2021年11月8日雨雪冰冻灾害天气过程分析

2021年11月7日夜间-9日白天黑龙江省出现大范围雨雪、大风、降温天气。此次天气过程中南部地区雨雪相态转换频繁,出现了罕见的冻雨天气。本文通过对高低空环流演变以及大气温度垂直变化的分析,认为主要是极地冷空气向南爆发的过程中,与低层暖湿空气北上强迫产生斜压不稳定,在地面低压北侧暖锋抬升作用下出现的大范围雨雪天气。分析探空资料可以看出大气边界层起到了冷垫作用,后期地面暖锋沿低层冷垫抬升,大气温度垂直分布出现“上暖下冷”的逆温结构。此外,边界层暖湿平流的输送增加了暖层的厚度,地形影响使“冷垫”作用加强。     

2011年1月九江地区暴雪过程的流场特征及强回波成因分析

利用九江、南昌多普勒天气雷达资料和常规气象观测资料及0.5°×0.5°的NCEP再分析资料,对2011年1月19-20日九江地区的暴雪天气过程进行了分析.结果表明:南支槽前强盛的西南暖湿气流沿低层东北冷回流在长江流域形成的冷垫爬升是暴雪产生的动力机制;高低空急流的耦合作用形成次级环流,700 hPa以上正涡度平流和低层暖平流表明天气尺度上升运动较强;700 hPa等θ se线密集,表明锋区稳定维持.低层暖平流,中下层风速加强,急流中心降低,预示降雪回波将发展;低层暖平流结构转为冷平流漉场结构,预示降雪减弱.分析表明,本次过程没有强雷暴影响,回波异常增强不是由大水滴和霰雹等固态水凝物粒子造成,雪花下降经过0℃以上的暖层时表面融化,使雪花外裹了一薄层水膜,产生类似于大水滴的等同效果,从而出现了雷达图上反射率因子异常增强的现象;同时,中下层强的上升运动和凝结潜热释放的反馈机制可导致局部较强的反射率因子而产生强降雪.     

沙颍河流域一次基于高分辨资料的降水相态分析

利用常规气象资料、NCEP 0. 25°×0. 25°分析资料以及微波辐射计、风廓线雷达等高分辨率资料,采用诊断和统计方法,对2017年2月21日沙颍河流域一次雨雪过程中降水相态进行分析。结果表明:在高空低槽与东路冷空气共同作用造成雨雪天气的背景下,925 h Pa及以下冷高压底部的偏北冷空气造成低层持续降温,导致降水相态变化。过程前期700 h Pa以下为强暖平流,冷平流在900 h Pa以下且较为浅薄,温度层结为冷层-暖层-冷层-暖层,冰晶粒子下落融化形成雨滴。降水中后期冷平流发展强烈导致温度迅速下降,整层温度变为冷层,导致相态为雪;即使下游局部地区仍有暖层,但暖层浅薄、低层冷层深厚,相态也为雪。雨雪转换时0℃层高度下降明显,降雨阶段0℃层在抬升凝结高度以上,降雪阶段0℃层降到抬升凝结高度以下; 0℃层亮带回波在相态转换时出现明显变化,其亮带高度逐渐降低。微波辐射计的温湿廓线、云底高度以及液态水等在雨雪转换中均有显著变化,液态水含量在雨雪转变时迅速增大。风廓线风场定性反映了冷空气持续南下,低层冷垫增厚,导致相态转变以及降水强度增加;风廓线速度定量反映出降雨和降雪之间的差异,降雨速度范围为1. 5～7. 0 m·s-1,降雪速度范围在0. 25～1. 5 m·s-1;雨雪转换时下落速度明显减小,可用于相态转变的监测和预报。     

