两次滇黔准静止锋锋区结构的对比分析

利用常规观测资料和NCEP 1°×1°格点再分析资料,对滇黔准静止锋上的低温雨雪冰冻天气(简称08冻雨过程)及阴雨天气(简称09阴雨天气)的锋区结构特征及准静止锋的形成和维持进行了对比分析。锋区结构共同点表现在:在水平方向上,准静止锋在850 hPa的水平温度梯度大,是等温线密集区;锋后低空逆温显著,平均逆温强度达2~8℃,逆温中心位于贵州东部-湖南西部之间。在垂直方向上,锋区表现为等sθe的密集区,锋区在经向上向北倾斜,向上伸展高度接近600 hPa附近;准静止锋天气一旦持续,锋区在850 hPa上表现为正的涡度带以及水平风的辐合区;与准静止锋锋生密切相关的锋生函数为正值。不同点表现在:近地面温度场垂直结构的差异是导致准静止锋降水属性不同的重要原因;在08冻雨过程中,温度场在垂直方向不仅具有冷暖冷的结构特征,还具有较深厚的一层模式结构特征。在09阴雨天气中,低空温度场存在冷中心,但温度高于0℃。在锋区结构上,08冻雨过程表现为宽而平缓且向北倾斜,09阴雨天气在750 hPa以下表现为狭窄而陡峭,并在16°~17°N之间存在副热带锋区。造成锋区结构特征差异的重要原因在于,锋生函数的水平辐合项和变性项对准静止锋的贡献存在差异。     

华南冬季准静止锋年际变异特征及其对东亚气候的影响

基于JRA55再分析资料、观测的降水量和海表温度等数据,利用统计诊断方法分析了华南冬季气候准静止锋的主要变异特征,并探讨了其与环流、海温及东亚气候的联系。华南冬季气候准静止锋的主要变异模态表现为强度变异模态和经向位置变异模态,它们以年际变化为主。类东部型ENSO海温异常及热带中西印度洋海温异常对华南准静止锋强度的年际变异有显著影响;而类中部型ENSO海温异常型显著影响着华南气候准静止锋的南北位置。华南冬季准静止锋的强度变异对东亚副热带地区的降水、以及我国东部内陆地区的近地面气温有显著影响;华南冬季准静止锋南北位置变异则显著影响我国江淮流域降水、以及我国华南至东南沿海一带的近地面气温。华南冬季准静止锋的强度变异模态对东亚的降水和近地面气温的影响范围较位置变异模态都要大。     

2008年冬季准静止锋与1998年夏季梅雨锋的异同

通过对比2008年1月出现在华南的冬季准静止锋和1998年6-7月出现在江淮流域的夏季梅雨锋得出如下结论:(1)2008年冬季静止锋和1998年夏季梅雨锋的阻塞形势和暖湿气流来源基本一致.(2)锋生作用均在低层较为明显,但锋生结构不同.2008年冬季静止锋锋生较强,坡度较小,高度到达对流层中上层;1998年夏季梅雨锋锋生较弱,锋区主要集中在800 hPa以下.2008年降水主要发生在静止锋北侧,1998年夏季降水则主要发生在锋区附近.(3)影响锋生的要素不同.2008年静止锋锋生为温度、湿度、风场的共同作用;而1998年静止锋锋生主要为湿度和风场的影响,温度场几乎没有对其产生影响.(4)降水机制不同,2008年1月的冰雪天气为静止锋锋面抬升和高低空急流的耦合抬升共同作用所致,而1998年夏季的梅雨是由低层不稳定的触发、高低空急流的耦合抬升共同作用造成的.     

地形对昆明准静止锋影响的数值模拟研究

利用2008年1月NCEP/NCAR全球1°×1°再分析资料和MM5中尺度数值模拟结果,分析研究了昆明准静止锋的结构和位置.结果表明:在中国南方地区持续、频繁受冷空气影响下,昆明准静止锋的形成和维持是高原地形的阻挡和特定天气系统配置共同作用的结果;通过对地形减半的敏感性数值试验,定量分析得到高原地形阻挡作用是昆明准静止锋形成和维持的必要条件.     

