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。     

乌鲁木齐两次极端暴雪天气过程对比分析

利用常规观测资料、地面自动站、NCAR/NCEP FNL 1°×1°再分析资料和FY2E卫星云图对2014年12月7—8日、2015年12月10—12日发生在新疆天山北坡乌鲁木齐地区的两次有气象记录以来的极端暴雪天气过程,从水汽、不稳定条件、动力、温湿层结及中尺度特征方面进行对比分析,得出如下结论:(1) 500 hPa高空槽、700 hPa短波槽和850 hPa切变线是这两次过程共同的影响系统,两次过程500 hPa均有明显西南急流和-36℃冷中心,700 hPa和850 hPa均有明显西北气流相配合。(2)两次过程中整层较大的比湿和水汽通量散度输送为暴雪提供了充足的水汽条件。(3)风场辐合与天山地形抬升产生的强上升气流和强辐合为暴雪的形成提供了有利的动力条件。(4)两次过程发生前,乌鲁木齐上空低层均有东南风层控制,存在逆温,有利于能量聚集。但是由于两次过程环流形势、水汽分布、能量聚集程度及中尺度特征有所不同,因此两个过程的降雪量存在明显差别,对城市的影响程度也有差异。其中"12.11"过程中尺度系统影响时间更长、冷中心更强,造成的降雪天气更为罕见。     

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。     

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。     

2011年深秋北疆暴雪过程成因分析

对北疆2011年10月末的一次暴雪天气过程的成因进行了分析.结果表明:暴雪是由欧洲脊部分衰退、乌拉尔槽转竖东移进入新疆后形成的.热力、动力强迫激发的动力锋生机制产生的锋面次级环流是造成降水的直接中尺度系统.暴雪发生在MPV1 ＞0且得到较大增长且MPV2绝对值较大增长、等θe线密集的区域.MPV的分布结构,促进了垂直涡度的较大增长,有利于暴雪的产生和增强.高、低空急流对水汽的输送、次级环流的发展维持和水汽的抬升凝结有重要贡献.     

2009年华北大范围暴雪成因及雷达回波特征分析

利用石家庄、济南和濮阳多普勒雷达资料,结合天气形势和实况,对2009年11月9—12日华北大范围暴雪天气过程的分析表明:(1)低层冷、中层暖、高层冷的"冷-暖-冷"层结造成了中层以上大气不稳定;中层急流将南方暖湿空气输送到北方,同时低层东北回流将东部海区的水汽向内陆输送,从而为持续性降雪提供了源源不断的水汽;700hPa切变线及低空急流为降水形成提供了触发条件,低空辐合、高空辐散的配置为降水持续提供了动力条件。(2)雷达回波呈现出大范围层状云结构,分布均匀连续,反射率因子一般在15～29dBZ之间;雷达径向速度图上低层零速度线呈"S"型结构,风向随高度顺转,有暖平流存在;2km左右高度存在切变层,低层东北回流把暖湿空气抬升,中层西南气流把暖湿气流源源不断地向华北地区输送。③降水区域与700hPa散度和水汽通量散度中心的叠加区域有较好的对应关系,低空急流和高空急流的加强使回波强度局部加强,达到30～35dBZ,导致局部强降雪的产生。     

锡林郭勒盟一次暴雪过程分析

2010年11月20日20时到21日08时锡林郭勒盟东北部出现了暴雪天气过程,这次暴雪是在两脊一槽的环流形势中西来斜压槽配合地面蒙古气旋产生的,属强冷空气类。极涡的维持使斜压槽加强,移动缓慢;在印缅槽维持的西南环流场中,700hPa西南槽为华北建立了水汽通道,暖湿的低空西南急流提供了较好的水汽和能量不稳定条件;高低空急流耦合产生了动力抬升作用,大、暴雪就发生在高空急流入口区右侧,低空急流左侧的耦合区。逆温层和高能舌的存在为暴雪的发生储备了潜在能量。     

河北省南部回流暴雪天气结构特征

利用常规气象观测资料、降雪加密观测资料和NCEP的1°×1°再分析资料,对2009年11月10—12日和2011年11月29—30日河北省南部两次回流暴雪天气过程进行对比分析。结果表明：河北省南部两次回流暴雪的时空分布具有中尺度特征。两次回流暴雪的典型天气形势为500 hPa高空河套地区有低压槽东移,700 hPa有切变线影响,地面蒙古冷高压东移至东北地区南下,河套倒槽发展,华北地面为东高西低形势。回流暴雪过程中高低空急流有非常重要的作用,冷空气自850 hPa以下随强劲的东北风回流至河北省南部形成冷垫,700 hPa暖湿气流随西南急流输送至河北省南部叠加在冷垫上辐合抬升,高空200 hPa急流右后侧的辐散抽吸作用使上升运动加强。华北平原高空存在一支垂直环流,边界层东北风到达太行山东麓,在迎风坡抬升至对流层中高层转为西南风,到达东北地区转为下沉气流,再与低层东北风构成一个完整的垂直环流。θse密集区由地面向上向北伸展至700 hPa,锋面结构特征明显,锋面的前沿从北向南推进,地面锋面附近850 hPa以下等θse线与地面垂直,具有对流中性层结。回流强降雪发生在地面锋后冷气团中。     