贵州省两次低温雨雪冰冻天气过程对比分析

该文利用NCEP再分析资料(水平分辨率2.5°×2.5°)以及常规的地面观测资料对贵州省2008年1月13日—2月14日和2016年1月21—25日的低温雨雪冰冻天气过程进行分析。可以看出两次天气过程中阻高偏强,在北极地区都出现了突然的升温,使得北极涡旋逐步被暖流挤出极地,是这两次低温雨雪冰冻过程中降温的主要原因。2008年1月的低温雨雪过程是在拉尼娜整体气候背景偏冷的情况下冷空气分3次爆发并持续了近1个月。而2016年1月在厄尔尼诺背景下气候背景偏暖,此次贵州的低温雨雪过程中,冷空气只爆发了1次且只持续了近5 d。从以上分析可以看出2008年1月低温雨雪天气发生的必然性和持续性以及2016年1月低温雨雪天气的突发性和短暂性;与2008年1月的多次冷空气爆发相对应,该时段贵州中层一直有明显的逆温存在,为这次持续性的低温雨雪过程提供了温度层结条件。2016年1月21—22日贵州低层出现了较弱的逆温,所以此次过程只在21日夜间出现了明显降雪,之后以低温为主,冰冻不是很明显。两次低温雨雪冰冻过程都有明显的锋区和上升气流存在,为这两次过程提供了动力和抬升力条件,其中2008年的是一次持续性过程,2016年则持续时间较短。     

广西持续性低温雨雪冰冻过程特征和气候成因分析

应用广西境内国家气象站逐日降水量、气温资料,定义了区域持续性低温雨雪冰冻过程。利用NCEP/NCAR逐日再分析等资料,使用合成分析等方法,研究了广西持续性低温雨雪冰冻过程的特征和气候成因。结果表明:(1)广西持续性低温雨雪冰冻过程在1980s之前平均出现次数为4次·10a^-1,过程平均日数为40d·10a^-1,而在1990s之后平均出现次数为2次·10a^-1,过程平均日数为23.7d·10a^-1。(2)持续性低温雨雪冰冻过程期间,亚洲大陆中低纬度地区冬季气温整体偏冷,500hPa位势高度距平场在亚洲50oN以北地区为正距平,以南为负距平,有大型稳定的长波斜脊横槽活动,华南上空由低层向高层有暖平流。     

MM5模式对2008年1月25—30日我国南方强冰雪过程的数值模拟

利用NECP 1°×1°6 h再分析资料,分析2008年1月25-30日我国南方一次强降雪天气的大尺度环流形势.结果表明,高空环流波动为此次强降雪提供了有利的高空环流形势,中低层阻塞高压及其南部低涡的长期维持是导致低层锋区形成和强降雪发生的关键;由于部分地区大气垂直结构呈上下冷、中间暖的状态,致使冻雨形成.同时,利用中尺度模式MM5对此次过程进行72 h数值模拟,并以模拟结果对湖南湘潭的冰冻成因进行再分析,进一步证实了低层低温、逆温层的存在及充足的水汽是冰冻形成的主要原因.     

一次江淮气旋极端雨雪过程的云系特征和成因分析

2016年2月12日夜间至13日白天,受冷空气和江淮气旋影响,山东出现了一次极端雨雪天气过程,全省48个国家级气象站日降水突破同期历史记录。采用多种观测和NCEP/NCAR的1°×1°再分析资料分析了降水云系的演变特征、风场的中尺度特征和降水成因。结果表明:(1)雨雪过程不断有β中尺度云团从苏皖移入山东,降水主要由4个β中尺度云团造成;江淮气旋逗点头云系由4条带状回波发展形成,暖锋云系以层状云为主,其间有零散的对流云,逗点云尾部的冷锋云系形成初期多为对流性,入海后对流性减弱;气旋形成后雷达回波发生气旋式旋转、拉长,形成多条中尺度强雨带。(2)水汽条件极为有利,来自西南和东南两个方向的低空急流持续输送充沛的水汽,降雨阶段还有来自东南方向超低空急流的水汽输送,降雪阶段边界层水汽输送微弱。(3)降雨阶段,低层为浅薄的东北风冷垫;降雪阶段,东北风冷垫较降雨阶段深厚得多。东北风冷垫上东南风层变薄直至减弱消失是雨雪相态转换的标志,强雨雪都发生在偏南低空急流最强盛时段。(4)低层低涡前部东北风和东南风的切变辐合、暖平流、暖锋锋生以及条件性不稳定能量释放强迫上升运动造成强雨雪。风廓线雷达和激光雨滴谱仪的观测是降水相态短时临近预报的有益判别资料。     