对冬季云贵—华南准静止锋上一次多相态降水过程的模拟研究

云贵—华南准静止锋使其以北地区成为研究冬季雨雪过渡区内不同降水相态的理想平台。通过对2018年1月25—27日南方凝冻天气过程中天气学和云微物理参数的分析,定性探讨了次冻结层的温度与冰核活化温度对不同降水相态形成的影响,进而利用耦合BTC降水相态诊断方案（简称“BTC方案”）的WRF(Weather Research and Forecasting)模式,对本次凝冻天气的降水相态、冻雨发生区域与冻雨量进行数值模拟。结果表明：横贯云贵高原和南岭地区的准静止锋导致的锋前“冷—暖—冷”的温度垂直结构有利于多相态降水的形成。耦合BTC方案的WRF模式可模拟出不同降水相态落区的空间分布,其模拟冻雨落区时空分布与观测基本一致,但冰粒的空报率非常高。分析WRF模式模拟的多相态降水时温度、相对湿度和水成物的垂直分布特征,云内水成物初始相态为液态,在高空逆温层存在的前提下,次冻结层中冰核活化温度是区分冻雨和冰粒的临界指标且具有明确的物理机制。利用次冻结层中的冰核活化温度来代替BTC方案中有关冻雨和冰粒的判据后,冻雨落区预报准确率较BTC方案提高了13%,表明直接利用次冻结层的冰核活化温度判断冻雨可行。     

一次准静止锋影响下的昆明长水机场大雾过程分析

本文利用常规高空探测资料和长水机场自动探测资料,分析了2013年12月26~31日大雾天气过程出现的天气背景和气象要素特征,以找出昆明准静止锋影响下长水机场大雾天气的特征。分析表明,此次大雾过程出现了5次大雾天气,在冷空气西进加强、维持、减弱摆动阶段均可产生,其中冷空气维持阶段大雾持续时间最长。大雾时长水机场位于锋后或锋面附近冷空气区内。大雾发生时昆明上空多有双层逆温出现,逆温层底高度低,湿层较深厚,最大相对湿度在92%以上;大雾发生时长水机场为东北风,风速2~5m/s,风向转为西南风,能见度将很快转好。      

利用锋生函数对2008年年初昆明准静止锋生消过程的诊断分析

利用ERA-Interim 0.125°×0.125°高分辨率逐6小时再分析数据,选取昆明准静止锋2008年1~2月长时间维持过程诊断分析了锋生函数及其各分项在锋面生消过程中的作用与贡献,并结合2016年1月20~27日锋面增强西进过程和1979年1月14~20日锋面减弱东退过程进行了比较分析。结果表明:（1）非绝热加热项对锋面生消作用较小,但存在显著的日变化。在辐射作用下,非绝热加热项日间表现为锋消,夜间为锋生。（2）西移冷气团在被高原大地形抬升过程中存在局地地形迫使冷气团下沉的情况,并导致垂直运动倾斜项表现为锋生。由于地形固定不变,局地锋生形成次级锋生带。次级锋生带与昆明准静止锋的形成、维持和东西摆动有密切的联系。（3）辐合辐散项和水平形变项是锋生函数变化的主要贡献项,其中水平形变项中的切变变形作用以锋生为主,而伸缩变形项在纬向产生锋生,在经向产生锋消。     

热带低频振荡的强度和相位对中国南方冬季降水的影响

利用NOAA的逐日向外长波辐射（简称OLR）资料、NCEP／NCAR资料和中国台站降水资料,初步研究了热带地区低频振荡与我国南方冬季降水的关系,并分析了低频振荡不同位相对降水的影响。对低频振荡不同位相的合成分析表明：热带低频振荡的相位变化与位于副热带和菲律宾地区的环流系统的低频变化密切相关,并会影响到我国南方地区降水的演变。在低频振荡强度的高指数年,当对流活跃中心位于热带印度洋（热带西太平洋）时,副热带地区的阿拉伯海槽和孟加拉湾槽加深（减弱）,菲律宾附近表现为反气旋（气旋）式环流,导致我国南方地区南（北）风异常,同时水汽输送和上升运动增强（减弱）,从而导致降水偏多（少）。低指数年各位相的对流、降水以及其他要素的异常均不明显。     

2008年1月我国南方罕见冰冻雨雪灾害性天气诊断分析

从天气、气候及大气物理量场等方面对2008年1月中下旬发生在我国南方大部分地区历史罕见的冰冻雨雪灾害性天气发生发展的成因、主要特征以及造成严重灾害的主要原因进行了诊断分析。结果表明：地面准静止锋是造成这次严重冰冻雨雪灾害的主要天气系统;逆温层是冻雨形成的必要条件;西南暖湿气流及北方强冷空气的不断补充是造成南方连续出现冰冻雨雪天气及造成严重灾害的充分必要条件。同时,Micaps二次开发产品的利用有助于深入分析极端天气事件。研究结果可为此类天气预报提供借鉴。     

