华北地区"12·7"降雪过程的数值模拟研究

对2001年12月7日一次引发北京交通堵塞的降雪过程成因作了模拟研究.模拟结果显示PSU/NCAR的MM5有可能模拟出此次北方较弱的降雪过程,模拟的降雪量、落区以及持续时间与观测较一致.在成功模拟的基础上,利用模式输出的时空分辨率较高的资料,对此次降雪的发生、发展和水汽输送过程等进行了分析,结果表明:(1)降雪发生前对流层中层先出现饱和,而低层并未饱和,这种弱降雪的产生似乎并不需要中低层有深厚的湿层存在;(2)此次降雪是由对流层中层快速移动的短波槽和近地面出海高压后部的回流共同影响的结果,近地面的高压回流主要对增加低层的湿度有贡献,槽前的西南气流将水汽由南向北输送到华北地区,辐合引起的上升运动又将水汽输送到对流层中上层,槽前的水汽输送和辐合上升是此次降雪过程的触发机制之一;(3)华北地区大气中可降水量达到7 mm以上时,就可能有弱降雪发生,并有可能根据可降水量判断降雪的维持时间;(4)冰相云物理过程对成功地模拟降雪是不可忽视的.     

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。     

一次降雪过程分析

通过分析１９９５年３月的一次降雪过程，认为准确预报降水过程需做到以下几点：正确判断降雪系统的位置、移动方向和移动速度；准确掌握地面系统的配置；了解水汽输送状况。     

杭州“12·05”降雪天气过程的偏振雷达观测分析

国内利用新一代多普勒天气雷达已经开展了较多冬季天气过程的分析研究,但随着国内雷达网逐渐升级到双线偏振雷达,如何将偏振参量应用于冬季业务预报成为了目前需要解决的问题。利用杭州临安C波段双线偏振雷达观测的2015年12月5日一次降雪过程资料及地面和探空资料,通过提出的基于零度层亮带识别的降雪相态识别方法和降雪累计时间统计方法,分析了雷达参量、零度层亮带的时空演变及统计的降雪累计时间分布特征,并与地面和探空资料对比,探索了双线偏振雷达在冬季降雪预报中的优势。结果表明:(1)冬季降水相比夏季连续性降水回波强度偏弱;雨、雪的差分反射率因子、相关系数差别不大。(2)零度层亮带在某些方位并不是水平的,大多数情况下为偏离雷达站的不规则环状或者线状,且某些时刻还有垂直零度层亮带存在。(3)降雪累计时间分布与实际降雪厚度分布基本一致,统计方法为地区降雪厚度的估测提供了可能。(4)零度层亮带的演变与地面和探空温度的空间、时间变化一致,相比单极化雷达使用双线偏振雷达观测零度层亮带更加可靠。     

一次降雪过程的多普勒雷达探测分析

文章应用多普勒雷达资料，并结合天气图、卫星云图等资料对2001年12月12日黑龙江省西南部地区一次大范围的较大降雪过程进行了分析。通过对这次较大降雪过程的多普勒雷达探测，分析了这次降雪回波过程的特征，分析了回波强度的不均匀性、速度场回波的低空急流和高度显示的二层云结构等特征，对大雪探测和预报都具有一定的意义。     

祁连山冬季降雪个例模拟分析(Ⅰ):降雪过程和地形影响

利用部分改进了的中尺度数值模式MM5V3对2006年2月7～8日祁连山一次降雪过程进行了三重双向影响嵌套模拟研究,模式对雪带分布的模拟与实测基本吻合.重点分析了此次降雪过程中的热力动力特征和云的微物理结构,并通过地形敏感性试验,研究了祁连山地形对降雪的作用.结果表明:降雪过程中有低层西北湿冷气流向祁连山区输送水汽在山前形成大值区,气流除在祁连山周围绕流外同时沿祁连山北坡爬升.降雪前期空气饱和层和上升气流区比较深厚,为祁连山北坡降雪中心的形成提供了有利的动力热力条件,降雪后期有高空干冷下沉气流侵入使降雪减弱.这次过程为冷性稳定层云降雪过程,水成物含水量大值区也主要分布于祁连山北坡和山顶附近,冰晶和雪分布在6 km以下,在冷云顶存在0.06 g·kg-1的过冷云水.祁连山高大地形对大范围降雪落区无明显影响,但对祁连山北坡降雪中心形成有直接影响.降低地形高度后,山顶无法形成上升运动和云粒子,迎风坡云体发展减弱.地形对降雪增幅中心主要位于祁连山北坡,24 h最大增幅达3 mm.     

