2008年华南西部罕见低温冷害天气成因分析

利用ECMWF和Micaps提供的常规观测资料,对2008年1月华南西部遭遇50年罕见的低温雨雪冰冻极端天气事件过程进行分析。结果表明：蒙古横槽南压分裂小槽东移,使地面冷高压强度突然增强并爆发南下,是造成华南西部寒潮天气的起因;北半球中高纬度出现双阻型高压(乌拉尔山阻高和阿留申群岛阻高),使大气环流形势异常稳定,是导致低温雨雪冰冻天气持续性的直接原因;低纬度南支低压槽活跃,西南暖湿空气不断向我国南方输送,华南西部低空相对湿度大,水汽辐合条件及上升运动都对阴雨天气的维持有利;在850 hPa华南上空形成一支稳定的强锋区,大气层出现近地面冷、中层暖、高层冷的结构,加剧了雨雪冻雨的形成。     

我国南方两次低温雨雪事件天气成因对比分析

2018年和2021年末我国南方分别发生了一次大范围的低温雨雪天气,对生活、生产造成了严重影响,因此对比分析这两次低温雨雪天气成因具有重要意义。结果表明：两次过程期间,对流层中层中高纬阻塞流场显著,阻高位于贝加尔湖西侧,脊前偏北气流在下游横槽后部堆积,使得西伯利亚高压强度增强。东传的Rossby波在阻高区域发生能量频散,利于阻高减弱、崩溃,横槽转竖引导槽后冷空气南下,导致地面强烈降温,同时在西伯利亚高压东侧和南侧,低频风温度平流是造成强降温的主要原因。低纬南支槽活跃,向北的暖湿空气与中高纬南下的冷空气汇合,造成我国南方大范围的低温雨雪、冻雨天气。与2018年过程相比,2021年过程持续时间较短,降水范围小,关键区降温幅度更大,是因为2021年过程期间Rossby波能量频散更快,阻高维持时间较短,冷空气从中高纬地区直接南下侵袭我国,而2018年冷空气在贝加尔湖附近发生堆积、西折,向南渗透时势力减弱。     

湖南一次罕见低温雨雪冰冻天气过程分析

利用常规观测资料、地面自动站资料、NCEP 1°×1°再分析资料及雷达资料等多源资料对2016年1月20—24日发生在湖南的一次低温、雨雪(暴雪)、冻雨灾害性天气过程进行了综合分析。结果表明:(1)整个降雪过程分为3个阶段,雨雪区域自北向南逐步推进,最低气温长沙站低至-6.6℃,破2008年记录,创21世纪以来最低值。(2)500 hPa中高纬度为倒"Ω"型,横槽深入巴尔喀什湖地区,在转竖的过程当中不断引导冷空气南下,是产生低温、雨雪、冻雨的大尺度环流背景;地面冷高压中心最强达1090 hPa,锋区温度差超过25℃是造成最低气温破记录的主要原因。(3)高空南支有低槽分裂东移,中低层西南大风核上强烈的水汽辐合与横槽转竖带来的冷空气共同作用时,为此次过程提供了动力、水汽和凝结条件。(4)分析探空站的大气层结、地面气象要素与冰冻的关系表明,大气层结的逆温层、融化层,地面温度在0℃附近及以下是形成冰冻的关键因子。(5)多普勒雷达产品资料显示,不管是雨雪强的时段还是弱的时段,均表现为基本反射率因子回波边缘模糊不清,丝缕状纹理结构明显,径向速度图上的"牛眼"等特征。但回波强度、回波顶高及径向速度图"牛眼"和零速度线位置、风场大小差别很大。     

江西省冻雨气候概况和环流特征

利用NCEP2.5°×2.5°再分析资料和常规观测资料,对1959─2008年江西省冻雨天气过程的气候概况进行归纳分析,并重点分析了其间18次典型区域性冻雨天气过程的环流特征、热力层结、影响系统。结果表明,江西省冻雨具有明显的年代际、年际变化特征,全省冻雨日数总体呈下降趋势;空间分布上呈现出中间多、南北少的特征,各地冻雨分布极不均匀。在环流形势上,500hPa高纬地区有阻塞高压,以乌拉尔山阻高最多,鄂霍茨克海有深厚冷涡,咸里海为低压区,巴尔喀什湖附近有横槽;低纬地区在孟加拉湾到中国西南地区存在稳定的南支低槽;对流层中低层存在切变线,700hPa西南气流强盛,急流轴最大风速超过16m/s;850hPa锋区强盛,0℃等温线位于赣中南部到赣南北部;对流层中低层存在明显的逆温。地面冷空气多从中路（河套地区）入侵,蒙古冷高压异常强大,为冻雨的产生提供了热力条件。     

