南疆西部一次罕见大暴雪过程分析

利用高分辨率卫星资料、多普勒雷达产品、常规观测和再分析资料,分析了2011年2月25-28日南疆西部一次历史罕见大暴雪天气过程的多尺度特征和物理量配置。结果表明:中亚低涡是此次大暴雪天气过程的主要影响系统,强降雪期间高、低空风场配置与夏季南疆西部典型暴雨过程类似。冬季低空偏东急流中心最大风速超过20 m·s~(-1)较为罕见。南疆西部三面环山,低空偏东急流先于高空西南急流12 h在南疆盆地东部建立,有利于将南疆盆地东部的水汽向西输送并在南疆西部汇合;受地形影响低层气流向西汇合过程中也有利于垂直上升运动的生成。大暴雪过程中存在偏西、偏东和偏南三支异常水汽输送,其中偏东水汽输送最为重要。两个β中尺度云团是造成大暴雪的主要系统,强降雪出现在云团内部局地增强阶段。大暴雪过程中以层状云雷达回波为主,局地回波强度梯度较大、边界清晰,具有一定短时弱对流特征。     

天山南坡暖季暴雨过程的水汽来源及输送特征

利用1981—2020年5—9月天山南坡16个气象站逐日降水资料和NCEP/NCAR GDAS再分析资料,分析天山南坡暖季暴雨过程的环流形势,并采用HYSPLIT模式,模拟追踪水汽源地及输送特征。结果表明:天山南坡暖季暴雨主要发生在南亚高压双体型、500 hPa以上西南急流(气流)、700 hPa切变辐合以及天山地形辐合抬升的重叠区域。水汽主要源自中亚、大西洋及其沿岸、地中海和黑海及其附近,经TKAP(塔吉克斯坦、吉尔吉斯坦、阿富汗东北部、巴基斯坦北部和印度西北部)、南疆、北疆关键区,分别从偏西、偏南、偏北通道输入暴雨区,700 hPa以上偏西通道、以下偏北通道占主导地位,且贡献最大的是南疆关键区。源自中亚的水汽主要输送至暴雨区700 hPa及以下,对暴雨的贡献较大,且沿途损失较大;源自大西洋及其沿岸、地中海和黑海及其附近的水汽主要输送至暴雨区700 hPa以上,对暴雨的贡献较小。另外,中低层还存在源自北疆、南疆、北美洲东部、蒙古的水汽。基于上述特征,建立了天山南坡暖季暴雨过程水汽三维精细化结构模型。     

天山南坡暖季暴雨过程的水汽来源及输送特征

利用1981—2020年5—9月天山南坡16个气象站逐日降水资料和NCEP/NCAR GDAS再分析资料,分析天山南坡暖季暴雨过程的环流形势,并采用HYSPLIT模式,模拟追踪水汽源地及输送特征。结果表明:天山南坡暖季暴雨主要发生在南亚高压双体型、500 hPa以上西南急流(气流)、700 hPa切变辐合以及天山地形辐合抬升的重叠区域。水汽主要源自中亚、大西洋及其沿岸、地中海和黑海及其附近,经TKAP(塔吉克斯坦、吉尔吉斯坦、阿富汗东北部、巴基斯坦北部和印度西北部)、南疆、北疆关键区,分别从偏西、偏南、偏北通道输入暴雨区,700 hPa以上偏西通道、以下偏北通道占主导地位,且贡献最大的是南疆关键区。源自中亚的水汽主要输送至暴雨区700 hPa及以下,对暴雨的贡献较大,且沿途损失较大;源自大西洋及其沿岸、地中海和黑海及其附近的水汽主要输送至暴雨区700 hPa以上,对暴雨的贡献较小。另外,中低层还存在源自北疆、南疆、北美洲东部、蒙古的水汽。基于上述特征,建立了天山南坡暖季暴雨过程水汽三维精细化结构模型。     

华北南部一次回流暴雪天气的诊断分析

利用常规观测资料和NCEP再分析资料,对发生在华北南部的一次回流暴雪天气过程进行了动力、热力等诊断分析。结果表明：该回流暴雪天气属于华北回流中的两槽一脊型,导致这次强降雪的影响系统是高空急流、西来槽、低涡切变和低空急流,东北冷空气起到了触发作用。最大降水出现在南北风转换阶段,当东北风完全控制低层,降水结束。高空辐散和低层辐合相叠置及高空正涡度的下传,有强降水的产生,但上升运动中心较低。降雪前的增暖增湿与低层冷空气的楔入使华北南部位于θse能量锋区和水汽辐合区内,有利于强降雪的产生。回流天气的水汽主要来自于南方,低层东北冷空气也有间接输送水汽作用。     

