2008年初东亚高空急流变化的可能原因及其对我国南方低温雨雪冰冻灾害的影响

利用欧洲中期预报中心再分析数据和中国气象局提供的降水数据分析了2008年1月到2月初东亚急流对我国南方雨雪冰冻灾害的影响,并给出东亚急流变化可能的原因。东亚急流强度和位置的变化引起其入口区的垂直运动的变化,从而使得我国南方降雨的位置和强度发生改变。为了研究灾害发生期间东亚急流变化的原因,利用扰动动能方程分析了与东亚急流有关扰动动能以及方程各项的变化,结果表明：扰动动能的变化能够很好的表示东亚急流的变化;扰动位势平流对扰动动能的发展至关重要。东亚急流北部弱风区存在较小的扰动动能中心,位势通量矢量将这个中心的扰动动能输送到东亚急流的入口区并辐合,使得东亚急流增强。     

干空气侵入对河南省2006年1月18-19日暴雪形成的作用

利用NCEP再分析资料和常规气象观测资料,分析了2006年1月18-19日发生在河南省的一次暴雪过程,结果表明,这次暴雪过程中存在干侵入现象。干侵入的发生发展对暴雪过程具有重要作用:干侵入沿相当位温密集带向下向北传播,引起对流层低层气旋性涡度发展,增强辐合上升运动,导致降水的增强;高层干冷空气向下注入,引起温度场扰动,在对流层中低层形成逆温层,有利于暴雪天气的发生;高空急流入口区北侧的下沉运动为对流层高层干空气和高位涡的下传提供了动力条件。     

干空气侵入对河南省2006年1月18-19日暴雪形成的作用

利用NCEP再分析资料和常规气象观测资料,分析了2006年1月18-19日发生在河南省的一次暴雪过程,结果表明,这次暴雪过程中存在干侵入现象.干侵入的发生发展对暴雪过程具有重要作用:干侵入沿相当位温密集带向下向北传播,引起对流层低层气旋性涡度发展,增强辐合上升运动,导致降水的增强;高层干冷空气向下注入,引起温度场扰动,在对流层中低层形成逆温层,有利于暴雪天气的发生;高空急流入口区北侧的下沉运动为对流层高层干空气和高位涡的下传提供了动力条件.     

大兴安岭地区的一次暴雪天气诊断分析

利用常规观测资料、FY-2气象卫星水汽云图、多普勒雷达资料、NCEP(1°×1°)逐6h再分析资料对2016年11月13—14日东北冷涡背景下的大兴安岭地区暴雪天气过程进行分析。结果表明:高空冷涡后部横槽南摆,使干冷空气南下以及冷涡前部西南低空急流北上且辐合急剧加强为暴雪天气提供了非常有利的环流背景;≥20m·s-1的西南低空急流作为水汽输送带,为暴雪区提供了充足的水汽来源;垂直上升运动中心和散度辐合辐散中心基本耦合且加强,为暴雪提供了强有利的动力抬升条件,有利于上升运动的增强发展;暴雪是发生在条件对称不稳定的(湿位涡MPV2<0)的背景下,暴雪中心位于MPV2等值线密集带以及MPV2绝对值得到较大增长的区域。水汽图像上有表征干侵入特征的干缝、斧形暗区等;雷达回波显示低层东南风急流非常显著,低层强烈发展的东南暖湿气流与东北—西南走向的大兴安岭山脉相垂直时,地形强迫抬升不仅使迎风坡的垂直上升运动迅速加强,而且使低层水汽辐合得到加强和维持为暴雪提供了充足的水汽,这也是暴雪主要集中在大兴安岭东麓的重要因素。     

