东北一次雪飑事件的触发机制研究

2017年1月26日,中国东北地区发生了一次短时强降雪过程.本文利用ECMWF再分析数据诊断该过程的可能触发机制.分析表明,该过程可分两个阶段:初生阶段降雪远离高地形,低层锋生和有利的辐散场配置激发上升运动释放不稳定;增强阶段雪带接近长白山,低层锋生,地形环流以及与低空急流有关的风切变共同释放锋前不稳定.本文进一步计算...     

"049"川渝暴雨的Q矢量与湿位涡分析

采用NCEP/NCAR再分析资料对"049"暴雨过程的准地转Q矢量及湿位涡进行诊断分析,揭示了暴雨期准地转Q矢量散度场、涡度场以及锋生函数的分布特征以及与暴雨之间的时空配置关系,指出了Q矢量散度与垂直运动有很好的配置关系,低层Q矢量辐合有利于上升运动的发展和维持,Q矢量对此次暴雨过程具有一定作用;暴雨区对流层中低层的对流不稳定与条件性对称不稳定对此次暴雨过程起了关键作用,而且很可能是中尺度对流系统发生发展的重要条件之一.     

干冷空气侵入在2005年12月山东半岛持续性降雪中的作用

利用常规资料和NCEP再分析资料分析了2005年12月山东半岛持续强降雪事件发生的环流背景及干冷空气活动特征,并运用湿位涡和锋生理论,研究了干冷空气在降雪事件中的作用.分析表明:低层湿度场的演变可以很好地反映山东半岛地区降雪的变化,但降雪事件与高层干冷空气紧密相连.对流层高层高位涡区与相对湿度小值区相对应,干空气主要来源于北侧(高纬度)对流层高层.高位涡区与低湿区都向下向南伸展,与低层MPV1<0的湿对称不稳定区对应.强降雪是低层饱和湿空气受地形强迫、锋生强迫的抬升作用及湿对称不稳定能量释放的共同作用造成的,而干冷空气的侵入是锋生和不稳定能量释放的触发机制.     

一次大暴雨过程的湿Q矢量比较分析

结合2005年7月18～19口出现在青藏高原东侧的一次大暴雨天气过程,对改进前（Q^＊）后（Q^q）两种非地转湿Q矢量的散度和锋生函数进行了比较诊断分析。结果表明：①改进后的掣矢量散度辐合场在位置、强度及走向上对暴雨区的反映都较改进前的Q^＊矢量更为准确。低层大气强迫为产生暴雨区上升运动的主要强迫作用,在不稳定的层结下使大气加速上升而产生强对流。②包含了所有非绝热效应的湿Q矢量锋生函数对暴雨中心和雨区走向的反映更准确,锋生作用更强。当出现一定程度降水后,由于大量不稳定能量的释放,锋消作用明显。     

完全Q矢量的引入及其诊断分析

参照准地转Q矢量推导，考虑天气系统发展的主要热力强迫因子－非绝热加热作用，引出考虑非绝热效应的完全Q矢量的概念，并应用于实例分析。结果表明，完全Q矢量能较清楚地揭示暴雨天气系统的演变；考虑了湿过程的完全Q矢量在暴雨的诊断过程中显示了更大的优越性；定性而言，完全Q矢量散度的辐合中心或辐合线、散度场和锋生函数场有助于确定暴雨的落区，暴雨区正好落在低层完全Q矢量散度场辐合中心和锋生函数场正值中心之间；定量而言，低层完全Q矢量散度场辐合中心和锋生函数场正值中心大小对暴雨强度有显著的指示作用。因而在暴雨的诊断和预报过程中完全Q矢量散度和锋生函数是两个重要的参数。     

湘北一次暴雨过程的天气学诊断分析

利用常规观测资料和NCEP/NCAR再分析资料,对2007年5月24日发生在湘北的一次大暴雨天气过程进行了天气学诊断分析.结果表明:这次大暴雨过程的主要影响系统是低涡切变线.暴雨区中低层为对流不稳定层结,并且具有良好的水汽输送和水汽辐合,而低空急流是对流不稳定能量的建立者和不稳定能量释放的触发者.暴雨出现在湿Q矢量散度负值中心激发的次级环流上升气流区,且其辐合区对未来6 h暴雨的强度及其落区具有较好的指示作用,而低层湿Q矢量锋生函数的正值区与同时刻暴雨区有较好的对应关系.     

