广西两次典型低温雨雪天气过程的成因对比分析

利用常规观测资料、ERA-Interim、NCEP/NCAR再分析资料,对比分析了2016年1月21—26日和2018年12月28日至2019年1月2日影响广西柳州的2次低温雨雪冰冻天气的成因。结果表明:2次过程期间中高纬均为两槽一脊形势,阻塞高压较常年同期偏强28dagpm;2018年过程期间近地层强冷平流的持续输送和高层冷空气的补充是柳州2018年气温低于2016年的重要原因,中低层持续的水汽输送及水汽辐合,长时间逆温层维持以及较强的逆温强度使得降雪持续时间及范围强于2016年;2016年过程期间中层强盛的西北气流使冷空气南下迅速,700hPa急流区以及850hPa风速辐合区的偏南导致明显的降雪主要出现在广西南部,柳州只出现少量降雪,温度回升较快。     

能量转化视角下一次引发冬季区域强对流的南支槽研究

2020年1月24—25日广西出现一次罕见区域性强对流,过程伴随近20年最大范围冰雹天气。南支槽异常发展东移是此次过程的扰动背景,提供了必要的热动力及水汽条件。基于波作用通量及多尺度能量诊断方法,利用常规观测资料、风云卫星资料、NCEP/NCAR以及ERA5再分析资料,从能量转化角度对此次引发区域强对流的南支槽过程进行研究。结果表明:整个过程中纬度和副热带西风急流均较历史同期偏强,有利于上游扰动向下游传播。欧亚大陆上空存在南北两支活跃Rossby波列。源自地中海一带的南支副热带西风急流Rossby波列对南支槽起到主要调控作用,Rossby波能量沿急流频散并在南支槽区辐合,促进了南支槽发展东移。源自北大西洋阻塞高压内部的北支Rossby波列则起到协同作用,促进了乌拉尔山冷槽发展及其与中东槽合并,从而增强了南支波列向下游的传播,进一步增强南支槽;天气尺度有效位能向天气尺度动能的转换以及由背景场向天气尺度的动能输送是南支槽天气尺度扰动发展的主要贡献项。动能的平流输送将获得的天气尺度动能在空间上再分配,维持南支槽稳定发展东移。在此背景下,天气尺度向对流尺度的降尺度动能串级是区域强对流最主要能量...     

黑潮和北大西洋海温异常在2008年1月我国南方雪灾中的可能作用的数值模拟

根据NCEP/NCAR再分析资料、NOAA扩展重建海表温度资料,利用中国科学院大气物理研究所全球大气环流谱模式（IAP-T42L9）模拟了大气环流对黑潮区、北大西洋海温异常偏暖的响应特征,并探讨了黑潮区、北大西洋海温异常在2008年1月我国南方雪灾中的作用。通过模拟场与观测场的比较表明,在考虑黑潮区和北大西洋海温异常偏暖的情况下,模式比较成功地模拟出了2008年1月我国南方发生低温、雨雪、冰冻天气的各种主要环流特征。黑潮区海温升高导致东亚沿海位势高度增加,西太平洋副热带高压偏北。它一方面不利于冷空气向下游输送,导致冷空气在我国长江流域及其以南地区堆积;另一方面加强了海洋的暖湿气流及向我国长江流域及其以南地区的水汽输送,为我国南方雨雪天气形成提供了充沛的水汽条件,有利于我国南方低温、雨雪、冰冻天气的持续。北大西洋海温异常偏暖对中高纬地区中西伯利亚阻塞高压的形成有重要作用。受其影响,我国除受东路冷空气活动的影响外,中纬度还不断有西路冷空气随着西风带槽脊东移影响我国东部地区。它是导致我国南方低温、雨雪、冰冻天气持续的另一个重要原因。     

2011年与2008年贵州低温雨雪冰冻天气锋区特征对比

用常规气象观测资料和NCEP2．5°×2．5°再分析资料,对贵州2011年年初和2008年年初2次严重低温雨雪冰冻灾害期间的天气形势、冷空气、水汽和大气层结等特征进行了分析比较。结果表明：静止锋是贵州低温雨雪冰冻天气的主要天气系统;2008年较2011年冷暖空气均较强,故锋区强、锋面坡度较小,这是2008年冰冻天气强于2011年的主要原因;冻雨的发生与层结的逆温有很大关系,逆温发展的阶段均能较好地对应每一次冰冻过程;逆温强度强且长时间存在是2008年冰冻天气持续时间长的原因。2次过程中低层锋区附近有明显的水汽辐合,形成雨雪天气;对2011年降雪和冻雨过程的对比分析表明降雪与冻雨最明显的特征是降雪时层结基本无逆温,逆温层的出现是降雪转换成冻雨的重要原因。     

