九江市一次低温雨雪冰冻天气垂直温度层结分析

运用收集到的资料分析了2018年1月25～28日九江市阴雨雪和低温天气形成原因,分析了阴雨雪低温的恶劣天气的演变过程和水气环流特征,得出了江西地区冻雨的温度垂直分布特征结构和在九江地区具体应用情况的结论。结果表明:此次过程副高稳定,冷空气强盛500 hPa、700 hPa西南区域易产生逆温层,850 hPa东北气流使暖湿空气随着空气不断上升,更容易产生暴雪。水汽的输送过程非常频繁,同时该地区的辐合比较明显导致雨雪天气处于经常变化的情况;低层冷空气天气对冬天降水的形态起着非常关键的作用,此次过程冻雨灾害严重,经分析,25日为融化层位于850 hPa的情况,925～1 000 hPa区域迅速降温,850 hPa区域高于0℃,700 hPa和925 hPa区域温度低于0℃,1 000 hPa时温度在小于1℃,地面温度低于0℃,25日白天出现冻雨。27日融化层处于700 hPa左右温度大于0℃,925 hPa和850 hPa时温度低于-2℃,925～700 hPa有非常明显的温差;但由于1 000 hPa时温度在-3℃左右,所以27日白天九江地区降水相态复杂,大部分地区以降雪为主,部分地区出现冻雨。上述的阈值范围是九江地区冻雨的天气阈值。研究还表明,随着地面的温度降低,冻雨天气越容易产生,冻雨一般发生在最低气温低于0℃,同时一天的平均气温低于1.0℃。     

西双版纳傣族自治州一次罕见冻雨天气特征分析

利用探空和地面气象观测资料,对2016年年初发生在西双版纳傣族自治州的冻雨过程进行分析,结果表明南支槽和强冷空气是造成冻雨发生的重要系统,暖湿平流叠加在东北入侵的强冷平流之上有利于冻雨天气的产生,当静止锋到达西双版纳傣族自治州西部,锋后海拔1 500m以上且地面温度低于0℃的高海拔地区将发生冻雨.同时从云物理过程、垂直结构、雷达回波特征等方面分析判断此次冻雨过程为暖雨机制,归纳了西双版纳傣族自治州冻雨天气影响系统的三维结构和大气垂直饱和层、逆温层、暖层、冷层及其他特征物理量等相关因素的参考指标.     

昆明准静止锋影响下典型寒潮天气过程对比分析

利用地面和高空常规观测资料以及NCEP/NCAR 1°×1°再分析数据,对受昆明准静止锋影响下的3次寒潮降水天气过程的环流形势、准静止锋维持和生消及降水相态变化等方面进行对比分析.结果表明:东亚中高纬地区500 hPa东亚槽的建立及槽后贝加尔湖至乌拉尔山高压脊的维持和发展,是云南寒潮天气发生的典型环流形势;中高纬环流阻塞形势的存在与否对寒潮过程中准静止锋的维持与生消有直接关系,若阻塞形势不存在或维持,寒潮天气过程的开始和结束由静止锋的移动和位置引起.伴有水汽配合时,降水的相态取决于冷空气的强度和当地的海拔高度.0℃层高度(H_0)≤260 dagpm和500 hPa与700 hPa的位势高度差(H_(500~700))≤261 dagpm与雨雪区有较好的对应关系,可作为判断降水相态的指标;由于云南地形复杂,地形高度落差较大,低海拔地区使用H0和H_(500~700)指标判断降水相态时,需要根据本地海拔高度进行订正.     

中国大地形对冻雨天气云微物理过程的影响

云贵高原的冻雨是中国南方冬季最严重的气象灾害。利用天气研究和预报模式(weather research and forecasting model, WRF),对云贵高原大地形进行了敏感性实验,模拟了不同地形高度对大气环流、云微物理参量及冻雨分布的影响,结果显示：随着云贵高原大地形的抬升,准静止锋的锋线一直维持在24°N附近,但锋面越来越陡,表明高原大地形是形成云贵准静止锋的主要因素,准静止锋长时间滞留在贵州中东部和湖南西部,是该区冻雨高发的原因。随着高原的抬升,从全境的云滴碰并增长逐渐在高原东部出现冰晶融化过程,高原主体上的冻雨以过冷暖雨机制为主,而低海拔的东部地区以融化机制为主。随着高原抬升,高空逆温层及冻雨区均从贵州西北向贵州中部及东部地区移动,逆温层的存在及其冷-暖-冷的垂直结构是冻雨形成非常重要的因子。当云贵高原降至原地形的一半时,冻雨量最大,其后随着高原抬升,冻雨量开始减少。该研究有助于更深入了解云贵高原大地形对冻雨形成、范围和强度的影响机制。     

