乌鲁木齐冬季清雪预报服务研究

以乌鲁木齐冬季清雪工作需求为牵引,利用乌鲁木齐2006—2016年冬季(当年11月—翌年3月)逐日降雪量、积雪深度、气温和173 d降雪日的逐时降雪量资料,分析了近11年冬季各量级降雪的分布特征、降雪持续时间和降雪的日变化特征;对积雪深度和对应降雪量做线性拟合,得出二者比值大体为0.968 cm/mm。得出清雪预报服务的重点是:小雪的有无、降雪起止时间和累积降雪量、积雪深度的预报,难点是中雪、大雪特别是暴雪和对应的积雪深度的精细化预报。     

锡林郭勒盟白灾成因及分布特征

利用锡林郭勒盟气象资料和白灾调查资料,分析了冬季白灾成因、形成过程和分布规律。锡林郭勒盟冬季白灾由冬季降雪量决定,积雪深度和积雪日数是衡量灾情的主要指标;白灾的形成受降雪时间和冬季温度影响;中东部和南部地区发生频率较高,全盟性白灾的发生具有明显的周期性,2000年以来是锡林郭勒盟冬季白灾发生最少的时期。     

一次江淮气旋暴雪的积雪特征及气象影响因子分析

利用自动站、人工加密观测及常规观测资料,通过对2017年2月21—22日一次江淮气旋暴雪过程积雪特征的分析,揭示了近地面气象要素对积雪深度的复杂影响。结果表明:(1)江淮气旋系统特有的空间结构导致山东南、北地区的降雪量和积雪深度不均衡分布。(2)积雪深度具有时效性,在降雪结束时达到峰值,因温度的变化导致峰值不一定维持到次日08时。(3)积雪深度是近地面多气象要素共同作用的结果,降水相态、降雪量、降雪强度、气温、地温和风速均有影响。主要表现为:雨夹雪在转为纯雪之前可产生不超过1 cm的积雪,如果不转雪则不会产生有量积雪;各地降雪含水比差异较大,全省平均为0. 5 cm·mm~(-1),低于全国平均值;在降雪不融化的情况下,降雪量、降雪强度越大则积雪越深,降雪强度大是气温和地温都高于0℃时产生积雪的必要条件;地温和气温越低对积雪形成越有利,积雪开始产生时的地温最高阈值多在0℃左右,地温先突降后缓升是积雪产生前后的共性特征,积雪产生后1～2 h内地温略有上升并逐渐趋于稳定;积雪产生时气温一般低于0℃,气温高于0℃时大部分降雪融化;有利于产生积雪的平均风力多不超过2级,极大风则在3～4级以下。     

近50年云南省降雪的气候变化特征

利用云南省1961-2008年120个测站逐日降雪资料,分析了云南省降雪频次和范围的时空特征和气候变化.结果表明:近50年云南省的年降雪频次和范围总体呈减少趋势,平均每年频次约减少4.5频次.各月的降雪频次和范围都呈负趋势.12月降雪频次减少趋势最显著,4月降雪范围减少趋势最显著.降雪频次长期趋势变化有明显的空间变化.对于年降雪频次西北部比东北部和东部减少得多,滇西北降雪频次每年约减少0.44频次.进一步对云南省年降雪量和积雪深度的长期趋势变化进行分析.云南省近50年,降雪范围逐步减少,年降雪量和平均最大积雪深度呈增加的趋势.说明近年来在云南气候趋于暖湿背景下,年降雪频次和范围呈逐渐减少趋势,但强降雪的频次却增加了.     

新疆阿勒泰地区积雪变化分析

采用阿勒泰地区7个测站1961～2008年逐月最大积雪深度、积雪和降雪日数及其初终日以及冬季(11至次年3月)平均气温、平均最高、最低气温及降水量资料,运用线性趋势、Mann-Kendall突变检验及R/S分析法对阿勒泰地区积雪变化进行了分析研究。结果表明:该地区冬季平均气温呈明显的上升趋势,最低气温的上升更为显著;降水量呈显著增多趋势。该地区大部地方积雪、降雪最早出现在9、10月,最迟在次年4、5月。历年平均最大积雪深度和积雪日数的年变化呈单峰型,降雪日数分布则较复杂;在空间分布上,积雪深度最大值在阿勒泰站,最小值在福海站;积雪日数福海站最少,吉木乃站最多;降雪日数自西向东逐渐减小。最大积雪深度呈显著的增加趋势、积雪和降雪日数趋势变化不显著,但在空间分布上有差异;受积雪和降雪初日推后的影响,积雪期和降雪期均呈显著的减少趋势。突变检测表明,就全区平均来说最大积雪深度在1983年前后发生了显著的突变,与冬季降水量的变化一致;平均积雪和降雪日数则比较稳定,没有发生显著的突变,各区域变化与全区不完全同步。R/S分析表明,最大积雪深度、积雪和降雪日数在未来具有反持续性;平均降雪日数、福海站最大积雪深度、吉木乃站积雪日数、布尔津站降雪日数的反持续性相对最强。     

