2019年沈阳一次凌晨气温骤升过程成因精细分析

2019年12月2日01时沈阳国家基本气象站(沈阳站)气温1 h内异常回升了6.5℃,利用常规和加密地面观测站实况、NCEP再分析及沈阳站逐小时风廓线雷达资料,从系统配置、热力学诊断、城市热岛效应等方面对此次异常升温事件成因进行精细分析。结果表明:沈阳站异常升温阶段,超低空到近地面暖脊过境造成辽宁大部分地区出现气温回升,暖脊过境是引发沈阳站午夜时分异常升温的原因之一;沈阳站位于沈阳市的东南部,当地面风为西北风时,风从温度相对较高的城区吹向郊区,造成沈阳南部郊区各站气温回升,与北部郊区对比得出升温幅度约为3—4℃。城市热岛中心向下风方漂移是沈阳站气温骤升又一原因。值得注意的是,气温回升前的温度基础值对气温回升幅度存在一定程度影响,回升前的基础温度越低,则回升后造成的升温幅度越大。     

辽宁两类降雪过程的对比及定量降雪预报指标

利用常规气象观测资料和NCEP1°×1°资料,普查辽宁省最近10 a来区域性暴雪、大雪、中雪天气过程,大致可分为北上水汽型和东北上水汽型两类。从环流背景、水汽和动力条件方面对比分析了2004年12月19日和2002年12月16日两次不同类型的降雪过程,发现北上水汽型降雪过程850 hPa比湿和水汽通量大,水汽条件强,动力条件相对弱;而东北上水汽型的降雪过程850 hPa比湿和水汽通量相对小,但动力抬升和辐合作用强。通过分析10 a来辽宁不同类型5场区域性暴雪、8场区域性大雪、9场区域性中雪的水汽条件和动力条件物理量阈值区间,发现北上水汽型降雪过程850 hPa比湿和水汽通量大于东北上水汽型同级别降雪过程,在降大雪量级时的850 hPa比湿和东北上水汽型暴雪过程相当;东北上水汽型降雪过程的最大螺旋度、850 hPa散度、最大垂直速度和850 hPa急流要强于北上水汽型,而且降雪级别越高差距越明显,其中暴雪量级最大垂直速度、850 hPa急流已经达到产生暴雨的动力条件。     

1960—2009年辽宁区域性暴雪气候特征

利用1960—2009年辽宁58个测站逐日降水资料,分析了区域性暴雪气候变化特征。结果表明：辽宁区域性暴雪主要出现在每年11月下旬至翌年3月15日,2月为最多月。近50 a区域性暴雪过程次数呈上升趋势,并且存在9、5a和3a的周期变化;9a的周期变化信号一直存在,但强度自20世纪60年代末开始增强,70—80年代最强;5 a的周期变化信号自70年代初期开始出现,强度在70年代中期开始增强;3a的变化信号一直存在,强度在70年代中期、80年代最强。区域性暴雪过程次数和暴雪总量自东南部向西北部逐渐减少,空间分布有3个中心,分别为：沈阳—抚顺—本溪一带、鞍山附近和丹东凤城地区。辽宁区域性暴雪落区主要有4种分布,分别为中东部暴雪型、东部暴雪型、南部暴雪型和西部暴雪型。     

2009-2017年辽宁省降雪含水比变化特征研究

降雪含水比（Snow-to-liquid ratio,缩写为SLR）是降雪深度预报中将定量降水预报（Quantitative precipitation forecast,缩写为QPF）转化为雪深预报所必须的重要参数。利用2009-2017年冬半年辽宁省国家基本站逐小时降水量、积雪深度加密观测资料以及地面气温、地面温度、极大风速、天气现象等资料,通过制定适合本研究的质量控制标准,严格筛选降雪事件,分析辽宁省SLR的变化特征以及气温对降雪含水比的影响,研究结果表明：（1）辽宁省小时SLR的平均值为11,略高于经验值10,虽然SLR变化范围跨度很大,但主要集中在2~20内变化,而SLR大于30的极端值出现频率较低;（2）平均SLR在辽宁省不仅存在明显的空间分布差异,还存在显著的月变化特征;（3）地面气温与SLR有很好的相关性,平均SLR在不同气温区间变化明显,在-15℃附近SLR存在峰值,峰值前随气温降低平均SLR明显增大,而峰值后随着气温降低SLR突然减小。研究结果为今后辽宁冬季降雪深度预报中合理使用SLR这一重要参数提供参考。     