中亚气旋引发的2次新疆强降水过程成因分析

利用常规观测、NCEP 1°×1°再分析资料,对由中亚气旋引发的2015年2月12—14日北疆暴雪天气过程(以下简称"201502过程")和2015年5月17—21日新疆暴雨天气过程(以下简称"201505过程")进行诊断分析,并用HYSPLIT模式模拟了这2次中亚气旋过程中的3条输送带。结果表明2次过程有共性也有差异:(1)2次强降水过程的共同之处是均伴有低槽、低涡、气旋等辐合系统,高空急流入口右侧的辐散加强了上升运动;中亚气旋为浅薄系统,低压仅存在于850 hPa及以下层次。不同之处是"201502过程"中850 hPa低压向西北倾斜比"201505过程"明显,但"201505过程"气旋东北侧的暖锋锋生及暖平流强,且高层还伴有风向分流辐散,上升运动更强。(2)"201502过程"水汽来源于西南和偏东2条输送通道,以西南水汽输送为主。"201505过程"有西北、偏南和偏东3条输送水汽输送通道;天山南、北两侧强的上升运动及水汽辐合持续时间长造成了强降雨。2次强降水过程的差异主要是"201505过程"偏东水汽输送强度较"201502过程"更强、层次更厚,强上升运动的维持时间也更长。(3)轨迹模拟结果显示2次气旋过程的共同特征是,从近地层冷锋前暖区上升的暖湿气块形成了暖输送带,而从气旋东侧先向西移动、再转向东移的气块形成了冷输送带,从对流层上层下沉到气旋西侧的干气块构成了干带。不同点是"201502过程"的冷输送带不如"201505过程"明显,且暖输送带上升的层次也不高。     

新疆西部一次大暴雨过程水汽输送轨迹模拟

在分析2016年7月28日—8月2日新疆西部罕见大暴雨过程环流形势和影响系统的基础上,利用基于拉格朗日方法的轨迹模式HYSPLIT,应用GDAS资料,模拟计算了大暴雨期间不同区域不同高度的水汽输送轨迹、主要通道及不同源地的水汽贡献。结果表明:(1)200 h Pa高空偏西急流、700 h Pa和850 h Pa低空偏东急流及辐合线和500 h Pa稳定"两脊一槽"环流是大暴雨产生的天气背景;(2)大暴雨过程中阿克苏地区北部、伊犁河谷地区和博州地区东部1500、3000和5000 m水汽输送轨迹、主要通道及不同源地的水汽贡献存在差异,其中,阿克苏地区北部1500、3000、5000 m水汽分别主要来自中亚地区、中亚地区、地中海北部,水汽贡献分别占该高度水汽的38%、46%、48%;伊犁河谷地区1500、3000、5000 m水汽分别主要来自哈萨克斯坦、哈萨克斯坦、黑海南部,水汽贡献分别占该高度水汽的100%、50%、68%;博州地区东部1500、3000、5000 m水汽分别主要来自西西伯利亚、中亚地区、东欧,水汽贡献分别占该高度水汽的58%、54%、82%。水汽在输送过程中高度多变,以偏东和偏南路径为主输送到大暴雨区上空;(3)欧洲大陆、西西伯利亚、中亚地区等陆地及黑海、里海等海洋是此次大暴雨水汽主要来源。南疆低层偏东风和辐合线在水汽的聚集及向上输送中发挥了重要作用,高空急流产生的次级环流的下沉气流在将高空水汽向下输送中扮演了重要角色。     

2009年新疆一次入冬转折性天气分析

利用常规观测资料、数值预报产品和NCEP全球再分析网格资料(1。×1。),对2009年11月5—11日新疆一次入冬转折性天气过程进行天气总结和诊断分析。结果表明乌拉尔山脊和深厚的西西伯利亚超长波槽的稳定维持、发展,不断增强的北风带引导极地冷空气向南爆发是本次天气主要的大尺度环流特征。冷空气主要来自于极地和西西伯利亚大陆,水汽来自于西南方向上的中亚地区,冷暖空气在北疆北部快速集中为大降水提供了充足的水汽和辐合上升运动。暴雪天气区动力结构清晰,散度场遵循高层辐散、低层辐合的经典配置;暴雪区整层大气都为垂直速度上升区,有强烈的上升运动;高空急流耦合的次级环流和中低层的低空急流加强了暴雪区的上升运动,强降雪落区位于高空急流入口区的右侧和低空急流的北侧。     

