庐山雨凇形成的天气条件

在冬季的庐山上,经常可以看到过冷雨滴下落。于是树枝上、电线上立即会冻结出晶莹透明的冰层(见封二照片1、2),给庐山披上一层闪亮的水晶,分外妖娆。这个给大自然增添如此壮丽景色的化装品就是雨凇。那么,它是如何形成的呢?跟天气条件及地理环境又有什么关系呢?本文试想通过三年雨凇观测所获取的资料进行一些探讨。 雨凇是由过冷雨滴与零度以下的寒冷物体接触时,即刻冻结成固态而形成的。当水滴在温度零度以下时,由于缺少冻结核,或者因为水滴直径太小,表面弯曲得很历害,不能使水的分子结构变成冰的分子结构。但一旦与物体相碰撞,振动使它们的分子结构立即发生变化而冻结成雨凇。     

2008年2月初义乌雨凇的天气背景及T-lnp图征状

通过对2008年2月初发生的义乌雨凇天气过程进行分析,认为雨凇加降雪的反复交替冻结,易造成难以估计的重大损失;义乌雨凇在隆冬季节的1月下旬前后居多,且有较大降水过程并伴有较强偏北风的环境中;该次雨凇过程是在较强的拉尼娜事件、异常稳定的欧亚中高纬度阻塞高压与偏强的副热带高压、南支槽的异常活跃与700 hPa逆温层的长时间异常偏强、充沛而深厚的水汽层等天气背景下发生的。在探空T-lnp图上有趋强的逆温层且最强出现在800 hPa层次附近,气温可达到2~3℃是冰粒或雪花融化成雨滴,在该暖层以下的低层有较厚冷空气温度达到-4℃左右,是保持过冷雨滴而形成雨凇的物理机制。雨凇过程结束时,探空迹线表现为逆温层升高并趋向消失,同时500 hPa以上的高层开始变干且变干层次逐渐降低。     

关于冻雨和雨凇、雾凇之我见

近期我国南方数省发生了严重的持续性冰冻灾害,雨凇和雾凇复合积冰是其成灾的主要原因,冻雨在短时间内大量过冷却水撞冻形成的雨凇,与过冷雾滴长时间的撞冻与冰水转化形成的雾凇交替出现,在物体,尤其是输电线路和塔架上形成了复合积冰,导致了建国以来最严重的冰冻灾害。逆温层是锋区、锋面等典型层状云降水普遍存在的低空层结,不是一定发生冻雨的充要条件,只要近地层（3000m以下）有丰富的过冷却水,气层温度在0～-15℃,有丰富的凝结核和水汽供应,而缺乏冻结核（成冰核）就可以形成冻雨,如果此时下垫面物体温度〈0℃,就可以在物体上形成雨凇;而当近地层出现过冷雾时,如果此时下垫面物体温度〈0℃,就可以在物体上形成雾凇。     

贵州雨凇积冰过程的云层特征及环流背景

雨凇形成的基本条件是地面温度在０Ｃ以下并有过冷雨滴降至地面，严重雨凇过程的特点即是上述条件维持时间长而且有较大的过冷雨滴降水，作者使用贵阳５６次探空和高空风资料，着重分析了贵州中部严重积冰过程的云内宏观热力，动力特征，发现云层厚度，云上部Ｏ℃以上暖层的存在以及云层中部湍流强度等因子对过冷雨滴降水量有重大影响。同时，还分析了形成这种云层宏观特征的天气系统及大尺度环流背景。     

露雨也可以同记

露是水汽凝结在地面及近地面物体上的水珠，是由近地面的空气层内所含的水汽同辐射冷却的地面及近地面物体表面接触而形成的，大多出现在晴朗无风的夜晚。而雨是从天空降落到地面的滴状液态降水。很显然，有雨的天气不利于露的形成，二者一般不能同时记录。但也有特殊情况，例如我站某日夜间无雨，在０８时定时观测前巡视仪器时，发现近地面的物体上有大量的露珠。在０７时４５分开始降间歇性小雨，由于雨滴非常小，直至０８时以后都可清晰辨认出草上的水珠是露珠而不是雨滴。在这种情况下，我站一致认为，天气现象栏里露、雨应该同时记录。…     

