ECMWF细网格模式在北疆降雪预报中的统计检验

采用ECMWF细网格模式产品,对发生在北疆2015年1月—2017年4月共20场降雪天气过程进行统计学检验。结果表明,48 h预报时效内ECMWF细网格模式对形势场、850h Pa比湿、对流层位涡及对流层低层u、v风场预报误差较小,精度较高;对流层中低层垂直速度和相对湿度及300 hPa u、v风场的系统性误差较小,随机误差相对较大,并建立了ECMWF细网格模式48 h预报时效内在北疆降雪天气预报中的应用模型;模式对新疆北部暖区降雪的各量级预报随时效的延长准确率并非减小,尤其是中雪;72 h预报时效内,模式对12 h累计降雪量为小雪和中雪的预报相对较稳定,强降雪的误差较大,随时效的延长并非呈增大的趋势;在预报业务中注意订正应用。     

阿勒泰地区冬季降雪的集中度和集中期变化特征

利用1961~2010年阿勒泰地区冬季台站降水资料,计算并分析了阿勒泰地区降雪集中度和集中期的时空变化特征。结果表明:降雪集中度(PCD)和集中期(PCP)能够定量表征降雪量在时空场上的非均一性。阿勒泰地区降雪平均集中度为0.27,平均集中期为第7.8候(12月上旬)。平均集中度和集中期空间分布不均匀,东部的降雪集中度和集中期较西部大。Morlet小波分析表明,阿勒泰地区降雪集中度和集中期存在各自的年际尺度周期变化。通过降雪量与集中度和集中期的合成分析表明,多雪年集中度较少雪年偏小,集中期较少雪年偏早。     

新疆阿勒泰冰雹灾害气候特征

利用阿勒泰地区8个观测站1954~2010年气候观测资料,应用数理统计方法,分析近57 a的冰雹灾害气候特征,用Mann-Kendall法判断冰雹气候突变得出以下结论:年际变化存在3~5 a震荡周期,总体呈递减趋势;1996年后,冰雹灾害发生频率显著降低,初步分析与气候突变有关。冰雹的季节变化特征显著,夏季频次高,秋季次之,冬季最少。冰雹灾害持续时间一般维持在10 min左右,其中持续时间5 min的占总次数61.2%,持续时间10 min的占89.3%,持续时间30 min占1.5%。落区分布规律:吉木乃、阿勒泰、青河居多,其他县市较少,福海最少。冰雹与地形、海拔高度关系密切,随海拔高度升高,冰雹日数呈对数关系增长。依据信息扩散理论方法,对冰雹危险性区划显示,阿勒泰地区西部沿布尔津—吉木乃一线梯度最大,北部、东部沿山一带危险性大,中部、南部的两河流域风险较小。     

新疆阿勒泰地区短时强降水中尺度特征[1]

利用NCEP FNL再分析、FY2D/G逐时云顶亮温（TBB）、新疆北部区域自动站和闪电定位及EC-thin再分析资料，对2013—2020年暖季新疆北部36例短时强降水事件进行分析。结果表明：新疆北部短时强降水的直接影响系统是涡旋云系和带状云系中生成的MCS，MCS主要位于涡旋云系中部和带状云系南部，MCS强度在-32℃～-52℃；地面温度锋和露点锋及中尺度锋区、切变线和气旋式辐合风场、中低压是触发MCS的主要原因。地闪最强时刻发生在MCS发展到成熟阶段，短时强降水发生在地闪密集区附近；短时强降水发生时地闪频次迅速增多，之后迅速减小，并以负地闪为主。因地形作用形成的中尺度系统，其发生发展对短时强降水预报具有一定的指示意义。地面温度锋和露点锋及中尺度锋区主要出现在阿尔泰山脉、萨吾尔山系的沿山及其丘陵地区，因山脉和河谷平原的热力差异形成；因此，新疆北部短时强降水落区与地形有密切的关系。     

新疆北部2次罕见暖区暴雪过程对比分析

利用FNL1°×1°6 h再分析资料及常规资料,对比分析了2010年1月4-8日(简称“过程Ⅰ”)和12月2-6日(简称“过程Ⅱ”)北疆2次罕见暖区暴雪过程机理。结果表明,暴雪区上空θ_se锋区陡立和条件对称不稳定及垂直环流圈是形成两次暴雪过程的主要动力机制,水汽在西边界为整层输入,对流层低层为水汽强辐合区,暴雪区均具有暖湿结构。不同点:(1)过程Ⅰ的影响系统为低涡型,过程Ⅱ则为短波槽型;过程Ⅰ暴雪持续时间长,过程Ⅱ持续时间短;两个过程的高低空配置不同。(2)大西洋水汽在向东输送过程中,过程Ⅰ有波斯湾及阿拉伯海水汽的补充。(3)条件对称不稳定区形成的时间及中心有所差异,过程Ⅰ形成于暴雪前6 h,中心位于750 hPa,过程Ⅱ形成于暴雪前12 h,中心位于800 hPa及边界层;过程Ⅱθ_se锋区陡立结构比过程Ⅰ维持的时间长、强度强。     

阿勒泰地区夏季短时强降水TlogP及环境参数特征

运用2010—2018年夏季阿勒泰地区区域自动站逐时降水量及阿勒泰站探空资料，统计分析短时强降水过程的T-logP形态及关键环境参数特征，以集合预报箱形图确定关键环境参数阈值。结果表明，阿勒泰地区短时强降水T-logP图形态可分为整层湿和上干下湿2种类型；主要出现在沿山、山麓、山区地带和乌伦古湖南部附近；6月下旬至7月下旬多发，午后至傍晚较易发生；造成该地区夏季短时强降水的环境参数多表现为7月最大，6月最小，说明7月更有利于短时强降水的发生；该地区夏季短时强降水的发生表现为一定的不稳定层结、露点温度维持在10℃左右，垂直风切变为中等偏弱，CAPE值较小；通过对各环境参数箱形图分析，总结归纳出该区短时强降水总体阈值。从而为阿勒泰地区夏季短时强降水潜势预报提供参考依据。     

伊犁河谷暴雪过程水汽特征

利用NCEP再分析资料，分析了伊犁河谷2000—2020年10月—次年4月发生的23次暴雪过程大尺度环流背景，运用HYSPLIT模式（拉格朗日）方法模拟追踪水汽后向轨迹，定量确定了不同源地水汽输送路径及其贡献。结果表明，伊犁河谷暴雪区位于高空西南急流轴右侧、槽前西南强锋区、低空西南急流出口区前部辐合区、水汽通量散度辐合及地面冷锋附近的重叠区域。HYSPLIT模式分析表明，暴雪过程水汽主要来自地中海和黑海附近、西南亚、中亚、大西洋及其沿岸；水汽自源地出发经关键区，分别从西南（偏西）、西北（偏北）路径输入暴雪区；各路径、各源地对暴雪的贡献不同层存在较大的差异，来自中亚、西南亚的水汽主要输送至700 hPa以下，地中海和黑海附近、大西洋及其沿岸、加拿大等地的水汽主要输送至700 hPa及以上；源自加拿大的水汽是湿地蒸发的结果，且与北美洲北部冬半年为极涡频发区有关。基于上述特征，建立了伊犁河谷暴雪过程水汽输送的三维结构模型。