东亚冬季环流季节内振荡与2008年初南方大雪关系

2008年1月10～16日、18～22日、24～29日和1月31日～2月2日,中国南方地区连续出现4次低温、雨雪、冰冻天气。根据NCEP/NCAR逐日再分析资料,利用LANCZOS滤波器以及小波分析等方法,探讨雨雪冰冻前期2007年12月2日～2008年1月1日、同期2008年1月2～21日及后期2008年1月22日～2月14日850 hPa风场季节内振荡特征及对低温、雨雪、冰冻天气的影响。2007年12月～2008年2月850 hPa风场低频振荡分析显示,中国南方地区风场表现显著的20~50 d低频振荡,季节内低频振荡的位相变化,较好地揭示了2008年1月10日～2月2日南方地区降雪过程的3种环流特征：1）沿高原东侧100°E附近南下的冷空气到达我国30~20°N地区,与东亚沿海低纬的偏南风距平气流在我国南方地区形成气旋性环流,南方降雪（水）过程中,偏南风距平气流比偏北风距平气流强;2）沿高原东侧100°E附近南下的强偏北风距平气流与东亚沿海低纬的偏南风距平气流在我国南方地区形成气旋性环流,南方降雪（水）过程中,偏北风距平气流比偏南风距平气流强,造成南方雨雪伴随低温冰冻天气;3）南方雨雪由偏北风距平气流与偏南风距平气流在东亚东部25°N形成的辐合带引起。     

2008年初我国南方雨雪低温天气的中期过程分析Ⅰ:亚非副热带急流低频波

在中期时间尺度上分析了2008年1月10～16日我国南方雨雪过程特征及其可能机理,得到了以下结果：1）3个环流系统的演变过程相互匹配,共同造成了此次雨雪过程,它们分别为南支槽在我国南方地区的形成和加深、西太平洋副热带高压的北扩以及叶尼塞地区高压脊的东扩南侵;2）源自东北大西洋和西欧的Rossby波能量沿亚非副热带急流向下游传播,导致南支槽在我国南方地区形成和加深;3）与西太平洋副热带高压北扩所对应的异常环流中心,其实质为副热带急流扰动,来自上游南支槽区的Rossby波能量频散是其形成维持的主要原因,它也受来自贝加尔湖地区及热带西太平洋对流区的Rossby波能量的影响;4）亚非副热带纬向基本流制约着其一系列异常环流中心的纬向联系,里海冷堆及异常中心的形成恰好对应着南支槽在我国南方地区的加深和西太平洋副热带高压的北扩。     

2008年初我国南方雨雪低温天气的中期过程分析I：亚非副热带急流低频波

在中期时间尺度上分析了2008年1月10~16日我国南方雨雪过程特征及其可能机理,得到了以下结果：1）3个环流系统的演变过程相互匹配,共同造成了此次雨雪过程,它们分别为南支槽在我国南方地区的形成和加深、西太平洋副热带高压的北扩以及叶尼塞地区高压脊的东扩南侵;2）源自东北大西洋和西欧的Rossby波能量沿亚非副热带急流向下游传播,导致南支槽在我国南方地区形成和加深;3）与西太平洋副热带高压北扩所对应的异常环流中心,其实质为副热带急流扰动,来自上游南支槽区的Rossby波能量频散是其形成维持的主要原因,它也受来自贝加尔湖地区及热带西太平洋对流区的Rossby波能量的影响;4）亚非副热带纬向基本流制约着其一系列异常环流中心的纬向联系,里海冷堆及异常中心的形成恰好对应着南支槽在我国南方地区的加深和西太平洋副热带高压的北扩。     

