北京2009年“1101”暴雪的形成机制

利用多种新观测资料,对2009年11月1日北京出现的60年来降雪量最大的初雪过程的发生、发展特征进行分析,并探讨了暴雪形成机制。结果表明:此次初冬暴雪过程是在500 hPa东亚大槽斜压发展、低层锋区较强的背景下,由华北锢囚锋强迫所致。该锢囚锋是贝加尔湖南下冷空气在华北燕山和太行山地形影响下变为低层东西两股冷空气相向挤压的产物;伴随锢囚锋的形成,在北京西南37°~40°N之间形成狭窄水汽输送通道,为锢囚锋降水提供必需的水汽条件。锢囚锋区结构浅薄,主要存在于850 hPa层以下,为垂直东倾的冷式锢囚;东倾结构决定了降水落区,北京恰处于地面锢囚锋东侧的锢囚锋区中;而锢囚锋浅薄的垂直结构则决定了其强迫抬升运动并不深厚,故暴雪是降雪时间长、累积量大的结果。另外,北京雨转雪的发生是因降雪前近地面层气温下降较快接近冰点的缘故,降温主要源于雪前降雨在近地面层蒸发冷却的贡献;低层东路冷空气的平流作用则是降雪期间近地面气温维持较低的主因。     

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。     

云南倒春寒天气过程的分析研究

利用常规观测和NCEP 1°×1°的6小时再分析资料,总结1980-2011年云南15次低温雨雪强倒春寒天气过程,得出500 hPa形势高纬为两槽一脊和横槽型,700 hPa为典型北高南低特征.重点分析2011年3月14-19日和2005年3月2-6日不同类型下两次强过程,过程中均有昆明准静止锋增强和川滇切变线南下,新西伯利亚冷空气南下自东北向西南侵入云南.前者地面强降温由中低层强冷平流引发,而后者是由低层强冷平流和高层强冷平流下传共同造成.强雨雪天气对应有深厚垂直上升运动或对流层中低层以下层存在强上升运动柱.孟加拉湾为水汽源地,强高、低空急流和其垂直耦合的次级环流输送了水汽和热量.强降雪期间,无南支槽时需要大而强的水汽通量和水汽辐合,有南支槽配合时中低层水汽通量有迅速增加过程.低层为冷层或近地面强冷平流利于降水物冷凝成雪.过程中均有强锋生作用推动锋面南下,锋面前进方向锋生函数零线对应低层850 hPaQ矢量辐合线,锋区梯度大,能量积聚多对应降雪范围大.低层等露点线有Ω型特征,露点锋抬升作用触发干湿交界面上干冷、暖湿气流交汇,露点锋和低空急流位置强度及Q矢量辐合区与云南强倒春寒降雪区有较好对应关系,地面降温幅度与850 hPa锋生函数正值强度成正比.     

2022 年初冬伊犁河谷一次极端暴雪过程诊断分析

为了更全面地伊犁河谷极端暴雪发生发展的机制,利用常规探空和地面观测资料、FY-2H长波辐射资料(Outgoing Long-wave Radiation,OLR)和NCEP/NCAR１°×１°再分析资料,采用天气动力学分析方法对2022年11月22日-24日出现在伊犁河谷极端暴雪过程的成因和动力结构演变特征进行分析,结果表明:(1)此次降雪为强锋区降雪,锋区内不断有短波东移,是暴雪发生的大尺度环流背景；300hPa极锋急流、500hPa强锋区、700hPa强偏西急流的流场配置起至关重要作用。(2)低层冷空气入侵,迫使暖湿空气抬升、气温下降,形成了下冷上暖的强逆温层结,而导致降水相态转变。降雪持续时间长,导致强降雪发生。(3)低层偏西急流把水汽输送到暴雪区,并在暴雪区上方产生强的水汽辐合中心,为本次暴雪提供了有利的水汽条件。散度场对大暴雪的发生有较好的先兆意义,双辐合-辐散结构的散度场特征可以作为预报降雪加大的指标。(4)暴雪过程发生时大气处于对流稳定状态,但存在对称不稳定能量的释放。(5)OLR特征分析表明OLR３ｈ平均值与３ｈ降雪量存在明显的负相关关系。     