东北地区温带气旋暴雪过程的大气河特征

利用2007-2020年的常规观测、东北地区6 h和24 h降水资料以及欧洲中期天气预报中心ERA5再分析资料,对东北地区温带气旋暴雪过程有/无大气河伴随进行了统计,并对比了有/无大气河伴随时环境场特征的异同。结果表明：83%的温带气旋暴雪过程有大气河伴随,其中59%的大气河登陆东北。11月和3月的暴雪过程大气河出现的频率最高,12月和1月基本无大气河伴随。南方气旋和黄淮气旋参与的暴雪过程大气河出现的频率高且强度强,相应的降水量较大;蒙古气旋暴雪过程大气河出现的频率低,降水量较小。有大气河伴随的暴雪过程高空急流有2支,低空急流强;500 hPa上有冷涡,形成切断低压和大气河相互作用有利于强降水的形势;850 hPa有明显的暖舌和较强锋区,因而有利于水汽输送和动力抬升,主要为冷锋降雨和暖锋降雪。无大气河相伴的暴雪过程高空急流有1支,低空急流弱;500 hPa上无冷涡,西风槽较弱;850 hPa锋区和低涡强度较弱,高空辐散和水汽条件差,主要为暖锋降雪。有大气河伴随时暴雪过程的水汽主要源自东海和黄渤海,低层不稳定层较厚,边界层水汽辐合区宽广且强,上升运动较强;无大气河伴随时水汽主要源自日本海...     

2016年3月北疆一次暴雪天气过程诊断分析

摘要:利用常规气象观测资料、NCEP1°×1°再分析资料和GPS—PWV遥感大气水汽探测等资料,对2016年3月3日北疆沿天山一带暴雪天气的环流演变、水汽和热动力等方面进行分析。结果表明：此次暴雪天气主要是受西西伯利亚大槽、高空急流、低空急流、低层风切变等影响系统的共同作用。高空上冷下暖的形势使得大气层结热力不稳定,当强的低空西北急流将丰沛的水汽、能量带到暴雪区上空,通过天山地形的作用,在暴雪区上空产生了强烈的辐合抬升,有利于不稳定能量的释放。暴雪出现时,中高层辐散,低层辐合,使得上升运动旺盛,配合低空急流带来的充足的水汽,造成此次天气有降雪强度大、持续时间短等特点。通过对GPS—PWV大气水汽可降水量变化的分析,发现其对降雪的出现、结束时间和降雪量有较好的指示意义。     

2013年南疆2场罕见暴雨落区和强度的对比分析

2013年5月26～28日和6月15～18日南疆连续出现了2场罕见的暴雨过程,利用常规地面和高空探测资料、NCEP/NCAR每日4时次 1°×1°再分析资料和欧洲ECWMF 0.25°×0.25°细网格数值预报产品,对比分析了这2场暴雨的落区和强度差异的成因。2场暴雨均在有利的环流背景下产生,较强暴雨的高空环流经向度更大、中亚低槽与北支槽打通并南伸更南,低层700hPa以下水汽输送较中高层更为重要,日常预报更应注重低层的水汽输入。对比暴雨强度,低层水汽输送越强(更多水汽路径、更多边界的水汽输入、更强水汽通量和水汽输入量)、低层水汽输送时间越长、低层切变线持续时间长且伸展至中高层,暴雨强度均可能更强。中尺度切变线和涌线在暴雨落区预报中具有一定的指示意义。     

2012年7月21日北京特大暴雨过程的水汽输送特征

利用NCEP再分析资料,根据水汽收支方程计算2012年7月21日北京特大暴雨时期华北东北部暴雨区域的水汽收支情况并分析水汽输送特征。得到以下结论:经向水汽输送在此次暴雨过程中起主要作用,暴雨区内水汽主要来源于中、低层(500 hPa以下)的南边界。暴雨区内水汽的辐合与暴雨发生的时间和空间具有较好一致性,在低层水汽的辐合起主要作用,中高层水汽垂直输送作用更为显著。HYSPLIT后向轨迹模拟得到的结果显示根据水汽源地划分影响此次暴雨过程水汽输送路径主要有:从孟加拉湾、南海地区处于中低层直接北上的西南路径,以及中层以下从我国东部海域(黄海、东海为主)进入内陆之后北折向东北偏北方向运动的L形高湿路径;同时高层沿着西风带西北路径的干空气输送也对此次强降水有重要影响。三者中从东部海域到达暴雨区的水汽贡献率最大,而孟加拉湾、南海的水汽输送对于此次强降水起到了明显的增强作用。     