丹东地区沿海和山区降雪气候特征

利用丹东地区4个观测站1955—2010年逐年10月至翌年4月逐日降水量、天气现象、雪深等资料,对丹东地区南部沿海和北部山区降雪气候特征进行了分析,结果表明:丹东地区沿海和山区降雪初日、终日及初终日间隔日数、年降雪日数、年降雪量、降水相态、日最大降雪量、日最大积雪深度等平均特征不同。与山区相比,沿海降雪初期较晚,终期较早,初、终日间日数较短,年降雪日数和年降雪量相对较少。在丹东地区1955—2010年降雪时段平均气温升高趋势显著背景下,丹东地区降雪初期推迟、终期提前、初终日间隔日数缩短;降雪日数减少,其中雨夹雪日数所占百分比显著增多;降雪量减少,其中主要是纯雪量减少;日最大降雪量和积雪深度呈减小趋势;沿海和山区变化幅度不同。     

山东降雪含水比统计特征分析

降雪含水比（snow-to-liquid ratio,SLR）是指积雪深度与降雪融化后等量液体深度（降雪量）的比值,可用来计算积雪深度。山东有两种产生机制不同的降雪,冷流降雪主要分布在山东半岛北部沿海地区,其他类降雪在全省范围均可发生,二者的降雪含水比有明显差异。利用山东122个国家级气象观测站自建站以来至2018年12月的逐12 h降水量、日积雪深度、降水性质、日最高气温及1999—2018年的MICAPS高空、地面图资料,通过限定条件进行质量控制,统计分析了山东不同地区的降雪含水比气候特征,为积雪深度预报提供参考。结果表明：1）山东降雪含水比的变化范围为0.1～3.0 cm·mm-1,全省大部地区多年平均降雪含水比为0.9 cm·mm-1,主要集中在0.3～1.1 cm·mm-1之间;山东半岛北部沿海地区（强冷流降雪区域）的多年平均降雪含水比为1.3 cm·mm-1,主要集中在0.9～2.0 cm·mm-1之间。2）降雪含水比的大小与降雪量等级有关,且存在明显月变化。全省大部地区从中雪至暴雪随着降雪量等级的增大,降雪含水比依次减小;各等级的降雪含水比月最大值均出现在1月或12月,最小值出现在11月或2月;山东半岛北部沿海地区的降雪含水比表现出更为复杂的特征,在以冷流降雪为主的11月—次年1月,中雪、大雪和暴雪的降雪含水比基本相当;2月和3月冷流降雪不明显,降雪含水比表现出与其他地区降雪类似的特征。3）不同天气系统暴雪的降雪含水比有差异。江淮气旋暴雪过程平均降雪含水比为0.69 cm·mm-1,总体上呈现“北大南小,山区大沿海小”分布,中雪、大雪和暴雪的降雪含水比中位数分别为0.8、0.7和0.5 cm·mm-1;回流形势暴雪过程的全省平均降雪含水比为0.67 cm·mm-1,中雪的降雪含水比中位数为0.8 cm·mm-1,大雪和暴雪均为0.6 cm·mm-1;冷流暴雪的降雪含水比明显大于其他两类暴雪,中位数在1.1～1.6 cm·mm-1之间变化,中雪、大雪和暴雪的降雪含水比中位数分别为1.4、1.6和1.3 cm·mm-1。     

中国东部北方地区冬季降雪的时空特征及其与全球异常海温的联系

基于中国东部北方地区279个气象台站1961-2008年的观测资料,以及1°×1°的全球海表温度资料,运用主成分分析、小波分析、相关分析等方法探讨中国东部北方地区冬季降雪的时空特征及同期全球海温与其的相关性。研究发现：中国东部北方区域（以下简称研究区）冬季降雪量存在2-3a、7-8a的高频振荡周期,及一个准16a的年代际尺度的低频振荡周期。在1961-2008年间,研究区域冬季降雪量总体呈现上升趋势,特别是45°N以北的研究区北部区域冬季降雪量在48年问增加显著,而45°N以南的研究区南部区域冬季降雪量变化并不明显。分析发现,位于北大西洋上30°-50°N,10°-40°W海区的海温与研究区域降雪的第一、二特征向量均为显著的正相关,研究区北部冬季降雪量与海温关系密切,南部区域冬季降雪量与全球海温的相关性不明显,海温变暖可能是导致研究区北部降雪显著增加的重要因素。     