天津沿岸一次持续性强浓雾演变特征观测分析

利用常规地面观测、Micaps、微波辐射计、风廓线仪等观测资料,详细分析了2016年12月31日～2017年1月4日天津沿岸一次浓雾过程的演变特征。结果表明:这是一次平流辐射雾过程,以冷雾为主,呈阶段性、浓度大特征。浓雾时段1期间,500 hPa、700 hPa以纬向环流为主,850 hPa、925 hPa和1 000 hPa为暖性结构,有南北向切变线过境,地面由均压场转为高压前部,西南风转为北风,最大风速为3 m/s;浓雾时段2期间,500 h Pa、700 hPa、 850 hPa天津地区受西北气流控制,925 hPa西南气流强盛,1 000 hPa受偏东气流影响,925 h Pa、1 000 h Pa伴有暖脊过境,地面为高压前部,风向多变,风速微弱。此外,浓雾时段1期间,逆温层一直稳定存在,最大厚度为1.0 km,维持4 h,最强逆温极大值为1.3℃/50 m,饱和层最大厚度0.35 km,低空急流输送水汽,偏北风的入侵使得辐射降温明显;浓雾时段2期间,逆温层最大厚度为1.1 km,1.0 km以上维持10 h,强逆温极大值为1.6℃/50 m,饱和层最大厚度仅为0.15 km,东南风输送的水汽使得浓雾天气维持,风速较小。     

绵阳机场冬季连续浓雾天气成因及特征分析

该文结合Micaps系统平台,NCEP/NCAR的2.5°×2.5°格点的再分析资料及常规资料等对2013年12月28日～2014年1月2日绵阳机场连续浓雾天气过程的天气学环流背景、相关物理量、大气层结和稳定度进行分析,揭示有利于连续浓雾形成和维持的机制及成因。结果表明此次过程发生前700hPa西南气流带来弱暖湿平流为大雾的产生和维持提供了良好的环流背景;中低层充足的水汽及925hPa以下较强的逆温层为大雾维持提供了有力条件;浓雾发生前期,对流层低层风向以东南和偏南气流为主,发生时有弱西北气流扰动,700hPa以下至近地面层均为辐合上升区,700～500hPa为弱辐散下沉区和零辐散区,这种配置使水汽在中低层汇合,有利于稳定性层结的建立与浓雾的维持。     

一次冻雨过程的云微物理过程分析、模拟和预测

冻雨是一种对交通、电网以及人民生活带来严重影响的小概率灾害性天气.通过对2018年1月25日—26日中国南方大面积冻雨的天气形势、云微物理量变化的分析,探讨了本次大范围冻雨天气形成的气象条件,进而利用耦合了改进Ramer参数化方案的天气预报模式(weather research and forecasting model,WRF),对本次冻雨过程进行预报并评估了其预报能力,得到了如下结论:①冷干与暖湿气流在贵州-湖南-江西一带形成来回摆动的高空切变线,出现逆温层,地面温度小于0℃,天气形势有利于冰冻天气出现.②冻雨形成必须同时满足三个气象条件:一定厚度的暖层、较高的液水含量和地面温度低于0℃.在一次完整的冻雨过程中,气象要素并不能总是满足上述三个条件,因而一次冻雨过程并不一定是连续的,期间往往夹杂着降雨或降雪事件的出现.③耦合改进Ramer参数化方案的WRF模式对冻雨有很好的预报能力,平均威胁分数(threat score,TS)评分达到了0.52.该研究对冻雨预报有较大的参考价值,并为交通、电网的防灾减灾提供了坚实的理论支撑.     