低层温度平流对华北雨雪天气过程的降水相态影响分析

利用常规地面、探空观测资料、NCEP FNL和GFS分析资料,通过对2012年11月3—4日华北地区雨雪天气过程的降水相态特征进行分析,发现涡旋外围的雨雪分界线基本与925 hPa的0℃等温线和925 hPa偏北与偏南风的流线辐合线相吻合;而涡旋中心附近的雨雪分界线则存在从涡旋西北象限向涡旋中心逆时针旋转的特征。气旋发展初期,降雪主要集中在850 hPa低涡的东北偏北象限到西北象限之间,低涡的东南象限为降雨。随着气旋强度增强,低层冷平流导致低涡西南象限温度下降,降雪落区逐渐沿气旋西侧的流场向南发展,最终呈现出气旋形状的分布特征。雨雪相态的转变取决于整个对流层低层(850~950 hPa)的温度平流状况。当900~850 hPa或者950~900 hPa出现较强暖平流时,即使其他层次存在明显冷平流,降水相态仍然可能以雨为主。低层涡旋西侧的西北冷平流是造成降雪的最重要原因,当低层气流转变为偏东风后,冷平流消失,降水相态转变为雨。     

冷垫背景下回流暴雪成因与雷达回波特征分析

利用气象台站观测资料、赤峰市多普勒雷达(CINRAD/CA)观测资料、全球地形资料(水平分辨率1°×1°)以及NCEP的FNL(水平分辨率1°×1°)逐6 h再分析资料,对2019年3月20日内蒙古东南部春季暴雪天气进行分析。结果表明:这是一次典型回流降雪天气,低层925 hPa东北风急流与中层700 hPa西南急流形成明显的垂直风切变和温度差,产生强的动力锋生;低层辐合有利于垂直上升运动发展;850 hPa偏南风和偏东风水汽通道汇合于内蒙古东南部;850~700 hPa有强逆温层,冷暖空气剧烈交汇;南北向大兴安岭地形对东麓迎风坡东北风超低空急流有阻挡作用,有利于干冷空气长时间堆积,低层冷垫厚度加大,暖湿气流被迫抬升到更高层结,有利于水汽凝结和降雪加大;降雪最强时段,雷达基本径向速度图上低层为偏北风,中层有表征暖平流的“S”形回波,高层西南急流长时间维持,同时有西北风—西南风冷式切变线和西南风—东南风暖式切变线,雷达速度图上强降雪和西南暖湿急流在冷垫上爬升有很好的对应关系,这对短时预报预警有指导意义。     

桂林2008年1～2月连续低温雨雪冰冻天气初步分析

通过对2008年1~2月下旬连续低温雨雪冰冻天气过程进行分析总结,分别得到连续低温雨雪冰冻天气过程开始、持续、结束的典型环流形势;归纳了冰冻、冻雨、降雪、化雪天气的温度指标;结合各站探空剖面图资料,得到冻雨与降雪天气的温度垂直结构特征;为建立低温冰冻、降雪天气概念模型提供了参考依据。     

2010年2月辽宁地区冻雨天气诊断分析

应用常规天气资料,从天气、气候及大气物理量场等方面,对2010年2月下旬发生在辽宁地区历史罕见的冰冻雨雪灾害性天气发生发展的成因、主要特征以及造成严重灾害的主要原因进行诊断分析。结果表明：500 hPa低涡分裂的小槽东移是冻雨天气的环流背景;700 hPa源源不断的水汽输送和低层辐合作用是降水产生的基本条件。地面强冷空气是冻雨天气的触发机制;高层为冷的冰晶层,对流层中低层有温度t>0℃的暖的融化层,近地面1-2 km为气温t<0℃的冷层,同时地面达到 0℃以下,这种复杂的逆温层是冻雨产生的天气条件。高层暖平流是维持中空暖层结构的重要条件之一,对暖层的建立和破坏起较大作用,暖层消失冻雨天气也随之结束。中低空水汽饱和度、地面温度和中低空上升、下沉运动与冻雨的强度有密切关系。     