西安市城市热岛效应卫星遥感分析

2008年初我国南方大部分地区发生了大范围、持续性的低温雨雪冰冻灾害天气,部分省市县的低温、冻雨、暴雪灾害属历史罕见。本文通过对1月10日-2月2日4次雨雪过程期间南方整体环流背景的描述,得到有利于雨雪天气产生并长期维持的环流背景场;同时副高偏强偏北,南支槽发展强烈,使得低层带来旺盛的偏南气流水汽输送。在江南华南一带的准静止锋长期维持是造成雨雪天气成灾的直接原因,静止锋与高低空急流的耦合抬升共同作用,以及南支气流对静止锋强度的影响,是使地面锋线附近产生强降水的主要因素。最后重点分析了第3次雨雪天气过程中的锋区东段与锋区西段的结构特点,得出造成冻雨和冰雪不同天气的空间场特征。     

铜川2004年12月下旬连续降雪与持续低温成因分析

利用天气学原理对2004年12月下旬发生在全国大部分地区的连续降雪、持续低温及寒潮天气过程分析,发现:过程是在两槽一脊的环流形势下发生的,西伯利亚阻高稳定,高原上有西南气流发展,造成我国大范围的雨雪和持续低温天气;当阻塞高压崩溃,横槽转竖,寒潮爆发。冷低压的加深与高空西风急流有关。东路冷空气的回流和低压倒槽的维持,形成持续低温和降雪天气。     

2011年与2008年贵州低温雨雪冰冻天气锋区特征对比

用常规气象观测资料和NCEP2．5°×2．5°再分析资料,对贵州2011年年初和2008年年初2次严重低温雨雪冰冻灾害期间的天气形势、冷空气、水汽和大气层结等特征进行了分析比较。结果表明：静止锋是贵州低温雨雪冰冻天气的主要天气系统;2008年较2011年冷暖空气均较强,故锋区强、锋面坡度较小,这是2008年冰冻天气强于2011年的主要原因;冻雨的发生与层结的逆温有很大关系,逆温发展的阶段均能较好地对应每一次冰冻过程;逆温强度强且长时间存在是2008年冰冻天气持续时间长的原因。2次过程中低层锋区附近有明显的水汽辐合,形成雨雪天气;对2011年降雪和冻雨过程的对比分析表明降雪与冻雨最明显的特征是降雪时层结基本无逆温,逆温层的出现是降雪转换成冻雨的重要原因。     

2008年初“低温雨雪冰冻”灾害天气的持续性原因分析

从预报角度出发,初步分析了2008年初"低温雨雪冰冻"天气的主要特点和环流特征,对冻雨、暴雪的成因也进行了初步分析:2008年初低温雨雪冰冻期间,大气环流形势稳定,极涡中心偏向于东半球,强而稳定,来自极地的冷气团与来自热带洋面的暖气团长时间在长江中下游地区交汇是主要原因;贝加尔湖以西地区阻塞高压强而稳定,中亚、西亚低槽(涡)位置稳定、发展活跃;对流层700 hPa等压面西南气流稳定,850 hPa低层多切变、低涡活动,为降水提供了非常有利的低空辐合条件;对流层中层高原有低涡发展,高原不断有正涡度向东传播至东部沿海;西太平洋副热带高压(副高)强盛,位置偏西、偏北;副热带锋区强盛,南北温度梯度大;南支槽比较活跃;华南准静止锋、滇黔准静止锋稳定维持;热带洋面上暖气团活跃;逆温层稳定,融化层厚度较厚,是长时间冻雨天气的主要原因之一.2008年初低温雨雪冰冻期间的第1次过程为强冷、暖气流共同作用所致,其后是华南、滇黔准静止锋稳定,扩散冷空气渗透所为;2008年初暴雪天气的主要因四川盆地有正涡度向东传播至中国东部沿海地区,水汽充沛,上升运动强烈所致.     