2003年渭河流域5次致洪暴雨过程的水汽场诊断分析

利用实况高空探测和地面观测资料、NCEP/NCAR再分析资料, 从水汽输送、水汽收支以及水汽含量等方面着手, 对2003年发生在渭河流域的5次致洪暴雨过程进行了对比分析, 结果表明:强降水发生时, 降水区700 hPa上的比湿值均不低于7 g/kg; 在垂直结构上, 强降水地区低层水汽含量在降水前6~12 h出现峰值, 强降水出现在高层比湿的峰值附近; 致洪暴雨过程的水汽通道与西太平洋副热带高压的位置有着明显的相关性; 渭河流域南边界是水汽的主要输入方, 主要的水汽输送层在850~700 hPa, 西边界是水汽的主要输出方。     

南方两次相似降雪(雨)过程的对比研究

2006年2月中旬和下旬,长江三角洲一带分别发生降雪和降雨过程,预报过程中对降水形态的预报存在失误。通过对这两次过程的比较分析,期望为今后的预报中区分南方地区的固态降水和液态降水提供一定参考。得出以下一些主要结论:降雪过程高空槽前以偏西气流为主,环流较平;降水过程,槽前西南气流强盛,偏南分量明显。南方大雪的产生须由东北风回流产生的冷平流在华东一带形成冷中心,而北到西北风产生的冷平流降温往往因为降水与降温不同步,无法形成大雪。降雪过程开始前,850hPa附近存在干层,而降雨过程则是中低层都湿。逆温层和700～800hPa的温度对降水形态有重要影响。降雪过程结束时高层先变干,而降雨过程结束时是中层先变干。降雪过程,上空大气中冰雪区集中,含雪量和冰晶含量大值中心与降雪带位置相对应。降雨过程含雪量下界抬高,含雪量和冰晶含量大值中心落后于降雨带,并且南压过程中快速减弱,冰雪区分散。     

2008年1月中国南部低温雨雪冰冻天气特征及其与东亚大气环流异常探讨

根据NCEP／NCAR提供的1968--1996年全球逐月、2008年1月全球逐日再分析资料以及中国气象局提供的降水资料,分析了2008年1月中国南部持续低温雨雪冰冻天气期间东亚地区中低空大气环流异常特征。结果表明,乌拉尔山阻塞高压和地面蒙古冷高压是这次灾害性天气重要的冷空气源地;700hPa异常偏强的低空西南风急流以及低空急流大风速中心随时间沿急流轴的传播为此次低温雨雪冰冻天气提供了充足的动量、热量和水汽;850hPa流场西太平洋上空异常东南风、印度洋上空异常西南风以及850hPa垂直速度场中国南部大陆异常上升气流,在很大程度上影响着2008年1月中国南部的天气;赤道辐合带、西太平洋副热带高压以及南支槽的异常,致使东亚上空不仅存在异常的南支槽前西风带水汽输送和西太平洋副热带高压西南侧东风带水汽输送,还存在异常的由印度洋经孟加拉湾向中国南方大陆的水汽输送。     

一次回流型降雪过程的成因和相态判据分析

利用常规高空和地面观测资料、天津铁塔和雷达资料、全球资料同化系统(GDAS)分析资料、雷达变分同化分析系统资料、EC和NCEP再分析资料对2016年11月20—21日天津初雪天气进行成因分析,结果表明:本次过程是在高空槽和回流冷空气共同作用下产生的,主要水汽来源为对流层中低层槽前西南暖湿气流和回流东风,回流东风经渤海低空运行时吸收水汽由"干冷"变为"湿冷";动力条件主要来自回流冷垫的动力抬升作用,降水期间回流东风层厚度由1.5km增加至2km;锋面上的非地转次级环流可将回流东风水汽向上输送成为降水原料,同时可加强其上暖湿空气的垂直上升运动;高空云水粒子向云冰粒子的转换和边界层回流冷空气加强对本次雨雪相态转换是不可或缺的,回流冷空气北风分量风速和厚度陡增、800～950hPa出现均温层、云冰粒子陡增并向低空延伸、700～850hPa与850～1000hPa厚度的变化特征对雨雪相态的判别均有较好的指示作用。     