2008年初中国南方持续性冰冻雨雪灾害形成的温度场结构分析

2008年初,中国南方发生了大范围、持续性低温冰冻雨雪天气,冻雨、暴雪灾害历史罕见,许多地方打破50年记录。文中主要从3种降水类型,特别是冻雨的地域分布和促使其形成的温度场层结及地面温度分布特征方面讨论了1月25日到2月2日冰冻雨雪灾害最为严重的过程阶段。分析表明,降雨、冻雨和降雪3种类型降水物的自南向北分布特征是由对流层中低层向北后倾的锋区在南北不同区域上的层结特征和地面温度条件决定的;在倾斜锋区存在背景下,在对流层中低层形成了产生冻雨的大气逆温特征和较低的地面（表）温度条件。逆温区大于0 ℃的暖层应具有合适的强度、厚度和高度,既不能太厚太低,也不能太薄太高。如果太厚太低,降水将会以雨的类型降落地面,如果太薄太高,降水则会以雪或冰粒子的类型出现。这次过程中0—6 ℃的暖层在650—850 hPa,其下为低于0 ℃的次冻层,在次冻层温度较低的情况下,即使地面（表）温度在0—1 ℃,也可能形成冻雨或冰冻灾害。此外,在没有适宜逆温区存在的条件下,较低的地面（表）温度也能使“冰包水”物质、过冷却水滴降落到地面或雪融化成水后迅速凝冻成冰,或使冰冻维持而至灾。     

1951—2017年冬季中国南方持续性冰冻雨雪事件的气候特征及其与环流异常的联系

采用1950—2018年中国753站逐日气温和降水资料及NCEP/NCAR逐日再分析资料,确定了1951—2017年冬季中国南方强持续性冰冻雨雪事件,并对其时空特征、区划及事件爆发日的环流特征进行分析。结果表明：1)中国南方持续性冰冻雨雪事件存在显著的2～3 a周期变化,且1985年前后发生了突变,虽然近年来其强度呈显著减弱趋势,但仍然发生了多次强持续性冰冻雨雪事件;2)持续性冰冻雨雪事件在中国南方中西部发生频次高、持续日数长,在中国南方中东部则强度更大;3)中国南方37次强持续性冰冻雨雪事件可划分为华中型、华南型和西南型3类;4)3类持续性冰冻雨雪事件爆发日,欧亚大陆500 hPa位势高度异常呈现北高南低,蒙古高压显著偏强、中心南进,该配置有利于北方冷空气向南输送,且南支槽显著加深,水汽向北输送活跃。三者的不同之处在于蒙古高压强度及影响范围存在差异,其中西南型最强、范围最大、南伸显著,华南型次之;华中型、华南型的水汽输送受南支槽和副热带高压共同影响,而西南型的水汽输送仅受南支槽调控。     

2008年1月我国南方冻雨过程的热力异常及其形成原因

利用中国604个地面台站的气象观测资料和NCEP 2.5°×2.5°再分析各等压面温度和环流场资料,从地面和大气垂直热力结构配置及其气候异常的角度出发,诊断分析了2008年1月我国南方雨雪冰冻过程的形成。结果表明,冻雨受灾的核心区域约为108°～113°E和25°～28°N范围,在该区域内2008年1月平均地面气温〈0...     

中国南方冬季持续性温湿异常事件的分类和特征分析

利用1981-2010年中国测站逐日气温和降水异常序列,将中国南方冬季持续性异常事件分为冷湿、冷干、暖湿和暖干4类持续性异常事件,并用NCEP-DOE逐日再分析资料对各类持续性异常事件的环流特征进行了分析。结果表明,欧亚大陆中高纬度上空"北高南低"的异常环流形势使得温带急流减弱、副热带急流增强,有利于冷空气向南爆发;而中纬度地区"东高西低"的异常环流则对应西太平洋副热带高压增强北移和南支西风槽的活跃,有利于偏南风水汽输送达到中国南方地区,中国南方降水偏多。受南北异常环流的共同影响,中国南方冬季经常出现持续性异常天气,冷湿（低温雨雪冰冻）事件正是在上述两种异常环流型影响下发生的。因此,考虑与冷湿事件相联系的关键环流系统可能有助于提高中国南方冬季低温雨雪冰冻事件的预报能力。      

南半球冷空气爆发对华南连续性暴雨影响的个例分析

2005年6月17—24日,华南地区发生了连续多日的暴雨天气过程,给该地区带来了严重的洪涝灾害,在此期间南半球有较强的冷空气活动。为了弄清南半球冷空气对这次连续多日暴雨过程的影响及其物理途径,利用NCEP每6小时1°×1°经纬度的再分析资料、逐小时的TBB以及华南地区地面降水等资料,以这次连续性暴雨天气过程为例,初步分析了南半球冷空气爆发在华南地区暴雨形成中的作用。结果发现：在500hPa西风带低压槽的诱导下,马斯克林高压向东移动并登陆澳大利亚,促使南半球冷空气爆发,加大了40～60°E、60～70°E和85～95°E等通道的越赤道气流,它们转向后汇向华南地区,增强了华南南部和南海北部地区的低空急流和暴雨区的水汽输送,这是华南地区连续多日暴雨的主要原因之一。     