泰安秋季强降雪形成机制分析

利用地面观测资料和MICAPS资料,分析了泰安3次秋季强降雪产生的天气形势、物理量及其演变特征,同时对欧洲中心数值预报的温度预报进行了检验。结果表明:泰安秋季强降雪发生的天气形势均为回流形势;雨雪转化时850hPa均有东南气流建立,当850hPa东南气流转为北西北气流、925hPa东北气流转为西北气流控制时,降雪趋于结束;强降雪发生时850~400hPa均有较强的上升运动,水汽辐合中心在800~850hPa;雨雪相变基本发生在08时和20时前后,欧洲中心数值预报850hPa温度预报≤-2℃可作为泰安秋季雨(雨夹雪)转为雪的温度指标。     

2020年11月18—19日通辽市大暴雪成因分析

利用常规观测资料、NCEP再分析资料、多普勒雷达资料等多源观测资料,对通辽市2020年11月18—19日大暴雪过程进行成因分析。结果表明：高空低槽产生的高空强辐散与地面倒槽增强的辐合相互作用以及高、低层系统的适宜配置是产生此次大暴雪的有利环流形势。中层低涡的形成和加强以及低空强暖湿急流的适宜配置也是强降雪产生的一个有利因素。发展强盛的气旋东移过程中入海卷入大量水汽再北上,海上丰沛水汽沿着强低空急流输送,提供了丰沛的水汽。低层850 hPa以下有冷平流,中层西南暖湿气流在低层冷垫上爬坡,不稳定能量释放,是强降雪产生的动力作用。雨或雨夹雪期间出现明显的“零度层亮带”,雨夹雪转为雪后“零度层亮带”消失。     

冷垫背景下冻雨和极端大暴雪成因机制分析

利用常规气象资料、通辽市和赤峰市多普勒雷达资料、气候极端降雪以及NCEP的FNL(1°×1°)逐6 h再分析资料,对2020年11月17-19日内蒙古中东部极端回流大暴雪天气进行分析。研究表明：500 hPa东移高空槽前暖湿气流、 700 hPa西南急流以及暖式切变线为降雪提供了丰富的水汽和动力辐合抬升机制,地面至850 hPa均为偏东风冷垫,中高空西南暖湿空气沿低层冷垫爬升产生锋生,是造成此次大暴雪的主要原因。降雪最强时段,从低层到高层均为上升运动,中低层水汽几乎接近饱和状态,深厚湿层有利于产生高效率的强降雪;通辽探空图有冰相层、逆温层、融化层、中性层等多种特殊层结,并有明显表征冻雨的“象鼻”层结曲线;低层东北风急流与中高层西南急流形成强的垂直风切变和温度差,动力锋生在降雪期间一直维持,动力锋生最强阶段和降雪最强时刻相对应。雷达反射率有0℃层亮带,50～55 dBz带状强回波;基本径向速度低层长时间维持东北急流构成的冷垫,并有一对正负速度中心的风速核,形成“牛眼”结构,“牛眼”结构代表边界层出现急流核;雷达基本径向速度图低层东北风,中高层西南急流,很好地反映了西南暖湿急流在冷垫上爬升...     

天津城区暴雪的环流形势与雷达特征分析

利用常规观测资料和天津新一代天气雷达资料,对20022017年发生在天津城区的4次暴雪天气过程进行了分析,结果表明:4次暴雪过程均属于回流型降雪,但环流形势和影响系统却不尽相同;暴雪主要产生在500 hPa和700 hPa高空槽、850 hPa切变线东移的形势下;水汽主要来源于700 hPa西南急流及850 hPa低空和925 hPa超低空急流的水汽输送。回流东北风在天津地区形成冷空气垫,有利于西南暖湿气流的爬升,加强了地面的动力抬升作用。通过对暴雪过程的雷达径向速度场分析看到,暴雪过程具有零速度等值线闭合特征,此特征是冬季降雪过程独有的特征,反映了近地面层与中高层之间的风切变,闭合越完整表明切变越强烈,可以直观地预警暴雪量级。另外,高仰角上中尺度辐合线维持时间的长短与降雪量之间对应关系较好,可以作为预警降雪量级的一个指标。VWP图上从观测到西北风出现到降雪结束平均需要12 h,这可以作为暴雪结束时间的预报指标。     