我国南方两次低温雨雪事件天气成因对比分析

2018年和2021年末我国南方分别发生了一次大范围的低温雨雪天气,对生活、生产造成了严重影响,因此对比分析这两次低温雨雪天气成因具有重要意义。结果表明：两次过程期间,对流层中层中高纬阻塞流场显著,阻高位于贝加尔湖西侧,脊前偏北气流在下游横槽后部堆积,使得西伯利亚高压强度增强。东传的Rossby波在阻高区域发生能量频散,利于阻高减弱、崩溃,横槽转竖引导槽后冷空气南下,导致地面强烈降温,同时在西伯利亚高压东侧和南侧,低频风温度平流是造成强降温的主要原因。低纬南支槽活跃,向北的暖湿空气与中高纬南下的冷空气汇合,造成我国南方大范围的低温雨雪、冻雨天气。与2018年过程相比,2021年过程持续时间较短,降水范围小,关键区降温幅度更大,是因为2021年过程期间Rossby波能量频散更快,阻高维持时间较短,冷空气从中高纬地区直接南下侵袭我国,而2018年冷空气在贝加尔湖附近发生堆积、西折,向南渗透时势力减弱。     

MJO对2018年华北夏季降水的影响

本文基于华北夏季降水资料和热带大气季节内振荡（Madden–Julian Oscillation，简称MJO）指数、NCEP/NCAR（美国国家环境预报中心/美国国家大气研究中心）再分析环流资料，采用多种统计方法分析MJO与2018年华北夏季降水的关系及影响机制。结果表明:（1）MJO与华北夏季降水有密切的联系。虽然MJO不能移到较高纬度直接影响华北夏季降水，但MJO对流区的气旋会在其北侧激发出反气旋环流，这对“气旋—反气旋对”在缓慢东移过程中，处于较高纬度的反气旋会直接影响华北夏季降水。即MJO会间接影响华北夏季降水，表现为当夏季MJO进入5、6位相时，华北地区夏季会出现明显降水过程，但降水强弱与MJO振幅大小有关。（2）影响机制方面。在850 hPa，伴随MJO的“气旋—反气旋对”的东移，它会造成华北夏季偏南风水汽输送加强（对应RMM1）或东南风水汽输送加强（对应RMM2），从而有利于降水过程发生。在500 hPa层，MJO通过中层扰动向中高纬的传播，诱导副热带高压移到朝鲜半岛附近并加强，对西来高空槽形成阻挡作用，有利于华北地区产生上升运动，从而有利于华北夏季降水过程发生。（3）可以用MJO制作华北夏季延伸期降水过程预报。     

2012年12月20-23日巴州寒潮降雪天气的特征分析

利用常规观测资料、自动站、T639客观分析资料,结合天气学原理和天气动力学诊断分析方法,对2012年12月20-23日巴音郭楞蒙古自治州（以下简称巴州）的寒潮天气过程的成因和降雪天气特征进行分析,并给出巴州降雪天气概念模型。结果表明：这次寒潮降雪过程是北欧阻塞高压向东南衰退,导致脊前横槽转成竖槽东南移,高空冷空气南压至40°N附近,造成巴州强降温、强降雪等寒潮天气,降雪阶段关键影响系统是700 hPa上的冷暖切变和风场辐合,水汽主要源自中低层西北方的经向和低层东南方的纬向输送;后续的冷凝降雪和阴雪阶段天气局地特征明显,水汽源自850 hPa至近地层局地的垂直输送。     

2008年初江西低温雨雪冰冻天气过程成因探讨

利用T213资料以及常规观测资料,对2008年初江西省持续性低温雨雪冰冻天气过程进行了分析。结果表明,乌拉尔山高压脊稳定维持,副高持续偏北、偏强,地面冷空气不断南下,850hPa层气温始终维持在0℃以下,是造成江西2008年低温雨雪冰冻天气的直接原因。副高和乌拉尔山高压的强度均在不断增强,控制范围不断扩大,导致江西出现三种性质截然不同的降水。700hPa层气温的变化与江西降水性质关系密切,气温为0℃以上时,水汽呈液相态,主要为雨或雨夹雪天气;气温为0℃以下时,水汽呈固相态,以降雪天气为主。中层和低层的水汽输送均可产生冻雨和大雪天气,江西1月25-26日冻雨天气的水汽主要来源于低层输送,28日晚-29日大雪天气的水汽来源于中层和低层的输送,31日晚-2月2日大雪天气的水汽则来源于中层的输送。     