云南倒春寒天气过程的分析研究

利用常规观测和NCEP 1°×1°的6小时再分析资料,总结1980-2011年云南15次低温雨雪强倒春寒天气过程,得出500 hPa形势高纬为两槽一脊和横槽型,700 hPa为典型北高南低特征.重点分析2011年3月14-19日和2005年3月2-6日不同类型下两次强过程,过程中均有昆明准静止锋增强和川滇切变线南下,新西伯利亚冷空气南下自东北向西南侵入云南.前者地面强降温由中低层强冷平流引发,而后者是由低层强冷平流和高层强冷平流下传共同造成.强雨雪天气对应有深厚垂直上升运动或对流层中低层以下层存在强上升运动柱.孟加拉湾为水汽源地,强高、低空急流和其垂直耦合的次级环流输送了水汽和热量.强降雪期间,无南支槽时需要大而强的水汽通量和水汽辐合,有南支槽配合时中低层水汽通量有迅速增加过程.低层为冷层或近地面强冷平流利于降水物冷凝成雪.过程中均有强锋生作用推动锋面南下,锋面前进方向锋生函数零线对应低层850 hPaQ矢量辐合线,锋区梯度大,能量积聚多对应降雪范围大.低层等露点线有Ω型特征,露点锋抬升作用触发干湿交界面上干冷、暖湿气流交汇,露点锋和低空急流位置强度及Q矢量辐合区与云南强倒春寒降雪区有较好对应关系,地面降温幅度与850 hPa锋生函数正值强度成正比.     

江西北部地区一次大暴雨过程湿Q矢量诊断分析

利用NCEP提供的FNL资料和ECMWF提供的逐小时降水资料,从湿Q矢量散度、湿Q矢量锋生函数以及湿Q矢量在以等温线为参照线的自然坐标系中分解(PT分解)函数三个方面,对2019年5月12日发生在江西省北部地区的一次大暴雨天气过程进行了分析。结果表明:暴雨初期,关注低层湿Q矢量散度场的辐合中心,可以预报未来6 h后暴雨的可能落区,当这些落区中层辐合开始加强为辐合中心,则基本可以判定为暴雨中心区域;低层湿Q矢量锋生函数有助于确定雨区范围,中层的湿Q矢量锋生函数对强烈的冷暖气流交汇反映更为明显,有助于进一步确定强降水中心位置。在强降水初期大尺度的强迫作用是垂直运动发展的主导因子,而在强降水旺盛时期中尺度锋生作用占主要作用,在暴雨发展的不同阶段可以重点关注不同尺度天气特征对暴雨形成发展的影响。     

一次辽宁暴雨过程的Q矢量诊断分析

应用Q矢量理论，分析了2003年8月5～6日辽宁暴雨天气过程，探讨了暴雨期间Q矢量和Q矢量散度场及Q矢量锋生函数场的分布特征。表明低层Q矢量散度辐合带与暴雨区有较好的对应关系，揭示了Q矢量散度的辐合中心或辐合线、散度场和锋生函数场与暴雨落区有关。     

冀南一次大到暴雪天气过程分析

利用NCEP再分析资料和常规观测资料,对2001年1月6日冀南大到暴雪过程进行分析。结果表明：偏南暖湿气流在东北南下的冷垫上爬升是降雪发生与维持的有利条件;暴雪过程以回流降雪为主,后期为西来槽降雪;暴雪发生时,有较强的上升运动和较大的水汽输送与辐合,高层辐散低层辐合,中低层正涡度的发展尤其是正涡度平流的增强为暴雪过程提供了动力条件;偏南风急流为暴雪区提供了充沛的水汽和能量;非地转湿Q矢量散度的辐合区与降雪区对应;低层高能舌的演变可以大致判断强降水出现的时间和位置;在回流降雪阶段出现对流不稳定。     

