乌鲁木齐达坂城谷地一次极端暴雪天气过程成因分析

2018年3月17-18日乌鲁木齐达坂城谷地出现一次极端暴雪天气过程,降雪量达28.7 mm,为冬半年历年平均降水量的4.35倍,实属罕见。本文利用区域自动气象站小时监测资料、常规与加密观测资料、NCEP/NCAR再分析资料、FY-2G卫星相当黑体亮温(TBB)资料,分析此次极端暴雪天气过程。结果表明: 此次极端暴雪发生在3月中旬的初春时节,以500 hPa低涡、700 hPa西南低空急流、切变线及气旋性辐合中心、850 hPa偏北气流作为环流背景的低涡型暴雪;水汽来源主要是地中海、红海的水汽沿着偏西气流经波斯湾-阿拉伯海加强后,随低涡前西南气流输送至暴雪区,另一支通过北大西洋沿西南路径输送至中天山北坡中段,同时有由低涡前偏西气流接力输送的里、咸海水汽补充。2～4 km水汽密度较高,2 km水汽密度最大值为8 g/m_³以上;850～700 hPa乌鲁木齐附近为强上升运动区,西北急流受天山阻挡强迫爬升,对中尺度垂直上升支起加强作用,为此次暴雪提供持续的动力支持;乌鲁木齐城区至达坂城一线受斜压不稳定增长,利于暴雪的持续与增强;中尺度云团是造成暴雪最直接的影响系统,强降雪区均位于中尺度云团的北至东北侧TBB等值线梯度最大区。     

两次冬季寒潮、暴雪天气过程的对比分析

应用MICAPS资料,从大气环流形势演变、物理量诊断分析方面,对2002年1月15日至18日和2003年2月9日至11日发生在南京市的寒潮、暴雪天气过程作对比分析,以揭示此类天气主要天气系统的特点,为此类天气的预报提供一些有益的思路。     

乌鲁木齐“2015.12.11”极端暴雪天气的综合分析*

2015年12月11日乌鲁木齐及周边地区的暴雪天气是一次极端暴雪过程,环流形势具有夏季强降雨特征和一定的极端性,南北低值系统结合、高低空"4支气流"汇合为暴雪提供了有利的大尺度环流背景。较好的水汽、动力条件是极端暴雪的重要成因,水汽长时间通过西南和偏西路径输送至暴雪区,并在700 hPa以下辐合和聚集,中低层辐合、高层辐散的空间配置有利于上升运动的发展和维持,低层上升运动增强较5 min降雪强度增强提前5~10 min。地面中β尺度辐合中心和辐合线出现1~2 h后强降雪(降雪强度均1.0 mm/h)出现,雷达回波上零速度区的"S"形结构的出现时间与强降雪时段有一定对应,此次暴雪中GRAPES中尺度数值产品子页报能力好于ECMWF。     

秦皇岛市两次极端最低气温天气过程的对比分析

利用MICAPS资料和NCEP(1°×1°)再分析资料,对秦皇岛市2001年1月15日和2010年1月6日两次最低气温极值天气过程,从环流形势、物理量场的垂直结构、温度方程的平流项、垂直项与非绝热项等进行了综合对比分析。结果表明:两次过程环流形势基本相似,均自西北路径直接影响华北,冷平流由水平方向移动并在垂直方向下传;通过对局地温度变化中各项因子的定量估算,发现当空气干燥且从低到高空均为下沉气流时,下沉增温的影响不容忽视;2010年1月6日出现的最低气温极值主要是非绝热因子影响。2010年1月3—4日秦皇岛降暴雪,积雪深度在10 cm以上,2010年1月6日非绝热项为-0.907℃.h-1,2001年1月15日非绝热项为-0.301℃.h-1,下垫面性质的改变对局地气温的影响可为最低气温预报提供参考。     