2010年2月24日沈阳地区冻雨成因分析

利用NCEP的全球数据同化系统（GDAS）1°×1°分析资料、NOAA的2.5°×2.5°全球格点资料和气象观测资料等,对2010年2月24日沈阳地区大范围冻雨灾害天气过程进行分析。结果表明：冻雨发生前期,沈阳地区的明显增温是导致大范围雨雪冰冻灾害的重要原因;925—750 hPa存在的t≥0℃温厚暖层是冻雨形成的必要条件;西南气流的建立有利于大量暖湿空气向东北地区输送,并决定了低温冰冻灾害发生的区域。中层温厚暖层的建立与破坏时间对冻雨的预报具有一定的指示意义。     

2008年初我国南方冻雨雪天气环流及垂直结构分析

利用美国国家环境预报中心NCEP 1971_2000年1月及2008年1月的再分析值高度、 温度和风的气候平均场, 以及国家气象中心要素库中的2008年1月8日～2月6日08：00～08：00 24 h降水和冻雨实况等实测资料, 对2008年初我国南方的持续冰冻过程的异常成因做了分析。结果表明, 在稳定的高空环流形势下, 来自极地的冷空气和来自南支槽前暖湿气流及东海、 南海的偏东气流交绥于我国大陆东南部, 加之稳定的滇黔静止锋、 华南静止锋和近地面冷高压前东北冷平流, 多因素综合导致了这场罕见持续冰冻天气; 冻雨出现在冷暖空气交界的锋区附近, 偏在能量锋区低值一侧。对流层中低层为西南暖湿气流, 强逆温层是冻雨天气突出的垂直特征, 贵州西部以没有融化层的“单层结构”为主, 贵州中部“单层结构”和“二层结构”均存在; 湖南省西部冻雨垂直结构表现为“单层结构”和“二层结构”, 以“二层结构”居多, 东南部郴州的冻雨垂直结构主要为“三层结构”和“二层结构”。逆温层之下湿度很大, 逆温层之上湿度迅速减小, 干, 暖空气有利于稳定层结, 抑制低层湿空气向上扩散, 对南方阴雨天气和冻雨天气的维持起了不可忽视的作用。     

我国南方西南和中东部区域两次持续性低温雨雪过程与关键环流系统的关系研究

利用NCEP再分析资料和国家气象信息中心提供的753站逐日气温和降水资料,对比分析了我国南方西南和中东部区域两次持续10 d以上的低温雨雪过程,结果表明:(1)两次过程中欧亚大陆中高纬东亚大槽均加深,但环流形势有差异。西南过程呈现"北高南低"形势,关键脊区在贝加尔湖,而中东部区域过程"北高南低"和"西高东低"形势共存,关键脊区从乌拉尔山延伸至贝加尔湖。两次过程异常的环流与北大西洋向东传播的波列有关。(2)西南过程关键脊区提前过程3 d发展并东移至贝加尔湖,形成稳定形势;而中东部区域过程关键脊区提前过程一周发展,在开始日达最强。两次过程均伴随蒙古高压东移南压使地面降温,500 hPa关键脊区超前蒙古高压2 d变化。西南过程降温主要受到冷平流和绝热冷却影响,而中东部区域过程主要受到冷平流的影响。(3)西南过程水汽来自孟加拉湾,只受南支槽支配。中东部区域过程水汽来自孟加拉湾、南海和西太平洋,由南支槽和西太平副热带高压的共同影响。两次过程水汽正收支主要来自南边界。     

大气低频振荡对2015年冬季华北强降温事件的影响

利用1980—2016年中国日最低温度和NCEP/NCAR再分析资料,分析了大气低频振荡对华北2015年冬季区域强降温事件(Regional Extremely Cold Event,简称RECE)的影响。结果表明：1)两次过程均与最低温度10～20 d低频分量从峰到谷值的变化相应。2)第一(二)次过程巴尔喀什湖-贝加尔湖(简称巴-贝湖)高压位置偏西(偏东北),西伯利亚高压偏南(偏北),东亚大槽呈东北-西南(南-北)走向,阿留申低压偏深(偏西偏深),无(有)北极涛动负异常,高低层冷空气源地均位于贝湖北部60°N附近(巴湖以北上空和华北局地),降温较慢(快速)。地中海低频扰动能量的持续输送是造成两次降温过程持续时间差异的原因之一。3)-18 d(-12 d)500 hPa高度场中西欧低频负(正)异常,是华北强降温事件的延伸期预报参考信号。