贵州冬季冻雨研究综述

贵州是我国冬季出现冻雨灾害最多的省份,冻雨气象灾害对交通运输、能源电力、农林业和居民生活等方面带来了严重影响。该文阐述了贵州冻雨的气候特征,分别从气候背景、天气形势、温湿度垂直结构特征等方面探讨了冻雨天气过程发生、发展、维持和消亡的物理成因和机理,并对贵州冻雨的预报预测方法作了概述。结果表明,海温异常通过海气相互作用对大气环流造成影响,尤其在赤道中东太平洋海温负异常（La Nina事件）的气候背景下,利于中高纬地区欧亚阻塞环流形势的形成,中高纬地区呈“北高南低”,中亚、西亚低槽（涡）稳定且活跃,东亚冬季风加强,中纬度大气环流的经向度加强,强冷空气频繁南侵,造成我国南方大部地区气温偏低,长江以南地区降水偏多,促使贵州地区低温雨雪冰冻天气的形成;利于副热带地区西太平洋副高强盛,偏西、偏北,副热带锋区强盛,中低纬地区呈“西高东低”,南支低槽系统活跃加深,西南低空急流强盛,使南海及孟加拉湾持续不断地向贵州地区输送西南暖湿气流,有利于中层的增温增湿,为该地区冻雨发生提供了充沛的水汽条件以及热量和动量。由于贵州特殊的地形地貌和气候特征,冬季北上的暖湿气流和南下的冷气团易受地形阻挡形成滇黔准静止锋,在垂直方向上呈“干冷—暖湿—干冷”的结构特征,锋面逆温的长时间维持是贵州冻雨持续发生的必要条件。     

贵州冬季冻雨研究综述

贵州是我国冬季出现冻雨灾害最多的省份,冻雨气象灾害对交通运输、能源电力、农林业和居民生活等方面带来了严重影响。该文阐述了贵州冻雨的气候特征,分别从气候背景、天气形势、温湿度垂直结构特征等方面探讨了冻雨天气过程发生、发展、维持和消亡的物理成因和机理,并对贵州冻雨的预报预测方法作了概述。结果表明,海温异常通过海气相互作用对大气环流造成影响,尤其在赤道中东太平洋海温负异常(La Nina事件)的气候背景下,利于中高纬地区欧亚阻塞环流形势的形成,中高纬地区呈"北高南低",中亚、西亚低槽(涡)稳定且活跃,东亚冬季风加强,中纬度大气环流的经向度加强,强冷空气频繁南侵,造成我国南方大部地区气温偏低,长江以南地区降水偏多,促使贵州地区低温雨雪冰冻天气的形成;利于副热带地区西太平洋副高强盛,偏西、偏北,副热带锋区强盛,中低纬地区呈"西高东低",南支低槽系统活跃加深,西南低空急流强盛,使南海及孟加拉湾持续不断地向贵州地区输送西南暖湿气流,有利于中层的增温增湿,为该地区冻雨发生提供了充沛的水汽条件以及热量和动量。由于贵州特殊的地形地貌和气候特征,冬季北上的暖湿气流和南下的冷气团易受地形阻挡形成滇黔准静止锋,在垂直方向上呈"干冷—暖湿—干冷"的结构特征,锋面逆温的长时间维持是贵州冻雨持续发生的必要条件。     

2022年2月中下旬桂北一次低温雨雪天气过程成因分析

本文利用观测资料、广西中尺度自动站资料及FNL资料,分析了2022年2月中下旬影响桂北的一次低温雨雪冰冻天气。分析表明：（1）过程期间中高纬为两槽一脊型,乌拉尔山高压脊强盛发展,东移缓慢;脊前的强冷空气与南支槽前的西南暖湿气流在华南交汇为此次低温雨雪天气的产生提供了有利的环流形势。此次过程产生的重要原因是低层强锋区稳定维持。（2）从降雨转为雨夹雪,温度垂直结构,逆温层的高度、厚度及强度、0度层的高度,近地面融化层的厚度、地面温度都有显著变化。（3）持续的中低层水汽输送和辐合利于冰冻雨雪天气的发生及维持（4）湿层厚度的变化对雨雪相态的转化有一定的指示意义。     

