乌鲁木齐“12·27”高影响大暴雪天气综合分析

2017年12月27—28日,乌鲁木齐出现大暴雪天气(简称"12·27"),强降雪伴4级阵风致能见度低并造成雪阻,严重影响了民航运输和城市交通等。本文利用MICAPS常规资料、乌鲁木齐天气雷达和风廓线雷达等资料,综合分析了这场大暴雪天气成因。结果表明:中亚低槽和地面冷锋是这场大暴雪天气的主要影响系统;水汽通过西南和偏西路径输送至乌鲁木齐,700～850 h Pa水汽贡献大;200 hPa高空西南急流维持、高层辐散低层辐合、地面冷锋和迎风坡地形抬升共同增强乌鲁木齐上升运动和水汽聚合,致降雪强度强;小时雪强2 mm的强降雪时段雷达回波强度20 dBZ,具有弱对流性,同时段850 hPa水汽通量散度值4×10-5 g·(cm2·hPa·s)-1;风廓线雷达探测高度抬升至8000 m后5 h乌鲁木齐开始降雪,强降雪时段4000 m以下Cn2-128 dB。     

2015年12月乌鲁木齐极端暴雪成因分析

利用常规观测资料、NCEP FNL（1o×1o）再分析资料以及卫星、雷达资料,对乌鲁木齐2015年12月10日-12日的极端暴雪天气过程的环流演变及暴雪产生和维持的机制进行了初步分析。结果表明：此次暴雪过程是欧洲脊发展推动乌拉尔山地区长波槽东移南压,同时配合低层风场的辐合切变、地面冷锋及地形强迫抬升等共同作用造成此次过程。500hPa偏南气流,700hPa、850hPa的偏北气流在乌鲁木齐的交汇有利于加强冷暖空气的汇合和水汽的聚集,为乌鲁木齐强降雪提供了有利的动力条件。各物理量场的配合及地形作用使得此次乌鲁木齐大暴雪持续时间长,降雪强度大;降雪前期乌鲁木齐逆温使不稳定能量集中释放;散度辐合中心最强时段及上升运动均与降雪时段对应,乌鲁木齐地形引起的强迫抬升为暴雪提供有利的垂直环流;水汽的主要来源为阿拉伯海及孟加拉湾,且水汽在中低层的辐合上升明显,水汽通量散度辐合中心的出现时间对本次乌鲁木齐大暴雪的最强降水时段有很好的指示意义。     

乌鲁木齐一次极端暴雪事件中尺度分析

利用常规资料、NCEP/GFS(0.5°×0.5°)再分析资料,结合EC细网格(0.25°×0.25°)客观分析及乌鲁木齐风廓线雷达等资料,分析了乌鲁木齐2014年12月8日极端暴雪中尺度成因及演变特点。结果表明:暴雪是在低空西北急流与中高层西南急流叠加并维持的有利环流背景下,由700hPa至地面的风切变、风速辐合、地面冷锋及地形强迫抬升等中小尺度系统共同作用造成的。降雪前期乌鲁木齐近地层有较强的逆温、风场扰动及低层东南急流,干暖盖起到了储蓄和积累能量的作用,而强降雪时冷暖空气在山前交汇,促进了斜压不稳定增长。低空西北急流对乌鲁木齐强降雪起到动力触发作用,地形强迫抬升使迎风坡维持强的垂直上升运动和中β尺度次级环流圈,低层强水汽辐合的维持为暴雪提供了充足的水汽,乌鲁木齐特殊地形对暴雪增幅作用明显。风廓线雷达资料表明降雪前后低层东南风与西北风切变明显,强降雪时段雷达探测高度达到最高,低层较强偏北风与C2n大值区相对应,水平风向风速的垂直变化对暴雪短临预报有很好的参考价值。     

2018年10月乌鲁木齐暴雪过程锋面分析

利用地面常规观测、NCEP/NCAR0.25°×0.25°再分析及风廓线雷达等资料，诊断分析了2018年10月17—18日乌鲁木齐极端暴雪天气过程的锋面特征。结果表明：在欧洲高压脊衰退，中亚长波槽分段东移的背景下，天山北坡强烈锋生并持续近30小时，此次锋生是热力和动力共同作用的，天山附近锋面呈带状准垂直分布，动力锋生激发的次级环流使垂直运动维持发展，为大暴雪提供动力条件； 400～600 hPa西南和地面～850 hpa西北路径输送的水汽，在600～800 hPa强烈辐合，为乌鲁木齐暴雪提供充沛水汽。风廓线雷达监测资料水平风向风速的垂直变化、Cn2能够反映锋生和水汽的演变特征，也从观测事实上证实了锋面对动力抬升及水汽辐合的重要作用。     