基于湿位涡和积雪效率的降雪预报技术探讨

本文对南京地区2015年的一次强降雪过程进行了湿位涡诊断分析,根据2008—2015年的57次强降雪个例归纳出了积雪效率与地面2 m气温的关系。结果表明:湿位涡正压项对降雪强度变化有较好的指示意义;结合湿位涡斜压项和地面气温可以较好地判断降雪落区,且强降雪落区和湿位涡斜压项的大值中心对应较好;积雪效率和地面2 m气温是分段函数关系,利用该统计关系及气温、降雪量的预报,可以作出积雪深度的预报。     

降水相态转换机制及积雪深度预报技术研究

利用2014—2017年山西省地面和高空气象观测资料、NCEP/NCAR FNL再分析资料、山西及周边地区多普勒天气雷达资料,对山西冬半年雨转雪过程进行归类与分析,探讨地面气温在降水相态转换中的作用,提取降水相态转换的前兆信息。针对降雪过程,统计分析降雪量和积雪深度增量的关系,总结提炼积雪深度预报指标。最后,选取气候特征相似的两次雨转雪过程进行对比分析,揭示降水相态转换的物理机制。结果表明:(1)山西省11月发生雨转雪的站次最多,其次为2月。地面气温作为降水相态变化的重要指标,其与气候和天气(如冷空气强度和路径)特征、地理位置等有关。(2)山西冬半年积雪深度增量与降雪量比值约0.68 cm·mm~(-1),且比值随着气温降低而增大,因此存在明显的时空差异。(3)在雨转雪的不同时段,随着对流层低层降温,冰雪层厚度在总云层的比例有所增加,且云中固态凝结物下落路径缩短,使得固态凝结物在下落过程中融化概率减小,造成相态变化。     

我国强降雪气候特征及其变化

基于全国气象台站逐日地面降雪观测数据,对我国25°N以北不同气候区强降雪事件的地理分布和年内旬、月变化等气候特征进行分析,并探讨1961—2008年其时间序列演变特征,及1961—2008年和1981—2008年 (气候变暖后) 气候变化趋势。结果表明:强降雪量和强降雪日数在青藏高原东部、新疆和东北北部最多;强降雪强度高值中心出现在云南。东北北部、华北、西北、青藏高原东部强降雪事件多发生于初冬和初春,年内分布呈双峰型;新疆和黄淮地区年内分布呈单峰型,前者多发生在隆冬时节,后者多发生于晚冬;1961—2008年东北北部、新疆、青藏高原东部平均强降雪量和强降雪日数呈明显增加趋势;气候变暖后我国大部年强降雪量增多,强降雪日数增加,强降雪强度增强。     

近44年青藏高原东部积雪的年代际变化特征及其与降雪和气温的关系

选取青藏高原东部地区1967~2010年61个测站的积雪数据,分析比较了整年和不同季节高原积雪的年代际变化特征及其与降雪和气温的关系,结果表明:除了秋季以外,高原东部积雪表现出“少雪-多雪-少雪“的显著年代际变化特征,80年代末发生的由少到多突变仅在冬季积雪中表现显著,20世纪末发生的由多到少突变在冬春两季积雪中均表现显著;降雪和气温的变化是影响高原东部积雪的重要因素,降雪变化的影响更加显著,尤其是秋季降雪;在冬春季降雪偏多时段,降雪的变化主导着积雪的变化;在冬春季降雪偏少时段,气温变化的影响增大,某些时段会超过降雪,甚至达到主导积雪变化的程度。      

1981-2010年青藏高原降雪日数时空变化特征

利用青藏高原气象站降雪日数观测资料,分析1981-2010年青藏高原降雪日数的时空变化特点和主要影响因素。结果表明:降雪日数总体上呈青藏高原中东部高寒地区、喜马拉雅山脉南麓和祁连山脉流域降雪日数多,南部河谷和北部湖盆区降雪日数少的空间分布格局;春季降雪日数占全年的45%,其次是冬季（28%）和秋季（22%）,夏季最少（5%）;30年内青藏高原平均年降雪日数呈明显减少趋势,降幅达10.5 d/（10 a）,其中,春季降幅最大（4.8 d/（10 a））,夏季最小（1.2 d/（10 a））;年降雪日数在1997年发生了由多到少的气候突变;降雪日数年内分布呈双峰型,峰值出现在冬夏大气环流的转换季节,青藏高原大气环流的转换期与上升运动相联系的低值天气系统和高空温湿条件均有利于降雪出现;青藏高原降雪日数的明显减少与气温的显著上升呈线性关系。     

