渤海冬季的冷流低云

冬季当一次低槽移过后,处在槽后西北冷平流下,各地天气都迅速转晴,但山东半岛却又从北部海上涌来低云,不时地下阵雪,直至这一次冷平流结束。当地预报员称这种天气为海上冷流降雪,观测员称这种降雪的低云为冷流低云,这种低云的形成和阵雪天气的产生与冷平流有密切的关系。由于冬季冷空气活动频繁,冷流低云和冷流降雪成为山东半岛冬季地方性天气特色,对生产活动和飞行影响极大。     

山东半岛一次持续性强冷流降雪过程的成因分析

利用NCEP/NCAR逐日6 h再分析资料和观测资料,诊断分析了2005年12月3～21日山东半岛北部沿海地区发生的罕见持续性强降雪过程.结果表明: 降雪以西北气流下的冷流降雪为主,具有典型冷流降雪分布特征;有利的大气环流形势造成强冷空气频繁,经过渤海暖海面时产生较大海气温差,是降雪持续时间长、强度大的直接原因;一定的海气温差是冷流降雪的重要指标,产生冷流降雪时山东北部近海海域的海气温差常在22K以上;冷流暴雪产生在高能舌、对流层低层辐合、中层辐散的上升运动区,上升运动层浅薄;水汽来源于渤海,水汽辐合层位于超低层(925 hPa高度以下);对流层中低层的垂直速度、散度场、涡度场的动力耦合结构配置有利于暴雪的形成和维持;特殊的低山丘陵地形强迫抬升是冷流降雪的触发机制,对暴雪的产生起到增幅作用.     

山东半岛冷流降雪中心位置对比分析

山东半岛的冷流降雪一般出现在烟台、威海地区,且同一次过程两地区降雪量往往有较大的差别.通过对几次强降雪过程的对比发现:低层风场的辐合是冷流降雪的主要触发机制,低层环境风场对辐合带的引导作用对降雪的中心位置起到了关键性的作用.辐合线移动方向取决于环境风场.在纬线方向上,西北风偏北分量多的时候烟台地区往往是降雪中心,西北风偏西分量多的时候降雪中心一般东移到威海地区;在经线方向上,风速偏小的时候北部沿海地区是降雪中心,风速相对较大时风场辐合线南伸到内陆地区,加上山脉迎风坡的气流抬升作用,内陆的牟平和文登地区成为冷流降雪的中心位置.     

莱州湾冷流降雪的气候特征及其成因分析

利用2000—2013年莱州湾各气象站逐日降水资料、常规资料、海温资料及NCEP/NCAR再分析资料,对莱州湾冷流降雪的气候特征及成因进行了分析。结果表明:莱州湾降雪强度较小,中雪和大雪主要集中在莱州湾东部地区。降雪持续时间较短,一般在12h以内。冷流降雪次数呈现东部多西部少的特点,年际变化明显,存在显著的6~7a年际尺度的周期变化。1月是冷流降雪的主要月份,12月下旬至1月上旬是主要旬份。冷流降雪主要时段集中出现在08:00左右。近14年冷流降雪次数与同年份的冷空气次数存在显著的正相关。发生冷流降雪时850hPa及以下各层均有明显的温度阈值。莱州湾海温和海气温差过高或过低都不易出现冷流降雪。低于5℃为发生冷流降雪的地面2m温度阈值,该阈值明显高于内陆降雪的阈值。冷流降雪发生时,500hPa以槽后(含涡后)西北气流为主,700、850hPa都处在西北气流控制下,925、1000hPa为西北风、偏北风或东北风3种形势。     

山东半岛一次冷涡强冷流降雪过程分析

利用Micaps常规资料、雷达资料,分析了2010年12月28-2011年1月1日山东半岛北部烟台、威海地区出现的强降雪天气过程的成因。分析认为这是一次冷涡系统造成的强冷空气产生的一次冷流降雪过程,暖湿的渤海是水汽来源,近地面层气压场的气旋性弯曲有利于水汽的积累和触发不稳定能量释放。最强降雪落区与对流层低层风向有较大关系,西北风偏西分量大时强降雪中心出现在威海地区。925hPa和1000hPa的风场辐合分布均可以较好地对应强降雪分布落区。雷达0.5°仰角的回波对冷流降雪带有很好的指示作用。从径向速度分析出低层风的辐合,与地面图上的气旋性弯曲相对应,也对降雪有很好的指示作用。     

