2010年春季陕西中南部一次暴雪和雷暴天气的触发条件及中尺度分析

运用常规气象资料和FY-2C卫星云图TBB(云顶亮温)、多普勒雷达、NCEP等资料,对2010年4月13日晚到14日上午陕西中部暴雪以及陕南雷暴天气的特点、环境场条件和中尺度系统的演变进行对比分析。结果表明:强高空锋区和青藏高原东移的低槽是造成陕西关中北部暴雪及陕南南部雷暴的影响系统;700hPa西南风急流输送的水汽和不稳定能量,横切变上较强的风速、风向辐合产生强的上升运动是产生暴雪和雷暴的动力条件;动力强迫作用在这次雷暴、暴雪过程中起到重要作用,与高空锋区、高空急流及低空急流相联系的次级环流上升支是这次雷暴的触发机制之一;过程前期低层被冷空气控制,存在较明显的锋面逆温,逆温层之上的气块绝热上升获得浮力导致雷暴,说明这次过程存在着高架雷暴;暴雪过程存在着中尺度的地面辐合线,陕南南部雷暴天气是中-β尺度对流云团造成的。     

甘肃中部一次冷锋后高架雷暴天气过程综合诊断

利用常规气象观测资料、ECMWF再分析资料和多普勒天气雷达资料等,从环流特征、天气系统配置以及动力、热力条件等方面,对2017年10月8-9日甘肃中部地区的一次冷锋后高架雷暴天气过程进行综合诊断分析。结果表明:冷锋、700 hPa切变线、西南急流以及500 hPa高空槽是本次高架雷暴天气发生发展的主要天气系统。北方南下的冷空气在近地面形成冷垫,暖湿气流沿锋区倾斜爬升,在逆温层顶触发了高架雷暴天气。本次过程逆温层深厚,逆温层及其附近垂直方向上存在3个0℃层。受过程前降水和西南暖湿气流影响,大气层结呈"上干、下湿"结构,且具有"上下冷、中间暖"的特征。对流层中低层垂直风切变、低层辐合与高层辐散,是促使暖湿空气抬升的重要动力,而中低层高能舌和最大对流有效位能值能够较好地反映过程中的不稳定能量。高架雷暴过程中,兰州及附近地区出现降雨(雪)及冰雹天气,并伴有大范围东北-西南向雷电;雷达强回波高度达8 km以上,具有典型的冰雹回波特征。     

郑州地区一次冷锋后高架雷暴天气过程特征及成因分析

利用常规气象观测资料和美国国家环境预报中心(National Centers for Environmental Prediction,NCEP)逐6 h再分析资料对2015年早春郑州地区一次高架雷暴天气过程的特征进行分析,探讨此次雷暴天气过程的成因。结果表明:地面冷垫、850 hPa和700 hPa强盛的暖湿急流及500 hPa高空槽为此次郑州地区高架雷暴天气过程的产生提供了有利的动力、热力和水汽条件,850—700 hPa之间的强垂直风切变和700—500 hPa之间较大的温差均表明逆温层以上对流不稳定度增大,有利于高架雷暴天气的产生。低空强比湿平流和负水汽通量散度为高架雷暴天气提供了丰富的水汽条件。高架雷暴天气过程发生前,700 hPa与500 hPa的θ_(se)差值Δθ_(se)大于0℃,表明700 hPa以上大气为对流不稳定,低层湿位涡的第一分量(MPV1)为负值又表明大气为湿对称不稳定,强雷暴落在对流不稳定区和MPV1负值区,因而此次高架雷暴天气过程是由对流不稳定和湿对称不稳定共同作用产生的。地面冷垫以上的暖湿气团逐步加强,进一步加剧了逆温层以上大气的层结不稳定度。通过与历史个例对比分析可知,郑州地区两次高架雷暴天气过程共同之处为:500 hPa高空槽前辐散气流的抽吸作用、低空切变线和低空急流左侧的辐合上升运动、地面冷垫的抬升作用均为高架雷暴天气预报的着眼点。     

