冬季降水相态的探空廓线分型研究

首先阐述了不同降水相态的形成机理及其与典型温度分布之间的联系,提出应用面积元方法计算出的探空廓线与0℃等温线相交形成的正、负区面积和两者的交点数,以及地面温度作为降水相态(雨,雨夹雪,雪,冻雨,冰粒)的预测因子。再利用我国120个测站2007—2013年冬季地面和高空观测资料,统计分析了探空廓线与降水相态的关系,指出可以根据交点数区分冻雨、冰粒与雨雪,地面温度区分冰针和米雪,而雨、雪和雨夹雪可以根据探空廓线与0℃线有1个交点和低层正面积区的大小进行相态区分。     

2019暖年之“冷”

2019年,“暖”依然是我国气候的主旋律,全国年平均气温登上了1951年以来历史第五高位。一年中,虽然“暖”唱主角,但“冷”也不甘寂寞,时不时出来刷刷存在感,捣捣乱。“冷”自然是冷空气的产物,冷空气袭来不仅造成气温下降,还往往携带大风和雨雪,当冷空气威力足够强时,还会造成灾害。下面就按时间线来讲述一下2019年几次影响较大的冷事件。     

A Case Study of the November 2012 Mixed Rain-Snow Storm over North China

A mixed rain-snow storm associated with a strong burst of cold air and development of an extratropical cyclone occurred over North China from 3 to 5 November 2012.This early snowfall event was characterized by a dramatic drop in temperature,strong winds,high precipitation intensity,broad spatial extent,and coexistence of multi-phase precipitating hydrometeors.This study investigates the multi-scale interactions between the large-scale circulation background and the synoptic-scale weather systems associated with the storm.The results are as follows.（1） The Arctic Oscillation （AO） had been in its negative phase long before the event,leading to southward advection of cold air into North China in advance of the storm.（2）The large-scale atmospheric circulation experienced a decreased number of long waves upstream of North China prior to the storm,resulting in reduced wave velocity and an almost stagnant low pressure system （extratropical cyclone） over North China.（3） An Ω-shaped blocking high over East Asia and the western Pacific obstructed the eastward movement of an upstream trough,allowing the corresponding surface cyclone to stabilize and persist over Beijing and its neighboring areas.This blocking high was a major factor in making this event a historically most severe precipitation event in autumn in Beijing for the past 60 years.（4） Baroclinic instability at lower levels gave rise to rapid development of the cyclone under the classical ＂second type＂ development mechanism for extratropical cyclones.（5） Moisture originated from the Yellow Sea entered the slowly-moving cyclone in a steady stream,creating fairly favorable water vapor supply for the heavy rainfall-snowfall,especially during the later stage of the cyclone development.（6） Moisture transport and frontal lifting triggered low-level instability and updrafts.Intensification of the front enhanced the vertical wind shear,causing conditional symmetric instability （CSI） to expand upward within the unstable lower troposphere,and to eventually gear into the CSI region of the upper troposphere,which facilitated the upward development of low-level updrafts.     

2012年3月17日北京降水相态转变的机制讨论

由于受到资料分辨率的限制,对于降水相态转变过程以及机理的认识一直不够深入.在北京地区2012年3月17日夜间的降水过程中,降水相态经历了降雨、雨夹雪和降雪3个阶段.本文利用常规探测资料以及时间和垂直方向上分辨率较高的微波辐射仪温度廓线及基于雷达探测和中尺度模式的反演资料,首先分析了上述3个降水阶段温度的垂直分布,而后讨论了导致温度差异的机制.结果表明,降雪阶段冰雪层(包含冰雪和过冷水混合层)的厚度较降雨阶段增厚并且其下边界距离地面更近.3个降水相态温度分布差异较大的层次在对流层下层特别是抬升凝结高度附近.0℃层相对于云底的高度与降水相态密切相关.在降雨阶段,0℃层在云内,雨夹雪阶段在云底附近,降雪阶段下降到云底以下.冷空气活动是造成3个降水相态温度乖直分布不同的原因,但是在不同阶段影响的方式各异.在降雨转成雨夹雪阶段,“回流”东风将冷空气输送到北京,导致边界层内降温;雨夹雪转降雪的阶段,对流层低层温度进一步降低主要缘于高空槽后冷空气的侵入.因此,在北京地区导致降水相态转变的机制是多样且复杂的.     

2022年1月大气环流和天气分析

2022年1月大气环流的主要特征是:北半球极涡呈偶极型,东亚大槽位置偏东,南支槽显著偏强.全国平均降水量为18.2 mm,比常年同期(14.5 mm)偏多25.5％.月内我国出现了2次大范围雨雪冰冻过程,影响范围广、降雪量大、雨雪相态转换复杂,江西、湖南、重庆、四川、云南、西藏等地遭受低温雨雪冰冻灾害影响.月内冷空气活...     