山东半岛冷流强降雪和非冷流强降雪的对比分析

利用1981—2000年常规气象观测和NCEP/NCAR再分析资料,采用合成分析和动力诊断分析方法,对冷流强降雪与非冷流强降雪的空间分布、大气环流、水汽输送、稳定度和垂直运动进行对比分析。结果表明：冷流强降雪是发生在槽后西北气流里的中小尺度不稳定降雪,非冷流强降雪是发生在槽前西南气流中大尺度稳定性降雪。冷流强降雪具有明显的地方性特点,是强冷空气对下垫面物理状态强迫响应的结果。提出强冷空气与渤海暖水面相互作用产生的大气边界层不稳定是产生冷流降雪的本质,在这种边界层不稳定层结中发生的降雪是冷流降雪的概念。     

辽东半岛2次高影响冷流降雪的对比分析

利用自动站、卫星、雷达和常规气象观测资料及NCEP 1°×1°再分析资料,对2013年11月27日和12月19日辽东半岛南部地区2次高影响冷流降雪过程的成因进行了对比分析。结果表明:2次冷流降雪均发生在横槽转竖的过程中;降雪落区均位于大连南部沿海暖水区域;降雪期间辽东半岛南部850 h Pa气温均降至-15℃,海气温差均超过17℃,多普勒雷达上显示为15~25 d BZ的积云,回波高度不超过3 km。但辽东半岛相对于高空槽的位置不同,其降雪期间环境场的动力、热力条件有所差异。辽东半岛位于高空槽前,其与山东半岛的西南气流相连获得较多的水汽;降雪期间,低层处于降温初期,能量锋和海岸锋锋生,中层的正涡度平流输送,增强了上升运动和水汽抬升,降雪强度大。辽东半岛位于高空槽后,低层已为冷中心,无锋生过程,受下沉气流控制,大气层结稳定,动力抬升条件较弱,降雪强度弱。     

山东半岛冷流降雪的气候特征及其前兆信号

采用山东省近41年冬季逐日降雪资料和近25年历年11月的海温资料,运用数理统计及小波分析方法,对山东半岛冬季冷流降雪的时空分布特征、演变规律及其与前期11月渤海海温的关系进行了诊断分析。结果表明,降雪分布与丘陵地形密切相关,主要集中在半岛的东北部,自东北向西南地区降雪量急剧减少;暴雪分布具有显著的中尺度特征;冷流降雪以12月最为显著;小波分析表明冷流降雪的主要周期为4年、7年和17年左右;11月渤海海温偏高时,降雪偏多的可能性较大,反之降雪则偏少。     

一次局地性暴雪的数值模拟及分析

采用WRF中尺度数值模式,对2005年12月6-7日发生在威海北部沿海的一次暴雪天气进行数值模拟分析,结果表明:WRF数值模式能够较好的模拟出冷流降雪的发生、发展状况,同时发现低层风向的连续波动是产生胶东半岛北部暴雪的主要动力原因,同时较大的海陆温差和胶东半岛北部有利的地形也是发生这次冷流降雪的不可缺少的原因.     

上海地区近10年冷流降雪天气诊断分析

统计了近10年发生在上海地区的冷流降雪过程,初步揭示了此类天气过程的产生机理,并分析了降雪发生时对应的高低空天气形势、探空图、卫星云图和雷达回波特征。结果表明：上海地区2000—2009年共出现冷流降雪12次,占降雪总日数的25%,大部分过程降雪明显时段高空500 hPa上海处在槽前。冷流降雪发生前,宝山站探空图上,低层有不稳定层结,且850～925 hPa湿度较大。冷流降雪对应的红外云图,云阶走向和海岸线一致,且云体呈白亮波状结构,云顶高度多在3000m以下,雷达反射率因子较弱,多低于35 dBz。绝大部分过程海水和850 hPa温差在10～14℃之间,海水和925 hPa温差介于8～11℃之间。降雪发生时宝山站吹NW—WNW—N风,风速为3～6 m·s^-1与山东半岛相比,上海地区地理位置和地形条件决定其冷流降雪有分布范围小、持续时间短、降雪强度弱等特点。     