山东春季两次强降雪过程对比分析

利用常规气象观测资料、区域自动站加密观测资料和NCEP 1°×1°再分析资料,对山东2010年2月28日早春和2013年4月19日春季两次极端暴雪天气过程的环流形势和影响天气系统演变特征、水汽输送条件以及物理量场特征进行了对比分析。结果表明:1两次暴雪过程均受500hPa高空槽、700hPa切变线的影响,并有700hPa低空西南风急流配合;2暴雪区上空均有一条明显的能量锋区,并伴有逆温层,湿层深厚,垂直螺旋度呈上正下负的分布特点;强降雪落区位于水汽通量大值带左侧的水汽通量散度辐合中心附近;31.8km处冷空气活动是判断降雪结束的一个关键高度。不同之处在于:1"2·28"暴雪冷空气自东北楔入,暖湿气流被迫抬升,冷空气发挥主动作用;"4·19"暴雪之前一直维持东北风,形成冷垫,暖湿气流沿冷垫爬升,冷空气发挥被动作用;2"2·28"暴雪比"4·19"暴雪辐合上升运动出现的高度要高,上升运动的强度更强,不稳定层结更深厚。     

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...     

山西省秋季罕见大暴雪天气过程诊断

对2009年11月10～12日山西省出现的特大暴雪的环流背景、前期高空环流形势、地面影响系统、水汽条件、动力条件及云图演变等方面进行了诊断分析。结果表明:①这次极端天气事件发生在10月下旬到11月上旬北半球环流呈现明显高指数特征,全国大部分地区异常偏暖的背景下,暴雪伴随剧烈降温天气;②300hPa辐散使得对流层上层具备强烈抽吸条件是造成强降水的重要环境因素。这种低层辐合和高层辐散配置导致的强垂直上升运动是暴雪形成的动力机制;③500hPa河套小槽引导西路冷空气东移与极涡尾部的东路冷空气叠加,低层及地面的倒槽区有辐合上升气流,与锋面和高空槽、切变线配合,为降雪区提供有利的抬升条件,是造成此次暴雪的主要原因;④1500m高空有2支低空急流存在,一支是较强的东风湿急流,一支是偏南风急流,低空南风和东风急流向暴雪区提供了丰沛的水汽,低层850hPa强的水汽辐合、强的上升运动为这次暴雪天气提供了水汽和动力条件;⑤FY-2C卫星红外云图分析,这次强降水山西受到3个对流云团的影响,3个中尺度对流云团形成和消亡的时间大致间隔8～10h,对流云团的不断生成和发展是这次强降雪天气得以长时间持续。     

回流与倒槽作用引发的内蒙古自治区两次暴雪天气过程分析

利用常规气象观测资料、NCEP再分析资料(1°×1°)、FY-2C卫星云图及呼和浩特多普勒天气雷达资料,从环流形势、物理量场及红外云图和雷达回波特征方面,对2015年11月5—6日和21—22日内蒙古自治区两次回流与倒槽作用引发的暴雪过程进行分析。结果表明:500 h Pa西风槽、700 h Pa急流和切变线及地面倒槽是内蒙古自治区两次暴雪过程的主要影响系统,中尺度云团是造成两次暴雪过程的直接原因。700 h Pa急流对暖湿空气的输送及强烈的水汽辐合为暴雪产生提供了充足的水汽,700 h Pa急流越强且持续时间越长,降雪持续时间越长,降雪量也越大;系统性抬升为暴雪产生提供了动力条件,高低空急流耦合有利于上升运动加强,冷空气"楔入"构成低层冷垫,温度差异及其垂直切变导致动力锋生,锋面次级环流产生强烈的上升运动;暖湿气流在"冷空气楔"上爬升,"冷垫"与"暖盖"是暴雪产生的热力条件;最强降雪出现在锋区最强且开始减弱期间,暴雪区对应相当黑体温度低值中心(TBB≤220 K)、850 h Pa水汽辐合中心及最大上升运动中心;基本反射率因子达30—35 d Bz,可导致局部强降雪;径向速度图上零速度线呈"S"型结构,"牛眼"结构长时间存在可使降雪持续或加强。     