冀南一次暴雪天气过程分析

利用NCEP再分析资料和常规观测资料,对2001年1月6日冀南暴雪过程进行分析。结果表明:偏南暖湿气流在东北南下的冷垫上爬升是降雪发生与维持的有利条件;暴雪过程以回流降雪为主,后期为西来槽降雪;暴雪发生时,有较强的上升运动和较大的水汽输送与辐合,高层辐散低层辐合、中低层正涡度的发展尤其是正涡度平流的增强为暴雪过程提供了动力条件;偏南风急流为暴雪区提供了充沛的水汽和能量;非地转湿Q矢量散度的辐合区与降雪区对应;低层高能舌的演变可以大致判断强降水出现的时间和位置;在回流降雪阶段出现对流性不稳定。     

湿Q矢量在一次冷锋降雪过程中的应用

利用常规气象观测资料和NCEP 1°×1°再分析格点资料.对2008年1月28-29日一次强降雪天气过程进行诊断分析,计算了非地转湿Q矢量流场、非地转湿Q矢量水平和垂直分布以及非地转湿Q矢量锋生函数.结果表明,非地转湿Q矢量辐合区是强降雪发生的有利区域,非地转湿Q矢量散度负值区和非地转湿Q矢量锋生函数正值区能较好地预报出未来6 h降水落区,且其中心数值大小与未来6 h降水强度存在正相关关系.     

低层锋生型暴雨特征合成分析

应用湖北省县级以上84个气象观测站点24 h降水资料,统计分析了2008—2011年5—8月低层锋生类型10场暴雨的雨量特征,对天气系统和各种物理量特征进行合成分析。结果发现:低层锋生型暴雨主要是由于低层锋生强迫触发不稳定能量的释放,同时形成跨锋面的次级正环流,其上升支与高层次级反环流的上升支在暴雨区上空叠加,形成深厚的上升运动区,触发位势不稳定能量的释放。在中层槽前正涡度平流、低层西南急流风速辐合以及锋面倾斜导致倾斜涡度发展等共同作用下,中尺度低涡发生发展。中尺度低涡中心区域和低涡移向的右前方动力水汽辐合最强烈,是暴雨发生的主要区域。     

“2010.1.6”新疆北部特大暴雪过程中的锋面结构及降水机制

利用WRF模式对2010年1月6—7日新疆北部的暴雪过程进行了数值模拟和诊断分析。分析表明,巴尔喀什湖冷涡与新疆以北南压的冷涡横槽的结合过程,以及相应的中高层急流核传播和发展是造成此次暴雪的关键天气过程,并据此建立了暴雪过程的天气学概念模型。通过温度平流以及锋生函数的诊断表明,地形前方的中尺度辐合对于低层局地锋生有正的贡献,而与潜热释放对应的垂直运动项产生了最强的锋生。进一步通过锋面次级环流的诊断表明,低层锋生强迫的垂直运动较为重要。在地形的影响下,低层冷空气在阿勒泰山前有一定的堆积过程,中高层锋面与低层锋面将发生分裂。由地形因素造成的锋面结构变化对于对降雪的微物理过程有明显影响,6日白天的降水与在地形前爬升的暖性气流以及中高层层云降水有密切关系,但降水量相对较小;6日20时以后地形前方暖平流增强并伴有较为清楚的锋生,而分裂过山的锋面结构形成了明显的冰晶播撒-繁殖机制,降水效率有明显增加,因此在7日白天降雪明显增强。     