2018年1月2—4日陕西回流暴雪环流特征及成因分析

利用常规观测资料、NCEP 1°×1°再分析资料、云顶亮温资料,对2018年1月发生在陕西的一次回流暴雪天气过程从环流形势、水汽、热力、动力等方面进行分析,研究表明：此次暴雪发生在南支槽与西风槽东移加深的大尺度环流背景下,冷暖空气在陕西中部长时间交汇,偏南风急流为暴雪发生提供了充足的水汽供应;暖湿空气在低层冷垫上爬升,配合高空急流的通风抽吸作用,加速高层辐散、中低层辐合,垂直上升运动发展,为暴雪提供了充足的动力和能量条件。冷暖空气在暴雪区上空对峙,陕西中部形成明显锋区,锋区次级环流加速了暴雪区上空垂直运动,对降雪起到增幅作用。暴雪区位于带状云系tBB≤-50 ℃强中心移过的区域,对暴雪预警有一定指示意义。     

一次湖北暴雪天气的诊断与模拟

利用NCEP GFS资料分析了2007年1月15—16日鄂东南地区降雪过程,对造成暴雪过程的天气系统发生、发展背景场进行分析。并利用中尺度数值天气模式WRF模拟了这次暴雪过程,探讨了其发生发展的机制。天气系统的背景分析表明,这次暴雪过程主要是受700 hPa西南急流和地面冷空气的共同影响而产生的,降水过程与西南急流的变化密切联系。WRF模式较好地再现了此次暴雪的过程。模拟结果表明西南急流的减弱和移出,对应着降雪的开始和停止;在西南急流的左侧,由于低层涡度的增加,使低空辐合、高空辐散,在连续性原理和动力机制约束下导致上升运动的加强是该次暴雪的形成机制。模式结果说明,产生暴雪的上升运动要远小于产生暴雨的上升运动,且在暴雪过程中,中层为上升运动,近地层和高层伴随着下沉运动。     

两次夏季暴雨期间高低空急流相互作用的诊断分析

利用ERA-Interim数据,计算扰动能量方程,分析了2012年7月21日北京暴雨和2010年7月12日江苏暴雨期间高低空急流相互作用的能量特性。结果表明,与高层急流有关的扰动动能的产生主要由斜压过程和非地转风位势通量散度决定,而低空急流的扰动动能主要由后者决定。当中低空对流层扰动位势为负时,高层急流引起的次级环流的下支通过非地转位势通量矢量将高层的扰动动能输送到低空急流附近,使低空急流增强。上述两次暴雨过程中,能量通过直接(间接)环流自高层向低层的输送方式存在明显不同。     

新疆北部地区一次特大暴雪天气诊断分析

使用NCAR再分析资料,对新疆北部阿勒泰地区2000.11.20-24特大暴雪天气进行诊断分析,结果表明:500hPa极涡、贝加尔湖后部的东南气流、850hPa暖切变以及地面气旋的共同作用是产生新疆北部阿勒泰地区2000.11.20-24特大暴雪天气过程的环流背景条件。特大暴雪天气发生在较强的能量锋区、高湿区和水汽通量辐合区内。特大暴雪天气发生时,在阿勒泰地区上空形成一个由低层到高层强盛的动力性纬向垂直环流圈,为冷暖气流共同作用提供了持续不断的动力条件。正涡度的输送,使得阿勒泰地区上空的低值系统和锋区得以维持和加强。高空急流加强了特大暴雪天气的上升运动;低空偏南急流将巴尔喀什湖以南的高温高湿的不稳定大气源源不断地输送到阿勒泰地区上空,为特大暴雪天气提供了热力、水汽和不稳定能量的条件。     

山西省秋季罕见大暴雪天气过程诊断

对2009年11月10～12日山西省出现的特大暴雪的环流背景、前期高空环流形势、地面影响系统、水汽条件、动力条件及云图演变等方面进行了诊断分析。结果表明:①这次极端天气事件发生在10月下旬到11月上旬北半球环流呈现明显高指数特征,全国大部分地区异常偏暖的背景下,暴雪伴随剧烈降温天气;②300hPa辐散使得对流层上层具备强烈抽吸条件是造成强降水的重要环境因素。这种低层辐合和高层辐散配置导致的强垂直上升运动是暴雪形成的动力机制;③500hPa河套小槽引导西路冷空气东移与极涡尾部的东路冷空气叠加,低层及地面的倒槽区有辐合上升气流,与锋面和高空槽、切变线配合,为降雪区提供有利的抬升条件,是造成此次暴雪的主要原因;④1500m高空有2支低空急流存在,一支是较强的东风湿急流,一支是偏南风急流,低空南风和东风急流向暴雪区提供了丰沛的水汽,低层850hPa强的水汽辐合、强的上升运动为这次暴雪天气提供了水汽和动力条件;⑤FY-2C卫星红外云图分析,这次强降水山西受到3个对流云团的影响,3个中尺度对流云团形成和消亡的时间大致间隔8～10h,对流云团的不断生成和发展是这次强降雪天气得以长时间持续。     

