气象科普小知识

1、凝冻灾害及防御措施气象上将强冷空气的入侵造成局部地区或大范围地区气温剧烈下降的天气过程,称为寒潮,在受寒潮入侵影响出现降雪、霜冻、冻雨等低温阴雨天气时,常常在电线、树枝、地面上形成坚固的冰层(俗称“凝冻”或“桐油凝”),由于降雪常与雨淞同时发生,所以在贵州通常称为“雪凝”天气。     

近40a铜仁市凝冻气候特征及其异常年成因分析

该文主要对1978-2019年铜仁市雨凇的基本气候特征,主要对1978-2019年铜仁市冬季凝冻特征进行分析,划分出铜仁市强弱凝冻年,并建立近40a铜仁市冬季凝冻事件个例库,简要分析异常凝冻年的特征和成因。研究结果表明：1.近40a铜仁市雨凇日共出现1483d,万山站出现1088d（占铜仁市73.4%）,除万山外雨凇均出现在12月、1月、2月;2.近40a铜仁市冬季共出现164次凝冻天气过程,冬季多出现4~5d的中级凝冻过程（占凝冻过程总数的47%）;3.近40a铜仁市共有7a为异常凝冻年,异常凝冻年出现凝冻天气过程是凝冻过程总数的1/4,2008年是持续时间最长影响范围最大的特重级异常凝冻年;4.铜仁市冬季凝冻在空间上由西北向东南方向逐渐增加,时间上有不明显的递减趋势;5. 赤道太平洋Nino3.4区海温异常偏低,欧亚大陆500hPa高度场中高纬出现北高南低的异常环流,是铜仁市发生异常凝冻年的主要成因。     

无冷高压的南支低槽引起的雨雪凝冻过程分析

通过利用ＭＩＣＡＰＳ平台提供的党规资料和数值预报资料并结合卫星云图对２０００年１月２０～２１日的一次降温、降水和凝冻过程进行了分析。得知：无冷高压入侵下的单一南支低槽影响并配合低层切变线造成了这次降温、降雪和凝冻天气;同时,在对数值预报产品检验的基础上,也对这次过程预报失误的原因进行了分析和总结。     

贵州省不同强度区域性凝冻过程环流形势对比分析

利用贵州省84个气象站逐日观测资料以及再分析资料,对4种不同强度区域性凝冻过程进行对比分析。结果表明：500 hPa位势高度场上中高纬度的亚洲东部区域距平场呈现“+-”的分布或有切断低压分布,贝加尔湖至中国华北地区以经向环流为主;850 hPa风场上云南南部以南受偏南风和西南风控制,并且在江南至华南存在西南或西风急流,是4种不同强度凝冻过程中形势场共性特征。500 hPa高度场上中高纬度地区呈两槽一脊或一槽一脊分布;风场上850 hPa东北风回流和700 hPa西南急流形成上暖下冷的形势场,同时850 hPa形成稳定低层切变线;温度场上存在冷-暖-冷的夹心结构,近地面层0 ℃线维持在900 hPa以下,均是较强等级以上的区域性凝冻过程中形势场共性特征。而对于一般性区域性凝冻过程,500 hPa位势高度场上呈多槽脊分布,风场上是否存在东北风回流和低层切变线,温度场上是否存在冷-暖-冷的夹心结构以及近地面层0 ℃线位置等特征均不统一。温度剖面图上,当近地面层0 ℃线位置最低时或出现冷-暖-冷的夹心结构时段与凝冻过程影响范围最广、灾情最重的时间段对应。     

1961~2019年贵阳冬季凝冻时空特征与异常成因

利用1961~2019年贵阳8个地面观测站冬季（12月~次年2月）雨凇观测资料和北半球500hPa高度场、全球气温场及欧亚水平风场资料,通过EOF、M-K、小波及合成分析方法,对贵阳冬季凝冻日数的时空特征及其与北半球500hPa高度场、全球海温场及欧亚水平风场的关系进行了探讨。结果表明：近59年贵阳市冬季及各月平均凝冻日数为10.7d,由西南部向东北部逐渐增多,开阳东北部凝冻日数达到20d以上;凝冻日数变化趋势具有高度一致性,12月与冬季凝冻日数变化为显著正相关,突变多发于20世纪70~80年代末,在1980~1990年及2005~2015年出现4a的显著周期变化;强凝冻年500hPa高度距平合成场欧亚大陆的位势高度呈现“北高南低”分布,强弱年差值距平场欧亚大陆中高纬地区表现为“北正南负”,北半球高纬度地区格陵兰、北美及乌拉尔山-西伯利亚一带为正距平;强凝冻年赤道中东太平洋秋季海温距平为负,引起纬向环流加强,水汽交换增加;高层辐散低层辐合以及偏北强风带南下低空冷锋生成,利于西南水汽输送到云贵高原东北部与北方的冷空气交汇,为凝冻产生创造了条件。     

贵州省区域性凝冻过程的时空特征分析

基于1961~2019 年贵州省84站逐日雨凇观测资料,确定了贵州省区域性凝冻过程指标,并根据新标准对区域性凝冻过程的时空特征进行了分析。结果表明：1961~2019 年贵州省区域性凝冻过程次数与累积天数均呈减少趋势,在年代际时间尺度上均呈 “偏多—偏少—偏多—偏少”的变化特征,在年际时间尺度上均存在7~8a与3~4a的变化周期。贵州省区域性凝冻过程频发区及中心站点高频区主要集中在中部一线,在东北部和南部部分地区发生频率较低。贵州省区域性凝冻过程可分为中东部型、中部型、中西部型、西部型及全省型共5类,其中以中西部型和全省型为主。     