内蒙古东北部一次致灾大到暴雪天气分析

应用基本观测资料及NCEP再分析资料,对一次漏报的内蒙古东北地区致灾大到暴雪天气进行了诊断分析。结果表明:本次大暴雪天气过程与内蒙古大雪、暴雪天气学概念模型有所不同,没有强劲的水汽输送建立,垂直上升运动大值区集中在850～500 hPa层,强降雪呈现时间短、强度大、范围小、灾害严重的中尺度特点。这次过程中,850 hPa有很强的暖平流配合500 hPa西南气流中弱冷平流,对流层中低层温度平流随高度减小,有利于对流层中低层的不稳定层结的建立;地面副冷锋与气旋合并加强,850 hPa中尺度低涡强烈发展,加强了对流层低层的辐合上升运动,触发不稳定能量释放是强降雪形成的主要原因。边界层"冷垫"作用对强降雪有一定的增幅。     

鲁南初冬一次罕见特大暴雪的成因分析

利用常规气象观测资料和NCEP/NCAR逐6 h再分析资料,对2015年11月23—24日山东南部出现的一次罕见特大暴雪天气过程进行诊断分析。结果表明：1）这是一次典型的回流形势降雪,850 hPa东南风急流影响的鲁南地区降雪强度较大,而东北风急流影响的区域降雪强度较弱。2）700 hPa强西南低空急流、850 hPa东南低空急流为鲁南地区降雪提供了充沛的水汽,水汽通量的强辐合区域即为大暴雪的发生区域。3）暴雪区上空散度呈现出弱辐散—强辐合—强辐散的垂直结构;暴雪落区与高空的强辐合中心以及强上升运动中心吻合度较高。4）暴雪期间,850～925 hPa之间维持一个逆温层;强冷空气使得925 hPa以下边界层温度锐降导致降雨迅速转雪,降雪持续时间长是鲁南地区产生异常强降雪的重要原因。     

西南低压倒槽引发吉林省南部大暴雪天气分析

利用实时观测资料、NCEP 1°×1°间隔6h的再分析资料,对2020年2月15—16日吉林省南部大暴雪过程进行初步研究,结果表明:高空偏西急流、500hPa脊区稳定维持、850hPa暖区和暖湿切变区配合地面西南低压倒槽头部,以及西太平洋高压稳定维持的有效配置,是此次大暴雪发生和维持的主要原因;降雪发生前低空明显增暖,在降雪过程中,850hPa假相当位温高能舌顶一直位于朝鲜半岛北部,能量锋区位于吉林省南部,能量峰值一直保持在20℃,是强降雪维持的主要原因;300hPa辐散、850hPa辐合、850hPa东北—西南向风切变、西南风与偏南风的辐合,以及地形的强迫抬升,有利于低空水汽辐合抬升;西南气流将中国南方水汽持续不断向吉林省南部输送,是大暴雪发生和维持的重要保障.     

辽宁两类降雪过程的对比及定量降雪预报指标

利用常规气象观测资料和NCEP1°×1°资料,普查辽宁省最近10 a来区域性暴雪、大雪、中雪天气过程,大致可分为北上水汽型和东北上水汽型两类。从环流背景、水汽和动力条件方面对比分析了2004年12月19日和2002年12月16日两次不同类型的降雪过程,发现北上水汽型降雪过程850 hPa比湿和水汽通量大,水汽条件强,动力条件相对弱;而东北上水汽型的降雪过程850 hPa比湿和水汽通量相对小,但动力抬升和辐合作用强。通过分析10 a来辽宁不同类型5场区域性暴雪、8场区域性大雪、9场区域性中雪的水汽条件和动力条件物理量阈值区间,发现北上水汽型降雪过程850 hPa比湿和水汽通量大于东北上水汽型同级别降雪过程,在降大雪量级时的850 hPa比湿和东北上水汽型暴雪过程相当;东北上水汽型降雪过程的最大螺旋度、850 hPa散度、最大垂直速度和850 hPa急流要强于北上水汽型,而且降雪级别越高差距越明显,其中暴雪量级最大垂直速度、850 hPa急流已经达到产生暴雨的动力条件。     