绥中一次暴雪伴雷电天气过程的成因分析

为了探讨绥中一次暴雪伴雷电天气过程的成因,利用常规观测资料、NCEP每6h间隔的1°×1°的再分析资料和营口多普勒雷达的资料,分析此过程的天气形势特点、高低空急流的作用、雷达回波的特征及反映动力、热力和水汽条件的相关物理量场的特征。结果发现:雷电发生在对流层中层的西南风急流和底层偏东风均处在最强的时刻,当对流云团发展到-20℃温度层时,温差起电产生雷电;雷电发生在低层850hPa附近存在的逆温层消失之后,同时配合低层水汽的辐合,产生了暴雪天气;雷电和强降雪发生在大气底层南风和北风转换的过程中,强降雪的时间与冷空气扩散加强的时间比较一致,当冷空气扩散到整个大气底层时强降雪结束;引起雷电和强降雪的对流不稳定层结主要处在对流层中层,并为上升运动的发生提供了动力和热力条件,促使雷电发生和强降雪的维持。     

山东半岛低空冷流降雪分析研究

山东半岛的冷流天气和其他降水过程有不同的特征,对2005年12月山东半岛北部地区的连续2场暴雪天气过程进行了分析。常规的雷达资料表明回波顶最高高度为3km,体现了冷流过程的低空性。WRF中尺度数值模式的模拟结果表明：冷流过程与低层大气层结的结构特征有着密切的关系;850hPa冷平流与地面降水量有着较好的正相关关系;云水含量、云中霰含量和上升速度的垂直分布进一步证实了冷流降水的低空性。     

华北地区雪密度不同的两次降雪过程对比分析

利用加密降雪观测资料、地面常规观测、FY-2E卫星观测及ERA5再分析资料对华北地区两次融化比存在显著差异的降雪过程其降雪特征、云内垂直热动力结构、降水粒子垂直分布、地面气温和地表温度等进行了对比分析,揭示了热动力垂直结构和水汽条件对降雪过程的雪密度影响.结果表明:融化比较大降雪过程(简称"0103"过程)整层温度偏低...     

2021年2月北美极端低温暴雪的卫星遥感监测

利用气象卫星数据和欧洲中期天气预报中心ERA5再分析数据,在开展卫星数据误差分析的基础上,研究2021年2月北美冬季风暴乌里发生的气候背景、发展演变、极涡活动对乌里的触发作用及造成极端低温和降雪的大气影响因子等。结果表明:与ERA5温度相比,FY-3D/VASS温度在北美地区100,400 hPa和850 hPa的平均绝对偏差分别为1.14℃,1.44℃和2.63℃,可满足冬季极端冷事件监测服务需求;2021年2月北美大陆冷空气活动关键区(50°～80°N,50°～150°W)西部温度较历史同期偏低4～8℃,2月上旬冷空气强度最强,温度距平百分比达70%;在东北太平洋暖高压脊引导下,极涡加强南下,极涡中心西侧横槽转竖过程中冷空气向南爆发,对流层中高层高位涡异常南伸为乌里的生成提供了高层动力强迫,低层冷空气南下和墨西哥湾沿副热带高压西侧向北输送的暖湿气流在美国南部交汇,触发了乌里低层低涡及云系的快速发展;造成强降雪的风暴乌里云系具有对流特征,冷锋云带和头部云顶亮温大部分低于-40℃,部分低于-52℃,闪电活跃。     

北京地区4月一次罕见暴雪的形成机制分析

利用雨滴谱仪、多普勒天气雷达、微波辐射计、地面加密自动站、EC再分析资料及气候整编资料等多源观测资料,分析了2018年4月4—5日,北京地区罕见暴雪过程的极端性及形成机制。结果表明:(1)此次过程是北京地区4月首次出现纯雪日,降雪量和积雪深度均突破历史同期记录,1000～850 hPa温度标准化异常SD值均小于-3,日降雪量排在整个冷季的前5%,是一次极端天气过程。(2)低层强冷空气入侵形成冷垫,700 hPa强西南低空急流输送充沛水汽,使北京地区上空800～500 hPa产生条件性对称不稳定,暖空气在锋区以上的强上升运动触发不稳定能量,产生高架对流,局地雷达回波具有夏季对流单体的倾斜结构特征,有利于暴雪增幅。(3)降雪过程先后受到两次冷空气叠加影响,前期强冷空气持续剧烈降温导致低层温度偏低,使得温度达到降雪阈值,是此次极端降雪过程产生的主要原因。(4)微波辐射计监测显示,降雪的起止时间与逆温具有良好的对应关系,降水相态主要取决于1 km以下的温度变化。     