沈阳降雪含水比变化特征及其大气影响因子

降雪含水比是新增积雪深度与融化后等量液体深度的比值, 是冬季雪深预报中的一个重要参数, 一般使用经验值10进行积雪深度换算. 利用1981-2012年沈阳站降水量、积雪深度、气温和风速等观测资料及1999-2012年NCEP再分析资料(1°×1°), 分析了沈阳站32 a降雪含水比的变化特征和大气影响因子. 结果表明: 沈阳站降雪含水比的平均值为11.4, 主要集中在6~12区间变化, 小于4和大于20的极值发生概率相对较低, 极值都出现在12月份, 11月和3月均值接近10, 而其他月份在12左右. 小雪的降雪含水比均值最大为13.3, 其它为10点多. 500 hPa上温度和550 hPa上的风速是沈阳站降水含水比的高空大气影响因子.     

1951—2005年鞍山冬季气温变化分析

根据1951—2005年鞍山逐月气温资料,采用线性增长率、小波分析与滑动平均等方法对鞍山冬季气温进行分析。结果表明:近55 a来鞍山冬季气温呈明显上升趋势;冬季平均气温变化具有明显的阶段性和突变性特征,存在158、a和5 a的主要周期。     

“20110730”辽宁大暴雨过程分析

利用常规气象资料、卫星云图、雷达回波、自动气象站资料和NCEP(1°×1°)再分析资料,对2011年7月30日辽宁短时大暴雨过程进行分析。结果表明：暴雨期间500 hPa高空槽与850 hPa切变线形成前倾形势,前倾槽为大暴雨的产生提供了有利的不稳定条件。此次暴雨过程的中尺度分析表明,降水时空变率大;TBB等值线密集区和上冲云顶的位置对暴雨落区有较好的指示意义;强降水时雷达回波强度达到65 dBz,且有逆风区和正负速度对出现,中小尺度强对流特征明显;地面等温线密集带与地面切变线（或中尺度低压）的共同作用触发中尺度雨团,降水强度陡增。通过涡度方程诊断切变线形成动力机制得出,当正涡度变率发展加强时,切变线向正涡度变率大值区方向移动,产生辐合动力抬升条件;散度项对低层涡度变率的贡献最大,强辐合是低层切变线生成的动力机制之一。     

2018年辽宁地区两次大雾天气成因分析

应用能见度观测仪、风廓线雷达、加密自动站和常规气象观测等资料,从天气学角度对2018年1月17—18日和11月24—25日辽宁地区两次大雾天气特点及边界层热动力条件对大雾形成的影响进行分析。结果表明：两次大雾天气表现与成因较为类似。大雾发展均有两个阶段,且天气背景条件相似。其中大雾第一阶段主要为辐射雾,辽宁中部位于弱辐合带上,大雾出现在偏南气流中,偏南风将海上水汽输送到营口—沈阳一带,辐射降温配合弱的上升冷却作用,形成近地面逆温,同时温度露点差减小、相对湿度增大,导致大雾爆发性发展。大雾第二阶段,在次日07—08时冷平流入侵近地面层,逆温层再次建立导致大雾发展,低层弱冷平流到达地面时间和位置是大雾精细化预报的关键因素。     

利用WRF模式制作东北地区冬季降水相态预报

利用WRFV3.1.1中尺度数值模式,对东北地区冬季降水相态进行预报尝试。在模式预报输出场中,通过对近地面大气层中冻结部分降水混合比在可凝结成降水的水汽混合比中的比例,来判断雨雪分界线及雨夹雪区或雨、雪过渡区。结果表明：该方法可较准确预报出降水过程中雨区、雪区和雨夹雪区的分布特征以及降水相态随时间的演变情况。降水相态数值预报产品的应用能够明显提高冬季气象预报服务水平。     

1951-2005年鞍山冬季气温变化分析

根据1951--2005年鞍山逐月气温资料,采用线性增长率、小波分析与滑动平均等方法对鞍山冬季气温进行分析。结果表明：近55a来鞍山冬季气温呈明显上升趋势;冬季平均气温变化具有明显的阶段性和突变性特征,存在15、8a和5a的主要周期。