2018年冬季南京三次暴雪过程微物理特征分析

为深入研究南京降雪微物理特征及变化,利用第二代激光雨滴谱仪PARSIVEL2、自动气象站观测资料及MICAPS数据,对2018年冬季南京的四次罕见强降雪过程中雪花的微物理参量进行分析。结果表明:（1）雪花谱基本呈多峰分布,个例1降雪强度增大时有小雪花向大雪花的转化,而其余三次过程则有雪花数浓度的显著增大。温度的差异使个例1大雪花形成机制与其余个例不同,最终导致了降雪稳定阶段,雪强增大的机制不同。（2）使用Gamma分布和M-P分布分别对四次降雪的不同阶段进行了拟合,Gamma 分布在各阶段的拟合优度均高于M-P分布拟合,降雪终止阶段拟合优度低于起始阶段及降雪全过程的拟合。四次降雪过程降雪粒子谱的Gamma分布分别为N＝107D-0.21exp(-0.54D)、N＝136D-0.54exp(-0.60D)、N＝256D0.38exp(-1.01D)、N＝9.39×104D4exp(-7.81D),其中,N为降雪粒子数浓度、D为雪花直径。（3）个例1在3 mm左右速度谱存在两个峰值,分别贴近结霜曲线和未结霜曲线,说明该次降雪大雪花的形成存在结霜增长和结霜碰并两种机制。（4）综合个例1、2、3,给出南京地区稳定的层状云强降雪的Z-I关系为Z＝1708I1.51。     

2009年初冬鄂尔多斯市一次暴雪低温天气

进入2009年11月以来,北半球极地冷空气偏强,位置偏西,欧亚大陆大气环流的经向度加大,造成冷空气活动频繁、强度增强。蒙西山地聚集的强冷空气东移路径由原来经蒙古中部影响我国东北地区变为经河套及华北大部爆发南下影响我国长江以北的大部地区,从而导致2009年11月上旬末至中旬鄂尔多斯市大部地区的强降雪及雪后持续低温天气,11月中旬鄂尔多斯市各地平均气温在-10.8～-8.0℃之间,较正常年份同期偏低5～9℃,为有气象记录以来同期最低值,11月的平均气温为1986年以来同期最低值。低温暴雪天气给鄂尔多斯市各地的居民生活、交通运输及农牧业种养殖等造成严重影响。     

南海一次海洋性对流云降水雨滴谱特征分析

利用2012年10月19日OTT-Parsivel激光雨滴谱仪在南海地区获取的一次对流云降水资料,对降水的微物理参量、平均雨滴谱和速度谱分布特征进行分析。结果表明:降水中直径小于1 mm的小粒子所占比例非常大,直径较大粒子也频繁出现,最大直径接近10 mm,大粒子对降水强度、含水量、雷达反射率因子贡献很大;对平均谱进行Gamma分布最小二乘、阶矩法拟合和对数正态分布拟合,三种方法均较好表示谱的分布,但对数正态分布拟合有着明显优势（尤其在小滴端）,且拟合相对误差在三者中最低,Gamma拟合的参数μ、λ关系均能很好地用二次函数表示;速度谱分布较接近Atlas-Ulbrich的实验结果,且直径小于0.687 mm时,粒子降落速度明显大于实验值,雨滴直径越小偏大越明显,同时用Atlas-Ulbrich与Gunn-Kinzer的实验曲线形式对速度谱进行拟合,两者的拟合相对误差平均值分别为9.17%和5.87%。      

2009年3次暴雪过程螺旋度分布特征分析

利用美国国家环境预报中心(NCEP)再分析资料,对2009年春季和冬季3次暴雪过程,分析螺旋度的分布与暴雪落区的关系。分析发现垂直方向上螺旋度的空间分布特征与低空系统有较好的对应关系,其强度变化既能反映天气系统的演变,又能对应大的降雪区域的变化。这样,垂直螺旋度的空间分布特征可用于确定影响系统的位置和降雪落区,垂直方向上螺旋度的强度与降雪的强度成正相关。     