祁连山冬季降雪个例模拟分析(I)： 降雪过程和地形影响

利用部分改进了的中尺度数值模式MM5V3对2006年2月7~8日祁连山一次降雪过程进行了三重双向影响嵌套模拟研究, 模式对雪带分布的模拟与实测基本吻合。重点分析了此次降雪过程中的热力动力特征和云的微物理结构, 并通过地形敏感性试验, 研究了祁连山地形对降雪的作用。结果表明： 降雪过程中有低层西北湿冷气流向祁连山区输送水汽在山前形成大值区, 气流除在祁连山周围绕流外同时沿祁连山北坡爬升, 降雪前期空气饱和层和上升气流区比较深厚, 为祁连山北坡降雪中心的形成提供了有利的动力热力条件, 降雪后期有高空干冷下沉气流侵入使降雪减弱。这次过程为冷性稳定层云降雪过程, 水成物含水量大值区也主要分布于祁连山北坡和山顶附近, 冰晶和雪分布在6 km以下, 在冷云顶存在0.06 g·kg-1的过冷云水。祁连山高大地形对大范围降雪落区无明显影响, 但对祁连山北坡降雪中心形成有直接影响。降低地形高度后, 山顶无法形成上升运动和云粒子, 迎风坡云体发展减弱。地形对降雪增幅中心主要位于祁连山北坡, 24 h最大增幅达3 mm。     

山东春季两次强降雪过程对比分析

利用常规气象观测资料、区域自动站加密观测资料和NCEP 1°×1°再分析资料,对山东2010年2月28日早春和2013年4月19日春季两次极端暴雪天气过程的环流形势和影响天气系统演变特征、水汽输送条件以及物理量场特征进行了对比分析。结果表明:1两次暴雪过程均受500hPa高空槽、700hPa切变线的影响,并有700hPa低空西南风急流配合;2暴雪区上空均有一条明显的能量锋区,并伴有逆温层,湿层深厚,垂直螺旋度呈上正下负的分布特点;强降雪落区位于水汽通量大值带左侧的水汽通量散度辐合中心附近;31.8km处冷空气活动是判断降雪结束的一个关键高度。不同之处在于:1"2·28"暴雪冷空气自东北楔入,暖湿气流被迫抬升,冷空气发挥主动作用;"4·19"暴雪之前一直维持东北风,形成冷垫,暖湿气流沿冷垫爬升,冷空气发挥被动作用;2"2·28"暴雪比"4·19"暴雪辐合上升运动出现的高度要高,上升运动的强度更强,不稳定层结更深厚。     

干冷空气侵入在2005年12月山东半岛持续性降雪中的作用

利用常规资料和NCEP再分析资料分析了2005年12月山东半岛持续强降雪事件发生的环流背景及干冷空气活动特征,并运用湿位涡和锋生理论,研究了干冷空气在降雪事件中的作用.分析表明:低层湿度场的演变可以很好地反映山东半岛地区降雪的变化,但降雪事件与高层干冷空气紧密相连.对流层高层高位涡区与相对湿度小值区相对应,干空气主要来源于北侧(高纬度)对流层高层.高位涡区与低湿区都向下向南伸展,与低层MPV1<0的湿对称不稳定区对应.强降雪是低层饱和湿空气受地形强迫、锋生强迫的抬升作用及湿对称不稳定能量释放的共同作用造成的,而干冷空气的侵入是锋生和不稳定能量释放的触发机制.     

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。     

中国区域降雪量和降雪频率对沙尘天气的影响作用分析

1970—2000年间气象台站降雪量和沙尘天气统计结果显示,在中国冬春季主要积雪覆盖区域,沙尘天气发生频次相对较低,各类沙尘天气基本发生在积雪覆盖率低、年降雪量少的区域。时间序列分析结果进一步显示,年降雪量和沙尘天气之间存在显著的负相关,降雪量的增多对沙尘天气的年发生次数具有明显的抑制作用。同时,年降雪频率也是影响沙尘天气爆发频次的重要因素之一。对于中国西北干旱少雪的地区,尤其体现在新疆北部地区,年降雪频率的增加能够显著地减少各类沙尘天气的发生次数。     