青藏高原东侧一次连续大暴雨过程湿Q矢量分析

利用常规探空和地面实测资料，对2005年7月18—19日出现在青藏高原东侧的一次区域性大暴雨天气过程进行了非地转湿Q矢量诊断分析。结果表明：（1）暴雨出现在湿Q矢量散度负值中心激发的非地转上升气流区附近，在强降水期散度负值中心达到最强，范围较窄，与暴雨区对应得较好。（2）700hPa湿Q矢量涡度正值中心与其散度负值中心重叠的区域是中尺度低值系统发展的有利区域，与暴雨区对应。（3）700hPa湿Q矢量锋生中心可以对应12小时后的暴雨区；当有不稳定能量大量释放后，有锋消作用，暴雨将逐渐减弱。     

准地转Q矢量在河南省区域暴雨过程中的诊断应用

应用NCEP再分析资料及常规地面观测资料,对2005年7月21～24日河南省大暴雨过程中准地转Q矢量作了诊断分析,结果发现:在对流层低层850 hPa等压面上,Q矢量散度的负值区与暴雨落区有着较好的对应关系;Q矢量散度场在垂直方向上出现低层辐合、高层辐散配置时,利于暴雨的产生,暴雨区位于Q矢量辐合中心下方,降水的强弱与Q矢量的低层辐合及高层辐散强弱变化一致.Q矢量的y分量能较好地反映出锋生、锋消的作用,并能指示6～12 h后的暴雨落区.     

辽东半岛2次高影响冷流降雪的对比分析

利用自动站、卫星、雷达和常规气象观测资料及NCEP 1°×1°再分析资料,对2013年11月27日和12月19日辽东半岛南部地区2次高影响冷流降雪过程的成因进行了对比分析。结果表明:2次冷流降雪均发生在横槽转竖的过程中;降雪落区均位于大连南部沿海暖水区域;降雪期间辽东半岛南部850 h Pa气温均降至-15℃,海气温差均超过17℃,多普勒雷达上显示为15~25 d BZ的积云,回波高度不超过3 km。但辽东半岛相对于高空槽的位置不同,其降雪期间环境场的动力、热力条件有所差异。辽东半岛位于高空槽前,其与山东半岛的西南气流相连获得较多的水汽;降雪期间,低层处于降温初期,能量锋和海岸锋锋生,中层的正涡度平流输送,增强了上升运动和水汽抬升,降雪强度大。辽东半岛位于高空槽后,低层已为冷中心,无锋生过程,受下沉气流控制,大气层结稳定,动力抬升条件较弱,降雪强度弱。     

河南省两场初雪的Q矢量诊断分析

2003年11月8～9日河南省发生了近10年来唯一一次初雪即达暴雪的过程.利用Q矢量方法和常规观测资料,将2003年11月8～9日和2000年11月7～8日过程中的Q矢量和水汽条件进行对比分析,结果表明Q矢量散度场、水汽通量散度和Q矢量湿锋生函数与河南省暴雪预报有较好的对应关系,对降雪预报有指示作用.     

青藏高原东部一次大雪过程的Q矢量分析

应用Q矢量理论对1996年1月16～18日青藏高原东部大雪过程进行了诊断分析,结果表明在降雪前24h,Q矢量散度出现了整层辐合,锋生函数正值区南部等值线密集处与大雪区有较好的对应关系.假相当位温(θse)的24h变量正值中心与强降雪中心相接近.     

非地转湿Q矢量在云南冬季强降水中的分析应用

应用非地转湿Q矢量理论对2003年1月5～6日云南冬季的一次强降水过程进行诊断分析，结果表明：500hPa青藏高原横切变、快速东移的南支槽、低层700hPa西南急流、地面强冷锋是此次云南冬季强降水的主要影响系统；非地转湿Q矢量流场的辐合中心(辐合线)与强降水区吻合；近地面800hPa锋生函数场正值区的变化较好地反映了锋面的强度，锋生函数正值区范围与降雪区域对应较好；700hPa非地转湿Q矢量散度场辐合区与云南冬季强降水的产生及强度正相关。