1951—2017年冬季中国南方持续性冰冻雨雪事件的气候特征及其与环流异常的联系

采用1950—2018年中国753站逐日气温和降水资料及NCEP/NCAR逐日再分析资料,确定了1951—2017年冬季中国南方强持续性冰冻雨雪事件,并对其时空特征、区划及事件爆发日的环流特征进行分析。结果表明：1）中国南方持续性冰冻雨雪事件存在显著的2～3 a周期变化,且1985年前后发生了突变,虽然近年来其强度呈显著减弱趋势,但仍然发生了多次强持续性冰冻雨雪事件;2）持续性冰冻雨雪事件在中国南方中西部发生频次高、持续日数长,在中国南方中东部则强度更大;3）中国南方37次强持续性冰冻雨雪事件可划分为华中型、华南型和西南型3类;4）3类持续性冰冻雨雪事件爆发日,欧亚大陆500 hPa位势高度异常呈现北高南低,蒙古高压显著偏强、中心南进,该配置有利于北方冷空气向南输送,且南支槽显著加深,水汽向北输送活跃。三者的不同之处在于蒙古高压强度及影响范围存在差异,其中西南型最强、范围最大、南伸显著,华南型次之;华中型、华南型的水汽输送受南支槽和副热带高压共同影响,而西南型的水汽输送仅受南支槽调控。     

2008年1月中国南部低温雨雪冰冻天气特征及其与东亚大气环流异常探讨

根据NCEP／NCAR提供的1968--1996年全球逐月、2008年1月全球逐日再分析资料以及中国气象局提供的降水资料,分析了2008年1月中国南部持续低温雨雪冰冻天气期间东亚地区中低空大气环流异常特征。结果表明,乌拉尔山阻塞高压和地面蒙古冷高压是这次灾害性天气重要的冷空气源地;700hPa异常偏强的低空西南风急流以及低空急流大风速中心随时间沿急流轴的传播为此次低温雨雪冰冻天气提供了充足的动量、热量和水汽;850hPa流场西太平洋上空异常东南风、印度洋上空异常西南风以及850hPa垂直速度场中国南部大陆异常上升气流,在很大程度上影响着2008年1月中国南部的天气;赤道辐合带、西太平洋副热带高压以及南支槽的异常,致使东亚上空不仅存在异常的南支槽前西风带水汽输送和西太平洋副热带高压西南侧东风带水汽输送,还存在异常的由印度洋经孟加拉湾向中国南方大陆的水汽输送。     

鹰潭市一次冻雨暴雪天气过程分析

利用常规气象资料、T213资料等,对鹰潭市2008年2月1-2日出现的冻雨、暴雪天气过程进行分析。结果表明,暴雪出现在500hPa槽前、700hPa急流轴与切变线之间、850hPa切变线附近和地面冷高压底部的区域。高空低槽东移,700hPa西南急流的南压,使得700hPa温度下降为-3．7℃,温度条件变化有利于产生降雪。中低层辐合、高层辐散及较强的上升运动,为强降雪提供较好的动力条件。850—700hPa的逆温层有利于冻雨、暴雪出现,当700hPa温度≥-1℃时,出现冻雨;当温度≤-3℃时,出现暴雪。对流层中层较好的水汽输送,是暴雪发生的重要原因之一。     

2008年江西省冻雨和暴雪过程对比分析

利用NCEP1°×1°逐6h分析资料和常规观测资料,从环流形势、垂直热力结构、动力抬升、水汽条件等方面着手,对2008年1月25—28日和2月1—2日江西省罕见大范围冻雨和暴雪过程进行了对比分析。结果表明,2次过程发生在相似的环流背景下,但暴雪过程的饱和湿度层更加深厚,冷空气条件、动力辐合、垂直风切变均强于冻雨过程。对流层中层的爆发性增温是冻雨、暴雪降水相态改变的关键,2次过程在925—700hPa都存在逆温层,但冻雨过程的锋面逆温更强,并在800hPa以上存在1～2km的0℃以上暖层,暖层最高温度为2～7℃;而暴雪过程整层温度均在0℃以下,不存在暖层。强降雪伴随着湿位涡的发展而加强,MPV1正中心附近的强梯度带和MPV2负斜压中心附近的密集等值线,以及深厚、强烈的上升运动对冻雨和暴雪的预报具有较好的指示意义。2次过程在低空都为辐散气流,中层辐合、高空辐散,且辐合、辐散层从高到低,从北向南倾斜分布。暴雪过程的高层辐散更强,高低空的抽吸作用更加剧烈。     