2010年3月15日暴雪个例分析

通过对2010年3月15日02时～16日02时黑龙江省东北部出现的大范围暴雪天气过程的天气形势、影响系统、高低空急流、地形抬升、冷空气、数值预报产品等因素的综合分析,提出了产生此类暴雪天气的天气学诊断模型,以及出现预报偏差的原因进行分析。     

2006年1月19日宁夏北部暴雪成因分析

利用常规气象资料、数值预报实况场及卫星云图等资料,应用天气学分析及诊断分析方法,对2006年1月19日宁夏北部暴雪天气过程的成因进行了系统分析。结果表明:高空西风急流、低空偏南风急流、近地面偏东风回流、河套“歪脖子高压”、河套地面锢囚锋的建立和长时间维持以及河西高低空切变线的侵入是宁夏北部暴雪的主要影响系统。这次暴雪的出现,正是低空急流所携带的暖湿气流与低层回流所携带的湿冷空气交汇,同时西路冷空气介入所致。由于东西两路冷空气的夹挤作用,迫使高原东侧的偏南暖湿空气上升,使得上升运动得以加强和维持,为暴雪的产生提供了动力条件,而低空急流及回流存在则为暴雪产生提供了充足的水汽条件。此外,宁夏北部地面风场的中尺度辐合、地形抬升、低层水汽和不稳定能量的积累以及宁夏北部处于3支气流的交汇处,也为这次暴雪产生起了重要作用。     

2011年1月湖南罕见持续性暴雪天气成因分析

应用常规观测资料和NCEP再分析资料,对2011年1月湖南发生的罕见大范围持续性暴雪天气过程进行了详细分析。结果表明：乌拉尔山阻塞高压和孟加拉湾南支槽稳定维持,“南低北高”环流形势有利于冷暖气流在长江中下游地区一带汇合,是持续性暴雪发生的大尺度环流背景;700hPa西南急流的建立和加强为暴雪区带来源源不断的水汽供应和不稳定能量,持续而强盛的水汽输送和水汽辐合对暴雪维持和加强至关重要;青藏高原有两次明显的正涡度向东传播至我国东部地区,正涡度东传有利于垂直上升运动维持和加强;暴雪期间湖南上空维持较强的锋生区,准静止锋稳定少动,锋区强度逐渐增强,其最强阶段与暴雪最强阶段一致,而高空急流和锋面的耦合加强了湖南区域的上升运动,是暴雪天气持续的主要原因;锋前干冷空气在对流层中层形成的干层加强了暴雪过程的对流性不稳定,而锋后干冷空气作为“冷垫”锲入暖湿气流下方,促进锋生和暖湿空气的抬升和凝结,是不稳定能量释放的触发机制。     

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。     

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。     

宜昌一次致灾极端短时强降水成因分析

利用常规气象观测资料、地面加密自动站资料、NCEP 1°×1°再分析资料、卫星及风廓线雷达和多普勒雷达资料,对2016年7月7日夜间湖北宜昌地区一次致灾极端短时强降水过程,从大尺度环流背景、中尺度特征以及地形等方面进行分析。结果表明:这次局地强降水产生于副热带高压边缘的西南暖湿气流中,表现出中低层中尺度动力抬升强、降水效率高、地形作用明显等特点。峡谷入口处地面中尺度涡旋与强垂直风切变相互作用造成强上升运动为强降水提供了充足的动力条件,较弱的引导气流和山体阻挡作用使得局地降水维持时间长,共同造成了此次极端短时强降水的发生。回波的低质心结构提高了降水效率,降水过程中单体的后向传播也使局地累计雨量增大。     