中国近50a积雪变化时空特征

利用1961～2012年中国1400个站点逐日积雪增量、积雪日数和气温稳定通过0℃日数资料,对我国积雪时空变化特征进行了分析研究。结果表明：我国积雪主要分布在新疆北部地区、东北和内蒙古东北部地区及青藏高原地区,年积雪增量均超过50era;在年代际变化中,1991～2000年我国大部分地区积雪增量偏少;在对我国5个区域的趋势分析中,新疆北部地区、东北和内蒙古东北部地区积雪量有显著增加趋势,积雪日数的变化趋势均不显著,气温稳定通过0oC日数均呈显著减少。     

青藏高原多雪年与少雪年土壤水热特征模拟分析

利用耦合了陆面过程模式(CLM4.5)的区域气候模式(RegCM4)分别对青藏高原的一个多雪年和少雪年进行了数值模拟.通过对比模拟雪深与遥感雪深、土壤温湿度的模拟值与观测值、多雪年与少雪年的土壤温湿度模拟值,结果表明,RegCM4-CLM4.5可以有效模拟出高原的多雪年与少雪年特征,模拟雪深大值中心比遥感雪深高10～2...     

降雪含水比研究进展

降雪深度预报与定量降水预报(QPF)一样是冬季天气预报最重要的业务之一,而降雪含水比是降雪深度预报中所必须的重要参数,国外一般多将其称为snow-to-liquid ratio(SLR)。本文回顾了过去几十年来国内外在SLR的变化特征、影响因素等方面的主要研究进展,并对其预报技术和方法进行了总结和比较。研究表明:SLR具有明显的时间变化,并且存在季节和空间分布差异;大气温度和相对湿度是影响SLR的两个最重要气象因子,气压、垂直运动等气象因素,以及地表风、积雪自重、太阳辐射和积雪融化也会不同程度地影响SLR;随着预报技术的发展,SLR的预报方法可概括为气候学的、统计学的和基于物理基础的三类预报方法,气候学方法过于简单化,统计学方法的应用提高了SLR的预报能力,但仍无法摆脱统计方法自身的缺陷,比较而言,基于数值模式的瞬时预报更符合未来雪深预报业务的精细化发展趋势;目前,国内降雪深度观测资料较少、观测频率较低,有效开展地面降雪和探空加密观测,解决观测资料不足是今后SLR研究中亟待解决的问题;基于数值天气预报业务模式,探索气象因子对SLR的影响机理,建立适合我国冬季天气预报业务需求的降雪预报系统是未来的发展方向。     

Twenty-Seven Years of Manual Fresh Snowfall Density Measurements on Whistler Mountain,British Columbia

Snow density is important information for a wide range of activities including avalanche control, marketing, building-code development, weather forecasting, and water supply forecasting. Extended recent high-quality datasets from the mountainous regions of the Pacific Northwest coastal area are rare. This paper presents a study of an unusually long and continuous (January 1990 to April 2016) manually collected dataset of fresh snowfall measurements for Whistler Mountain, British Columbia, Canada. The dataset consists of snowboard core measurements that were collected by Whistler–Blackcomb ski patrol staff twice daily for avalanche control and resort-marketing purposes. These records were collated, transcribed, quality controlled, and made computer accessible in this study. A discussion of the characteristics of the data collection site and an assessment of data reliability are presented. Two examples of the many purposes to which this high-quality dataset might be put were studied. Climatic teleconnections to winter (December–February) mean snow density were examined, which revealed a positive relationship to the quadratic form of the Pacific Decadal Oscillation pattern (i.e., PDO²). In addition, an analysis of daily snow density relationships to air mass types was performed, which suggested that higher (lower) densities are associated with maritime inflow (arctic outflow) conditions. Both of these relationships appear to be mediated by the positive correlation between snow density and air temperature.

Based on the full dataset (N?=?1275 individual snow density measurements) for all months with measured snowfall, annual snowfall season (November to May) mean snow densities ranged from 77?kg?m^?3 to 109?kg?m^?3 with an overall mean of 91?kg?m^?3, giving an overall snow-depth to water-depth ratio of 11:1.     

青海省甘德两次降雪过程的微气象特征分析

利用青海省甘德两次降雪过程的微气象观测数据,探讨了两场降雪过程雪深、雪密度、雪中含冰量、雪中含水量和雪面温度的变化情况,分析了地表反照率与雪密度、雪中含冰量及雪中含水量的关系,结合降雪过程近地面温、湿、风廓线特征分析了积雪对近地面温、湿、风梯度的影响。结果表明:积雪覆盖会导致地表反照率显著增加,降雪过后正午时地表反照率可高达0.8～0.9。随着积雪的消融,地表反照率逐渐减小;积雪反照率与雪密度和雪中含冰量呈正相关,与雪中含水量呈负相关;地表积雪覆盖会导致近地面温度梯度绝对值减小,相对湿度梯度绝对值在凌晨减小、午后增大,地表积雪覆盖对近地面风速梯度变化并无特定的影响。