乌鲁木齐“12.27”高影响大暴雪天气分析与预报

2017年12月27-28日乌鲁木齐出现大暴雪天气，强降雪伴4级阵风致能见度差并造成雪阻，严重影响了民航运输和城市交通等。本文利用MICAPS常规资料、乌鲁木齐天气雷达和风廓线雷达等资料，综合分析这场大暴雪天气成因。结果表明：中亚低槽和地面冷锋是乌鲁木齐大暴雪天气的主要影响系统；水汽通过西南和偏西路径输送至乌鲁木齐，700~850hPa水汽贡献大；200hPa高空西南急流维持、高层辐散低层辐合、地面冷锋和迎风坡地形抬升共同增强乌鲁木齐附近上升运动和水汽聚合，致降雪强度强；小时雪强大于2mm的强降雪时段雷达回波强度大于20dBz、具有弱对流性，同时段850hPa水汽通量散度值大于4?10-5 g?（cm2?hPa?s）-1；风廓线雷达探测高度抬升至8000m后5h乌鲁木齐开始降雪，强降雪时段4000m以下CN2大于-128dB。分析结论对乌鲁木齐降雪的起止时间、强度和量级的精细化预报极具参考价值。     

“2009.2”沈阳暴雪天气诊断与预报误差分析

针对2009年2月12—13日沈阳暴雪过程,运用Micaps资料和自动站资料,分析了大尺度天气形势及相关物理量场。结果表明：500 hPa南北两支槽在辽宁的叠加和地面蒙古气旋及江淮气旋的合并是此次暴雪过程的主要成因。强降雪出现在850 hPa涡度和200 hPa散度大值区内,对流层中低层辐合、高层辐散为强降雪提供了有利的动力条件;低空急流为暴雪区水汽来源,亦为对流不稳定能量释放的触发源,暴雪区还具备上干冷下暖湿的热力不稳定条件;降水性质的转换与850 hPa的温度、温度平流和地面气温有直接联系;暴雪过程无论从量级,还是降水起止、雨转雪时间均预报得较为准确,但对降雪量和积雪深度估计不足。     

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。     

内蒙古东南部降水相态判据的对比分析

利用内蒙古东南部通辽、赤峰两站1992—2012年的地面和探空数据,针对两地雨、雨夹雪和雪等不同的降水相态进行对比分析,结果表明:通辽站降雨或雨夹雪时850hPa气温特征较为接近,赤峰站降雨夹雪或雪时850hPa气温特征较为接近;通辽站850~700hPa两层之间的厚度降雨夹雪或雪时特征相近,赤峰站降雨或雨夹雪时特征相近,在箱线图中两层之间的厚度与850hPa温度分别对3种相态出现完全相反的叠加。在850、925hPa气温的判别指标中,赤峰较通辽站:降雨时分别高1.5℃和1.7℃、降雪时分别高2.4℃和3.8℃。气温(T)统计表明:降雨时通辽站气温在4.0℃以上、赤峰站气温在6.0℃以上,降雪时两站均T≤0.0℃,两站气温在0.0℃T≤4.0℃(通辽站,赤峰站为6.0℃)为雨、雨夹雪和雪共同出现的温度区间。虽然两站阈值大小有较大差异,但3种降水相态的出现均与中、低层厚度和低层气温密切相关,与中层的气温关系甚小,说明该地区中、低层厚度和低层气温高低决定地面降水相态。     

风廓线雷达资料在乌鲁木齐一次大暴雪过程分析中的应用

利用常规观测、自动站逐时降水量、乌鲁木齐市风廓线雷达及ECMWF1°×1°再分析等资料,对2018年10月17—18日乌鲁木齐雨夹雪转大暴雪过程进行分析。结果表明,大暴雪是在低空西北气流与中高层西南急流叠加并维持的有利环流背景下,由700～850 hPa风切变、风速辐合、地面冷锋及地形强迫抬升等多尺度系统共同作用造成的。强降雪时雷达探测高度维持较高达7500 m,随着降雪结束探测高度明显降低。水平风场表明低空西北急流与中高层偏南急流形成的垂直风切变廓线的维持,是强降雪持续的动力条件。大气折射率结构常数C_n~2、垂直速度的大小与雨雪的开始、结束时间有较好的对应关系,且低层较强偏北风与C_n~2大值区相对应,降雪时低层垂直速度为0.8～1.2 m·s~(-1),雨或雨夹雪时垂直速度为1.8～2.5 m·s~(-1)。因此,水平风向风速、C_n~2和垂直速度的垂直变化对暴雪短临预报有很好的参考价值。     