乌鲁木齐一次极端暴雪事件中尺度分析

利用常规资料、NCEP/GFS(0.5°×0.5°)再分析资料,结合EC细网格(0.25°×0.25°)客观分析及乌鲁木齐风廓线雷达等资料,分析了乌鲁木齐2014年12月8日极端暴雪中尺度成因及演变特点。结果表明:暴雪是在低空西北急流与中高层西南急流叠加并维持的有利环流背景下,由700hPa至地面的风切变、风速辐合、地面冷锋及地形强迫抬升等中小尺度系统共同作用造成的。降雪前期乌鲁木齐近地层有较强的逆温、风场扰动及低层东南急流,干暖盖起到了储蓄和积累能量的作用,而强降雪时冷暖空气在山前交汇,促进了斜压不稳定增长。低空西北急流对乌鲁木齐强降雪起到动力触发作用,地形强迫抬升使迎风坡维持强的垂直上升运动和中β尺度次级环流圈,低层强水汽辐合的维持为暴雪提供了充足的水汽,乌鲁木齐特殊地形对暴雪增幅作用明显。风廓线雷达资料表明降雪前后低层东南风与西北风切变明显,强降雪时段雷达探测高度达到最高,低层较强偏北风与C2n大值区相对应,水平风向风速的垂直变化对暴雪短临预报有很好的参考价值。     

山东省两次暴雪天气的对比分析

应用常规天气图资料、探空资料、加密自动站观测资料、地基GPS/MET遥感大气水汽观测资料、卫星云图、多普勒雷达观测资料和NCEP/NCAR 1。×1。再分析资料,采用诊断分析和对比分析方法,对山东省2009年11月11 12日和2010年2月28日两次暴雪天气的水汽、热力、动力条件和中尺度特征进行对比分析。结果表明,(1)两次暴雪都是受高空槽影响产生的,700hPa附近有较强的偏南气流向暴雪区输送暖湿空气,整层大气高湿近于饱和,中低层有逆温,整层温度≤0 C;暴雪产生在700～500 hPa槽前西南气流前部、850 hPa东北风与东南风辐合的区域,近地面层都为东北风。(2)不同点是,前次暴雪过程中低层先有冷空气影响,然后中高层暖湿气流北上,中低层能量低,以稳定性降雪为主,持续时间长;后次暴雪过程中,先是中低层暖湿气流北上,而后强冷空气从低层锲入,低层形成低涡,地面形成气旋,中低层对流不稳定,对流发展,降雪强度大,持续时间短。(3)暴雪期间GPS/MET水汽监测的可降水量在20 mm左右,对降雪量有一定的指示性。加密自动站观测中温度0C线是雨、雪的分界线,有助于判别降水的形态。     

西天山南麓两次暴雪过程对比分析

利用常规气象观测、FY-4A卫星及ERA5再分析数据,对比分析2021年2月25—27日（过程I）和4月1—4日（过程II）西天山南麓阿克苏地区拜城县2次暴雪过程成因。结果表明有差异也有共性,共性为均在中亚低值系统影响下发生,300 hPa偏西急流、500 hPa低涡（低槽）、850 hPa偏东急流、地面冷高压冷锋及暴雪区上空垂直环流的发展是形成暴雪的主要动力机制;均有偏西和西南路径的水汽输送,水汽强辐合出现在700 hPa;降雪期间TBB极值、＜-30 ℃的维持时间及＞-5 ℃对降雪量级、持续时间及降水相态预报有很好的指示意义。不同点主要表现在：（1）过程I为中亚低槽快速东移型,偏东急流仅在850 hPa,急流强度较弱且位置偏南,过程II为中亚低涡缓慢东移型,700 hPa、850 hPa有明显偏东急流且持续时间长,位置西伸至西天山南麓阿克苏地区;（2）与过程I相比,过程II上升运动中心更接近暴雪中心,且强度强、伸展高、持续时间长,冷暖交汇更剧烈,暖平流导致降水相态发生变化,偏东水汽输送明显且辐合强度更强、辐合持续时间更长。     