石羊河流域降雪初、终日及雪期特征分析

利用1960—2017年石羊河流域5个气象站点降雪和气温观测资料,采用气候诊断分析方法,分析了石羊河流域降雪初、终日及雪期的时空变化特征及与气温和海拔高度的关系。结果表明:降雪初日为山区早于平原区,平原区早于荒漠区;降雪终日为山区晚于平原区,平原区晚于荒漠区;雪期为山区长于平原区,平原区长于荒漠区。各地降雪初、终日及雪期存在一定的异常性,正常降雪初、终日及雪期年概率均超过67%。年、年代降雪初日呈推迟趋势,降雪终日(除凉州和古浪外)呈提早趋势,雪期呈缩短趋势。降雪初、终日及雪期与气温和海拔高度呈极显著相关性,气温每升高1℃,初日推迟约6.3 d,终日提早约7.6 d,雪期缩短约13.8 d;海拔每升高100 m,初日提早约3.3 d;终日推迟约4.0 d,雪期延长约7.3 d。本研究为降雪预报提供了参考依据,同时对防御雪灾、科学利用降雪资源、保护生态环境和促进区域经济发展有重要意义。     

Analysis of a Beijing Heavy Snowfall Related to an Inverted Trough in November 2009

This paper studies a heavy snowfall in Beijing that took place on 1 November 2009. The date of the snowfall was about one month earlier than the average. The National Centers for Environmental Prediction (NCEP) reanalysis data, conventional data, and Automatic Weather Station (AWS) data are utilized to explore the reasons for the snowfall and the influencing systems. The main conclusions are as follows: (1) It is revealed from the average geopotential height and average temperature fields at 500 hPa that the large scale circulation in November 2009 was favorable to snowfall. The cold-dry air from West Siberia and the warm-moist air from the Bay of Bengal converged in North China. In addition, it was found from the average moisture flux field at 700 hPa that the main water vapor source was in the Bay of Bengal. (2) Not only the return current, as usually accepted, but also the inverted trough on the current had an important contribution to the snowfall. The inverted trough could produce the obvious upward motion that is an important environmental condition of snowfalls. (3) More attention should be paid to mesoscale systems such as mesolows during the cold season because of their importance, though they do not occur as frequently as in the warm season. It should be pointed out that AWS data are very useful in mesoscale system analysis during both warm and cold seasons.     

青海省公路沿线强降雪天气灾害风险区划研究

利用青海省主要公路沿线43个气象站和26个交通气象站2004年10月—2016年5月的地面气象观测中的降雪量和积雪深度资料及2013—2016年的交通事故、交通管制、道路形态和车流量等资料,在分析青海省公路沿线强降雪时空分布特征、引起交通事故天气类型、路面状况和交通管制气象因素的基础上,分析了青海省公路交通沿线道路孕灾环境、承灾体和致灾因子。以强降雪致灾因子为基础,加上承灾体、孕灾环境权重系数,最终研究建立了青海省公路沿线强降雪灾害性天气风险等级区划模型,并绘制了等级区划图。西宁地区、海北地区、都兰县是强降雪灾害性天气高风险区,此外,东部地区强降雪灾害性天气风险显著高于西部地区。     

山东一次连续性降雪过程云微物理参数数值模拟研究

利用PSU／NCARMM5V35非静力数值模式对2005年2月14—16日山东连续性降雪过程进行了数值预报，模拟的降雪开始时间、发展演变及持续时间与观测较一致。在成功模拟的基础上，用模式输出预报资料，特别是采用Reisner混合冰相过程计算的云水、雨水、冰晶、雪晶等比含水量数值，对降雪过程的水汽输送、不同发展阶段微物理参数的演变特征进行了分析。结果表明，来自南海的西南急流和低层的东南风水汽输送，850hPa中尺度切变线的维持和低涡的发生、发展，为暴雪的产生提供了宏观条件；模拟的运动场和微物理场的时空演变表明，垂直运动是水汽凝结、冻结和冰粒子碰并和“蒸-凝增长”的运动学条件。     

冬奥张家口赛区降雪天气分型及其预报概念模型研究

利用冬奥张家口赛区云顶和古杨树两个赛场的地面加密站网观测资料和高空探测资料、ERA5的0.25°×0.25°高分辨率再分析资料,从降雪时空分布特征、高低空环流形势配置等对2019年和2020年冬季(11月至次年2月)张家口赛区的降雪过程进行天气学统计分析。结果表明：降雪天气的环流背景主要归纳为3个类型,分别是低涡气旋型、冷锋型和西北气流型。不同天气模型下降雪量时空分布具有典型特点,低涡气旋型过程平均降雪量最大,降雪持续时间长,云顶赛场比古杨树赛场降雪量多16.9%;冷锋型过程平均降雪量次之,云顶赛场比古杨树赛场降雪量多44.4%;西北气流型过程平均降雪量最少,持续时间短,但是两个赛场差异最大,云顶赛场比古杨树赛场降雪量多140%。