武汉一次短时暴雪过程的地面雨滴谱特征分析

利用Thies Clima激光雨滴谱仪(TCLPM)和站点加密观测资料,对2011年2月12日发生在武汉的一次短时暴雪天气过程的演变特征进行了初步分析。结果表明:人工观测与激光雨滴谱仪自动探测的累积降雪量较为一致,均为5.6 mm。该短时暴雪过程,先后经历降雨、雨夹雪和纯雪三个阶段,且激光雨滴谱仪监测到了这三种降水相态对应的不同滴谱特征,即:降雨阶段,粒子下落速度大而粒径小;纯雪阶段,粒子下落速度小而粒径大。同时,监测到三个阶段雨滴谱型的变化较明显,其经历了单峰、波动再多峰的演变过程,谱宽与数浓度呈明显增加趋势。降雨强度与反射率因子和粒子质量加权平均直径呈正相关:雨强大对应反射率因子和雨滴平均直径值大,雨强小对应反射率因子和雨滴平均直径也小。     

一次暴雪过程前后近地层物理量场特征分析

利用铁塔风梯度观测资料和超声风温仪观测资料,对2008年1月18—21日暴雪前后,湖北黄石长江岸边近地层风场和湍流作了计算分析,探索其异常变化特征,为认识黄石地区暴雪近地层发生发展的物理过程提供依据。结果表明,暴雪前,风向转变,水平风速和垂直风速明显增大,湍流通量的输送较活跃,湍流动能和湍流强度有显著峰值出现;降雪过程结束后,湍流动能再次增大后缓慢减弱。可见此次暴雪过程前后近地层物理量场有异常变化     

呼和浩特降雨和降雪过程粒子谱分布特征分析

为深入了解呼和浩特地区降雨和降雪过程中降水粒子谱的分布特征,利用Parsivel观测数据并结合常规观测资料,对2017—2019年发生在呼和浩特地区的8次降雨过程和10次降雪过程的降水粒子谱进行分析.结果表明:雨滴谱和雪花谱都比较符合Gamma分布,平均降雪谱的峰值直径、峰值浓度以及最大直径均大于平均雨滴谱,降水强度相...     

宁夏初冬一次大暴雪天气过程成因分析

在分析了大气环流及其诸层物理量场特征基础上,结合逐时卫星云图资料对2002年10月17日～18日宁夏固原一次大暴雪天气过程成因进行了探讨,发现此次暴雪中低层存在着较明显的三股气流的共同作用,指出低涡及暖式切变线是本次过程重要的天气影响系统,降水水汽主要来自于低层输入,同时分析还表明宁夏冬半年的强降水也具有的中小尺度特征。     

2009年初冬河套地区暴雪天气过程诊断分析

利用常规资料、新一代天气雷达和自动站资料,对2009年初冬发生在河套地区的暴雪天气过程进行分析,结果表明:稳定深厚的极地冷涡不断分裂冷空气南下,促使高空槽强烈发展,为暴雪的发生提供了动力条件。高中层槽前西南气流与低层东南、偏东气流为暴雪的发生提供水汽条件。中低层负散度、正涡度,高层正散度、负涡度的分布有利于暴雪的发生和发展。逆温层和高能舌的存在为暴雪的发生储备了潜在能量。风向随高度顺转,风速随高度增加的垂直切变有利于暴雪的发生和发展。     

2009年初冬暴雪诊断分析

应用实时观测资料和NCEP再分析资料分析了2009年10月30—11月1日发生在吉林省东南地区的一次暴雪过程。研究表明：（1）中高空有长波槽伴随强冷中心剧烈发展东移和南下为这次东北暴雪提供了促使水汽相变的冷空气源,副高的“挡板”作用为冷空气的积聚创造力条件;地面北上气旋和气旋前部的倒槽是这次暴雪天气的影响系统;（2）北上地面倒槽暖湿气流携带来自东海表大洋两个源地的充沛水汽经西南急流输送到东北地区,在暴雪区强烈辐合,为此次暴雪提供了充足的水汽条件;（3）高低空的有利配合,为降雪强度的增强提供有利条件。     