湖南冬季两次暴雪过程的对比诊断分析

利用常规地面和高空观测资料及欧洲中心ERA-5再分析数据,对2021年12月25—27日（21·12）、2022年2月21—23日（22·02）发生在湖南的两次暴雪过程进行诊断分析。两次暴雪过程有强度大、影响范围广,暴雪落区较为重合的特点。两次暴雪过程也表现出明显差异,21·12过程的累计降雪量小于22·02过程,但21·12以干雪为主,22·02以湿雪为主。分析差异的成因发现：（1）22·02过程水汽辐合强度强、延伸高度高、厚度厚,动力条件由南支槽和低涡提供;21·12过程水汽条件相对弱,动力条件由冷锋强迫抬升提供。（2）21·12过程冷空气从低层南下,云中冰相粒子比例大,温度层结满足干雪条件;22·02过程中层气温下降,云中冰相粒子与水相粒子共存,地面气温在0℃以上,故以湿雪为主。     

秋末冬初济南两次暴雪过程对比分析

利用高空和地面观测资料对济南市秋末冬初两次暴雪过程进行了对比分析。结果表明:两次暴雪过程500hPa影响系统都是中支槽,但环流形势分别是"两槽一脊"型和"一槽一脊"型;700hPa西南低空急流为暴雪的产生提供了充沛的水汽条件;低层东北风携带冷空气形成冷空气垫,西南暖湿气流沿冷空气垫爬升是暴雪形成的重要动力条件,两次暴雪过程上升运动区都伸展到200hPa,但上升运动区的起始高度不同;1000hPa气温≤1℃或地面2m气温≤2℃对降水相态的转变有较好的指示意义,气温越低出现降雪的概率越大。     

2015年12月乌鲁木齐极端暴雪成因分析

利用常规观测资料、NCEP FNL（1o×1o）再分析资料以及卫星、雷达资料,对乌鲁木齐2015年12月10日-12日的极端暴雪天气过程的环流演变及暴雪产生和维持的机制进行了初步分析。结果表明：此次暴雪过程是欧洲脊发展推动乌拉尔山地区长波槽东移南压,同时配合低层风场的辐合切变、地面冷锋及地形强迫抬升等共同作用造成此次过程。500hPa偏南气流,700hPa、850hPa的偏北气流在乌鲁木齐的交汇有利于加强冷暖空气的汇合和水汽的聚集,为乌鲁木齐强降雪提供了有利的动力条件。各物理量场的配合及地形作用使得此次乌鲁木齐大暴雪持续时间长,降雪强度大;降雪前期乌鲁木齐逆温使不稳定能量集中释放;散度辐合中心最强时段及上升运动均与降雪时段对应,乌鲁木齐地形引起的强迫抬升为暴雪提供有利的垂直环流;水汽的主要来源为阿拉伯海及孟加拉湾,且水汽在中低层的辐合上升明显,水汽通量散度辐合中心的出现时间对本次乌鲁木齐大暴雪的最强降水时段有很好的指示意义。     

2015年12月新疆极端暴雪天气过程分析*

2015年12月10-12日新疆大面积暴雪是欧洲脊发展衰退、乌拉尔低槽东移南下环流形势下的极端强天气过程,环流形势、高低空系统配置与新疆强降水研究成果[1-3]吻合,高低空三支急流是大尺度上升运动维持和水汽输送、辐合的重要系统。暴雪过程中存在3条水汽输送路径,水汽长时间向暴雪区输送且输送厚度较厚,水汽辐合从低层发展、东移时层次抬升强度增强,水汽输送和辐合主要出现在低层700-850hPa,当水汽输送层和辐合层降低、强度减弱后最强降水开始。天山地形强迫抬升作用明显,低层水汽在天山北坡聚集抬升,低层冷垫有利于中层西南暖湿气流向北输送。环流经向度大和槽前偏南风强、天山地形的强迫抬升和上升运动维持以及水汽持续输送和3条中尺度云带的持续影响是此次新疆极端暴雪形成的重要机制。     