石家庄一次秋季罕见暴雪天气过程物理诊断

利用NCEP再分析资料,采用天气学诊断方法,对2009年11月10—12日石家庄地区出现的一次历史同期罕见区域性暴雪天气过程的环流特征和物理量场进行了探讨。结果表明:此次暴雪天气过程属典型的东北回流型降雪,地面从贝加尔湖南下冷高压与中国河套低压倒槽、700 hPa暖式切变线和500 hPa高空槽是主要影响系统。低空西南急流与超低空东北急流耦合,在为暴雪提供水汽和热量输送的同时加强了抬升运动。水汽的垂直输送导致局地比湿显著增大,深厚的湿层和强烈的水汽辐合为暴雪提供了充沛的水汽条件。"高空辐散、低空辐合"以及强劲的上升运动是暴雪的动力条件,降雪强度最大时段对应上升运动的强盛发展阶段。暴雪开始阶段云水含量的时空演变特征,一方面显示了水汽的迅速增加与爬升,另一方面也说明了地形的强迫抬升作用不容忽视。850 hPa温度低于700 hPa,有利于水汽经过此层时被凝华成固态。逆温层提前24 h出现,而且暴雪最强时段内两层温差均为5℃以上,这对暴雪预报具有指示意义。     

石家庄一次秋季罕见暴雪天气过程物理诊断分析

利用NCEP再分析资料,采用天气学诊断方法,对2009年11月10—12日石家庄地区出现的一次历史同期罕见区域性暴雪天气过程的环流特征和物理量场进行了探讨。结果表明：此次暴雪天气过程属典型的东北回流型降雪,地面从贝加尔湖南下冷高压与河套低压倒槽、700 hPa暖式切变线、500 hPa高空槽是主要影响系统。低空西南急流与超低空东北急流耦合,在为暴雪提供水汽和热量输送的同时加强了抬升运动。水汽的垂直输送导致局地比湿显著增大,深厚的湿层和强烈的水汽辐合为暴雪提供了充沛的水汽条件。“高空辐散、低空辐合”以及强劲的上升运动是暴雪的动力条件,降雪强度最大时段对应上升运动的强盛发展阶段。暴雪开始阶段云水含量的时空演变特征,一方面显示了水汽的迅速增加与爬升,另一方面也说明了地形的强迫抬升作用不容忽视。850 hPa温度低于700 hPa,有利于水汽经过此层时被凝华成固态。逆温层提前24 h出现,而且暴雪最强时段内两层温差均为5 ℃以上,这对暴雪预报具有指示意义。     

天津城区暴雪的环流形势与雷达特征分析

利用常规观测资料和天津新一代天气雷达资料,对20022017年发生在天津城区的4次暴雪天气过程进行了分析,结果表明:4次暴雪过程均属于回流型降雪,但环流形势和影响系统却不尽相同;暴雪主要产生在500 hPa和700 hPa高空槽、850 hPa切变线东移的形势下;水汽主要来源于700 hPa西南急流及850 hPa低空和925 hPa超低空急流的水汽输送。回流东北风在天津地区形成冷空气垫,有利于西南暖湿气流的爬升,加强了地面的动力抬升作用。通过对暴雪过程的雷达径向速度场分析看到,暴雪过程具有零速度等值线闭合特征,此特征是冬季降雪过程独有的特征,反映了近地面层与中高层之间的风切变,闭合越完整表明切变越强烈,可以直观地预警暴雪量级。另外,高仰角上中尺度辐合线维持时间的长短与降雪量之间对应关系较好,可以作为预警降雪量级的一个指标。VWP图上从观测到西北风出现到降雪结束平均需要12 h,这可以作为暴雪结束时间的预报指标。     

乌鲁木齐“2015.12.11”极端暴雪天气的综合分析*

2015年12月11日乌鲁木齐及周边地区的暴雪天气是一次极端暴雪过程,环流形势具有夏季强降雨特征和一定的极端性,南北低值系统结合、高低空"4支气流"汇合为暴雪提供了有利的大尺度环流背景。较好的水汽、动力条件是极端暴雪的重要成因,水汽长时间通过西南和偏西路径输送至暴雪区,并在700 hPa以下辐合和聚集,中低层辐合、高层辐散的空间配置有利于上升运动的发展和维持,低层上升运动增强较5 min降雪强度增强提前5~10 min。地面中β尺度辐合中心和辐合线出现1~2 h后强降雪(降雪强度均1.0 mm/h)出现,雷达回波上零速度区的"S"形结构的出现时间与强降雪时段有一定对应,此次暴雪中GRAPES中尺度数值产品子页报能力好于ECMWF。     