2008年初江西低温雨雪冰冻天气过程成因探讨

利用T213资料以及常规观测资料,对2008年初江西省持续性低温雨雪冰冻天气过程进行了分析。结果表明,乌拉尔山高压脊稳定维持,副高持续偏北、偏强,地面冷空气不断南下,850hPa层气温始终维持在0℃以下,是造成江西2008年低温雨雪冰冻天气的直接原因。副高和乌拉尔山高压的强度均在不断增强,控制范围不断扩大,导致江西出现三种性质截然不同的降水。700hPa层气温的变化与江西降水性质关系密切,气温为0℃以上时,水汽呈液相态,主要为雨或雨夹雪天气;气温为0℃以下时,水汽呈固相态,以降雪天气为主。中层和低层的水汽输送均可产生冻雨和大雪天气,江西1月25-26日冻雨天气的水汽主要来源于低层输送,28日晚-29日大雪天气的水汽来源于中层和低层的输送,31日晚-2月2日大雪天气的水汽则来源于中层的输送。     

大气环流系统组合性异常与极端天气气候事件发生

根据2008年1月我国南方发生的持续严重雨雪冰冻灾害、1998年长江流域的特大洪涝灾害和2009/2010年冬季云南的极端干旱灾害的分析结果,再次强调指出,对于一些小概率的极端天气气候事件的发生,大气环流系统的组合性异常起着极其重要的作用。对于2008年的严重雨雪冰冻灾害的发生,多个大气环流系统的组合性异常包括:乌拉尔山阻塞高压和贝加尔湖-巴尔喀什湖的横槽,这为不断有冷空气从西路向南爆发提供了条件;东亚和日本地区的高度正异常使得北方冷空气的势力不是很强,适于锋面在我国南岭及其以北地区较长时间停留,为持续降水确立了背景;西太平洋副高偏强和偏西也对冷空气的向南推进起了阻挡作用;印-缅槽的持续偏强和西太平洋副高的偏强共同使暖湿空气源源不断地输送到华南地区,有利持续降水的发生,为冰冻造成了条件。对于1998年夏季长江流域的特大洪涝的发生,多个环流系统的异常包括:夏季西南季风涌的活动,西太平洋副热带高压活动,北方冷空气活动和青藏高原对流系统东传的共同作用。对于2009/2010年冬季云南的极端干旱灾害的发生,多个环流系统的异常包括:对流层高层中东地区副热带西风急流减弱,影响Rossby波的活动,不利于青藏高原-孟加拉湾槽的建立;西太平洋副热带高压偏强、位置略为偏南,对低层水汽输入云南起到抑制作用;NAO的负异常所导致的遥相关波列异常,使得东亚北方冷空气活动偏东,不易到达云南地区,还使得南支槽偏弱,暖湿气流也不易到达云南地区。ENSO虽然对中国天气气候变化有相当重要的影响,但并非每次异常天气气候事件的发生都是它的直接影响。对于ENSO影响必须具体分析,才能决定它在异常事件、特别是极端天气气候事件中的确切作用。     

一次回流型降雪过程的成因和相态判据分析

利用常规高空和地面观测资料、天津铁塔和雷达资料、全球资料同化系统(GDAS)分析资料、雷达变分同化分析系统资料、EC和NCEP再分析资料对2016年11月20—21日天津初雪天气进行成因分析,结果表明:本次过程是在高空槽和回流冷空气共同作用下产生的,主要水汽来源为对流层中低层槽前西南暖湿气流和回流东风,回流东风经渤海低空运行时吸收水汽由"干冷"变为"湿冷";动力条件主要来自回流冷垫的动力抬升作用,降水期间回流东风层厚度由1.5km增加至2km;锋面上的非地转次级环流可将回流东风水汽向上输送成为降水原料,同时可加强其上暖湿空气的垂直上升运动;高空云水粒子向云冰粒子的转换和边界层回流冷空气加强对本次雨雪相态转换是不可或缺的,回流冷空气北风分量风速和厚度陡增、800～950hPa出现均温层、云冰粒子陡增并向低空延伸、700～850hPa与850～1000hPa厚度的变化特征对雨雪相态的判别均有较好的指示作用。