一次大范围雨雪天气过程的雷达回波特征分析

针对2015年1月9日贵州中西部出现的大范围雨雪天气过程,结合探空观测资料,利用新一代天气雷达基本产品分析了此次雨雪天气过程的雷达回波强度、回波高度、垂直结构和径向速度等基本变化特征。分析结果表明:雨雪天气过程雷达回波的基本特征为,无明显强回波中心,回波结构呈丝缕状,边缘模糊,降水粒子回波高度较低。从径向速度图分析来看,近地层为均匀的东北风,“牛眼”型结构,低空急流;中高层为北部为冷平流,南部为暖平流,与过程降水分布情况基本一致。深厚的冷湿结构、静止锋区的逆温层结构以及高空的西南风急流给这次大范围雨雪天气过程的形成和维持造成有利的条件。      

2008年初我国南方冻雨雪天气环流及垂直结构分析

利用美国国家环境预报中心NCEP 1971\_2000年1月及2008年1月的再分析值高度、 温度和风的气候平均场, 以及国家气象中心要素库中的2008年1月8日～2月6日08：00～08：00 24 h降水和冻雨实况等实测资料, 对2008年初我国南方的持续冰冻过程的异常成因做了分析。结果表明, 在稳定的高空环流形势下, 来自极地的冷空气和来自南支槽前暖湿气流及东海、 南海的偏东气流交绥于我国大陆东南部, 加之稳定的滇黔静止锋、 华南静止锋和近地面冷高压前东北冷平流, 多因素综合导致了这场罕见持续冰冻天气; 冻雨出现在冷暖空气交界的锋区附近, 偏在能量锋区低值一侧。对流层中低层为西南暖湿气流, 强逆温层是冻雨天气突出的垂直特征, 贵州西部以没有融化层的“单层结构”为主, 贵州中部“单层结构”和“二层结构”均存在; 湖南省西部冻雨垂直结构表现为“单层结构”和“二层结构”, 以“二层结构”居多, 东南部郴州的冻雨垂直结构主要为“三层结构”和“二层结构”。逆温层之下湿度很大, 逆温层之上湿度迅速减小, 干\, 暖空气有利于稳定层结, 抑制低层湿空气向上扩散, 对南方阴雨天气和冻雨天气的维持起了不可忽视的作用。     

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。     

2008年1月南方一次冰冻天气中冻雨区的层结和云物理特征

2008年1月中下旬, 我国南方经历了四次历史罕见的冰冻雨雪天气。本文针对2008年1月25~29日的一次典型冻雨天气过程, 在实测资料、NCEP再分析资料综合分析的基础上, 利用中国气象科学研究院 (CAMS) 中尺度云分辨模式对1月28日~29日的冻雨天气过程进行了数值模拟, 研究了冰冻天气形成的大气层结及云系冻雨区云的宏微观结构特征, 初步分析了冻雨形成的云微物理过程及云物理成因。结果表明, 深厚而稳定的逆温层和低空冷层的存在是大范围冻雨出现的直接原因。此次南方冰冻过程中, 湖南和贵州两地冻雨形成的云物理机理不同, 不同冻雨区上空为两种不同类型的云, 对应两种不同的云微物理结构和大气层结结构。湖南冻雨区云层较厚, 云顶温度较低, 属于混合相云, 云中高层存在丰富的冰相粒子 (雪的比含水量最大)。湖南冻雨在 "冷—暖—冷" 层结下, 通过 "冰相融化过程" 形成, 即在锋面之上的对流层中层水汽辐合中心内形成的雪, 从高空落入暖层, 雪融化形成雨, 再下落到冷层后, 形成过冷雨滴, 最后接触到温度低于 0℃的物体或降落到地面上, 迅速冻结形成冻雨。而贵州冻雨区云层较薄, 云顶温度较高, 属于暖云, 中高层基本无冰相粒子, 低层为云水和雨水 (云水的比含水量最大)。贵州冻雨是在 "暖—冷" 层结下通过 "过冷暖雨过程" 形成的。即水汽沿锋面抬升, 在对流层中低层的水汽辐合中心内, 经过冷却凝结成云滴, 通过碰并云滴增长的雨滴下落到低空冷层, 形成的过冷却雨滴直接冻结形成冻雨。     

