一次寒潮过程的多种相态降水机理分析

利用气象站观测资料、NCEP分析资料和中尺度模式WRF-V3,从环流形势、动力机制、温湿特征等方面对2010年2月9-11日江苏一次雨、雪、冻雨、冰雹等不同相态的寒潮过程进行分析。结果表明,冻雨和雪的大气层结有明显差异,冻雨发生时在对流层中低层有融化层,融化层内温度为1~2℃,近地面气温低于0℃;降雪发生时,整层大气温度都在0℃以下。对流层中低层大量的水汽平流和暖平流是造成冬季对流性天气的主要原因,冬季产生冰雹的"高架雷暴"位于近地面冷池之上,冰雹出现前对流层中上层有干空气侵入。WRF-V3模式数值模拟结果表明,降雨和冻雨出现时对流层低层都有雨滴存在,降雪时对流层低层的雨滴消失。     

GPM双频降水测量雷达对降雪的探测能力分析

以双频降水测量雷达为主载荷的GPM卫星于2014年2月发射升空。由于轨道倾角以及仪器通道的设置,大大提升了对弱降水和降雪的探测能力。通过四次降雪个例,分析比较了双频降水测量雷达的三种扫描模式(Ku,KaMS和KaHs)对降雪探测能力的差异。结果表明:DPR相态产品和地面实际观测结果比较一致,固态降雪温度-0.5℃并且降雪发生时的风暴顶高度大多6 km。Ku波段雷达由于仪器灵敏度的大幅提高.对降雪的综合探测能力最强,而KaMs和KaHS也具有特定的作用。此外,为了保证衰减订正的精度,和非降雪部分的衰减相比,需要主要提高降雪衰减尤其是混合相态湿雪的衰减订正精度。     

2008年1月一次强雨雪过程的诊断分析

采用NCEP1°×1°客观再分析资料和常规观测资料,对2008年1月25—29日发生在长江中下游地区的强雨雪过程进行诊断分析,结果表明,低空急流与强雨雪有着密切关系,强雨雪的发生需具备一定的温度条件以及水汽场与动力场的耦合机制。对强雨雪过程的湿Q矢量诊断分析表明,700hPa湿Q矢量辐合区以及850hPa锋生函数正值区与强雨雪区对应较好,对雨雪天气的发生有着很好的指示意义。湿位涡特征分析表明,此次强雨雪过程发生在层结稳定的大气中且垂直涡度发展较强。     

陕西降水相态识别判据研究及检验

利用2003年1月至2016年12月逐日地面观测资料,统计分析了陕西延安、西安、汉中、安康等雨夹雪天气的月变化特征。选取雨雪转换季节的雨、雨夹雪和雪天气个例,对地面和高空观测数据进行统计分析,筛选雨雪相态转换的主要影响因子和判别指标;采用多元线性回归算法,分别建立各站的雨雪相态预报方程并进行检验。结果表明:延安、西安、汉中、安康4站雨雪相态的地面温度和露点温度均有明显差异,低层(925 hPa或850 hPa)温度也有明显差异,但随着高度增加其差异减小。利用陕西4站的判别指标和统计预报方程对2017年1月至2018年1月出现的雨雪天气过程进行检验,效果较好;但由于检验时间较短,结论的适用性有待进一步验证。     

基于MODIS云产品的AIRS云相态的识别和云量产品的检验

选用中国中东部(95～130 °E, 20～60 °N)午后同一时刻相对应的AIRS与MODIS各15景样本数据,将MODIS在红外波段上四种基于亮温的云识别算法对AIRS晴空像元和云像元中不同的云相态进行区分,分别统计出AIRS不同类型像元中这四种云识别算法的亮温差异,根据AIRS在晴空、水云和冰云三种不同相态下亮温的差异,确定出其阈值,实现AIRS晴空和云相态识别。在此基础上,对AIRS不同云相态下反演的有效云量进行检验和改进。结果表明:运用亮温阈值法对AIRS进行云相态识别能够较好地反映AIRS的晴空和云相态特征,云相态分布与MODIS云相态产品对应效果较好,特别在云边缘区域。对AIRS不同云相态下反演的有效云量进行对比和误差分析后发现:当水云有效云量较高、冰云有效云量较低时,AIRS反演的有效云量误差较大。在误差分析的基础上,提出了AIRS有效云量的偏差订正算法,对AIRS反演的有效云量具有一定改进,为AIRS云产品的应用提供参考依据。      

2011年初湖南暴雪过程的成因和数值模拟分析

利用多种观测资料及NCEP再分析资料,对2011年1月1720日湖南一次大范围暴雪过程进行了诊断分析,并使用WRF模式对其云微物理特征及降水相态转换机制进行数值模拟,旨在探讨本次强雨雪过程降水相态变化和暴雪形成及其发展成因。结果表明：乌拉尔山前部南下的冷空气与来自孟加拉湾及南海的暖湿气流在湖南长时间交汇产生锋生强迫,在静止锋区上界形成强辐合上升运动,是湖南大范围暴雪天气持续的主要原因;强烈的上升运动和持续的水汽辐合为本次暴雪过程提供了动力、水汽条件,“冷空气楔”上爬升的暖湿气流维持时间较长,是持续性大范围暴雪产生的重要热力条件;WRF模式能较好地模拟降雪量级及强降雪落区。雪粒子的产生和发展不仅与液水比含量大小有关,还与其上空冰晶的含量及分布密切相关,雪的凝华增长、冰晶向雪的自动转化和雨水与雪碰并成雪可能是本次降雪发生、发展最主要的物理过程,冰雪粒子大值中心及强上升运动区对预报强降雪带位置有较好的指示作用。     