西北干旱区极端高温时空变化特征分析

利用1961—2010年西北干旱区83个气象观测站的日气温资料,通过线性倾向率、百分位法及Mann-Kendall法得出西北干旱区极端高温的具体变化特征。用百分位法对西北干旱区日气温数据进行处理,确定极端高温指标的阈值,得出极端高温强度和极端高温事件的频率。结论如下:自1989年开始,西北干旱区年极端高温呈显著上升趋势,空间上西部大于东部,局部地区盆地南缘大于北缘;极端高温日数呈明显的上升趋势;四季极端高温均有上升趋势,秋季增长率最高、冬季最低,秋季极端高温日数增长速率最大;季极端高温及高温日数高值区分布在西北干旱区西北和东南部的盆地边缘,干旱区沙漠边缘及戈壁区;西北干旱区年、季极端高温日数均与年平均气温相关性突出。     

鲁中地区极端高温变化特征分析

基于1966—2015年鲁中地区8个气象站日最高气温、日最低气温和相对湿度气象观测资料,利用年最高气温、高温日数、极端高温日数、暖夜日数、炎热日数和高温热浪日数等指数,研究其极端高温天气变化特征。结果表明:鲁中地区近50 a年最高气温随时间变化呈增加趋势,1990年后增加趋势明显,有6 a左右的主要变化周期,主要空间变化规律一致;极端高温天气呈增强趋势,尤其在1990年以后,年炎热日数和轻度高温热浪日数最多出现在1994年,年高温日数最多出现在1997年,年极端高温、暖夜日数和重度高温热浪日数均出现在2005年;中部地区发生极端高温天气频率高,南部山区发生频率低。     

中国暖区暴雨的研究进展

黄河流域极端强降水主要集中在夏季6—8月,开展该流域夏季极端强降水大尺度环流特征研究对提高其气候预测准确率和防灾减灾能力具有重要意义。使用1961—2017年黄河流域247个地面气象观测站夏季逐日降水资料,首先分析该流域区域性极端强降水事件的分布特征;再根据500 hPa主导环流系统,将影响该流域夏季区域性极端强降水的典型环流形势分为阻塞型、低槽型、台风外围型,并对其中的阻塞型、低槽型极端强降水发生时的环流特征及其水汽输送、前期演变特征进行了分析。结果表明：(1) 近57 a来黄河流域夏季极端强降水阈值自西向东、自北向南逐渐加大,而极端降水次数上游源头地区较其他地区多。(2) 阻塞型和低槽型极端强降水的200 hPa纬向风距平分布特征相似,其距平在20°—55°N范围自北向南均呈“- + -”分布;其500 hPa环流特征差异较大,在欧亚中高纬地区低槽型以纬向环流为主,阻塞型以径向环流为主,前者30°—65°N范围多小槽小脊活动,后者低纬地区为正高度距平控制。(3) 阻塞型极端强降水的水汽主要来自印度洋和太平洋,低槽型的水汽主要来自太平洋和南海。(4) 造成阻塞型极端强降水的阻塞高压以原地发展为主,其发生前1~2周就能捕捉到阻塞高压发生发展信号;造成低槽型极端强降水的低槽以移动性为主,其初始信号出现在极端强降水前7 d左右,强信号出现在极端强降水前2~3 d。

     

1951—2015年乌鲁木齐市极端升温过程气候变化特征

利用乌鲁木齐市气象站1951年1月1日至2015年12月31日逐日最高气温,建立了乌鲁木齐市升温过程数据库。在分析单要素强度指标及升温过程强度排序特征基础上,定义了一个升温过程综合强度指数(IZ),根据百分位排序法,整理出了乌鲁木齐市的极端升温过程,分析了过程的持续日数、发生频数以及强度的气候变化特征。分析结果表明：基于6项单要素强度指标,乌鲁木齐市最强升温过程有6种不同结果。基于IZ,1951—2015年乌鲁木齐市共出现567次极端升温过程,平均每年8.7次,强度最大的一次升温过程出现在2009年3月14—16日。乌鲁木齐市567次极端升温过程持续日数平均3.25 d,持续2 d的最多,占23.1%。1951—2015年,乌鲁木齐市极端升温过程持续日数在春季4月(5.37 d)最长,冬季1月(2.29 d)与12月(2.37 d)最短。65年来持续日数略减少,线性变化趋势不显著。1951—2015年乌鲁木齐市极端升温过程主要集中在冬半年的12—4月,占64.3%,1月最多;7月最少,仅占1.9%。65年来年极端升温过程发生频数呈不显著的线性增加趋势,从20世纪80年代以来基本上处于偏多时期,进入21世纪以来年际间变化幅度加剧。1951—2015年,乌鲁木齐市极端升温过程的综合强度指数无显著线性变化趋势,在20世纪50、60年代强度较强、年际间变率相对较大,之后强度逐渐减弱、年际间变率减小,进入21世纪以来强度增强、年际间变率加剧。