辽宁东南部一次强降雪天气的成因分析

利用常规观测资料、NCEP再分析资料、多普勒雷达资料等对2015年2月25日辽宁东南部一次强降雪过程进行分析。结果表明：此次强降雪过程发生在低空切变线东侧暖湿区对应高空急流出口区左侧的辐散区内,有强的水汽辐合中心;地面偏南气流受山前地形抬升作用在强降水区形成风向辐合和850 hPa以下急流中心,是造成强降雪的主要原因之一;暴雪过程开始前6 h出现温度平流随高度减小的配置,假相当位温空间分布上锋区的形成,有利于不稳定层结的建立;8～12 h前正涡度平流、中低层风向辐合带、近地面冷空气层的建立以及次级环流的形成加强了上升运动,对强降雪预报具有很好的指示作用;在降水相态是雨或雨夫雪时,雷达回波最大强度达到40～45 dBZ,而强降雪时回波强度为20～25 dBZ;当大连本站850 hPa温度以及1 000 hPa与850 hPa两层等压面之间的厚度处于雨雪转换临界值时,大连南部为雨或雨夹雪,北部为雪,此时出现强降雪,回波高度基本在6 km以下,最强回波25～35 dBZ维持在1 km以下,近地层为弱偏北风,与其上的西南风在边界层形成切变层,将暖湿气流抬升,为强降水提供动力条件。     

冷垫背景下回流暴雪成因与雷达回波特征分析

利用气象台站观测资料、赤峰市多普勒雷达（CINRAD/CA）观测资料、全球地形资料（水平分辨率1°×1°）以及NCEP的FNL（水平分辨率1°×1°）逐6 h再分析资料,对2019年3月20日内蒙古东南部春季暴雪天气进行分析。结果表明：这是一次典型回流降雪天气,低层925 hPa东北风急流与中层700 hPa西南急流形成明显的垂直风切变和温度差,产生强的动力锋生;低层辐合有利于垂直上升运动发展;850 hPa偏南风和偏东风水汽通道汇合于内蒙古东南部;850～700 hPa有强逆温层,冷暖空气剧烈交汇;南北向大兴安岭地形对东麓迎风坡东北风超低空急流有阻挡作用,有利于干冷空气长时间堆积,低层冷垫厚度加大,暖湿气流被迫抬升到更高层结,有利于水汽凝结和降雪加大;降雪最强时段,雷达基本径向速度图上低层为偏北风,中层有表征暖平流的“S”形回波,高层西南急流长时间维持,同时有西北风—西南风冷式切变线和西南风—东南风暖式切变线,雷达速度图上强降雪和西南暖湿急流在冷垫上爬升有很好的对应关系,这对短时预报预警有指导意义。     

2009年冬季华北初雪对流层低层风场及 大气层结特征

对2009年冬季我同华北一次回流初雪天气进行了数值模拟和诊断分析,重点研究了与回流相关的对流层低层风场的动力热力作用以及大气层结特征.结果表明:初雪是存高空低压槽、低空回流切变线以及地面倒槽锋生的共同影响下产生的,降雪区域随着影响系统向东南方向移动而移动;对降雪起到重要动力作用的偏东风回流主要出现在850 hPa及以下层次,其发展一方面与偏西气流形成低空风场辐合线,有利于气流的上升运动,一方面在地形的共同作用下,形成偏南风;偏南风的形成有利于暖空气向降雪区域输送,而暖平流与强冷空气相遇引起了锋生;偏东风回流除了起到重要的动力作用外,热力作用也很明显,其对降雪区域的水汽辐合起到了主要作用;在降雪发生时,对流层低层有明显的降温过程,大气边界层温度降到了0℃以下,850 hPa温度降至-5℃左右,该结果表明冬季关注数值模式模拟的对流层低层温度层结特征,将有助于对降水性质做出更准确的预报.     

