吉林省中部半山区降水相态特征及温度预报指标初探

本文以吉林省辽源站为代表,并选取辽源市2008-2012年降水、高空和地面实况观测资料,分析研究吉林省中部半山区降水相态(指雨或雨夹雪转雪,下同)的影响系统及温度变化特征,结果表明:500h Pa低涡槽(包括低槽)、850h Pa切变或低涡槽、地面气旋(蒙古气旋、华北气旋)等影响系统共同作用是辽源市雨雪相变天气过程的典型形势,但低层系统对降水相态的影响较高层系统更为明显。分析降水相态的温度变化特征得出雨或雨夹雪转雪时的温度阈值和预报指标为:T700≤-5℃;T850≤-1℃;T地面≤1℃。     

江苏冬季降水相态气候分布特征及预报方法探讨

利用1981-2010年南京、徐州、射阳逐日探空资料和地面观测资料,在分析冬季雨日、雪日、雨夹雪日气候特点的基础上,运用厚度分析的方法进一步研究江苏冬季不同降水相态的预报指标.结果表明:厚度分析能被用来识别降水相态(雨、雪),1 000～850 hPa厚度阈值1 292 gpm可以作为江苏冬季区分雨、雪的一个重要参考指标.同时结合地面温度和850 hPa温度可以较准确的判定降水的相态,即1 000～ 850 hPa厚度≤1 292 gpm,且T850≤-3℃,T≤2℃时,判定为雪;反之,则为雨.另外,地面湿球温度在雨雪区分上也是一个很有参考价值的指标.     

长春市冬季降水相态的温度判据研究

采用2005-2014年长春市地面和高空常规气象观测资料,研究冬半年地面和高空不同高度层气温对降水相态变化的影响。结果表明:地面气温对降水相态变化影响程度最大,以1.7℃作为雨和雨夹雪的相态转换指标、以-0.1℃作为雪和雨夹雪的相态转换指标可以较好地判断降水相态;将地面气温与925 hPa温度相结合来判断降水相态更加准确;地面气温在0℃附近上升或下降的变化速度越快,雨夹雪持续时间越短。     

更适合雪上运动的人造雪

2022年北京冬奥会开幕式的精彩让全球重新认识了雪花以及冰雪运动的魅力.通过人工造雪,冬奥会及各类冰雪运动更广泛地覆盖到更多的人群,但与此同时也会带来一个问题:人造雪和自然雪的运动体验是否不同?要回答这个问题,可以从雪花的形成说起.     

吉林省东南部山区雨或雨夹雪转雪天气特征分析及预报指标探讨

选取吉林省白山市东岗气象站2005-2011年降水和地面观测资料及欧洲高空温度实况资料,研究吉林省东南部山区雨雪相态转换与影响系统、温度垂直变化特征的关系,获得雨雪相态转换的温度指标。结果表明:白天雨转雪时,925h Pa温度≤3℃,850h Pa温度≤-2℃,700h Pa温度≤-9℃,地面温度基本都在0℃以上,最高5℃时仍可出现降雪,但80%≤3℃,这与吉林省中西部地区有明显不同。夜间雨转雪时,地面和925h Pa均≤2℃,850h Pa温度80%≤0℃,700h Pa温度80%≤-8℃。500h Pa温度雨雪转换的温度指标不明显。同时降水相态的温度指标白天和夜间有所不同,其中白天925h Pa和地面温度高于夜间,而850h Pa、700h Pa和500h Pa则是夜间高于白天。     