2016年1月赣北地区两次暴雪天气过程对比分析

利用常规观测资料、NCEP再分析资料、GPS/MET水汽资料和天气雷达资料,对江西省2016年1月22日和31日两次暴雪过程的动力条件、水汽条件和温度垂直结构等进行了对比分析。结果表明： 1） 500 hPa短波槽、700 hPa和850 hPa的切变线和西南急流是强降雪直接影响系统。整层大气高湿近于饱和,中低层有逆温。暴雪产生在700—500 hPa槽前西南气流的前部,850 hPa东北风与东南风辐合的区域,近地面层都是东北风。2） 两次暴雪过程水汽输送条件、冷空气的强度以及南下的方式都有差异。前次暴雪过程中低层先有冷空气影响,而后中高层暖湿气流北上,中低层能量低,以稳定性降雪为主,持续时间长;后次暴雪过程中,先是中低层暖湿气流北上,而后强冷空气从低层楔入,中低层对流不稳定,对流发展,降雪强度大,持续时间短。3） 两次暴雪期间GPS/MET可降水量均在20 mm以上,降雪开始前和暴雪出现前GPS/MET可降水量都出现连续增长的峰值,对降雪预报有一定的指示性。另外,雷达速度图上零速度线的形态变化对降雪持续时间有很好的指示意义。     

WRF模式对一次河西暴雪的数值模拟分析

利用NCEP再分析资料,使用WRF模式模拟了2005年3月14~15日出现在甘肃河西西部(祁连山西段北坡)的一次暴雪天气过程。结果表明:WRF模式能较好地模拟出暴雪的区域,对这种中尺度天气系统具有良好的预报能力。在这次暴雪过程中,地面冷锋、低空风场切变线,以及与高空强锋区相对应的高空急流的合理配置加强了暴雪区的垂直环流的发展,使降雪区对流发展;出现暴雪时最大辐合层在600 hPa附近,500 hPa以上表现为一个深厚的辐散层。随着强降雪的开始,降雪区近地面层由辐合变为辐散,反映出由于能量释放,降雪的影响系统开始逐渐消亡;在降雪过程中始终伴随着中小尺度特征的强烈的垂直上升运动,最大上升速度层在500~400 hPa之间;降雪的水汽来源于西风气流,水汽输送在600 hPa最强。600 hPa的强水汽输送和强辐合保证了产生强降雪必需的水汽条件。     

2015年秋末河套地区一次罕见暴雪天气成因分析

利用常规气象资料、区域地面站加密观测资料、FY2C卫星云图资料和临河多普勒天气雷达资料,对2015年11月5—6日巴彦淖尔市罕见暴雪天气过程进行分析。结果表明:高空低槽、700 hPa切变线、西南高空急流、蒙古地面冷高压和河套地面倒槽等是本次暴雪的影响系统;降雪前期河套地区具有高空辐散、低空辐合的特征,为强降雪天气提供了动力条件;500 hPa及以下层西南气流的水汽输送通道建立,为本次强降雪提供了充足的水汽条件;卫星云图上密实明亮的盾状云与内蒙古中部的暖高脊对应,强降雪主要发生在偏南低空急流的暖湿区中;强降雪时段雷达反射率因子最大值达40 dBZ,回波顶高度为3～5 km,局地6～8 km,径向速度线呈“S”型,低空有“牛眼”结构特征,同时出现正负速度(对)中心,风廓线上表现为低空风速较大且有暖平流进入;水汽主要集中在阴山以南地区,南部降雪量大于北部,反映了阴山的迎风坡作用。
 

     

乌鲁木齐暴雪天气的环流配置及中尺度系统特征

乌鲁木齐暴雪在天山北坡暴雪天气中强度更强、频次更高,具有较好的代表性,本文选取近些年来乌鲁木齐最强的3场暴雪天气过程,就大尺度环流形势、高低空天气系统配置和中尺度天气系统对比分析。结果显示:乌鲁木齐暴雪出现在经向环流转纬向或环流经向度减弱的大尺度环流背景下,主导系统欧洲高压脊东南衰退过程中乌拉尔山低槽东南下,均存在南支低值系统配合,暴雪均出现在500 hPa槽前西南急流前部、700～850 hPa西北急流前部和300 hPa高空急流右侧的风速辐合区内,给出暴雪环流形势和高低空天气系统的三维空间结构和天气模型。乌鲁木齐暴雪天气发生时雷达回波图像显示,中低层均有风场辐合,回波强度和中低层风场辐合越强,回波顶高越高,降雪强度越大。3场暴雪均出现在卫星云图中尺度云团边缘云顶黑体亮温TBB等值线梯度最大处附近,TBB等值线梯度越大,降雪越强。最强降雪发生前的4～6 h,中低层4 000 m以下上升运动明显增强,700 hPa以下低层上升运动增强可作为强降雪出现的预示指标。     