大连两次台风暴雨过程对比分析

利用常规气象资料、加密气象自动观测站资料及NCEP再分析资料对2017年8月3日和2012年8月3日发生在大连地区的“海棠”(1710)和“达维”(1210)两次台风暴雨过程进行对比诊断分析。通过对台风路径、环流形势、双台风相互作用等方面进行对比分析。结果表明:这两次台风暴雨过程的降水系统为典型的双台风降水模型,在两个台风的北部都有不同强度的冷空卷入,触发对流不稳定,有利于中尺度暴雨云团的发展。低层850hPa上均有不同程度的切变辐合,高空有急流的建立;两次过程主要降水时段内强降水中心从低层到高层均出现了强烈的上升运动,暴雨中心上空维持着高层辐散、低层辐合。日本海南部存在台风迫使副热带高压转为径向型或形成阻塞高压,双台风或三台风与副热带高压之间形成的低空急流为暴雨的生成和维持提供了有利的动力条件和水汽条件。台风“海棠”残余环流与高空槽相结合,高空槽带来的冷空气更加强烈,锋生效果更加明显,这种情况更有利于强对流的发生发展。台风“苏拉”与影响大连的台风“达维”相互作用导致强降水阶段暖湿气流更加旺盛,降水持续时间更长,范围更广。     

2021年11月昭通两次降温过程对比分析

2021年11月昭通发生两次强降温天气过程,本文利用NCEP/NCAR逐日再分析格点资料,常规地面、高空观测资料,对两次过程的环流形势、温度平流、下沉运动和水汽条件等进行了对比分析。结果表明：由于冷高压、冷平流的强度不同,两次过程的降温幅度也不同;前期回暖有利于形成较大的降温幅度;静止锋的影响也会引起昭通南北降温的差异;较强的下沉运动有利于高层能量下传及地面大风的形成;零度层高度降至700hPa以下和较深厚的湿层有利于降雪,且地面温度过高不利于积雪形成。     

2017年双流机场两次大雾过程的对比分析

基于双流机场自动探测资料和ERA_interim再分析资料,对2017年11月26日和12月4日两次大雾过程的天气背景和气象要素特征进行了对比分析,旨在提高对双流机场大雾天气的预报能力。结果表明：2次大雾都是典型的辐射雾,其形成过程具有一些相似的环境背景,即天空云量少,微风（0~2 m/s）,低层较高的湿度和较低的稳定层结（较低的边界层高度）;12月4日过程近地面的绝对水汽含量大于11月26日过程,这可能是4日大雾过程最低主导能见度、最低跑道视程小于26日大雾过程,持续时间大于26日过程的原因;12月4日过程边界层内湍流的扰动更强,该强扰动信号可能对长时间影响双流机场民航运行的强浓雾过程的生消发展有意义。     

基于微波资料的乌鲁木齐春季两次强降水相态对比分析

利用常规观测、自动站逐小时观测及微波辐射计等资料,对比分析2018年3月17—18日和4月11—12日（简称“0318”过程和“0411”过程）乌鲁木齐两次强雨雪天气成因。结果表明：两次过程均发生在两脊一槽的环流背景下,中亚低槽东移影响北疆,乌鲁木齐附近中高层槽前西南气流、低层西北气流及风切变是强降水维持的环流配置,且 “0411”过程中亚低槽及高低空风场强度均较“0318”过程明显偏强,其强弱可作为降水量级的重要参考。乌鲁木齐微波辐射资料分析表明,两个过程均在1.2—1.5 km温度变化趋势一致,均为雨转雨夹雪温度比雨夹雪转雪略高,但0—1.2 km,“0318”过程雨转雨夹雪温度比雨夹雪转雪低,“0411” 过程则相反;地面气温-0.4~0.5℃、1.5 km温度-2.5～-3.0 ℃,可作为雨雪相态转换的参考指标。3 km以下水汽密度和液态水含量值纯雪最大,雨夹雪转雪次之,雨转雨夹雪最小;4 km以下湿度均＞80%,且“0411” 过程的高湿区和伸展高度均较“0318”过程明显偏大偏高;两次过程强降雪时水汽密度最大达10.6～12 g·m-3、液态水含量最大达0.4～0.8 g·m-3。     