云南飞机增雨作业气象条件分析

利用NCEP再分析气象资料和GRAPES_CAMS人工影响天气模式结合降水资料对飞机"雨作业条件进行分析.结果表明:南支槽、静止锋、南支槽和静止锋相互配合、700 h Pa切变线、孟加拉湾低槽是云南飞机"雨作业的主要天气形势,低层(550或600 h Pa以下)相对湿度在60%以上的高湿和垂直上升运动环境是飞机增雨作业的必要条件,促使低层水汽向上运动和Ag I凝结核抬升凝结增长形成雨滴而导致降水增大,同时水汽混合比、垂直累积液态水(过冷水)、云顶温度、云顶高度等云系宏微观参量达到一定阈值,才能产生足够的云水和冰水粒子保障Ag I凝结增长.     

低温连阴雨(雪)背景下浙中一次雨凇天气过程诊断分析

2008年初中国南方地区出现了低温连阴雨(雪)天气,浙中地区也出现了罕见的大范围雨凇天气.此次历史罕见的冻雨灾害性天气在大气环流异常背景下发生:北半球经向环流特征明显:贝湖地区有阻高形势长时间维持;欧亚大陆中高维地区500 hPa 高度场西高东低,中低纬地区则表现出西低东高的特征,锋面在30°N附近较长时间维持.贝湖西南和蒙古国西部地区是这次天气过程的主要冷空气源地.来自南海和孟加拉湾的水汽通过500～850 hPa之间的水汽通道向华东地区输送,850 hPa左右的水汽辐合及大气运动上升区的配合使浙中地区出现降雨(雪)天气.700～850 hPa逆温层的存在和接近O°C的地表温度为雨凇结成提供了温度条件.边界层内局地气象条件表现出的低温、高湿和小风速特征有利于雨凇的维持.     

"6·22"鄂东突发性大暴雨的观测分析和数值模拟

利用多种观测资料和中尺度数值模式输出资料,分析了一次中尺度对流系统造成的鄂东地区突发性大暴雨天气过程．结果表明：(1)鄂东中尺度暴雨团由-准东西向的中β尺度强降水窄带缓慢东移南压过程中形成,强降水窄带位于850hPa正涡度带上和冷式切变线西南暖湿气流一侧．(2)对流层中低层切变线提供天气尺度辐合,暖湿气流在辐合区气旋式旋转抬升至250hPa高度附近后辐散,并向南走在副高脊区下沉,构成一中α尺度垂直环流;对流层中上层干冷空气南侵下沉,与北进的暖湿空气对峙导致θse锋区的锋生,同时干冷的下沉气流与天气尺度辐合区的上升气流在锋区环绕逐渐形成另一中α尺度垂直次级环流,使θse锋区锋生加强,促使对流爆发形成暴雨．     

贵阳机场一次云贵静止锋雾的诊断分析

利用常规气象资料、贵阳机场例行天气报告、特殊天气报告和自动观测系统等资料,对贵阳机场2016年11月17日的一次云贵静止锋雾进行诊断分析.结果表明:低层切变线、云贵静止锋是造成此次锋面雾生成的主要系统;锋面雾发生时,地面及锋区附近风速较小,逆温层接地,近地面和低层水汽条件较好,垂直湿层较厚,大气处于饱和状态;近地面湿度降低,地面及锋区附近风速加大,以及逆温层抬升可预报锋面雾的消散;此次锋面雾发生在云贵静止锋减弱阶段,且出现在锋面暖区一侧,雾发生时锋区斜压性增强,雾发生后锋区斜压性减弱.     

青藏高原上空对流云特征的初步分析

利用常规地面观测资料、高空资料以及卫星云图资料,通过2010年7月与2011年7月的云图对青藏高原及周边地区对流云和中尺度对流系统的活动进行初步研究,分析了青藏高原上空对流云的特征.结果表明:①青藏高原上的对流过程是在特定的环流背景下受西风带500 hPa低槽、700 hPa切变线、850 hPa低涡以及地面图上中尺度低涡和地面静止锋的共同影响造成的;②对流云产生不仅与水汽条件有关,还与不稳定层结条件和抬升力条件即触发机制有关;③对流云的发生发展具有明显的日变化.     