铜仁市暴雪天气的环流配置及物理量特征分析

铜仁市暴雪发生的频次低,2005年至今仅发生5次,因此准确的量级和落区预报难度较大。本文选取2004-2021年铜仁市出现的5场暴雪天气过程,就大尺度环流形势、高低空天气系统配置和物理量特征进行分析,找出暴雪环流形势以及物理量预报指标。结果显示：铜仁市暴雪发生时,500hPa中高纬为两槽一脊形势,我国东北地区-日本海低槽加深发展,中低纬孟湾附近有南支低槽系统东移;海平面场上贝加尔湖西部冷高中心强度为1060hPa,大于1030hPa的等压线线进入铜仁市。暴雪落区出现在500hPa高空槽和南支槽前、700hPa西南急流左侧或低涡切变线南侧、850hPa东北急流或东北风前部的风速辐合区内。暴雪日500hPa温度平均低于-16℃,700hPa温度为-2～-6℃,850hPa温度-6～-8℃,地面气温为0～-4℃,地面气温越低降雪持续时间越长。暴雪发生时大气中层700～500hPa上升运动明显增强,这可作为降雪增大的预示指标;散度场总体表现为低空辐合、高空辐散的特征,当辐合层次伸展更高时,有利于暴雪天气的持续;水汽通量散度辐合主要在850hPa,平均值为-3.6×10-6﹒g﹒cm-2﹒hPa-1﹒s-1; 500hPa比湿值≥1.5g/kg是暴雪发生的参考指标。     

2020年1月24—25日贵州冰雹、雨雪共存天气机理分析

利用常规观测、NCEP再分析及FY-2G TBB等资料,对贵州2020年1月24—25日的冰雹、雨雪共存天气进行分析,结果表明:(1)此次复杂天气主要由南支槽前强上升运动把低空急流带来的充沛水汽强迫抬升至-10℃以上,前期能量集聚使得大气不稳定度迅速加大,滇黔静止锋触发贵州南部不稳定能量释放,共同造成了此次天气。(2)冰雹是由高架雷暴造成的,暖湿逆温层、强垂直风切变、强不稳定层结和合适的温度垂直分布是发生强对流的主要原因。(3)冷锋及深厚南支槽是降雪发生的主要环流形势,中层水汽辐合的强度及厚度不断增长、槽前动力抬升使得水汽伸展到-10℃以上,配合气温不断下降共同造成了暴雪天气。(4)贵州西部较充沛的外部水汽输送为降雨提供有利条件,高低空急流的有效叠加及典型的低层辐合、高层辐散加大降水强度。(5)强上升运动在降雪前8 h出现、涡度平流在降雪前24 h出现跃增,低层辐合的强度大于高层辐散;较之冰雹、暴雪区,大暴雪区饱和区伸展更高、上升运动更强、涡度平流更强,但水汽辐合稍弱;大暴雪区表现为稳定的低冷高暖,冰雹区、暴雪区则表现为由低到高的"冷—暖—冷"结构。(6)降雪区TBB纹理较均匀,大部在-20～-32℃,TBB低值区对应降雪强度较大,降雪最强时段TBB达-52℃。     

冷垫背景下冻雨和极端大暴雪成因机制分析

利用常规气象资料、通辽市和赤峰市多普勒雷达资料、气候极端降雪以及NCEP的FNL(1°×1°)逐6 h再分析资料,对2020年11月17-19日内蒙古中东部极端回流大暴雪天气进行分析。研究表明：500 hPa东移高空槽前暖湿气流、 700 hPa西南急流以及暖式切变线为降雪提供了丰富的水汽和动力辐合抬升机制,地面至850 hPa均为偏东风冷垫,中高空西南暖湿空气沿低层冷垫爬升产生锋生,是造成此次大暴雪的主要原因。降雪最强时段,从低层到高层均为上升运动,中低层水汽几乎接近饱和状态,深厚湿层有利于产生高效率的强降雪;通辽探空图有冰相层、逆温层、融化层、中性层等多种特殊层结,并有明显表征冻雨的“象鼻”层结曲线;低层东北风急流与中高层西南急流形成强的垂直风切变和温度差,动力锋生在降雪期间一直维持,动力锋生最强阶段和降雪最强时刻相对应。雷达反射率有0℃层亮带,50～55 dBz带状强回波;基本径向速度低层长时间维持东北急流构成的冷垫,并有一对正负速度中心的风速核,形成“牛眼”结构,“牛眼”结构代表边界层出现急流核;雷达基本径向速度图低层东北风,中高层西南急流,很好地反映了西南暖湿急流在冷垫上爬升...     

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。