冬奥会张家口赛区一次降水相态特征分析

利用冬奥会气象观测站网资料、ERA5的0.25°×0.25°高分辨率再分析资料、常规探空资料以及激光雷达和风廓线雷达资料,从环流形势、温湿度和微物理特征以及雷达特征等方面对2020年11月17-19日冬奥会张家口赛区一次明显的雨转雪天气过程进行分析。结果表明：低层前期的暖湿西南气流,为降水提供好的水汽和能量条件,后期强的干冷平流为相态转换提供有利条件。赛区出现雨转雪时,700 hPa温度低于-2℃,同时850 hPa温度低于2℃。零度层高度的快速下降是相态转换的重要温度判据,0℃线降到距地面400 m左右赛区降水相态已经转变为纯雪,低层风向的转向对赛场的雨雪相态转换有一定的指示意义。随着高空云冰和雪水含量逐渐增加,其出现最大值后,雨雪相态开始转换。降雪时激光雷达最大探测高度比降雨时有明显的降低,风廓线雷达低层风场的变化和雨雪相态关系密切,风廓线雷达探测的垂直速度变化也能反映雨雪相态的转换。     

北京降水相态判别指标及检验

为提高降水相态预报准确率,以北京南郊观象台为代表站,选取1951年1月至2011年4月逐日20时至20时出现的雨夹雪日数,统计分析其月变化特征;再选取2000-2011年10月-4月08时和20时出现的雨、雨夹雪、雪个例,使用与降水个例对应时次的地面及高空常规观测数据,统计分析各层常用气象要素在各降水相态判别中的作用,并找出主要影响因子及降水相态判别指标;应用多元回归方法,建立降水相态统计预报方程,并对方程及判别指标进行检验。结果表明：雨和雪的温度、露点平均值在低层（地面到850 hPa）有明显差异,但随着高度增加其差异逐渐减小;因雨和雪的温度露点差平均值各层差异均很小,使用温度露点差很难区分降水相态;经过对2011年11月至2012年3月出现的降水相态进行检验可知,总结出的地面温度和露点判别指标以及降水相态统计预报方程均有一定的参考价值,可为今后做降水相态预报服务提供参考依据。     

安庆市降水相态识别判据研究

利用1999—2014年11月至翌年3月安庆站逐日地面气象观测资料和探空资料,分析了安庆站不同降水相态的时空分布特征和雨雪转换过程中影响系统的配置及转变,选取雨雪转换、降雪和冰粒(包括冻雨)3种天气现象,研究不同降水相态与特性层温度及厚度层结的关系。结果表明:1999—2014年安庆市固态降水集中出现在11月至翌年3月;有降水相态转换的过程中,将850hPa及以下各层温度与地面温度结合对降水相态转变的识别具有更好的效果,当T_(850hPa)≥-4℃、T_(925hPa)≥-4℃、T_(1000hPa)≥-1℃、T_(地面温度)≥1℃时可以判定降水相态为降雨,各层温度继续降低将出现雨转雪,直接降雪在以上指标的基础上需要850hPa的温度降至-6℃及以下;H_(850—700hPa)和H_(1000—850hPa)厚度层结雨雪转换的临界值分别为154dagpm、129dagpm,低于此值则为雪,反之为雨;0℃层高度也可以作为降水相态转换的指标之一,当0℃层高度下降至1000hPa左右时为雨转雪;降水过程中逆温层普遍存在,各种降水类型的区别在于冰粒(冻雨)在850—700hPa之间存在一个0℃以上的暖层,而降雪需要逆温层温度小于0℃。     

广州白云机场一次罕见的降水相态变化天气特征分析

利用常规气象观测资料和NCEP2再分析资料,对2016年1月24日广州白云机场出现的一次强冷空气过程的环流背景、主要影响系统以及期间降水多相态转换的天气特征进行了分析。结果表明:本次天气过程来源于一次横槽转竖型寒潮,冷锋、中低空切变线和低空急流给华南地区带来了较长时间的降水天气;白云机场上空存在多条0℃等温线和逆温层,探空廓线多次穿过0℃等温线,使得地面出现了雨和冰粒的相态转换;降水相态变化时暖层温度、0℃层高度、位势厚度、边界层高度、气柱云水量和地表抬升指数等指数均发生较大变化;当降水相态为雨时,暖层温度≥2℃,0℃层高度≤975 h Pa;当降水相态为冰粒时,暖层温度≤0℃,0℃层高度≌1000 h Pa。     

