一次回流降雪过程边界层东风结构分析

利用常规观测资料和NCEP1°×1°再分析资料,对2010年12月23日凌晨至上午发生在河北的一次回流降雪过程进行了诊断分析,结果表明：地面蒙古冷高压外围的偏北风携带冷空气东移至东北平原后转向西南方向抵达河北中南部地区,边界层偏东气流将渤海水汽带向河北中南部;在降雪前期表现为“湿冷”,在降雪过程中表现为“干冷”;偏东风在太行山东麓地形作用下被迫抬升,其携带的水汽随之抬升,为降雪过程提供了弱的水汽条件;边界层内水汽通量散度主要表现为纬向水汽辐合,在降雪前主要由水汽平流引起,在降雪过程中主要由风场辐合造成。     

一次华北暴雨过程中边界层东风活动及作用

利用常规气象观测资料、NCEP 1°×1°逐6 h分析资料、微波辐射计资料及FY-2E气象卫星及雷达探测资料,针对2013年6月4日发生在北京及周边地区的一次暴雨过程中边界层东风活动及作用进行了天气学诊断分析,结果表明:对流性暴雨过程伴随有源自东北平原的边界层东风活动,东风活动具有尺度小、降温明显和湿度大等特点。暴雨过程是边界层东风和中低空暖式切变线、偏南风急流和500 hPa短波槽共同作用的结果;东风湿冷空气的锋面抬升和地形抬升作用共同加强了中低层暖湿气流的辐合上升运动,同时东风冷垫和地形抬升作用触发了雷暴的再次发生,相应雷暴具有高架对流特点。东风气流起到了边界层水汽输送作用,中低层偏南暖湿气流为暴雨的产生提供了充足的水汽和不稳定层结条件。     

渤海西岸边界层东风与暴雪天气的机理分析

2008年12月20-21日和2010年1月3日天津地区分别出现了历史同期罕见的暴雪天气。为了提高对这种极端天气发生机理的认识,利用多种资料对这两次天气过程进行了分析。结果表明：两次暴雪过程均属于回流型降雪,但环流形势和影响系统的演变却不尽相同。影响系统分别为高空横槽（高空槽）、850 hPa切变（850 hPa低涡切变）、地面倒槽（地面气旋）,水汽源自700 hPa西南气流和边界层东风的水汽输送。由于两次过程均与边界层东风相伴,特别对渤海西岸边界层东风对降雪天气的影响和作用作了探讨,表明偏东风不仅为本地输送一定量级的水汽,同时这种具有冷湿特征的东风还会与内陆具有暖湿结构的偏南风形成地面辐合线,加强地面的动力抬升作用,产生上升运动,有利于雨雪天气的加强和维持,因此可以认为边界层东风对暴雪的发生发展起到了显著的作用。     

渤海西岸边界层东风与暴雪天气的机理分析

2008年12月20—21日和2010年1月3日天津地区分别出现了历史同期罕见的暴雪天气。为了提高对这种极端天气发生机理的认识,利用多种资料对这两次天气过程进行了分析。结果表明：两次暴雪过程均属于回流型降雪,但环流形势和影响系统的演变却不尽相同。影响系统分别为高空横槽（高空槽）、850 hPa切变（850 hPa低涡切变）和地面倒槽（地面气旋）,水汽源自700 hPa西南气流和边界层东风的水汽输送。由于两次过程均与边界层东风相伴,特别对渤海西岸边界层东风对降雪天气的影响和作用进行探讨,表明偏东风不仅为本地输送一定量级的水汽,同时这种具有冷湿特征的东风还会与内陆具有暖湿结构的偏南风形成地面辐合线,加强地面的动力抬升作用,产生上升运动,有利于雨雪天气的加强和维持,因此可以认为边界层东风对暴雪的发生发展起到了显著的作用。     