中国南方2008年与2016年两次低温雨雪冰冻天气过程对比分析

利用2.5°×2.5° NCEP/NCAR月平均资料、1°×1° FNL再分析资料、国家气候中心1951年至2016年1月西太平洋副热带高压脊线和西伸脊点两项环流指数,从事件实况（降水、气温和冰冻灾害）、环流条件、能量条件、水汽条件和动力条件几个方面出发,对2008年1月10日至2月2日和2016年1月20至25日发生在中国南方的两次低温雨雪冰冻天气过程做了对比分析。研究表明：（1）"0801南方雪灾"的主要特征表现为降水范围大、过程持续时间长、灾害重;2016年1月低温雨雪冰冻过程的主要特征表现为降水范围小、过程持续时间短、灾害轻。"0801南方雪灾"冷空气强度不如2016年1月强。（2）造成"0801南方雪灾"的亚欧大环流背景为"北脊南槽"型,2016年1月低温雨雪冰冻的亚欧环流形势中低纬同位相,从西伯利亚到伊朗为脊,中蒙由低涡控制。（3）与"0801南方雪灾"相比,2016年1月低温雨雪冰冻期间我国南方对流层中下部10°~20° N的温差较强。（4）"0801南方雪灾"水汽输送偏北（到达34° N）且更高（到达300 hPa）,2016年1月低温雨雪冰冻期间水汽输送偏南（到达28° N）且较低（到达400 hPa）。（5）"0801南方雪灾"水汽输送轨迹在5 000 m、3 000 m和1 500 m高度均以西南路径为主,2016年1月低温雨雪冰冻期间水汽输送轨迹在5 000 m、3 000 m和1 500 m高度均以西北路径为主,冷空气沿着低压底部从西北移至南方变性增湿。（6）2008年1月26至28日整层垂直运动弱,但向上扩展高（至200 hPa）;2016年1月22日至24日垂直运动强,但扩展高度低（500 hPa以下）。     

2007/2008年湖北省冬季异常低温雨雪过程成因分析

通过对2007/2008年秋冬季海洋及大气的异常特征的分析表明：秋冬季的拉尼娜现象是2007/2008年冬季持续低温雨雪过程的基础,但它并不是决定性的因素,在拉尼娜现象发生的气候背景之下,西太平洋副高的持续偏强对这次异常低温雨雪过程起着非常重要的作用,因而,加强对大气候背景之下的环流异常的研究是一项极为重要的科研任务,对今后的短期气候预测有重要的意义。     

2008年1月河南低温雨雪天气的中期环流特征

利用NCEP/NCAR逐日再分析资料,对2008年1月中下旬河南省出现的低温雨雪天气的特征、大尺度环流形势以及高低层大气的状态进行分析.结果表明: 2008年1月西太平洋副热带高压异常偏强偏北,有利于西南暖湿气流沿副高边缘向北输送,影响河南;东亚地区500 hPa高度距平东西部差距显著,标志着亚洲中纬度地区槽脊加强,环流经向度加大;东亚有较强冷空气活动,东亚从36候850 hPa明显的经向风负距平,也反映该时段冷空气活动较强.分析结果还显示,河南省冬季的持续低温雨雪天气与乌拉尔山阻塞高压的建立和维持有紧密联系:从乌拉尔山阻高的建立、维持到河南省低温雨雪天气的开始,从乌拉尔山阻高的崩溃到河南省雨雪天气的结束,中间的时间间隔约为510天.因此,乌拉尔山阻高的建立、维持和崩溃,对河南省低温雨雪天气的开始和结束有一定的指示意义.     

基于微雨雷达的降水参数反演和粒子相态识别

本文基于微雨雷达原始的后向散射信号,采用一种新的功率谱处理算法（RaProM算法）,在功率谱计算、噪声去除、退模糊等处理的基础上计算了雷达基本参量,并反演了液态降水参数,例如雷达反射率因子、雨强等,并对粒子相态进行识别。RaProM算法综合考虑粒子下落速度、等效雷达反射率因子、不同相态粒子的尺度特征以及是零度层亮带位置等信息,可识别的粒子相态包括雪、毛毛雨、雨、冰雹以及混合相态。选取了三个山东地区较为典型的个例对RaProM反演算法进行验证,即2021年7月2日典型层状云降水个例、2019年12月25日雨雪转换个例以及2018年3月4日零度层高度逐渐降低的降水个例。结果显示：粒子识别方法应用于典型层状云降水,垂直方向上不同相态粒子的分层较为明显,过冷层里的固态降水雪花、零度层附近冰水转换区的混合相态降水以及零度层以下的液态降水符合现有认识,验证了反演算法以及粒子识别算法的有效性。将结果进一步在雨雪转换降水相态识别中和零度层高度的检测,该反演算法均能得到较好应用,与同址同步观测的微波辐射计、云雷达、二维视频雨滴谱仪等观测结论一致。另外,与微雨雷达标准反演算法对比,RaProM算法的优势是...