湖北省夏季不同阶段强降水及其大气低频特征

利用1961-2014年湖北省68站逐日降水资料和美国国家海洋和大气管理局环流资料,对比分析了湖北省夏季梅雨期和盛夏期低频强降水事件的基本特征、大气环流形势和低频信号传播特征。结果表明:(1)湖北省夏季降水存在显著的准双周低频周期。(2)相较于盛夏期,梅雨期低频强降水事件次数多,强度强。(3)梅雨期和盛夏期低频强降水事件发生期间的环流形势有着显著的差异。梅雨期,对流层中层东亚沿岸为南北向的波列分布,低层受强索马里越赤道气流和副热带高压外围西南气流共同影响,水汽条件好,东亚存在鞍型场,流场变形,利于形成中尺度气旋系统;盛夏期,对流层中层为欧亚波列分布,低层索马里越赤道气流弱,主要受副热带高压外围水汽输送的影响,日本海以西地区有一异常气旋,其西侧的偏北气流与暖湿气流在30°N附近交汇维持。(4)在强降水事件发生前后,对流层低层的低频正涡度传播特征有较大差异,在梅雨期表现为驻波特征,盛夏期传播更为明显,表现为向西、向南向北传播。     

极端天气气候背景下两次降雪过程的对比分析

利用常规观测资料、NCEP1°×1°分析资料,从同期气候背景、影响系统特征、干侵入特征和影响等方面,对2008年1月28日20时-29日08时、2月1日20时-2日08时江西中、北部两次较强降雪过程进行了分析。结果发现,两次过程发生的气候背景主要与大气环流异常及拉尼娜事件有关。两次过程的系统配置具有相同的特点,中层700-500hPa西南气流强盛,低层850hPa到地面的冷空气垫深厚,700-850hPa存在逆温层。两次过程都具有干侵入特征,干侵入所引起的对流层中低层垂直方向上的降温,使中低层0℃以上暖层明显减弱,700hPa温度降为0℃以下,为混合云内雨转雪的发生提供了必要的温度条件。两次过程中,低层冷平流越强,雪区南界越偏南。江淮到黄淮的下沉气流为对流层高层干空气侵入提供了动力条件,高层干冷空气向南、向下侵入,导致对流层低层850hPa偏北气流加强和维持,加大了中低层垂直风切变,使上升运动加强,为水汽凝结、冰晶和雪晶比含水量的增加提供了必要条件,从而使降雪得到发展。两次过程中,上升运动越强,降雪强度越大。     

2011年2月喀什冬季一次暴雪天气过程分析

应用常规观测资料,NCEP1??1?资料,静止卫星FY—2C红外云图和多普勒雷达资料,分析了2011年2月25—28日喀什地区暴雪天气的成因。结果表明: 此次暴雪是在冬季显著变暖的背景,中亚低槽、萨彦岭低涡共同影响下造成的喀什地区范围广、强度大的大降雪过程。中亚低槽先加深、后减弱北收持续影响是喀什长时间降雪的主要原因。海平面气压场上中亚、塔里木盆地存在强的气压梯度,利于暴雪出现。暴雪过程中有明显的低层辐合、高层辐散及低空偏东急流;高空西南气流、底层持久的偏东急流为大降水提供了充足的水汽。多普勒雷达的反射率因子回波图上表现为强的东西入流辐合区,平均径向速度图上也有明显的呈“S” 形零速度线,表明雷达上空风随高度顺转有暖平流存在。     

地形对2008年初中国南方持续性冰冻灾害分布影响的数值模拟

2008年初我国南方发生了大范围、 持续性低温冰冻雨雪天气, 冻雨、 暴雪灾害属历史罕见, 许多地方突破50年记录。本文主要从数值模拟方面讨论了1月25日~2月2日冰冻雨雪最为严重的过程。CWRF数值模式较成功地模拟出与实况基本一致的降水分布、 温度垂直分布特征和地面气温状况, 较准确地再现了这次罕见的冰冻雨雪过程\.地形敏感性试验表明, 横断山脉和南岭山脉及邻近山区对冻雨的形成和维持具有重要影响, 这种影响是通过锋区特征的改变来实现的。具体体现在, 有地形时, 因暖湿空气的抬升和冷空气在近地面的堆积而形成易于产生冻雨的倾斜锋区; 无地形情况下, 锋区坡度增大, 冻雨赖以形成的逆温层结结构遭到破坏, 使冻雨（冰冻）灾害区在经历短暂的西进南扩后, 很快减弱消失。上述地形的移出还通过对环流特征的改变, 使对流层底层偏东气流更有组织, 整个回流也更清晰, 这对南方大范围的降水强度和强降水落区会产生显著影响, 但对整体降水的区域分布没有明显影响。