北京2009年“1101”暴雪的形成机制

利用多种新观测资料,对2009年11月1日北京出现的60年来降雪量最大的初雪过程的发生、发展特征进行分析,并探讨了暴雪形成机制。结果表明:此次初冬暴雪过程是在500 hPa东亚大槽斜压发展、低层锋区较强的背景下,由华北锢囚锋强迫所致。该锢囚锋是贝加尔湖南下冷空气在华北燕山和太行山地形影响下变为低层东西两股冷空气相向挤压的产物;伴随锢囚锋的形成,在北京西南37°~40°N之间形成狭窄水汽输送通道,为锢囚锋降水提供必需的水汽条件。锢囚锋区结构浅薄,主要存在于850 hPa层以下,为垂直东倾的冷式锢囚;东倾结构决定了降水落区,北京恰处于地面锢囚锋东侧的锢囚锋区中;而锢囚锋浅薄的垂直结构则决定了其强迫抬升运动并不深厚,故暴雪是降雪时间长、累积量大的结果。另外,北京雨转雪的发生是因降雪前近地面层气温下降较快接近冰点的缘故,降温主要源于雪前降雨在近地面层蒸发冷却的贡献;低层东路冷空气的平流作用则是降雪期间近地面气温维持较低的主因。     

山东半岛一次冷流暴雪过程的中尺度模拟与云微物理特征分析

本文以NCEP-FNL资料作为初始场和边界场,采用WRF中尺度模式对2010年12月29-30日发生在山东半岛的一次冷流暴雪过程进行数值模拟,并利用高时空分辨率模拟结果分析此次过程的中尺度特征和云微物理特征.模拟与分析结果表明,此次暴雪过程发生在较强的海气温差背景下,渤海海表对冷空气的增温增湿作用显著,通过湍流交换等作用向低层大气输送大量感热、潜热和水汽;水汽由渤海中部海域输送到山东半岛东北部地区,其上空水汽辐合层比较浅薄,集中在800 hPa以下,相对湿度饱和层和比湿高值维持的时间与强降雪时段一致;中尺度海岸锋的生消过程对冷流暴雪过程形成有着重要作用,水平方向上呈现为偏北风和偏西风的强辐合带,局地环流中的上升运动触发不稳定能量释放,直接决定暴雪的落区和强度,这是产生浅对流降雪的主要物理机制;云中水凝物粒子的高度在600 hPa以下,最大值出现在850～900 hPa之间与浅对流结构相对应;各水凝物粒子含量相差较大,以雪和霰最多.     

一次典型积层混合云降水过程雨滴谱特征

利用激光雨滴谱仪观测到的资料,对2009年8月29日山东省一次典型积层混合云降水过程中雨滴谱特征进行了分析。结果表明:降水强度主要取决于最大雨滴直径,与雨滴浓度也呈正相关性,而与平均直径的关系甚微;本次降水过程中雨滴平均谱以双峰和多峰结构为主,在0.5mm左右处存在峰值;Г分布各拟合参数随时间起伏变化趋势一致,强降水时段中各拟合参数起伏变化缓慢,各值基本保持在同一水平;建立了雷达回波强度与降水强度之间的相关关系。     