河南省一次强雨雪相态多次转换成因分析

利用常规气象观测资料、地面自动站资料、欧洲再分析资料（ERA5 025°×025°),对2020年1月5—7日河南省强雨雪过程中雨雪相态多次转换成因进行分析。结果表明：500 hPa高空低槽、中低层切变线、西南（东南）暖湿急流与低层冷空气在强雨雪区交汇为强雨雪提供了动力、水汽条件,亦为雨雪相态转换提供了有利的温度条件。冷空气分别从东路和中路南下影响河南,导致近地层明显降温是雨转雨夹雪或雪的主要原因之一,而冷空气的强度和厚度是决定降水相态的关键因子。中层和近地面暖层厚度对降水相态至关重要。本次过程降水相态为纯雪时,冰雪层和冰水混合层厚度超过2 980 gpm,中层无暖层,近地面0 ℃线低于975 hPa;降水相态为雨夹雪时,有时无冰雪层,冰水混合层厚度超过1 400 gpm,中层有时有暖层,但整层暖层厚度在900～1 330 gpm;雨转雨夹雪发生在地面气温低于21 ℃时,雨夹雪出现在地面气温11～21 ℃时;纯雪发生在地面气温≤11 ℃时。     

张家口市崇礼的雪季与冬奥会赛期的降雪特征分析

利用张家口市崇礼1960-2014年逐日降水和天气现象资料,分析了雪季与冬奥会赛期(2月4-20日)的降雪特征。结果显示：崇礼最早降雪初日为10月13日,最迟降雪终日为4月30日,初、终雪日多年平均为11月2日和4月6日;雪季长度最长和最短分别为190 d和123 d,多年平均为156 d。雪季间最长连续无降雪时段多出现在12月末到1月下旬。冬奥会赛期前的11月上旬降雪日数少,但降雪量较大;此后各旬降雪日数、雪量差异不大。2月4-20日间平均4~5 d出现一次降雪,且主要为中小雪,出现大雪的概率极低。这些结果为冬奥会赛场充分利用降雪资源、制定赛事计划和赛事期间的气象条件预测及预报等保障提供参考依据。     

北京奥运交通路段精细预报

利用2007年6月1日-9月30日北京奥运交通路段27个自动气象站（含9个路面自动气象站）的监测资料,对各自动气象站的气象要素与北京市观象台同期气象要素进行统计相关分析,得出97个一元线性关系式,其各气象要素的相关系数（最高气温为0.9103~0.9884,最低气温为0.8777~0.9883,相对湿度为0.7499~0.9682,路面环境最高气温与路面最高温度为0.8502~0.9288,路面环境最低气温与路面最低温度为0.9171~0.9851）均通过F_α=0.01的检验。2008年8月北京奥运会期间,在北京市气象台短期预报产品的基础上,根据线性回归关系式,生成交通路段客观预报产品,并应用于服务。     

Snow climate baseline conditions and trends in Croatia relevant to winter tourism

The presence of snow along a portion of the Croatian highlands has enabled the development of winter tourism that is primarily oriented toward snow-related activities. Snow is more abundant and stays on the ground longer in the mountainous district of Gorski kotar (south eastern edge of the Alps) and on Mount Velebit (Dinaric Alps), which have elevations of up to 1,600?m and are close to the Adriatic coast than over the inland hilly region of north western Croatia where the summits are not more than approximately 1,000?m high. Basic information about the snow conditions at these locations was gathered for this study, including the annual cycle and probabilities for various snow parameters at different altitudes. As requested by the Croatian Ski Association, the relation between the air temperature and the relative humidity was investigated to determine the feasibility of artificial snowmaking. The snow parameters are highly correlated to air temperature, surface air pressure and precipitation, with certain differences occurring as a result of the altitude. Since the beginning of the second half of the twentieth century, winter warming and a significant increase in the mean air pressure (more anticyclonic situations) have been detected at all sites. Winter precipitation totals decreased at medium altitudes and increased at the summit of Mount Velebit, but these trends were not significant. The frequency of precipitation days and of snowfall decreased whereas an increasing fraction of the precipitation days at high altitudes involved solid precipitation. In contrast, a decreasing fraction of the precipitation days at medium altitudes involved solid precipitation, probably because of the different warming intensities at different altitudes. The mean daily snow depth and the duration of snow cover both slightly decreased at medium altitudes whereas the snow cover duration slightly increased at the mountainous summit of Mount Velebit.     