地形对台风“海燕”暴雨增幅作用的观测与模拟

1330号台风"海燕"过程影响海南岛的强降水落区和强降水极值点(毛感乡)均位于南部地区,利用海南省区域加密自动站、三亚多普勒雷达以及0.25°×0.25°ERA-interim再分析资料对强降水成因进行观测分析,应用WRF Ver3.1.1模式对"海燕"进行模拟试验。结果表明:(1)"海燕"从海南岛南部近海北上阶段,其外围的偏东风或偏南风与五指山、吊罗山形成向南开口的"厂"字形地形正交,加密自动站和多普勒雷达在五指山区及"厂"字形地形南侧均探测到多个β中尺度风向辐合切变线或气旋性辐合涡旋,毛感乡附近存在明显的风向辐合,地面辐合中心与小时雨量大值区基本吻合。(2)"厂"字形地形迎风坡的强迫抬升导致气流垂直速度增大,毛感乡附近存在的水平的β中尺度辐合切变和垂直的β中尺度环流,有利于边界层辐合和中高层辐散增强,降水显著增幅。(3)数值模拟的强降水落区和降水极值点与实况基本一致,极值雨量较实况偏小;地形对山区及山脉迎风(背风)坡的雨量增(减)幅作用明显;有地形时,在五指山区及"厂"字形地形南侧容易产生β中尺度风向辐合区。     

北京地区预报失误的两次降雪过程分析

利用常规资料、NCEP1°×1°再分析资料及多种新型探测资料,对北京地区2011年深秋初冬季节预报接连失误的11月29日和12月2日两次降雪天气过程进行了分析。结果表明:①11月29日,在地面偏东风配合倒槽的有利形势下北京未出现降雪的重要原因之一是偏东风为干冷性质,且层次深厚,北京边界层湿度条件差。对流层低层冷空气快速南压填塞倒槽是预报出现失误的另一重要原因。②12月2日降雪过程,925hPa的切变线和地面锋面为边界层的水汽辐合抬升提供了动力条件,对流层中下层的水汽输送为降雪提供了水汽条件。③对比研究表明,北京地区冬季降雪预报要特别关注边界层湿度的变化,当边界层内水汽条件较差时,即使中高层有明显的天气系统也不易产生降雪。当边界层湿度条件好,并配合有边界层辐合系统时,即便对流层中层没有明显天气系统,也会产生降雪。     

乌鲁木齐一次暴雪过程地形敏感性试验

以NCEP资料为初始场和侧边界条件,利用WRF模式对东、西天山地形对2015年12月9—12日大暴雪影响进行敏感性试验,从降水强度和分布等方面对比分析模拟结果,探讨地形在暴雪过程中的作用,对成因进行初步研究分析,结果表明:(1)此次强降雪发生是高空西南急流抽吸、低层风切变及风速辐合、偏北风与地形强迫抬升、地面冷锋移动缓慢等共同造成的。(2)此次暴雪天气过程,地形对强降雪的落区、强度影响很大,东、西天山高度与强降雪强度正相关,东、西天山高度降低、强降雪落区沿环流方向移动。(3)地形动力强迫整体上增强次级环流圈。近地面上升速度中心出现在迎风坡山脚至山腰区域,并向两侧递减,与此次大暴雪中心落区以及乌鲁木齐附近测站降雪量分布吻合,东、西天山地形高度降低50%,近地面上升速度中心值减少30%。地形强迫东、西天山峡谷近地面生成辐合中心和辐合线,辐合中心强度与地形高度正相关。(4)地形强迫抬升有加强水汽辐合汇聚的作用,东、西天山地形高度降低50%,水汽通量与水汽通量散度减少30%。     

2009年秋季冀中南暴雪过程的地形作用分析

2009年11月10-11日,河北中南部地区出现了回流暴雪天气,强降雪中心位于太行山喇叭口地形南侧迎风坡处。本文使用MM5数值试验结果分析中小尺度地形对于降雪的影响。结果表明：在喇叭口地形作用下北侧为下坡风,南侧为迎风坡,出现上升运动;由于向东开口的喇叭口地形对于气流有汇聚作用,整个喇叭口地形上空到800 hPa为地形辐合产生的上升运动。垂直剖面显示低层地形产生的上升运动冲破逆温层（或与逆温层内波动的上升支叠加）,与700 hPa以上的西风带低槽系统引起的上升支叠加,加强了垂直上升运动,且东北风遇山后呈现出两支气流,一支在山前堆积下沉,一支在山前冷空气堆前上升,且山前冷空气下沉支逐步形成环流圈,说明冷空气在山前堆积,气流在冷空气堆以东上升。这可能是降雪中心在平原而不在山坡的主要原因。     

