2015年内蒙古东北部一次大到暴雪天气诊断分析

文章利用常规观测资料和NCEP1°×1°逐6h再分析资料,对2015年4月4—5日发生在内蒙古东北部的大到暴雪天气过程进行诊断分析。结果表明:(1)大到暴雪天气过程的主要环流背景条件是乌拉尔山阻塞高压和鄂霍次克海冷涡,而低空急流、切变线、地面气旋是大到暴雪的主要触发机制;(2)高低层散度的有利配置及高低空急流的耦合作用是该次过程的动力原因;(3)充足的水汽条件和不稳定能量的积累以及高空西风急流、低层南风急流和东风急流的共同作用是该次暴雪产生的根本原因;(4)近地面东风的加强,促进了低层的辐合或抬升,有助于垂直风切变加强和上升运动发展,对降水的加强有指示意义。     

一次伴随强沙尘暴天气飑线的多普勒雷达回波特征

利用斯一代天气雷达和T213数值预报产品资料对2005年4月1日发生在内蒙古中部偏南地区的一次局地强沙尘暴和雷雨大风天气过程进行了连续的监测和分析。诊断分析表明：局地强沙尘暴发生前，动力、热力场条件和系统结构有利于强对流天气的发生发展，沙尘暴发生区域，低层散度的辐合中心和垂直运动的上升中心有很好的对应关系，并与雷达资料的逆风区相对应。物理量场的强度达到甚至超过了当地暴雨或强对流天气的强度，而在沙尘暴发生区域上空整层的相对湿度均特小，低层尤为干燥。进一步结合新一代天气雷达的探测结果，在对雷达回波逆风区沿入流方向（SWNW）的空间剖面分析表明，沙尘暴区域的低层850hPa有强辐合中心，高层存在辐散中心，700hPa附近存在强上升中心，且上升高度一直达到350hPa附近。局地强沙尘暴和强风主要是雷暴内中-γ尺度系统强的辐合旋转造成的，反射率最大区与正负速度最大区接近或重叠，并由正速度区过渡到负速度区，产生了强烈的风切变，使中-γ尺度系统的辐合旋转加强，加之低层较强的垂直运动，造成了局地强沙尘暴天气。沙尘暴区域以外的强风是雷暴系统外部产生的，其最大风速出现在弓形回波突出的部位、出流回波区域及径向速度图上速度模糊区域，而强沙尘暴天气却出现在中-γ尺度的逆风区中。     

温度平流在沙尘暴和大风天气预报中的差异分析

针对内蒙古沙尘暴天气中大气层结稳定度问题,选取了内蒙古强沙尘暴、大风(以大风为主部分地区伴有扬沙天气)两种天气过程,对冷空气活动的温度平流空间分布特征进行对比分析。分析结果表明:沙尘暴、大风天气都有较强的冷平流活动,但强冷平流的垂直分布明显不同,其对大气层结稳定度、温度垂直廓线、垂直运动分布有明显影响。沙尘暴天气强冷平流中心位于较高的700~600 hPa层次,其与近地层弱冷平流叠加,形成高低层温度平流差异,使得垂直气温直减率加大并保持这一趋势,形成有利于沙尘暴发生的深厚不稳定层结条件,在低层扰动的触发下形成干对流风暴,能量交换不稳定能量释放,使该层大气趋于中性层结即混合层,混合层是能量交换的一个平衡态;大风天气强冷平流中心位于较低的850 hPa以下层次,不利于形成不稳定层结条件。沙尘暴扬起的高度就是混合层厚度,比强冷平流中心位置高出150 hPa左右,强度达到—45×10~(-3)℃·s~(-1)以上的强冷平流中心在700~600 hPa层次时,混合层厚度可达到500 hPa以上层次,这一强度的沙尘暴天气可以影响到我国江南沿海地区。     

呼伦贝尔市2016年3月31日-4月2日暴雪过程天气学特征研究

利用常规观测资料及NCEP 1.0°×1.0°再分析资料,对2016年3月31日至4月2日发生于呼伦贝尔市的一次暴雪天气过程的环流形势、成因机制进行分析,以期总结出此次暴雪的特殊之处,为今后的暴雪天气预报提供可参考的经验。从天气学角度详细地分析此次暴雪过程的高低空影响系统的生消演变,特别对产生极端降水的水汽输送条件、水汽辐合情况、局地水汽聚集以及垂直运动情况进行详尽的分析。研究结果表明：此次暴雪天气过程是由短波扰动叠加低空锋区,导致斜压有效位能释放转变为扰动动能,并促使扰动发展加深为大型涡动而产生;水汽通量分布形态在一定程度上决定了水汽输送效果,“均匀狭长”的分布形态具有更高的水汽输送效率;涡度差动平流与温度平流表明动力因子与热力因子在本次过程中对垂直运动均有显著贡献,而水平散度作为直接反映质量汇集、流失的参量可以更为直观地反映垂直运动的强弱与分布;整层水汽通量散度积分作为与降水强度直接相关的物理量,对于降水量级的反映异常精准,配合中低空气流强度与方向,可对降水落区与时段进行精确判断。     

