freezing drizzle could act as a catalyst causing serious icing conditions.     

河南省焦作市持续冰雪低温天气气候特征及其预报

本文采用焦作市建站50年来的气象资料,统计分析了焦作持续冰雪低温天气过程的气象要素及气候变化特征。利用NCEP再分析资料计算出了焦作建站50年以来的8次10d以上持续冰雪低温天气过程的500hPa平均位势高度和距平场,总结出发生低温冰冻灾害的大气环流分布特征;通过分析500hPa侯平均场大气长波、超长波演变,发现“拉尼娜”事件下必须高度关注低温雨雪冰冻过程的预测。     

A Preliminary Analysis of Features and Causes of the Snow Storm Event over the Southern Areas of China in January 2008

Four successive freezing rain/heavy snowfall processes occurred in the southern part of China from 11 January to 2 February 2008 （named ＂0801 Southern Snow Disaster＂ hereafter）, during which a large-scale blocking circulation lasted for a long time over the mid-high latitudes of the Euro-Asian continent. This severe event is featured with a broad spatial scale, strong intensity, long duration, and serious damage. During the event, the blocking situation in the mid-high latitudes maintained quasi-sationary, but weather systems in the lower latitudes were active. Abundant water vapor was supplied, and favorable weather conditions for ice storms were formed over the large areas across the southern part of China. The results in this paper demonstrate that the significant factors responsible for the abnormal atmospheric circulation and this severe event include： 1） the very active Arctic Oscillation （AO）, which helped the permanent maintenance of the planetary-scale waves; 2） the continuous transfer of negative vorticity from the upstream region around 50°E into the blocking area, which caused the blocking situation reinforced repeatedly and sustained for a long time; and 3） the active air currents south of the Tibetan Plateau, which ensured abundant moisture supply to the southern areas of China. The 0801 Southern Snow Disaster was accompanied by extremely severe icing. In this paper, the data from Cloud-Profile Radar onboard the satellite CloudSat are used to study the dynamic and microphysical features of this event. The results show that there existed a melting layer between 2 and 4 km, and ice particles could be found above this layer and in the layer near the ground surface. Surface temperature kept between -4℃ and 0℃ with relative humidity over 90%, which provided the descending supercooled waterdrops with favorable synoptic and physical conditions to form glaze and ice at the surface via freezing, deposition and/or accretion. Causes of the event might be, as a whole, traced back to the planetary-scale systems. The study on the polar vortex anomaly in this paper reveals that changes in the polar vortex in the stratosphere preceded those in the troposphere, especially in early December 2007, while the intensification of the polar vortex in the troposphere delayed dramatically until middle January and early February of 2008. This implies that changes in the polar vortex in the stratosphere may be a precursor of the ensuing severe event and a meaningful clue for extended forecasts of such a disaster.