太行山和山东半岛地形对冷流暴雪的影响分析

用WRF模式模拟了2005 年12 月6-7 日山东半岛一次冷流暴雪过程,通过降低太行山地形高度至10 m和抬升山东半岛地形高度至500 m的敏感性数值试验,分别分析了上游太行山和本地山东半岛地形对山东半岛冷流降雪的影响。结果表明：太行山对山东半岛冷流降雪的强度起到了加强的作用,降低太行山地形高度的敏感性试验在山东半岛北部10 m风场辐合强度较同时次控制性试验明显减弱,减弱的区域主要在山东半岛北部地区,其他区域变化不明显;同时敏感试验的流场在山东半岛的辐合也有所减弱,流线密度要疏散些。850 hPa西北风越过太行山后在背风面产生波动,波动中的气旋性小涡旋移至山东半岛后,加强了山东半岛本地的辐合强度。抬升山东半岛的地形高度后,地形的抬升辐合作用增强,故冷流降雪的强度也得到增强。     

海陀山冬季降水天气分型及冬奥预报应用

基于2019—2021年1月1日至3月15日北京冬奥会延庆赛区(以下简称海陀山)降水观测资料和ERA5再分析资料,对期间34次降水过程进行天气分型,并对各天气型下不同海拔的降水实况特征开展统计分析。研究结果表明:冬季海陀山降水根据天气系统及地形影响可分为偏北气流型、偏东气流型、低涡低槽型、回流低涡低槽型四种天气型。不同天气型下海陀山地形高度以下主要气流方向和强度、水汽垂直分布等条件,以及与地形相互作用使得不同海拔之间降水量、持续时间等呈现显著差异。偏北气流型受500 hPa槽后整层强偏北气流控制,形成越山气流,降水集中在高海拔地区;偏东气流型受低层偏东气流影响,降水集中在低海拔地区,以上两种天气型无天气尺度系统配合,由地形强迫作用主导,降水量不大、持续时间相对较短。低涡低槽型受高空东移低涡低槽作用,配合低层西南气流,高海拔降水量更多,同时该型也是海陀山冬季最主要的降水天气型;回流低涡低槽型受高空东移低涡低槽影响,配合降水前东风回流对低层增湿并起到冷垫作用,低海拔降水量更多,以上两种天气型均存在天气尺度系统,并叠加海陀山地形作用,降水量显著且持续时间长,会对赛事运行造成较大影响。上述特征...     

2010年冬季北京初雪预报难点分析

北京地区非典型性降雪是预报中的难题,尤其是偏东风在弱降雪过程中的作用难以把握。本文利用常规观测资料与北京地区特种观测资料,对北京2010年冬季(2010年12月至2011年2月)空报的初雪个例和实际初雪个例进行了诊断分析,得出了一些有意义的结果:偏东风的干湿性质取决于东部上游地区的干湿条件。当上游为干中心时,它是一支干平流。12月12日夜间的降雪空报是由于尽管中低层上升运动显著,但是边界层湿度太小,偏东风实际为一支干平流,对北京地区增湿没有明显贡献。北部干冷空气的快速南下控制北京地区,也是预报出现偏差的重要原因。2月9日初雪过程,是边界层高湿区中,弱的辐合上升运动作用下产生的稳定性降雪。对比发现边界层水汽条件在北京地区冬季降雪中非常重要。当边界层水汽条件差,即使中低层上升运动系统明显,也很难形成有效降水。而在边界层受充沛的暖湿气团控制并配合有弱辐合上升运动,即使中高层并无明显的辐合系统,也可产生明显降水。     

华北地区2015年“1106”降雪过程诊断分析

利用中国气象局MICAPS地面、高空等常规观测资料及欧洲中心ERA-Interim的0.25°（纬度）×0.25°（经度）逐6 h再分析资料,对2015年11月5日至7日影响北京、河北的一次降雪过程的环流形势和动热力物理量进行了诊断分析,揭示了降雪特征及其形成原因。环流形势分析发现,此次降雪是在高空两槽一脊叠加短波槽活动天气背景下的“回流型”降雪。500 hPa有西伯利亚脊的发展和内蒙古地区气旋性涡旋及其向南发展出的弱槽,使得偏北冷空气与西南暖气流在河北地区相遇,伴随低层700 hPa的低涡发展,造成了此次降雪天气。500 hPa多小槽波动东移,使得雨雪天气维持较长时间;700 hPa受偏南暖湿气流影响,850 hPa为偏东风,地面高压底部偏东风配合倒槽,有较好的上升运动和水汽输送条件;高湿的大气环境条件和低层水汽辐合及抬升为降雪发生提供了充沛的水汽;高低空急流的形成,与散度场、涡度场和垂直速度场的高低空耦合配置,为降雪天气的发生创造了动力条件。     