影响哈密降雪异常的大气环流及水汽输送特征

利用1960—2020年哈密市6个气象站降雪观测数据及NCEP再分析资料，对哈密市降雪的时空分布特征及降雪异常年的大气环流和水汽特征进行了分析，结果表明：哈密市降雪中部多南北少，降雪日数12月最多，降雪量11月最多；降雪量和降雪日数总体呈增加趋势，但主要在2010年前增加，之后减少；降雪以小雪为主，大雪以上量级降雪较少。降雪偏多时，高层偏西急流增强，急流区北扩，中层伊朗副高加强北抬，极锋锋区南压，脊前低槽南下东移；低层风速增大，出现风向辐合和气旋性切变，地面锋面气旋加强，水汽输送增大，低层水汽含量多。降雪偏少时，高层急流偏弱，急流轴南移，中层西风气流控制，极锋锋区偏北，新疆脊东移，冷空气偏北，低层风速辐散增强，北方气旋偏北偏弱，水汽输送量小，水汽含量也少。     

贵州2008年与2022年年初低温雨雪冻雨天气过程对比分析

利用常规气象观测资料以及NCEP再分析资料,通过对实况资料、环流背景、气候背景的研究,对2008年和2022年年初贵州省低温雨雪冻雨天气过程进行对比分析。结果表明：2022年冷空气强度与2008年相比偏弱,最低气温比2008年偏高2.7 ℃;日平均降雪站数接近2008年略偏少,达到了2008年的91%;日平均冻雨站数与2008年相比明显偏少,仅达到2008年的29%,2022年最大雪深超过了2008年。两次低温雨雪天气的成因共同点是：拉尼娜事件的影响;副高、欧亚阻高异常偏强以及中亚、西亚低值系统活跃,持续大量暖湿空气向北输送水汽;不同点是：2022年鄂霍次克海低涡强度偏弱。在两次低温雨雪持续期间,副高异常增强、北抬,欧亚阻高形势稳固,北极明显升温,持续的水汽输送和逆温存在,为这两次雨雪冰冻灾害提供重要的环流背景。     

2022年2月中下旬桂北一次低温雨雪天气过程成因分析

本文利用观测资料、广西中尺度自动站资料及FNL资料,分析了2022年2月中下旬影响桂北的一次低温雨雪冰冻天气。分析表明：（1）过程期间中高纬为两槽一脊型,乌拉尔山高压脊强盛发展,东移缓慢;脊前的强冷空气与南支槽前的西南暖湿气流在华南交汇为此次低温雨雪天气的产生提供了有利的环流形势。此次过程产生的重要原因是低层强锋区稳定维持。（2）从降雨转为雨夹雪,温度垂直结构,逆温层的高度、厚度及强度、0度层的高度,近地面融化层的厚度、地面温度都有显著变化。（3）持续的中低层水汽输送和辐合利于冰冻雨雪天气的发生及维持（4）湿层厚度的变化对雨雪相态的转化有一定的指示意义。     

基于波谱方法的湖北冬季两次长持续低温雨雪天气分析

使用NCEP资料,利用波谱方法,分析了湖北省1954年12月26日至1955年1月18日和2008年1月11日至2月1日两次长持续低温雨雪天气过程的物理量波谱演变。结果发现:(1)40°N纬圈优势波由4波转2波且纬向动能高值区位于35°N时,有利于湖北省维持低温雨雪天气;(2)低温雨雪过程开始前,高纬和低纬分别有纬向动能高值区,过程结束前,35°N纬向扰动动能高值中心或北跳或南移;(3)低温雨雪过程开始前,30°—35°N的长波角动量先辐合,超长波角动量后辐合,过程开始后,35°—55°N负的超长波角动量转正。     

2008年1至2月低温雨雪天气过程特征

利用NCEP再分析资料对2008年1月12日至2月20日广西出现的持续低温雨雪冰冻天气进行分析,发现500hPa巴尔喀什湖高压脊和阻高的长时间维持,使强大地面冷高稳定在95°E、50°N附近,冷空气在贝加尔湖经向风引导下从西伯利亚地区连续不断自西北方向沿河西走廊南下影响广西,同时副高偏强,高空南支槽以及低层旺盛偏南气流的水汽输送,中低层持续的辐合和稳定的逆温层,是产生低温雨雪冰冻天气的主要原因。     