"01.19"区域暴雪天气过程的数值诊断分析

对2006年1月18日-19日山西中南部区域暴雪天气过程从垂直环流结构、形成机制、螺旋度数值诊断等方面进行了分析,得出：暴雪发生在高空极涡加强南压期间,北路强冷空气直灌山西,受700hPa西北涡东移影响所致。暴雪区上空,垂直螺旋度柱为上正下负,正螺旋度柱的两个中心分别位于300hPa和500hPa,在500hPa出现了强度高达14&#215;10^-6m&#183;s^-2的强中心,负螺旋度柱中心相对较弱。垂直螺旋度强度的变化对暴雪的出现有明显指示意义。涡散场的分布存在“高空辐散、低层辐合”的垂直配置,暴雪出现在500hPa涡度梯度最大的地方,暴雪出现12h后,正涡度中心强度迅速增强,对应暴雪出现一个增幅期。暴雪区上空,锋面坡度较大,湿层厚度达到600hPa左右,整个系统深厚稳定。低空、超低空急流的存在,不仅为暴雪提供了水汽来源和热量输送,而且使得重力惯性波不稳定发展,是强降雪的重要触发机制。     

低空急流形成发展的一种可能机制——重力波的惯性不稳定

当斜压大气在高空急流轴附近满足条件f(f-/y)＜0时,非地转运动激发出的重力惯性波将得到进一步的发展.此时,斜压大气的地转适应过程无法实现,非热成风和垂直环流之间将发生正反馈作用, 负的非热成风将激发并加强南部上升北部下沉的垂直环流,垂直上升流的加强将导致低层低压系统的发展和低层流场的辐合,使得低层低压系统南侧的气压梯度力增大,结果在辐合区南侧形成低空急流.此外,非热成风的分布对垂直环流和低空急流的形成发展也具有非常重要的作用.     

渤海西岸边界层东风与暴雪天气的机理分析

2008年12月20—21日和2010年1月3日天津地区分别出现了历史同期罕见的暴雪天气。为了提高对这种极端天气发生机理的认识,利用多种资料对这两次天气过程进行了分析。结果表明：两次暴雪过程均属于回流型降雪,但环流形势和影响系统的演变却不尽相同。影响系统分别为高空横槽（高空槽）、850 hPa切变（850 hPa低涡切变）和地面倒槽（地面气旋）,水汽源自700 hPa西南气流和边界层东风的水汽输送。由于两次过程均与边界层东风相伴,特别对渤海西岸边界层东风对降雪天气的影响和作用进行探讨,表明偏东风不仅为本地输送一定量级的水汽,同时这种具有冷湿特征的东风还会与内陆具有暖湿结构的偏南风形成地面辐合线,加强地面的动力抬升作用,产生上升运动,有利于雨雪天气的加强和维持,因此可以认为边界层东风对暴雪的发生发展起到了显著的作用。     

2008年1月末九江雨凇转大雪天气过程成因分析

对2008年1月25—29日九江市一次雨凇转大到暴雪天气过程的大气垂直结构进行了分析。结果表明,在雨凇和降雪区域中层有暖层,低层有冷层,且存在对称不稳定层结。垂直风切变明显,有利于对称不稳定能量积累和上升气流的形成。高、低空急流辐散、辐合相互垂直,引发的较强上升运动是雨雪天气得以维持的重要条件。东西风向切变使冷、暖气流在雨雪区域上空交汇,形成水平气旋性辐合,产生垂直运动,且与垂直风切变相互作用,促动上、下层动量传递,使高、低空急流维持。雨凇转大到暴雪时,暖层气温降低,垂直风切变向上增强,对称不稳定能量增大,风向切变辐合加大,上升气流和水汽输送加大。     