冷锋型和蒙古气旋型沙尘天气过程典型个例对比分析

利用观测资料和NCEP再分析资料,对冷锋型和蒙古气旋型两类沙尘天气过程的典型个例进行对比分析。结果表明:斜压强迫在两类过程中均较为显著,冷锋型沙尘天气过程中,随高度降低高空槽明显加深;蒙古气旋型则在对流层低层（850 hPa）、中层（500 hPa）形成切断低压。冷锋型沙尘天气过程高空锋区位置较蒙古气旋型偏南,且南压更为明显;冷锋型沙尘天气过程沙尘天气区位置也较蒙古气旋型偏南,且主要向东南方向扩展。冷锋型地面高、低压强度对比明显大于蒙古气旋型,且地面风速与能见度的反相关性高于蒙古气旋型,锋后降温也较蒙古气旋型显著。冷锋型锋前上升运动中心位于700 hPa,锋后下沉运动中心位于600 hPa。蒙古气旋型气旋中心及其附近300 hPa以下均有强的上升运动。冷锋型锋面附近正涡度随高度增高而增大,蒙古气旋型气旋中心及其附近为正涡度。最后给出了冷锋型和蒙古气旋型沙尘天气过程的天气学概念模型。     

内蒙古锡林郭勒盟牧区雪灾风险评估研究

选取内蒙古锡林郭勒盟与积雪有关的雪灾致灾指标, 以气温、 风速为气象条件孕灾环境指标, 坡度、 植被盖度为下垫面孕灾环境指标, 人口密度、 牧民纯收入、 人均GDP、 牲畜超载率等数据为承灾体脆弱性指标, 基于BP方法、 层次分析法、 建立了内蒙古锡林郭勒盟白灾综合风险评价体系, 并对其进行了风险评价与区划。为提高灾害评估的准确率, 白灾的灾害等级是以月为尺度进行评定, 选取的气象指标多数都是以月为尺度的指标。研究表明： 白灾与积雪因子高度相关, 是气候灾害, 积雪、 低温、 大风等气象因子长期作用的结果。对白灾尝试用BP神经网络法进行风险评估, 评估的灾害等级和实际灾害等级十分吻合, 用训练好的神经网络对各个旗县（1980 - 2015年）的白灾进行了风险评估, 评估效果理想。因此, 可以通过数值预报产品、 气候预测产品获取相关评价因子, 采用BP方法形成白灾风险预评估产品, 进而应用于雪灾风险评估业务中, 为相关部门提供决策依据。     

天气动力学组合因子在MOS降水预报中的应用

利用我国的数值产品ＨＬＡＦＳ格点场资料,结合内蒙古地区降水系统的天气动力学演变特征,构造出能反映降水系统的天气动力学发展机制的结构特征因子,采用ＭＯＳ方法建立预报方程。用较短的样本资料建立ＭＯＳ预报方程,提高了ＭＯＳ预报方程的预报能力和适应性。试验结果表明,该ＭＯＳ预报方程计算稳定并具有很好的预报能力和效果,易于业务化。     

河套气旋发展东移与北京721暴雨的关系

对河套气旋发展东移引发的北京2012年7月21日特大暴雨天气过程(简称“北京721暴雨”)进行了诊断分析。结果表明：河套气旋是北京721暴雨的直接影响系统,高空辐散区的强迫作用和对流层低层锋区走向“引导”河套气旋改变了北上的常规路径,迫使其东移直接影响河北、北京地区。河套气旋在沿着锋区东移过程中,由暖心正压气旋转变为斜压性气旋,同时,将锋区的势能转变为动能使河套气旋迅速发展,形成正反馈效应,使得本次暴雨天气过程降水强度自西向东不断增强。河套气旋在北京特大暴雨中的作用表现为：动力抬升、增强水汽输送、触发不稳定能量等三方面。午后,河套气旋暖锋触发不稳定能量释放,在北京地区产生强对流系统,形成中尺度对流辐合体（MCC）,使得降水强度成倍增长,是北京地区产生特大暴雨的主要原因,东南气流中地形抬升作用对降水有增幅作用,北京721暴雨是多种有利因素叠加所致。     

内蒙古大雪的时空分布特征

应用内蒙古117个气象观测站38年(1971—2008年)的历史资料,对内蒙古大雪、暴雪天气发生的时空分布特征进行了统计分析,分析结果表明:内蒙古地区年降雪量具有东强西弱、山区强平原弱的地域分布特征,强中心在呼伦贝尔盟、兴安盟的大、小兴安岭地区为大值区,超过了50mm;次强中心在乌兰察布市南部、锡林郭勒盟南部的阴山山脉,过了40mm;内蒙古西部的阿拉善盟为小值区,不到10mm。近38年内蒙古大雪日数总体是略有下降的趋势,全区大雪日数年际变化较大,多的年份超过300个站次,少的年份不到100个站次。内蒙古大雪过程主要发生在3、4、10月,超过70%的大雪过程发生在该时段,5、11月次之,隆冬季节大雪发生较少。内蒙古大雪、纯雪主要出现在10月至翌年4月,较雨夹雪发生日数明显偏少。春季从3月中旬至5月底、秋季从9月下旬至11月上旬为雨雪转换季节。大雪(雨夹雪)出现最多的是4月和10月,年平均在30站日左右,较纯雪日多4倍。3月和11月雨夹雪发生日数与纯雪发生日数相当。     

基于GIS的雪灾风险区划

依据巴彦淖尔地区冬春季节降水少、年变率大的气候特点和易形成雪灾的量级指标进行雪灾风险区划。选取1971—2010年11月到次年3月,日降雪量大于等于3mm,并出现积雪和结冰现象为研究对象,分析了降雪量大于等于3mm的降雪日数和积雪深度大于等于5cm的积雪日数年代际变化,结合民政部门历史灾情记载、实地调查、农牧业现状以及各种基础资料数据与GIS技术,从致灾因子、脆弱性评估分析方面,在NOAA卫星遥感雪覆盖监测图像上,利用加权综合与层次分析法,构建雪灾判别模型,得出巴彦淖尔地区雪灾风险区划:雪灾最严重的地区为五原县大部、乌前旗南部和东北部部分区域、乌中旗东南和西南两区域、乌后旗的海力素附近大片区域。