2011年初湖南暴雪过程的成因和数值模拟分析

利用多种观测资料及NCEP再分析资料,对2011年1月1720日湖南一次大范围暴雪过程进行了诊断分析,并使用WRF模式对其云微物理特征及降水相态转换机制进行数值模拟,旨在探讨本次强雨雪过程降水相态变化和暴雪形成及其发展成因。结果表明：乌拉尔山前部南下的冷空气与来自孟加拉湾及南海的暖湿气流在湖南长时间交汇产生锋生强迫,在静止锋区上界形成强辐合上升运动,是湖南大范围暴雪天气持续的主要原因;强烈的上升运动和持续的水汽辐合为本次暴雪过程提供了动力、水汽条件,“冷空气楔”上爬升的暖湿气流维持时间较长,是持续性大范围暴雪产生的重要热力条件;WRF模式能较好地模拟降雪量级及强降雪落区。雪粒子的产生和发展不仅与液水比含量大小有关,还与其上空冰晶的含量及分布密切相关,雪的凝华增长、冰晶向雪的自动转化和雨水与雪碰并成雪可能是本次降雪发生、发展最主要的物理过程,冰雪粒子大值中心及强上升运动区对预报强降雪带位置有较好的指示作用。     

张家口地区一次长时间降雪过程的滴谱特征分析

利用OTT Parsivel激光雨滴谱仪和站点加密观测资料,分析2019年11月29日张家口地区一次长时间降雪天气过程开始、雪花、稳定强降雪、结束4个阶段的滴谱演变特征,结果表明：(1)降雪天气过程中微物理参量(降水强度R、数浓度Nt、雨水含量W、雷达反射率因子Z、质量加权平均直径D_m)演变趋势基本相同,其中开始阶段、稳定强降雪阶段、结束阶段的降水强度、雨水含量、雷达反射率因子受粒子数浓度影响较大,而雪花阶段降水强度、雨水含量、雷达反射率因子受粒子直径影响较大。(2)稳定强降雪阶段,粒子数浓度Nt量级为10³～10⁴个/m³,而D_m<1 mm,这是由于大雪片在温度较低的情况下,下落过程中破碎形成大量小雪片。降雪过程中,雪滴下落速度<2 m/s的粒子数占总粒子数的90%,强降雪阶段的雪滴下落速度集中于1～1.5 m/s。(3)在降雪过程中,最小二乘法拟合效果优于二、三、四阶矩方法。     

1999—2018年鲁南地区暴雪天气的影响系统及环流特征

利用1999-2018年鲁南地区地面逐日降水资料、NCEP再分析资料,统计了鲁南地区近20年暴雪天气过程,分析了四类影响系统的环流形势和主要特征。结果表明：近20年鲁南地区暴雪过程明显减少;产生鲁南地区暴雪天气的影响系统分为四类,按照发生频次从多到少依次为：回流形势、江淮气旋、切变线和低槽冷锋;回流暴雪灾害重、影响大,11月常出现大范围暴雪,根据500hPa环流形势特征分为高纬低压带型和两槽一脊型回流暴雪,建立了鲁南地区回流暴雪天气模型;江淮气旋暴雪主要发生在2月,影响系统复杂,通常先倒槽降雨,后转为回流形势降雪,揭示了江淮气旋降雪开始与结束时的环流特征;切变线暴雪降水量自南向北减少,以区域性暴雪为主;低槽冷锋暴雪500hPa以下各层低槽比较明显,地面为冷锋,影响系统过境时间短一般降雪量较小。     

2002年秋季河南省层状云降水的雨滴谱特征

采用滤纸色斑法对 2 0 0 2年 1 0月 1 7～ 2 0日河南省层状云降水过程在 6个观测点进行雨滴谱取样 ,获得 2 1 4份雨滴谱资料。分析了此次层状云降水过程中不同地点的雨滴谱分布、微物理参量及其起伏特征 ,发现 :这次降水过程的Z I关系式为Z =2 98 4I0 8,雨滴谱分布基本符合M P分布。     

2009年秋末山西大暴雪天气过程分析

利用高空、地面和卫星云图资料,对2009年11月9-12日山西出现的有气象记录以来最强的一场大暴雪天气过程进行综合分析.结果表明:高空强盛的西南气流和低层东北气流以及地面回流为暴雪过程提供了有利的流场配置,500hPa阶梯槽和700hPa切变线是主要影响系统,低空急流的持续及水汽的辐合为这次暴雪提供了充足的水汽,卫星云...