春夏季节黄河气旋经渤海发展时影响因子对比研究

利用2008—2012年台站资料、NCEP(National Centers for Environ mental Prediction) FNL(Final Operational Global Analysis)1°×1°再分析资料,将近5年经过渤海持续发展的黄河气旋分为夏季型和春季型,采用动态合成法对两类气旋的结构和黄渤海海域的热力、动力、水汽等影响因子进行对比分析。结果表明：经过渤海时,夏季型气旋主要伴随大范围的强降水,而春季型气旋主要形成强风区。春夏季黄河气旋均为冷暖交汇的斜压性结构,但夏季型有偏暖中心,斜压性弱于春季型。春季高空急流位于气旋南部,其左侧正涡度区维持气旋的深厚,且气旋后部高空动量下传与锋面二级环流及平坦海面配合有利于气旋低层大风迅速增强。夏季高空急流位于气旋北部,高空强辐散区和低层辐合区配置加强了气旋中的上升运动,有利于气旋强降水和凝结潜热释放。气旋发展阶段,扰动位能向动能的转化,支持气旋动能的维持与加强。湿位涡计算显示,夏季气旋中有深厚的干空气下沉,干湿梯度强,尺度大,有利于气旋的强降水,春季气旋中干湿梯度小,分布零散,对应降水强度和范围均小。黄渤海为气旋主要水汽输送通道,夏季海温相对春季高,水汽充沛,春季水汽辐合量仅为夏季三分之一。海洋下垫面作用对春季气旋影响大,在夏季作用不明显。夏季海面潜热加热影响为主,春季感热加热影响明显。     

潜热对江淮地区一次特大暴雨过程维持机制研究

2020年7月17日20时～18日20时,在淮河至长江之间出现大范围降水,短时强降水维持时间长、雨强大。此次降水发生的环流背景是：中高层多短波槽波动,伴随低层的低涡发展以及低空急流加强。强降水主要发生在低涡、切变线南侧的暖区中,降水主要分为两个阶段：第一阶段（17日20时～18日06时）强降水发生在暖式切变线和第一个低涡的暖区中,是中层潜热释放导致中层扰动形成的急流自激过程。中层位涡发展,中层扰动加强,中层扰动导致其南部急流加强,急流的自激机制形成向南、向下的上升运动波动,当水汽、能量和上升运动区配合时,形成强降水。第二阶段（18日07时～18日20时）强降水发生在第二个低涡的暖区。中高层潜热释放形成扰动,导致深厚的中低层急流发展,形成了高、中、低层一致的上升运动区。同时配合深厚低空急流带来的水汽和能量条件,形成了强降水深对流。因此整个过程的潜热释放对强降水的发展有重要作用。     

080125南方低温雨雪冰冻天气持续降水的数值模拟

利用WRF模式对2008年1月25—29日中国低温雨雪冰冻天气过程进行模拟。结果表明,雨雪期间长江中下游及以南地区长时间存在着高低空急流的耦合形态,且低空急流不断向雨雪区域输送暖湿水汽,使该地区低层的水汽辐合,促进大范围雨雪发生和维持：强高空辐散的抽吸作用,促进低空辐合、整层上升运动加强以及正涡度的维持．干冷空气从对流层高层倾斜南下加强了对流不稳定能量的积累.本次雨雪冰冻天气过程中存在明显的干侵入,降水区北侧对流层高层高位涡干冷空气沿等相对湿度（RH）线密集带侵入低层,促使雨区低层位涡中心迅速增大,促进强降水发生;本次过程表明位涡和降水有很好的对应关系,这对降水预报有很好的指示意义。由于极涡偏强促使冷空气南下,南方近地面浅薄冷空气使雨水结成冰导致灾害发生。     