2013年初桂北寒潮天气过程分析

运用Micaps资料和地面观测实况资料,对2013年1月3-5日桂北寒潮天气过程进行了诊断分析,结果表明：（1）此次寒潮天气过程的特点是降温快、回温慢,且过程日平均气温低;（2）此次寒潮过程的冷空气堆积过程完成后,是由横槽转竖引导槽后冷空气大举南下入侵广西,造成的桂北寒潮天气;（3）中暖下冷的逆温层结维持时间与降雪冻雨时段对应较好,逆温层结被破坏后,桂北的持续雨雪天气也宣告结束,气温开始逐步回升;（4）中低层水汽辐合及较强的槽前正涡度平流也是产生降雪的必要条件之一。     

南京"2003.2.10"寒潮降温降雨(雪)天气过程初步分析

对2003年2月10日至11日发生在南京的一次寒潮降温降雨(雪)的主要影响系统，如阻塞高压、高空槽、横槽、中低层暖式切变线、地面冷锋以及地面暖低压倒槽等进行了描述和分析，并对某些物理量进行了分析。分析得出：这次寒潮降温降雨(雪)天气是在高空500hPa乌拉尔山阻塞高压崩溃、巴尔喀什湖至准噶尔盆地的横槽转竖，冷空气从西北路径东移南下，中低层冷槽与暖式切变线接合以及地面冷锋切入暖低压倒槽等天气系统的作用下发生的，并归纳出此类天气预报的指示系统，对于做好寒潮天气预报具有指导作用。     

冀中南一次春季雨雪过程诊断与预报技术分析

利用常规观测资料、自动站资料、雷达及NCEP 1°×1°资料,在诊断2013年4月19日河北省一次回流多相态降水过程成因的基础上,总结了降雪漏报的原因。结果表明:冀中南降水区位于700hPa切变线南侧、700 hPa西南低空急流与850 hPa东北风急流交汇处,暖湿空气在冷垫上爬升和急流的次级环流为降水提供了动力条件,低空急流为降水提供了水汽条件。整层大气可降水量及变化可作为降水预报的重要参考。对比分析雨区和雪区的温度廓线发现:通过温度平流分析温度的垂直分布和演变比单独分析温度特性层高度对于辨别降水相态更为可靠,而雷达风廓线资料可作为识别冷暖平流进而辨别大气温度层结变化的有益补充。本次降水相态预报出现偏差的主要原因是对温度垂直分布和演变判断不够准确。     

2008-2011年湖北省暖干类暴雨特征分析

选取2008-2011年湖北省7个暖干类暴雨个例,利用GFS 0.5°×0.5°再分析资料进行合成分析。结果表明：湖北省暖干类暴雨过程中,正涡度平流不是大范围出现,而是以正涡度平流核的形式出现并随着风场流转,使暴雨区各层涡度平流的配置快速发生变化,容易引起上升运动的突然加强;暖平流从中高层扩展至整层,强暖平流中心出现在临近暴雨发生时的边界层,热力强迫导致低层强辐合,950 hPa上下强暖平流中心与暴雨点位置较一致,对暖干类暴雨的预报有较好的指示意义;中层干空气和低层暖湿空气的侵入是暴雨区对流不稳定增长的主要影响因子,均与副热带高压的西伸发展有关。     

080125南方低温雨雪冰冻天气持续降水的数值模拟

利用WRF模式对2008年1月25—29日中国低温雨雪冰冻天气过程进行模拟。结果表明,雨雪期间长江中下游及以南地区长时间存在着高低空急流的耦合形态,且低空急流不断向雨雪区域输送暖湿水汽,使该地区低层的水汽辐合,促进大范围雨雪发生和维持：强高空辐散的抽吸作用,促进低空辐合、整层上升运动加强以及正涡度的维持．干冷空气从对流层高层倾斜南下加强了对流不稳定能量的积累.本次雨雪冰冻天气过程中存在明显的干侵入,降水区北侧对流层高层高位涡干冷空气沿等相对湿度（RH）线密集带侵入低层,促使雨区低层位涡中心迅速增大,促进强降水发生;本次过程表明位涡和降水有很好的对应关系,这对降水预报有很好的指示意义。由于极涡偏强促使冷空气南下,南方近地面浅薄冷空气使雨水结成冰导致灾害发生。