中国西南贵州地区冬季凝冻日数的气候特征及其异常成因

利用贵州84个国家气象观测站逐日观测资料,NCEP/NCAR月平均再分析资料以及英国Hadley中心全球逐月海温（HadISST）资料,对中国西南贵州地区冬季凝冻日数的气候特征及其异常成因进行了研究。结果表明：贵州地区有69个站点（占比85.2%）的单次凝冻过程最长连续日数和63个站点（占比77.8%）的冬季凝冻总日数极值出现在1976年、 1983年和2007年,其中以威宁的66 d(1976年)和39 d(2007年)为最多;贵州地区冬季凝冻日数的主模态（方差65.04%）呈全区一致型分布,大值中心位于贵州中部;在贵州地区冬季凝冻日数异常偏多年,欧亚中高纬地区的乌拉尔山阻塞高压和东亚大槽共同作用在东亚地区形成稳定的经向环流,而中亚地区低值系统活跃并引导阻塞高压和蒙古冷高压前部的冷空气南下,在贵州及其以北地区的对流层低层形成浅薄的异常冷垫。同时,来自孟加拉湾和南海的对流层低层暖湿气流在异常环流圈作用下沿着云贵准静止锋锋区附近的冷空气堆边缘爬行抬升,在贵州上空对流层中形成上暖下冷的不稳定垂直层结异常,导致贵州冬季凝冻的形成。此外,分别来自上游的北大西洋地区和低纬热带地区的波扰动能量传播...     

凝冻灾害预警系统

介绍贵州凝冻灾害预警模型建立的思路、确定了凝冻灾害等级划分标准,并对欧洲中心850hPa变温预报及日本降水预报结果进行了初步检验,结果表明将数值预报结果引入凝冻灾害计算模型中基本可行;同时还介绍了凝冻灾害预警系统主要功能,该系统的建立实现了凝冻监测和预报预警自动化。     

2021/2022年冬季贵州凝冻天气阶段性特征及成因

2021/2022年冬季,赤道中东太平洋海温偏低,导致贵州省气温偏低、降水偏多,但凝冻日数总体偏少,呈前期偏弱后期偏强的阶段性分布特征。利用贵州省84个国家气象观测站逐日观测资料、NCEP/NCAR(National Centers for Environmental Prediction/National Center for Atmospheric Research)再分析资料以及NOAA(National Oceanic and Atmospheric Administration)海温资料等,分别从海温场、高度场、风场、温度场和水汽条件等方面对凝冻阶段性特征成因进行分析。结果表明：高层南支锋区总体呈前期偏弱后期偏强,为贵州省凝冻阶段性特征提供了有利的大尺度环流背景。2022年1月26日之后,对流层低层切变线稳定维持、偏北气流异常强盛使0℃等温线南压明显。同时随着偏南气流持续增强,对流层低层水汽辐合也迅速增强,并维持低层辐合中层辐散的不稳定层结和上升运动,为贵州省凝冻阶段性特征提供了有利的水汽条件。温度场上,前期暖层较为深厚,冷空气势力前期偏弱后期偏强,为贵州省凝冻阶段性特征提供...     

双参数微物理方案的冰相过程模拟及冰核数浓度的影响试验

利用耦合Morrison 2-mon(MOR)双参数微物理方案的中尺度天气研究与预报模式(WRF)中的单气柱模式,对热带暖池国际云试验(TWP-ICE)期间的个例进行数值模拟。通过与观测资料和云分辨率模式的模拟结果进行对比,检验MOR方案对热带对流云系的微物理特征的模拟能力。模拟结果显示:MOR方案能够较好地模拟出热带云系中液相和冰相水凝物的垂直分布以及随时间的演变特征。地表向下长波辐射和大气顶向外长波辐射的量级和时间演变趋势同观测也非常接近。对与冰晶和雪有关的云微物理特征分析之后发现:季风活跃期,冰晶主要的源汇项有凝华增长过程、沉降过程、冰晶向雪的自动转化以及冰晶被雪碰并的过程。由于冰晶主体位于温度低于―20℃的高空,因而它对雨水的形成主要是间接贡献。同时期雪的主要源汇项中,凝华增长和沉降过程占据着主导地位。雪的凝华过程消耗了大量的水汽,可能抑制了冰晶的增长。另外雪的融化过程非常强盛,是产生降水的重要因子。季风抑制期,冰相的微物理过程变得相对简单且整体削弱,以凝华升华和沉降过程为主。凝华凝冻核的数浓度(N_dep)的气溶胶敏感性试验表明:季风抑制期,高空的冰晶云的宏观和微观性质对凝华凝冻核数浓度的响应情况呈现显著的线性特征。冰晶的含量随着N_dep的增加而增加,反之降低。该时期微物理过程主要同冰晶有关,水分的分配较为简单,N_dep增加时,高空冰云中小冰晶粒子数目增多且云顶升高,使得大气顶部向外长波辐射(OLR)值减小,反之冰云主体中冰晶有效半径增加,高空的冰云更加透明,云顶更低,对 OLR值增加起促进作用。而季风活跃期,微物理过程复杂,冰晶云的宏微观特征对N_dep的响应表现出一定的不规律特征。