中国雨凇的时空变化

基于1954—2017年中国2426个台站的日雨凇资料分析了中国雨凇日数的气候特征和变化特征。中国的雨凇主要出现在新疆和中国的103°E以东地区,主要区域有三个,分别是陕甘宁三省(区)交界、河南—湖北东部、江西—湖南—贵州—云贵川交界,其中第三个区域范围最大、雨凇日数最多,平均每年单站可达5～50 d,海拔3 047 m的峨眉山雨凇日数(128 d)为全国最多。黄河以南的雨凇区域内,海拔1000 m以上站点雨凇日数易多,峨眉山、南岳、威宁、庐山是我国雨凇日数最多的几个站。我国雨凇基本出现在9月至次年5月,最早出现最晚结束的区域在天山山脉、陕甘宁交界、云贵川交界站点。从范围大小、日数上均以江西—湖南—贵州—云贵川交界区域突出,该区域雨凇日数在出现时段内呈主峰型分布,出现时间主要集中在隆冬季节冷空气最活跃的1月中旬到2月上旬。三个主雨凇区的雨凇开始和结束日期无明显年代际差异,而日雨凇概率有明显的年代际变化特征,1961—2016年期间的前26年明显高于后30年。1961—2016年全国雨凇日数整体呈减少趋势,1990年后除贵州—湖南主雨凇区外,雨凇范围明显减小。     

吉林省雨凇气候特征及其天气分型

利用1980-2007年吉林省11个气象观测站常规观测资料,采用统计分析的方法,对共计100次雨凇天气的时空分布特征进行了分析。结果表明：吉林省雨凇天气南多北少,丘陵地带及长白山脉的迎风坡一带为雨凇的频发区。雨凇多发于冬初和初春,并且雨凇出现几率在减少。吉林省的雨凇天气的温度层结结构与中国南方省市雨凇的情况存在较大差异：吉林省雨凇天气并不存在融化层和逆温层等结构。通过对地面形势的分析,将雨凇天气分为低压后部型、高压前部型、低压南部型和低压型。它们的共同点是高空均有较深厚的后倾槽移过吉林省,温度槽落后于高度槽;近地面层先升温后降温,850 hPa相对湿度为70 %左右,而地面相对湿度均可达到80 %或以上。强雨凇天气主要发生在东南部地区,强雨凇天气出现时的地面及高空形势与一般的雨凇天气发生时的形势基本相似,但850 hPa和地面的相对湿度比一般情况偏大10 %左右。     

雨凇观测判断的探讨

雨凇天气过程复杂,南方出现几率较少,但造成的灾害明显。为了加强对雨凇的观测和判断,对金华雨凇的气候特征进行了统计分析,对雨凇的形成条件、雨凇的判别方法、雨凇的观测发报注意事项进行了探讨。     

河北省雾凇和雨凇气候特征及气象条件分析

利用1980—2009年河北省142个气象站的雾凇、雨凇资料、河北省南部94个气象站的地面观测资料和邢台探空资料,分析了河北省雾凇、雨凇的时空分布特征;利用箱线图分析了河北省南部适宜雾凇、雨凇出现的温度、湿度和风速等气象条件。结果表明：（1）在空间分布上,雾凇、雨凇主要出现在河北省南部,东部平原多,西部山区少;在时间分布上,雾凇、雨凇均出现在11月至次年3月。（2）适宜雾凇出现的气象条件是雾日并且气温在-7.2～-3.1℃之间、相对湿度≥92%、风速≤1.2 m·s~（-1）;雾凇出现时,95%的情况出现了逆温层。（3）适宜雨凇出现的气象条件是雨日并且气温在-4.1～0℃之间、相对湿度≥87%;雨凇出现时均有逆温层出现。（4）雾凇、雨凇高值区的相对湿度明显高于低值区,因此相对湿度大是雾凇、雨凇高值区形成的主要原因。     

近50年江西省雨凇过程气候特征分析

基于江西省83个常规气象站近50年雨凇观测资料,分析了江西省雨凇天气的时空分布规律。利用Gumbel分布函数,对全省历年雨凇过程的持续时间、影响范围和年雨凇天数等时间序列进行了重现期分析,并对2008年初江西省出现的持续低温雨雪冰冻天气进行了定量的分析评估。结果表明：①江西省雨凇主要出现在冬季,以2月为最多,春、秋季在高海拔站偶有发生;②全省雨凇发生概率以中部和北部鄱阳湖北段沿岸最多,赣东北、赣西北和赣南最少,山区多于平原和丘陵;③2008年初江西省出现的低温雨雪冰冻天气主要致灾因子是大范围、长时间的雨凇天气,其影响范围、持续时间之长均创近50年之最,雨凇过程持续天数之长超过100年一遇,影响范围之广超过30年一遇。     