沿江苏南一次伴随"高架雷暴"的暴雪天气成因分析

利用沿江苏南地面气象站监测资料以及NCEP/NCAR再分析资料,探讨了2013年2月18-19日一次罕见伴随雷暴的暴雪天气过程的成因机制。结果表明:700 hPa强盛的暖湿气流与925 hPa显著的偏东风急流交汇,形成了"暖盖"与"冷垫"稳定叠置并持续维持的锋生机制,为此次暴雪的发生发展提供了成熟的动力热力条件,在淞附增长作用下,形成较强降雪。强降雪落区与假相当位温密集带有很好的对应关系。对饱和湿位涡的进一步诊断分析表明,此次伴随暴雪出现的雷暴是较典型的冷区"高架雷暴",它出现在条件性对称不稳定的环境中。通过等熵分析揭示了雷暴的触发机制:暖湿气流沿着锋面从低层爬升到600~650 hPa,与冷空气相遇触发了本次雷暴。     

2022 年初冬伊犁河谷一次极端暴雪过程诊断分析

为了更全面地伊犁河谷极端暴雪发生发展的机制,利用常规探空和地面观测资料、FY-2H长波辐射资料(Outgoing Long-wave Radiation,OLR)和NCEP/NCAR１°×１°再分析资料,采用天气动力学分析方法对2022年11月22日-24日出现在伊犁河谷极端暴雪过程的成因和动力结构演变特征进行分析,结果表明:(1)此次降雪为强锋区降雪,锋区内不断有短波东移,是暴雪发生的大尺度环流背景；300hPa极锋急流、500hPa强锋区、700hPa强偏西急流的流场配置起至关重要作用。(2)低层冷空气入侵,迫使暖湿空气抬升、气温下降,形成了下冷上暖的强逆温层结,而导致降水相态转变。降雪持续时间长,导致强降雪发生。(3)低层偏西急流把水汽输送到暴雪区,并在暴雪区上方产生强的水汽辐合中心,为本次暴雪提供了有利的水汽条件。散度场对大暴雪的发生有较好的先兆意义,双辐合-辐散结构的散度场特征可以作为预报降雪加大的指标。(4)暴雪过程发生时大气处于对流稳定状态,但存在对称不稳定能量的释放。(5)OLR特征分析表明OLR３ｈ平均值与３ｈ降雪量存在明显的负相关关系。     

2015年11月22日内蒙古中部地区回流暴雪天气过程分析

利用气象常规观测资料、NCEP 1°×1°再分析资料、卫星云图及呼和浩特多普勒天气雷达资料,对2015年11月22日内蒙古中部地区暴雪天气过程进行诊断分析,结果表明:在中高纬"两槽一脊"的环流形势下,500和700 h Pa短波槽、700h Pa西西南急流和地面倒槽是这次暴雪的主要影响系统,属于回流暴雪天气过程。700 h Pa西西南急流对暖湿空气的输送和水汽的强烈辐合为暴雪提供了充足的水汽条件,低层水汽辐合出现时刻降雪开始且辐合最强时出现最强降雪;高低空急流耦合加强了系统性上升运动,700 h Pa西西南暖湿空气在850 h Pa偏东气流上爬升,冷暖空气交汇及其垂直切变导致强烈的上升运动;"冷垫"与"暖盖"相配合是产生暴雪的热力条件,强降雪出现在锋区最强至减弱期间且低空急流建立后。中尺度系统云团是造成暴雪天气的直接系统,最强降雪中心与TBB≤220 K移动区域一致。片状回波中30~35 d Bz的强带状回波造成此次暴雪过程中局部强降雪,零速度线呈现"S"结构,当冷锋过境,低层转为偏北风后降雪趋于结束。     