山东初冬一次极端降水和大风天气成因分析

利用常规地面、高空观测、雷达及ERA5再分析等资料，对山东初冬一次极端降水、大风天气成因分析，结果表明：低槽东移发展，冷空气南压，低空切变线配合东北、西北地区地面高压坝形成的“阻挡”形势利于极端降水的产生。本次水汽条件具有较强的极端性，水汽通量辐合远强于气候平均态，925 hPa和700 hPa水汽通量辐合大值区分别与雨、雪区域配合较好。降雨时垂直上升运动中心在边界层，升至600 hPa时转为降雪，降雨时低层辐合、高层辐散，降雪时由低到高呈辐散-辐合-辐散分布。冷锋过境条件对称不稳定触发产生对流，随后在冷锋后侧逆温层上由锋生过程的上升支环流强迫产生高架对流。强冷空气扰动从内蒙古高原下滑至华北平原，与近地面冷平流汇合增强，产生较强变压风，同时促进了势能向动能转换和动量下传。地形强迫造成下沉运动增强，华北地区低层形成锋面次级环流，环流前部锋区暖界面为地转偏差辐合，冷界面为地转偏差辐散。环流内有水平动能和地转偏差大值区，偏北气流和下沉运动使水平动能向南、向下输送，导致地面极端大风。     

“14·02”湖南三次雨雪过程对比分析

本文利用常规探空和地面观测资料、NCEP 1.0×1.0再分析资料及多普勒雷达资料,对2014年2月上中旬发生在湖南的三次雨雪过程(简称"14·02")进行了对比分析。结果表明:(1)第一次过程湘南出现冻雨,温度层结表现为850~700 hPa有明显逆温层,700 hPa温度高于0℃,850和925 hPa温度低于-4℃,地面温度低于0℃。从主要影响系统配置来看,700 hPa强盛的西南急流为水汽的输送和湘南融化层的形成和维持起到了重要作用,低层冷空气受南岭山脉阻挡而形成的地面静止锋和深厚的冷垫是导致湘南冻雨较长时间维持的原因。(2)第二、三次过程以降雪为主,温度层结显示地面温度0℃左右,地面以上层次温度低于0℃。(3)第三次雨雪强度最强,暖湿空气沿锋面强迫抬升,在低层冷空气共同作用下,导致较强雨雪天气的发生。雷达回波显示强降雪过程具有积层混合性降水回波及低质心高效降水回波特征。     

2015年春季北疆沿天山一带一次强沙尘暴过程分析

利用NCEP1°×1°全球格点再分析资料和常规地面观测资料,对2015年4月27日北疆沿天山一带的沙尘暴天气过程进行了诊断分析。结果表明：乌拉尔山低槽分裂短波槽与中纬度锋区上中亚低槽汇合东移是沙尘暴发生的影响系统,地面冷锋过境是沙尘暴出现的直接原因;前期高温少雨,时值春播期为沙尘暴的发生提供了丰富的沙尘源;中层400 hPa至低层700 hPa强冷平流的入侵,加大了热力不稳定;假相当位温锋区的强迫抬升作用,触发了不稳定能量的释放;300 hPa高空西风急流的增强造成锋生和动量下传,为沙尘暴提供了充足的动力。沙尘暴天气发生在地面冷锋后部西北大风区内、Δp3中心前部、850 hPa强冷平流前部以及850 hPa强上升运动区内。Δp3 ≥10.0 hPa、水平螺旋度≤ -300 m2?s-2对沙尘暴天气的预报有较好的指示意义。     

乌鲁木齐“12·27”高影响大暴雪天气综合分析

2017年12月27—28日,乌鲁木齐出现大暴雪天气(简称"12·27"),强降雪伴4级阵风致能见度低并造成雪阻,严重影响了民航运输和城市交通等。本文利用MICAPS常规资料、乌鲁木齐天气雷达和风廓线雷达等资料,综合分析了这场大暴雪天气成因。结果表明:中亚低槽和地面冷锋是这场大暴雪天气的主要影响系统;水汽通过西南和偏西路径输送至乌鲁木齐,700～850 h Pa水汽贡献大;200 hPa高空西南急流维持、高层辐散低层辐合、地面冷锋和迎风坡地形抬升共同增强乌鲁木齐上升运动和水汽聚合,致降雪强度强;小时雪强2 mm的强降雪时段雷达回波强度20 dBZ,具有弱对流性,同时段850 hPa水汽通量散度值4×10-5 g·(cm2·hPa·s)-1;风廓线雷达探测高度抬升至8000 m后5 h乌鲁木齐开始降雪,强降雪时段4000 m以下Cn2-128 dB。