近50年中国大范围持续性冰冻天气过程的变化特征

定义了一种大范围持续性冰冻、雨凇和雾凇天气过程的识别方法,并基于该方法识别出了1954-2009年中国60个大范围持续性冰冻天气过程、28个大范围持续性雾凇天气过程和19个大范围持续性雨凇天气过程。雾凇天气过程主要出现在中国北方地区;而雨凇天气过程集中在江南一带。大范围持续性冰冻、雨凇、雾凇天气过程均在20世纪80年代末期以后出现了突变减少,在90年代初至21世纪初几乎没有出现该类过程。气候变暖可能是大范围持续性冰冻天气过程减少的重要原因。受气温升高影响,中国冰冻天气过程的持续性减弱、影响范围缩小,导致大范围持续性冰冻天气过程出现的频次减少,易于出现持续时间更短、影响范围更小的过程。     

雨凇的长期预报基础和预报途径

一、引言雨凇是过冷却水滴(雨滴、毛毛雨、雾滴)在接触近地面层寒冷的裸体(如电线、树木、建筑物、路面、作物)时形成的一种透明状的凝结物。在它的发生、发展和维持阶段给交通运输、通讯、电力输送、基本建设、建筑业、农     

2008年贵州省持续性雨凇过程气候成因分析

2008年初中国南方低温雨雪冰冻过程中贵州出现长时间持续性雨凇。该文使用2008年1—2月逐日要素、环流、海温等资料对此次贵州省雨凇过程特征,大气环流、海温和海冰等气候因子及其影响进行分析,得到以下结论：①2008年初贵州的持续性雨凇过程主要分两个阶段：1月13日—2月2日东西向的省中部大范围强雨凇阶段及2月3日—2月15日南北向的省西部小范围强度相对较弱的雨凇阶段;②0 ℃日最高气温是雨凇出现与否的重要临界点;700 hPa与850 hPa温度差表征的逆温范围和强度可用于监测和预测强雨凇过程;③环流上,南掉到青藏高原西侧的切断低涡堆积的冷空气分南北两路绕过青藏高原东移,是此次持续性雨凇过程的直接原因;④秋季北极海冰密集度减少和减少幅度是冬季西伯利亚高压偏强、强冷空气堆积南下的前期主要信号,可作为贵州雨凇预测的早期信号之一;⑤2008年1月热带印度洋暖海温与赤道中东太平洋明显冷海温呈现非一致性变化,冬季热带印度洋暖海温通过二级热力适应对西太平洋副热带高压起到加强的作用,而拉尼娜冷海温对东亚冬季风起到偏强的影响,应当关注这两个区域冬季海温非协同性变化对贵州雨凇的影响和预测。     

盘县近50a来雨凇天气过程气候特征分析

利用盘县国家基本气象站1960—2008年的雨凇观测资料,对盘县近50 a来的雨凇天气过程的时空分布特征作了较为全面的分析,结果表明:①盘县年平均雨凇日数为5.7d,雨凇最早出现时间为12-10,最晚结束时间为次年的03-05,过程最长持续时间20d,年最多雨凇日数高达31d。②盘县以20世纪60年代出现雨凇最为频繁,20世纪80年代和21世纪初次之,20世纪90年代出现最少。③盘县雨凇均发生在12月—次年的3月,以1月出现最多。④雨凇存在的特点与冬季气温有关,相对冷冬年份的雨凇日数比相对暖冬或正常年份的雨凇日数偏多。⑤当雨凇天气发生时,气象条件基本满足气温≤0℃,日降水量为0.6mm左右,相对湿度≥85%,风速在0~3m/s之间。     