闽中南罕见冬季锋前暴雨个例特征分析

利用福建省逐小时加密自动站资料、风廓线、S波段双偏振雷达与雨滴谱等新型探测资料以及NCEP逐6 h的1°×1°大气再分析资料,分析了2017年2月21—22日福建中南部一次预报失败的冬季暴雨过程。结果表明:(1)此次暴雨过程类似于锋前暖区暴雨,自2000年以来仅此一例,十分罕见,是在低空急流偏强并长时间维持的背景下产生的,并未受到南支槽和冷空气的影响。(2)闽中大到暴雨带和闽南暴雨区的对流系统相互独立,有多个对流系统影响闽中地区,仅两个对流系统影响闽南地区。降水有较明显对流特征,属暖云弱对流降水,容易导致预报员对雨强估计不足。(3)此次冬季暴雨过程的水汽主要来自南海地区,低层水汽条件与汛期暴雨相当,但整层水汽条件较汛期略差;低空急流对暖湿气流的输送使暴雨区趋于不稳定,但对流不稳定度较汛期弱。(4)高空辐散低层辐合的配置为冬季暴雨带来了有利的动力抬升条件,但暴雨区涡旋性不强,无明显正涡度柱。其中,闽中大到暴雨主要与条件性对称不稳定有关,是在湿斜压作用下倾斜上升运动中产生,而闽南暴雨区既存在对流不稳定,也存在条件性对称不稳定。     

江苏沿江地区一次强冰雹天气的中尺度特征分析

利用常规气象资料、卫星、多普勒天气雷达、风廓线雷达等资料,对发生在江苏沿江地区一次强冰雹天气形势背景、环境热动力条件、强冰雹发生前地区环境场变化、超级单体雷达回波中尺度特征等进行了详细分析。结果表明:(1)在东北冷涡槽后干冷气流影响下,中高层干冷、低层暖湿的不稳定层结,高低空急流以及地面辐合系统的配置为此次强对流天气的产生提供了有利热动力条件;高CAPE值、逆温层、低层适当水汽条件及较强的深层垂直风切变有利于强冰雹天气的发生。(2)利用多普勒天气雷达、风廓线仪数据反演垂直分布的物理量场(平均散度、平均垂直速度、相对风暴螺旋度、垂直风切变)能够反映本站上空环境场的快速变化情况:强对流系统移入本站前雷达站上空逐渐调整为低层辐合、中高层辐散的风场配置结构,螺旋度和垂直风切变数值逐渐增加,表明环境场有利于强对流系统的维持发展。(3)强降雹超级单体除具有三体散射现象、入流缺口等雷达回波中尺度特征外,持久深厚的中气旋存在造成了显著的有界弱回波区和高悬垂强回波区。应用双多普勒雷达风场反演技术揭示了超级单体内部环流结构:低层气旋性旋转,中层旋转加强,高层风场辐散。超级单体内部涡旋特征的出现和维持有利于支撑空中大冰雹的增长。     

陕西省两次暴雪过程的对比分析

利用常规地面观测和探空资料、NCEP FNL 1°×1°以及GDAS 0.5°×0.5°再分析资料,对2016年11月21—23日和2017年3月12—13日陕西省两次区域性暴雪(分别简称"过程I"和"过程II")进行分析,分别从2次过程的观测特征、环流特征、水汽条件、对流条件等方面对比研究。结果表明:(1)2次过程在500 hPa均受切断低压和东北冷涡影响,中低层700～850 hPa存在低涡切变,地面受倒槽影响,并伴随回流性质的冷锋。(2)过程I的冷空气更加强盛,降水相态以雪为主,具有对流性质,降雪持续时间长、强度大;过程II冷空气相对较弱,以稳定的降雨和降雪为主。(3)过程I的水汽来源以冷湿气团为主,而过程II则由暖湿水汽占主导地位,且回流性更加显著。(4)过程I产生对流的主要原因是西南暖湿气流在强冷垫上方爬升,在中低层形成了逆温层,锋面过境后触发了对流不稳定,从而产生了对流性天气。     