九仙山2019—2020年两次雨雾凇天气过程对比分析及可预报性评估

对比分析九仙山2019年12月5-7日雨凇过程和2020年1月27-30日雾凇天气过程,结果表明,(1)冬季时高空有短波槽波动东移、冷空气南下并伴有降水,700～850hPa存在逆温层以及环境温度剧烈下降至0℃以下,是九仙山出现雨凇或雾凇的气象条件。当探空曲线自上而下表现为冰晶层-暖层-过冷层时将出现雨凇;当高空为干冷层,湿层集中在850hPa时表现为雾凇。(2)在理想条件下,同等时间中风速越大、环境温度越低,雨雾凇单体生成半径越长。两者不同之处在于雾凇较雨凇相比密度较小,对风力大小更为敏感。(3)吴启树团队FZECMOS模式超前时效48h和36h订正产品对结凇期起始时间点预报基本准确,超前时效24h产品能较好反映结凇期的维持时间,但对于结凇期的结束时间点三个时次产品均无法准确体现,仍存在可订正优化的空间。     

2010—2011年冬季浙江两次强降雪天气过程对比分析

 使用NCEP/NCAR 1°×1°格点资料,对2010—2011年冬季浙江两次强降雪进行了对比,通过对环流形势、水汽、动力、热力特征的诊断分析表明,2010年12月15日降雪过程是一次高空横槽转竖,地面强冷空气南下的冷过程,而2011年1月18—21日降雪过程是冷背景下西南气流北抬的暖过程;在700hPa两者都存在着西南气流的加强;850hPa,前者是东风急流,后者是西南风急流。两次降雪都有充分的水汽和强烈的垂直上升运动,前者能量锋区是南压的,而后者是南北波动的;两次降雪都满足温度场的基本条件,并具有逆温结构,前者的逆温层深厚,后者的比较浅薄。     

2002年8月云南低温冷害天气的气候特征及其成因分析

 2002年8月云南省的滇中及以北以东地区出现了一次范围大、持续时间长、危害较为严重的低温冷害天气,初步分析发现,这是1974年以来全省8月降温幅度最大,范围最广的一次低温冷害天气,它是发生在一个暖背景下的一次异常事件;其前期1～7月北半球10hPa和50hPa高度场均更相似于云南8月典型高温年的高度场,为预测增加了难度.在这次低温冷害天气期间,中高层(20hPa,50hPa)的中高纬度为明显的经向环流,云南位于槽后脊前,为明显的偏北气流控制;在低层(70hPa)云南省为偏南气流控制,中高层与低层形成明显的风切变,这种配置为低温阴雨天气提供有利的动力和水汽条件.同时北方冷空气的维持和不断的补充是2002年8月低温冷害发生的一个重要条件.     

云南2次川滇切变线强降水过程对比分析

利用探空、雷达和自动站观测资料等对2009年6月下旬川滇切变线影响下发生在云南的2次强降水过程进行对比分析,从大气环流形势特征、物理量条件和雷达产品特征等方面揭示2次过程的异同点.结果表明:川滇切变线南移影响云南时通常都有地面冷锋配合,锋面辐合抬升为强降水提供主要的动力条件.副热带高压西侧的西南气流源源不断地为降水提供水汽和不稳定能量,有西南低空急流配合时更有利于出现大范围强降水,强降水落区主要位于切变线及其南侧的风速辐合区;500 hPa引导气流对切变线的强度和移向有重要影响.即便前期700 hPa上切变线两侧高度场"北高南低"形势不明显,但在500 hPa中高纬为经向环流形势下,特别是有阻塞高压生成时,槽后脊前偏北气流有利于引导冷空气向南输送,使低层切变线加强并南移影响云南,造成云南全省性强降水过程.在此情形下,降水以层状-积云混合降水回波为主,且持续时间长、分布均匀.     