水城县半个多世纪雨凇气候特征分析

选取水城县1956—2008年11月—次年3月雨凇资料,分析了水城县雨凇出现日数及年一次最长持续时间的变化特征。结果表明:水城县53 a来雨凇出现日数呈减少趋势,冬季气候变暖的特征趋于明显;12月雨凇出现日数呈减少趋势,1月呈略增多趋势,2月呈明显减少趋势;20世纪80年代冬季气候最为异常,雨凇出现日数最多和最少均发生在该年代,相对冷、暖气候特点非常明显。     

电线积冰现象

所谓电线积冰,就是指雨凇、雾凇等凝附在导线上的一种冻结现象。 电线积冰现象多发生在冬季,按其成因可分为三类。 1、雾凇 常见的有粒状雾凇和晶状雾凇。 粒状雾凇通常在气温摄氏零下2—8度、有雾和风的条件下,由过冷却雾滴在寒冷的物体表面上     

湖南重大雨凇过程大气环流特征分析

利用NCEP 2.5 °×2.5 °再分析资料,对湖南省1951—2010年出现的8次重大雨凇过程进行大气环流特征、水汽特征及温度特征分析得出,8次重大雨凇过程有6次出现在阻高环流背景下,2次出现在纬向多波型环流背景下;雨凇范围及持续时间与阻高轴线向东北倾斜程度、阻高东侧横槽位置、副高西脊点位置、南支槽位置、雨凇区700 hPa水汽通量强度、850 hPa冷涡位置、温度垂直结构等密切相关。并在此基础上,建立了湖南省重大雨凇过程概念模型,为雨凇预报提供技术支持。      

河北省输电线路冰害的气象要素时空分布特征

冰害是电网的主要气象灾害之一,电线积冰与雾凇和雨凇密切相关。利用1980—2009年河北省142个气象观测站的雾凇、雨凇日数和20个气象站的电线积冰、相对湿度、气温、风速及站点海拔高度,以及近年来输电线路冰害事故和附近区域站同期气温、相对湿度、风速等资料,采用逐步回归等统计分析方法,对雾凇、雨凇和电线积冰的时空分布特征、冰害与气象要素的关系进行分析,并构建电线积冰的逐步回归预报模型。结果表明:1980—2009年,河北省雾凇和电线积冰日数均呈现先升后降的阶段性变化特征,1980年代末至1990年代中期为一高峰期,而雨凇日数年变化特征不明显;在空间上,雾凇、雨凇多出现在平原地区,雨凇中心比雾凇中心更偏东。电线积冰与雾凇、雨凇以及站点海拔高度密切相关,相关系数分别为0.988 5、0.760 6、-0.601 8,但仅雾凇日数和站点海拔高度被引入电线积冰日数预报方程。对河北省电线线路冰害事故分析发现,当气温低于3℃时,导线可能出现舞动;导线舞动或冰闪时的相对湿度都在60%以上,舞动时风速大于5 m·s~(-1)。     

不同海拔山区雨凇成因及预报判别模型研究

利用恩施州所属9个气象台站(含绿葱坡)建站以来的所有地面观测资料及恩施站探空资料,在分析区域雨凇气候背景的基础上,选取代表站点,从大气环流背景、温湿层结、微物理机制等方面对不同海拔山区冬季雨凇成因异同进行综合分析。分析结果表明:在不同海拔山区,雨凇成因有异同,主要相同点是:大环流背景场相似,即雨凇均发生在冷空气前沿开始影响并出现雨雪天气的当天,500hPa 95~110°E中纬度为偏西气流,30°N沿长江一线或偏南盛行SW暖湿气流,近地层维持偏东冷平流;融化层气温不一定在0℃附近,但中层到低层(一般在700hPa~850hPa之间)则一定有逆温层出现。不同点是:二高山雨凇持续时间短,一般出现在08时左右的几个小时内,而高山由于地面气温低,雨凇则经常持续一整天,甚至一天以上。二高山雨凇预报特别要着眼于低空低于0℃过冷却层的预报,而高山雨凇天气是否出现则还需要考虑地面到高空的湿度条件。在了解不同海拔山区雨凇预报着眼点的基础上,针对性地选取有天气学意义的影响因子,采用常规统计预报方法,最终建立不同海拔山区的预报判别模型。     

低温雨雪冰冻天气地面测报工作的技术处理和观测方法

根据天气学原理对出现雨凇的天气形势和条件及雨凇的形成和认识进行,找出了做好地面测报的一些观测方法。