山东省两次暴雪天气的对比分析

应用常规天气图资料、探空资料、加密自动站观测资料、地基GPS/MET遥感大气水汽观测资料、卫星云图、多普勒雷达观测资料和NCEP/NCAR 1。×1。再分析资料,采用诊断分析和对比分析方法,对山东省2009年11月11 12日和2010年2月28日两次暴雪天气的水汽、热力、动力条件和中尺度特征进行对比分析。结果表明,(1)两次暴雪都是受高空槽影响产生的,700hPa附近有较强的偏南气流向暴雪区输送暖湿空气,整层大气高湿近于饱和,中低层有逆温,整层温度≤0 C;暴雪产生在700～500 hPa槽前西南气流前部、850 hPa东北风与东南风辐合的区域,近地面层都为东北风。(2)不同点是,前次暴雪过程中低层先有冷空气影响,然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锲入,低层形成低涡,地面形成气旋,中低层对流不稳定,对流发展,降雪强度大,持续时间短。(3)暴雪期间GPS/MET水汽监测的可降水量在20 mm左右,对降雪量有一定的指示性。加密自动站观测中温度0C线是雨、雪的分界线,有助于判别降水的形态。     

2015年12月新疆极端暴雪天气过程分析*

2015年12月10-12日新疆大面积暴雪是欧洲脊发展衰退、乌拉尔低槽东移南下环流形势下的极端强天气过程,环流形势、高低空系统配置与新疆强降水研究成果[1-3]吻合,高低空三支急流是大尺度上升运动维持和水汽输送、辐合的重要系统。暴雪过程中存在3条水汽输送路径,水汽长时间向暴雪区输送且输送厚度较厚,水汽辐合从低层发展、东移时层次抬升强度增强,水汽输送和辐合主要出现在低层700-850hPa,当水汽输送层和辐合层降低、强度减弱后最强降水开始。天山地形强迫抬升作用明显,低层水汽在天山北坡聚集抬升,低层冷垫有利于中层西南暖湿气流向北输送。环流经向度大和槽前偏南风强、天山地形的强迫抬升和上升运动维持以及水汽持续输送和3条中尺度云带的持续影响是此次新疆极端暴雪形成的重要机制。     

长江中下游一次暴雪冻雨微物理过程模拟研究

根据NECP1°×1°客观再分析资料和常规观测资料,利用中尺度数值模式WRF对2008年1月25—29日长江中下游暴雪冻雨过程进行了数值模拟,结果表明：WRF模式可以很好地模拟出此次强降雪过程高低空环流形势演变特征以及降水带的分布。分析表明,中层西南急流对暖湿空气的输送以及低层冷空气的持续扩散为暴雪和冻雨的发生提供了很好的温度层结条件。云微物理过程特征分析表明,此次暴雪冻雨过程存在多种云系共同降水,中低空600—850 hpa强逆温层尤其是0 ℃层的存在使得雪、冰晶等冰相粒子融化形成过冷却水,是大范围冻雨形成的必要条件,同时也是区分大范围冻雨暴雪形成的重要条件。     

2006年1月19日宁夏北部暴雪成因分析

利用常规气象资料、数值预报实况场及卫星云图等资料,应用天气学分析及诊断分析方法,对2006年1月19日宁夏北部暴雪天气过程的成因进行了系统分析。结果表明:高空西风急流、低空偏南风急流、近地面偏东风回流、河套“歪脖子高压”、河套地面锢囚锋的建立和长时间维持以及河西高低空切变线的侵入是宁夏北部暴雪的主要影响系统。这次暴雪的出现,正是低空急流所携带的暖湿气流与低层回流所携带的湿冷空气交汇,同时西路冷空气介入所致。由于东西两路冷空气的夹挤作用,迫使高原东侧的偏南暖湿空气上升,使得上升运动得以加强和维持,为暴雪的产生提供了动力条件,而低空急流及回流存在则为暴雪产生提供了充足的水汽条件。此外,宁夏北部地面风场的中尺度辐合、地形抬升、低层水汽和不稳定能量的积累以及宁夏北部处于3支气流的交汇处,也为这次暴雪产生起了重要作用。     