2014年南京两次弱降雪过程的对比分析

利用常规观测资料和NCEP再分析资料,结合多普勒雷达等资料,对2014年2月9—10日江苏大部分地区出现的两次弱降雪过程进行了成因分析。结果表明:9日的降雪是由中层西风槽东移影响,槽前西南暖湿气流在低层冷空气垫上爬升所致,是一次层状云降雪;10日的降雪则是低空冷空气主体偏北东移,内陆偏西地区低空风速随之明显减小,而东部沿海地区风速变化不大,从而使得辐合上升区西扩所致;10日低空上升运动带来的低云降雪,尺度小,且具有类似弱对流系统的特征。常规业务中使用的数值预报产品(如EC)并不能准确预报这两次弱降雪过程,特别是10日过程预报效果较差,而WRF模式则对10日过程把握较好。     

贵州铜仁一次罕见暴雪过程分析

本文将利用常规探测资料、NCEP再分析资料和多普勒雷达资料,对2018年12月29～30日铜仁市暴雪过程的环流形势特征与成因进行分析,结果表明：此次暴雪过程发生在高空南支槽、多波动槽东移、700hPa西南暖湿急流输送及850hPa东北回流冷垫的环流背景下,表现出持续时间长、范围广、强度大、积雪深的特征;强降雪阶段对流层低层有来自孟湾的源源不断的水汽输送,湿层厚度增强,且有较强的水汽辐合;700hPa较强的垂直上升运动及对流层中低层较强的垂直风切变利于暴雪天气的发生;强降雪时刻暴雪区800hPa以上位于高层冷平流、低层暖平流的叠加区域,为不稳定大气;此次降雪具有对流性和持续性特征,雷达反射率回波云团具有列车效应。     

莱州湾西北与山东半岛北部强海效应降雪个例分析

利用常规资料、NCEP再分析资料和加密自动站资料对2011年12月8日莱州湾西岸一次强海效应降雪过程进行了诊断分析。结果表明:此地的海效应降雪与山东半岛北部的海效应降雪都是在适宜的背景场、有利的海气温差及较强的低空冷平流等基本条件下发生的。但是具体到风场配置、海气温差强度、水汽分布及动力、热力条件等方面存在着差异。在这次过程中,900 hPa以上为西北风,以下维持持续的东北风,是造成此次强海效应降雪的主要原因。这种风场结构与半岛北部的高、低空均要求西北风不同。结合物理量场的诊断分析认为,莱州湾西岸的海效应降雪与山东半岛北部的同属于浅对流降雪。本次过程中900 hPa以下存在上升运动、水汽辐合中心、不稳定层结和大的海气温差,近地层的切变线触发了不稳定能量的释放。强降雪区出现在1000 hPa相当位温暖舌的区域,暖舌的位置与山东半岛北部发生强海效应降雪时的不同,前者在莱州湾,后者在半岛北部沿海。从云图上看,冷流低云在海面上表现为一条条顺气流方向的云线,云的个体呈细胞状,接近陆地时,由于海陆下垫面的差异使得云层加厚,云的走向发生偏转,降雪加大。     

北京地区一次降雪系统大气水凝物输送特征及降雪微物理机制的数值模拟研究

北京冬季降雪云系存在丰富的可开发利用的云水资源。出于人工增雪研究和充分开发云水资源的需要,文中对北京2019年11月29日发生的年度首场降雪进行了观测,对其资料做了分析和中尺度数值模拟,研究了降雪过程的宏观特征、水凝物输送及降雪的微物理机制。结果表明:影响本次北京降雪的是稳定性层状冷云云系,水凝物主要从北京区域的西边界和南边界输送到区域内,而从东边界和北边界流出,具有西向和南向分量的湿气流是降雪云系水物质的输送通道。降雪云中的水凝物基本全为冰晶和雪,有少量的云水,整层云系都含有非常丰富的水汽并且贯穿整个降雪时段。在冰面过饱和环境中,水汽凝华（Prds）是雪的主要增长过程;其次是云冰增长成雪（Prci）和云冰聚合成雪（Prai）的过程。