鄂西南山区一次罕见的秋季暴雨转暴雪天气成因分析

利用常规的地面观测资料、micaps卫星资料以及NCEP再分析资料,对2016年11月7到9日发生在湖北西南山区一次大范围暴雨转暴雪灾害天气的成因进行了分析。结果表明：此次极端雨雪灾害天气,是东移南下强冷空气与西南强暖湿气流共同作用的结果。低空急流的形成与维持,南支槽前正涡度的加强,以及中层正好处于冷暖气流交汇区,这种高层辐散、低层辐合的有利配置,是7到8日产生大范围大雨,局部暴雨的主要天气背景。8日夜间到9日的暴雪产生,除中层西南暖湿气流加强对降雪增幅的贡献外,还主要受东、西两路冷空气汇合加强共同影响;动力锋生产生的正、反两支锋面次级环流是造成降雪最直接的中尺度系统;此次雨雪持续期间,水汽充沛,并伴有强的水汽辐合上升运动,在强降雪影响期间,影响区上空存在NE-SW带状动力结构,这种锋面斜压性特征,加强了暖湿气流沿冷空气垫的爬升;针对秋季雨雪转换的温度层结特点,重点关注中层逆温和近地层气温变化。综合相关文献及本次研究结果,针对湖北地区降雪,850 hPa在0℃或以下,地面气温在2℃或以下,可作为雨转雪或雨夹雪的温度指标。中层逆温不是降雪必备条件,但对于产生强降雪需要适宜的中层逆温,本次降雪逆温出现在-1℃附近,该指标也可作为秋季降雪的参考指标。     

2008年初我国南方雨雪低温天气的中期过程分析Ⅱ:西太平洋副热带高压的特征

针对2008年初1月17～23日我国南方地区雨雪低温过程,分析了其中期演变特征及其可能机理。这次过程中：1）西太平洋副热带高压在其前期异常状态的基础上,在对流层低层演变为“内凹外凸”结构,并在我国长江中下游附近形成切变线,从而造成了这次雨雪过程;2）在对流层上层,源自北非的Rossby波能量在副热带和中纬度地区向下游频散,同从乌拉尔山地区向南频散出的Rossby波能量在帕米尔高原及中亚地区汇合,共同引起该地区气压槽的加深。它使对流层低层西太平洋副高在其西部向内凹陷。另一方面,在对流层中层,Rossby波能量沿副热带急流传播,最终引起西太平洋副高向西南方向伸展。西太平洋副热带高压的“内凹外凸”演变特征的主要原因是来自上游地区的Rossby波活动,并非热带西太平洋对流异常活动;3）亚洲北部冷高压沿高原东侧伸入我国东部地区是我国南方地区低温过程的主要原因。     

2008年桂西北罕见低温雨雪冰冻天气成因分析

利用micaps2.0平台提供的常规资料及ECM WF数值预报产品初始场资料,对2008年1月13日至2月2日桂西北出现低温雨雪冰冻天气进行诊断分析,结果表明:中高纬度大气环流的稳定有利于极地的强冷空气南侵我国;盘踞于蒙古西部的冷高压强盛维持,保证了冷空气的持续补充;南支槽的前的偏南气流是桂西北上空主要的水汽能量来源;桂北一带切变线的存在是低温雨雪天气持续的主要动力因子;西太平洋副热带高压异常偏北偏强利于冷暖空气对峙于黔桂交界;雨雪冰冻天气出现是由于逆温层的形成。     

2008年初我国南方雨雪低温天气的中期过程分析III：青藏高原-孟加拉湾气压槽

针对2008年1月24日～2月2日我国南方地区雨雪低温过程,分析了其中期演变特征及其可能机理。在亚非副热带地区,Rossby波能量从北非东北侧传播到东亚地区,引起青藏高原附近气压槽的加深和西太平洋副热带高压的加强及北扩,并与亚洲北部的高压脊配合,造成了这次较长时间的雨雪低温过程。东北大西洋和西欧的反气旋式异常环流为亚非副热带急流Rossby波与欧亚高纬度Rossby波活动的主要波源区。在对流层上层,贝加尔湖一带的高压脊在过程之前已形成,而在这次过程中缓慢减弱,来自上游Rossby波能量主要起抵消摩擦耗散的作用。西太平洋副热带高压在偏北位置上维持主要由来自青藏高原和孟加拉湾地区Rossby波能量的注入所致。亚洲冷高压系统的强度、位置及形态决定了这次我国南方地区低温过程的重要特性。