两次台风远距离暴雨过程的对比分析

利用常规高空、地面气象观测资料以及NCEP／NCAR1°×1°逐6h再分析资料,对2010年7月23—24日和2011年9月17—18日两次台风远距离暴雨进行对比分析。结果表明：两次暴雨过程虽然都受台风影响,但影响方式截然不同。前着台风直接通过低空急流将其附近的水汽、能量输送到暴雨区,降水效率高、强度大。后着台风作为扰动源,产生了类东风扰动并向西传播,在四川东部和青藏高原东部与西风带系统相遇,增大暴雨区气压梯度,诱发低空急流,增强暴雨区水汽辐合,同时延长西风带系统在暴雨区的停滞时间,造成降水时间延长。     

天山北坡2次暴雪过程机理分析

利用FNL及常规资料,对比分析了2010年2月22—24日(过程Ⅰ)和2015年12月10—13日(过程Ⅱ)天山北坡2次暴雪过程。结果表明,暴雪区上空θse锋区陡立和条件性对称不稳定及次级环流是形成暴雪的主要机制。不同点是:过程Ⅰ暴雪产生在西西伯利亚低涡底部强锋区上,南北支短波槽汇合的区域,冷高压为西北路径;过程Ⅱ是乌拉尔山大槽东移北收,冷高压为偏西路径;2次过程在温压的时间演变上有显著的区别。在高低空配置上也有明显的区别:过程Ⅰ 500 hPa以下为暖平流,以上为冷平流,低层为暖湿结构;过程Ⅱ 700 hPa以下为冷平流,700—600 hPa为暖平流,低层有湿冷空气锲入。过程Ⅰ暴雪区位于θse锋区上,锋区低层强,中高层弱;过程Ⅱ暴雪区位于θse锋区中后部,锋区低层弱,中高层强。水汽输送和输入量及比湿过程Ⅰ大于过程Ⅱ。     

2011年3月云南连续两次强倒春寒天气过程对比分析

利用常规气象观测资料和NCEP 1°×1°6 h再分析资料,对2011年3月中、下旬云南两次强倒春寒天气过程(分别简称过程Ⅰ和过程Ⅱ)进行对比分析。结果表明,两次过程的影响系统不同,其造成的地面降温原因不同;垂直上升运动的厚度和强度不同,雨雪的强度和范围大小有明显差别。中低层水汽通量的增加和水汽辐合是云南大范围强降雪的必备条件,而降水对水汽通量和水汽辐合强度的要求低于降雪。过程Ⅰ水汽辐合发展高度高于过程Ⅱ,其无论降水还是降雪的强度和范围均超过过程Ⅱ。能量锋区附近不稳定能量水平梯度越大,能量积聚越多,其触发后强烈释放,带来的天气现象也越剧烈。倒春寒发生前,过程Ⅱ云南省的位势不稳定强于过程Ⅰ;倒春寒爆发后,过程Ⅱ的雷暴范围大于过程Ⅰ。低层露点锋抬升作用可触发中层强不稳定能量释放,等露点温度(Td)线分布区域对降雨(雪)及雷暴分布具有一定的指示意义。     

一次南方特大暴雪灾害过程诊断分析

采用NCEP逐日0.5°×0.5°再分析资料对2008年1月发生在中国南方地区的暴雪过程进行诊断分析,通过对水汽分布、低空西南急流、切变线和垂直大气运动等气象要素分析表明:副热带高压异常偏北,低空西南急流活跃,为南方地区输送了充沛的水汽;中高纬度欧亚地区大气环流经向度偏大,冬季风偏强,导致冷空气势力较强;强冷空气与暖湿气流汇合,加上汇合带的强抬升作用,共同造成了此次南方地区的大范围降雪天气过程。