基于多种探测资料对武汉一次短时暴雪天气的监测分析

利用Thies Clima激光雨滴谱仪、MP3000A微波辐射仪、多普勒雷达和人工加密观测资料,分析了2011年2月12日武汉一次暴雪天气过程的演变特征。结果表明:(1)在这次短时暴雪过程中,先后出现了降雨、雨夹雪和纯降雪3个阶段,激光雨滴谱仪监测到该降雨阶段的雨滴谱较宽,最大直径达4.5mm,数浓度比较小,为2～5 429个.m-3.mm-1,雨滴谱型呈双峰型分布特点;(2)微波辐射仪对水汽相态监测显示,08:12-09:34(世界时)期间在1.5～3.5km过冷层比湿维持14～16g.kg-1大值区,之后迅速由雨夹雪过程(仅16min)过渡到纯降雪阶段,在65min内武汉站降雪量达到5.035mm,占整个降雪量的80%以上;(3)雷达反射率因子与粒子谱宽和数浓度密切相关,若后两者越大则对应的雷达回波强度也越大;同时还发现,与微波辐射仪反演的水汽密度、激光雨滴谱仪测得的降水强度也有较好的对应关系,若将这些结合起来对降水的相态变化、强度、量级和持续时间有很好的监测能力。     

2007/2008年冬季雨雪冰冻灾害的副热带高压环流背景与变异特征

基于NCEP/NCAR提供的1958—2008年逐日再分析资料,对2007/2008年冬季我国雨雪冰冻灾害期间副高指数特征与El Nino/La Nina年平均冬半年副高指数特征以及50a平均冬半年副高指数特征进行对比分析。采用交叉小波和小波相干分析方法,进一步分析了它们之间的相关性和异同性以及对大气环流的影响,揭示了2007/2008年我国南方雨雪冰冻灾害期间副热带高压活动与环流变异特性的一些基本特征,如La Nina事件冬季(尤其是中等强度La Nina事件年份的冬季),副高通常比一般年份副高的平均位置偏北。     

四种客观定量表征阻塞高压方法的对比分析

已有的阻塞高压客观定量化表征方法可归纳为距平方法、 T&M方法、 动力学方法和环流型方法四种。以2008年1月1日~2月2日中国持续性低温雨雪冰冻灾害期间的阻塞高压事件为例, 利用NCEP/NCAR逐日再分析等压面资料, 检验对比了上述四种方法的优点与缺点。结果表明, 每种方法都有其优点和局限性, 表明仅以某种标准或公式的客观方法实现对多种形态的阻塞高压的精确识别是极其困难的。同时还指出, 研究者和业务技术人员在了解各种阻塞高压客观表征方法的优、 缺点基础上, 针对具体需求选取适合的方法, 也可以结合实际情况予以改进, 都将可能获得更好的应用效果。     

2008年初云南低温雨雪冰冻天气的气候成因分析

2008年1月下旬~3月上旬云南出现了一次持续性的低温雨雪冰冻天气, 给交通、 电力、 通讯以及人民的生产、 生活带来了极大危害。本文首先对云南高低层大气的异常状况及大尺度环流背景场特征对这次天气过程的影响进行诊断分析, 然后进一步探讨了赤道东太平洋海温异常对东亚冬季风活动和云南天气气候异常的影响。结果表明, 这次低温冷害过程主要发生在冷空气由北至南逐渐加强南压, 南支西风波动配合, 以及西太平洋副热带高压减弱东退的大尺度环流背景之下。同时, 云南区域的大气异常状态表现出了明显的高湿、 强上升运动以及对流层中高层温度升高而低层温度降低。另外, 本文分析还进一步表明了2008年赤道东太平洋地区的冷海水异常对这次云南低温冷害天气过程的重要作用。     

基于多指标综合指数的灾害性天气过程预评估方案

通过分析给出了一种基于多指标综合指数的灾害性天气过程预评估方案,提出预估应包含对灾害性天气过程本身程度预估和灾害影响预估两个部分。通过建立综合指数来描述灾害性天气过程本身的程度,利用历史和实时气象资料对综合指数进行计算,分别对灾害性天气过程进行历史分析和实时监测;通过列表法,对收集的历史和实时灾害影响资料进行解析,综合指数中组合要素的差异,可用于分析灾害的不同特征;最后利用历史统计情景、相似指数年份类比和中短期预报等三种方案,对灾害性天气进程和影响发展程度进行预估。并以湖北省2008年初持续低温雨雪冰冻过程为例进行具体说明,此次过程综合指数值位居历史第二位,约70年一遇,直接经济损失超过110亿元,是1951年以来冬季损失最大的一次气象灾害。