一次低层冷空气触发下的局地强对流过程分析

从环流背景、影响系统、物理量条件、雷达产品四个方面,对2019年4月10日福州地区局地出现冰雹、雷雨大风等强对流天气特征进行了分析。结果表明,①本次局地风雹过程,回波在锋前暖区、闽中山脉附近发展,海上南下冷空气与暖空气的交汇及925hPa三支气流的辐合作用下迅速加强;②过程发生时地面高温高能,静止锋与地面热低压相结合触发强对流发展;③涡度锋区和θse锋区与冷空气南下的位置对应,强对流发生在Δθ_(se)(500-850)负值中心附近,能量锋有利于激发释放大量不稳定能量,易产生强对流天气;④在回波发展的成熟阶段,雹暴最强回波达到70dBz以上,VIL最大值55kg/m~2。VIL在降雹前出现跃增,-20℃层高度回波强度超过50dBz,单体结构出现明显的前倾,并具有回波悬垂、有界弱回波区、三体散射长钉等回波特征,但0℃层高度相对于福建春季降雹略偏高,所以此次冰雹不大,局地性强;⑤在强对流监测预警中,关注雷达的风暴追踪产品,其对冰雹的预报具有很好参考价值,提前量10分钟左右,主要对下游地区的指导意义较大;⑥分析中尺度系统时,当该系统距离最近的探空站超过20km,尤其是有锋面存在时,对t-logp的订正要用该区域本站的要素进行修正。     

华南西部高架冰雹强对流天气过程的特征及成因分析

利用常规观测资料、NCEP再分析资料及雷达资料,综合分析2001年以来华南西部3次高架冰雹强对流天气过程的环流形势、温湿风特征、触发机制、抬升机制、雷达的回波特征及成因,得到以下结论:(1)该类过程出现在春天,发生在地面锋面北侧冷气团后约600km以上区域,发生时地面气温较低。(2)发生期间空气下湿上干,低层存在逆温,850~700hPa为强风垂直切变,有利于对流风暴生长和维持,而且高空槽前正负变温使700hPa与500hPa处的垂直温度递减率加大,加剧对流不稳定性。(3)高原槽前正涡度平流东移导致强烈上升运动是触发对流的条件之一;过程的暖湿气流在850hPa附近才开始抬升,而不是从地面开始。(4)较低的0℃、-20℃等温线高度,较厚的冻结层厚度,极小的对流有效位能CAPE值导致雹体较小。(5)冰雹云系的雷达回波特征是,基本反射率不强,无明显的倾斜或悬垂回波;回波高度不高且VIL值较低,沿径向在最大反射率后部有相对较大的谱宽值。     

电线积冰及舞动高风险区域的数值模拟

导线覆冰舞动是一种影响电网正常运行的灾害性天气.通过对2018年1月25—29日长江中下游地区大范围导线覆冰舞动事故的天气形势、大气层结与云中水成物特征的分析,探讨了导线覆冰舞动的天气成因,进而利用耦合了电线覆冰增长模型的天气研究和预报模式,对导线覆冰厚度及舞动高风险区域的时空分布进行了模拟,结果表明:①冷空气与西南暖湿气流在长江中下游地区交汇,该区从地面到700 hPa的温度均低于0℃,冻雨为"过冷暖雨"机制;②模拟结果显示覆冰期间地面降水经历了"固态-混合态-固态"的相态转化过程,与观测结果较为一致;③耦合了积冰增长预报系统(IFAS)的WRF模式,模拟的各阶段电线积冰厚度的空间分布特征与监测到冻雨天气的气象站点分布较为吻合,覆冰厚度极值与观测结果接近;④利用耦合了美国空军气象局诊断方案的WRF模式,根据模拟的积冰厚度与瞬时最大风速,模拟出了导线覆冰舞动高风险区域分布,与电网的观测记录较为吻合.该研究表明模拟的导线覆冰厚度能够反映冻雨过程中电线积冰厚度的时空变化特征,特别是舞动高风险区域分布的成功模拟,对舞动进行提前预警进而降低舞动损失具有重要的实用价值.     

一次冬季暴雨转雪天气诊断分析

利用NCEP1°×1°资料和常规天气观测资料,对2010年12月15日新余市一次寒潮过程中暴雨转雪天气的环流背景、影响系统及其成因进行了分析。结果表明:1)500 h Pa横槽转竖,低层及地面的冷高压南移,使得冷空气侵入江南地区,是造成此次江南地区降温的主要原因;2)华南准静止锋的长期维持且坡度小、湿层和辐合区较薄且辐合强度较弱,导致本次降水的强度不大,但较长的持续时间使降水达到暴雨量级;3)寒潮带来的降温形成了降雪有利的温度条件,当测站上空整层温度均在0℃以下,925 h Pa温度≤-3℃,地面气温≤1℃时,降水将从雨转变为雪。