一次强风雹天气的干侵入作用及雷达回波特征分析

利用6小时NCEP 0.25°×0.25°再分析资料、常规观测资料和多普勒雷达资料等，对2018年6月13日发生在河南省北部地区的一次风雹天气过程进行诊断分析，结果表明：（1）此次强风雹天气发生在华北冷涡后部西北气流中，强天气发生前大气整层较为干燥，冷涡后部横槽南下，自上而下带来干冷空气，低层水汽辐合与午后地面高温共同作用，形成上干冷下暖湿的不稳定层结；（2）地面辐合线和弱冷锋是此次风雹天气的触发机制；（3）对流单体在干侵入的一侧首先发展加强，随后在地面辐合线附近不断产生小的对流单体，对流单体合并后进一步加强，逐渐形成弓形回波带,大风出现在回波带前侧地面辐合线附近，冰雹出现在中气旋左侧区域;（4）对流单体的移动方向与地面辐合线一致，地面辐合线稳定少动有利于对流系统的增强，地面辐合线断裂后对流系统迅速减弱消亡。这些结论为强风雹短临预报预警提供了参考依据。     

台风“温比亚”（1818）造成山东极端强降水的成因分析

利用气象卫星、多普勒天气雷达、区域自动气象观测站及常规气象观测资料,结合NCEP/NCAR逐日6 h再分析资料（0.25°×0.25°）,对2018年18号台风“温比亚”及其残骸长时间影响山东引发特大暴雨的成因进行分析发现：1）此次极端降水可分为三个阶段,分别受台风外围螺旋云系、倒槽和变性后温带气旋冷锋影响,其中弱冷空气与台风倒槽相互作用对强降水的产生和维持起到了重要作用。2）“温比亚”缓慢北上过程中,强降水落区从台风东侧逆时针转至其北部倒槽附近,并逐渐远离台风中心,台风强度逐渐减弱。3）冷空气在对流层中层与台风倒槽相互作用,中层冷暖平流增强形成锋区,斜压不稳定能量增强,暖湿空气在锋区附近上升,并与低层倒槽辐合上升运动相配合,引发了倒槽附近特大暴雨的发生。4）此次过程中,低空急流稳定维持,源源不断地将水汽自东海输送至台风倒槽附近,水汽输送集中在800 hPa以下,850 hPa水汽通量辐合强度大于8×10-6 g·cm-2·hPa-1·s-1区域与暴雨落区的形态和位置对应良好。5）对流层中层的弱冷空气和低层的强暖湿气流促进了对流不稳定层结的发展和维持,低层强风速带在鲁中山区迎风坡强迫抬升不断触发中尺度对流系统,在中高层气流引导和地形作用下产生“列车效应”,也是此次过程中局地特大暴雨产生的重要因素。     

贵州铜仁一次罕见暴雪过程分析

本文将利用常规探测资料、NCEP再分析资料和多普勒雷达资料,对2018年12月29～30日铜仁市暴雪过程的环流形势特征与成因进行分析,结果表明：此次暴雪过程发生在高空南支槽、多波动槽东移、700hPa西南暖湿急流输送及850hPa东北回流冷垫的环流背景下,表现出持续时间长、范围广、强度大、积雪深的特征;强降雪阶段对流层低层有来自孟湾的源源不断的水汽输送,湿层厚度增强,且有较强的水汽辐合;700hPa较强的垂直上升运动及对流层中低层较强的垂直风切变利于暴雪天气的发生;强降雪时刻暴雪区800hPa以上位于高层冷平流、低层暖平流的叠加区域,为不稳定大气;此次降雪具有对流性和持续性特征,雷达反射率回波云团具有列车效应。