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。     

地形、冷池出流和暖湿空气相互作用造成北京一次局地强降水的观测分析

利用地面和探空常规探测资料、多普勒天气雷达以及风廓线雷达资料,对2015年8月7日发生于北京的一次伴随有闪电和冰雹的突发性局地强降水过程的成因进行了分析。结果表明:这次过程发生在强层结不稳定环境中,对流层中层低槽配合低层切变线,促进河北西北部对流发展,并向东南方向移动,形成北京西北部短时强降水;北京中部地区强降水的直接制造者则是新生的局地性雷暴单体,由雷暴冷池出流和暖湿空气在边界层交绥和辐合所触发。北京西北部地形促使冷池出流下山速度加快、冷池出流高度抬高,以及偏东暖湿气流的辐合抬升作用,则是局地雷暴新生的重要影响因子。     

2004年冬季华北平原持续大雾天气的诊断分析

利用GTS1型数字式探空仪探测的资料、NCEP 1°×1°的6小时资料和常规观测资料,对2004年冬季华北平原历史上少见的持续大雾天气进行了天气动力学诊断分析。结果表明:华北平原近地面气层900hPa以下的负涡度平流、冷温度平流和弱辐合上升运动引起该层气温下降,900-500hPa的正涡度平流、暖温度平流和辐散下沉运动造成该层气温升高,在上升和下沉运动区的界面层中形成逆温层,逆温层的高度和强度影响雾的形成和状况。夜间辐射热力强迫作用和950hPa以下的微风是大雾形成的动力因子。大雾边界层中存在的水汽饱和层是在特定的环流形势下华北平原低空盛行东和东南向岸气流,将北部海面的水汽向西向北平流到冷近地面气层中的结果。     

北京连续降雪过程分析

该文对2002年12月份北京出现的1841年以来历史上最长的连续6天的降雪天气进行了合成分析和诊断分析。北半球合成环流形势显示，连续降雪发生在东亚稳定的纬向环流形势下，其上游地区强大经向环流和阻塞高压使中纬度东亚和西太平洋纬向环流得以维持。东亚合成环流的垂直结构表明，连续降雪期间华北地区始终处于锋区中，并存在低空辐合、高空辐散的散度场垂直分布结构。卫星水汽云图显示出有水汽通道向河套倒槽云系输送水汽。华北地区的诊断分析表明，地面和边界层中山东地区分裂高压南侧向北回流的偏南气流是造成降雪的主要水汽通道。变形场的流场结构使水汽在北京附近辐合。垂直剖面展现了华北回流降雪天气近地面层的浅薄的冷空气垫，和暖湿空气回流在冷空气垫上的爬升，并在其上形成一个浅薄的饱和层。     

1998年7月河套气旋强烈发展时的暴雨过程分析

采用位涡理论对1998年7月4—7日的一次河套气旋强烈发展中的暴雨过程进行分析。结果表明:此次夏季河套气旋的强烈发展是在高层正位涡平流和低层暖平流的共同作用下产生的。高空双急流结构产生的强烈辐散加强了低层辐合，有利于气旋的加强。强降水出现在河套气旋强烈发展过程中，是由高层冷空气与季风涌带来的西南暖湿气流辐合而引起的大尺度降水过程。在这次气旋强烈发展过程中，对流层低层到中上层均出现强的上升气流，使得南方深厚的暖湿空气不断随西南风流入暴雨区上空。暴雨发生时，华北地区处于地面Ω型的θ_se高能舌之中，其上空500 hPa存在一个由大尺度动力强迫形成的东北—西南向的非地转湿 Q 矢量辐合带，对流云带与 Q 矢量辐合中心有非常好的对应关系。