Eddy kinetic energy study of the snowstorm over Southern China in January 2008

The energetics of the third stage of a snowstorm over China was analyzed using ECWMF data.The analysis of the energy budget for the Middle East trough and the western Pacific trough that developed toward China on 25-28 January 2008 showed the advection of the geopotential by the ageostrophic wind to be both a crucial source and the primary sink of the eddy kinetic energy centers associated with the troughs.The magnitudes of the energy conversion terms,interaction kinetic energy conversion and baroclinic conversion,were too small to explain the development of the energy centers and the jet streaks.The energy centers gained energy at their entrance regions via the convergence of the ageostrophic geopotential fluxes,and then lost energy at their exit regions by the same fluxes.At the entrance regions,the fluxes converged,increasing the geopotential gradient,which generated a stronger geostrophic wind and higher kinetic energy,resulting in an ascending motion in this area.When the troughs moved to China,the ascending motion caused by the convergence of the fluxes at entrance region intensified the snowstorms over central and southern China.     

两次副热带高压北侧暖锋暴雨动力热力诊断

使用常规观测资料、自动气象站降水量以及NCEPFNL再分析资料,对黑龙江省两次副热带高压(简称副高)北侧暖锋暴雨过程(简称"0801"和"0803"过程)进行动力热力机制诊断分析.结果表明,两次暖锋暴雨过程,均有台风活动,造成副高西伸北抬,副高外围的西南低空急流向北输送大量高动量的暖湿空气.两次暴雨过程与高低空急流关系...     

8月柳州一次副高影响下的持续性大暴雨过程分析

利用常规观测资料、区域自动站雨量资料、NCEP 1°×1°再分析资料以及国家气候中心的副高指数资料,分析2017年8月9~15日柳州北部的持续性大暴雨到特大暴雨天气过程。结果表明:这次连续降雨过程可分为副高稳定且高原小波动东移、副高西进且切变线北抬、华北槽南压且副高东退三个阶段。第一阶段,波动引导干冷空气侵入,低层暖湿空气加大,θ_se锋区增强,边界层辐合抬升触发暴雨,低层风速辐合为增强机制;强降水发生在锋区南侧西南气流加强过程中,落区稳定,集中在柳州北三县,局地性强,傍晚加强,白天减弱,与高原波动频率一致。第二阶段,副高加强西伸,广西整层转为西南急流,桂北处于急流轴附近,垂直运动存在高低两个中心;桂北处于高温高湿的不稳定层结中,中层受副高下沉气流影响,低层暖湿不稳定能量集聚,当近地层超低空急流加强,急流轴北推时,其左侧的气旋性切变和风速辐合抬升触发暴雨,不稳定能量释放过程中使得高低层两个垂直运动中心打通,上升运动进一步加强;其强降雨落区南界北收到三江融水交界,雨强更大,暴雨成片,无时间间歇。第三阶段,前期副高控制让桂北集聚了大量的暖湿不稳定能量,随着华北槽的东移,中高层干冷空气叠加在高温高湿的不稳定气流之上,随低层切变线南压进入广西,低层强烈的辐合抬升触发强降雨,中高层干侵入对降雨有增强作用,强降雨落区随着副高东退从桂北逐渐南压到桂南,其强度、范围和累计雨量均为最大。      

2008年初江苏暴雪天气的模拟分析

利用常规探测资料,分析2008年1月27—28日淮河以南的区域性暴雪天气过程发现:暴雪发生在巴尔喀什湖阻塞高压东侧不断补充南下的冷空气与低空的西南急流输送的暖湿空气相结合的背景条件下,中低层的气旋式环流及其东侧的暖式切变线是暴雪天气的主要影响系统。PSU/NCAR非静力原始方程中尺度模式MM5V3.6较好地模拟了暴雪过程。高分辨率的数值模拟资料显示:水汽通量散度和垂直运动的特征揭示了700 hPa以上的中层的大气运动是暴雪发生的关键;整层的气温均在0℃以下,为降雪提供了充分的气温条件。通过对位涡、湿位涡的诊断发现,冷空气由中层自北向南向低层楔入,导致暖湿气流加强了的垂直运动沿冷空气垫倾斜上升产生对称不稳定,中尺度的对称不稳定是这次暴雪天气的物理机制。