一种偏差订正方法在平昌冬奥会气象预报的应用

为了提高GRAPES_3 km（Global/Regional Assimilation and Prediction System）模式在2018年平昌冬奥会气象服务中的预报能力,采用一阶自适应的卡尔曼滤波方法对GRAPES_3 km模式的2 m气温、2 m相对湿度和10 m风开展偏差订正。结果表明:偏差订正方法明显提高了地面要素的预报效果,其中2 m气温的均方根误差整体减小到2℃左右,站点订正改善率为10%~60%;10 m风速的均方根误差减小到2 m·s-1左右,站点订正改善率为10%~45%;2 m相对湿度减小到20%以下,站点订正改善率为0~20%。与韩国气象厅LDAPS（Local Data Assimilation and Prediction System）及美国宇航局NU-WRF（NASA-Unified WRF）模式相比,GRAPES_3 km模式的风速预报表现更为优异,各站点整体预报效果明显优于LDAPS和NU-WRF模式。偏差订正方法可有效改善模式在复杂地形条件下的预报能力,是提高精细化预报准确率的重要手段。     

An Observational Study on the Local Climate Effect of the Shangyi Wind Farm in Hebei Province

Zhangjiakou is an important wind power base in Hebei Province, China. The impact of its wind farms on the local climate is controversial. Based on long-term meteorological data from 1981 to 2018, we investigated the effects of the Shangyi Wind Farm (SWF) in Zhangjiakou on air temperature, wind speed, relative humidity, and precipitation using the anomaly or ratio method between the impacted weather station and the non-impacted background weather station. The influence of the SWF on land surface temperature (LST) and evapotranspiration (ET) using MODIS satellite data from 2003 to 2018 was also explored. The results showed that the SWF had an atmospheric warming effect at night especially in summer and autumn (up to 0.95°C). The daytime air temperature changes were marginal, and their signs were varying depending on the season. The annual mean wind speed decreased by 6％, mainly noted in spring and winter (up to 14％). The precipitation and relative humidity were not affected by the SWF. There was no increase in LST in the SWF perhaps due to the increased vegetation coverage unrelated to the wind farms, which canceled out the wind farm-induced land surface warming and also resulted in an increase in ET. The results showed that the impact of wind farms on the local climate was significant, while their impact on the regional climate was slight.     

影响人工站与自动站水汽压差值原因探究

为探究人工观测气象站与自动站水汽压差值产生原因,利用全国134个1年的基准气象观测站逐时气压、干球气温、湿球温度等资料,分别采用人工站和自动站水汽压计算公式,模拟了本站气压、干球温度、湿球温度、自动站气温、相对湿度等要素产生一增量时,水汽压所对应变化量随各要素的变化规律,并分析了影响水汽压差值与其主导因子定量关系。通过实际观测资料的数据模拟分析,气压和干球温度的系统误差对人工与自动观测站的水汽压差值影响很小,而自动站的相对湿度和气温对水汽压差值影响较大,其中相对湿度的影响最明显。当自动站的相对湿度或气温的系统误差为一固定值时,水汽压差值变化幅度随气温大小变化,气温越高,水汽压差值越大。     

The water phase of precipitation—a comparison between observed, estimated and predicted values

The results from two projects aimed at improving precipitation products for the Norwegian Road Authorities are presented and compared in this paper: A precipitation forecast with water phase type (rain, sleet, snow) from the HIRLAM weather prediction model, and a precipitation type estimate based on synoptic observations and weather radar data. Operational forecasts of water phase type from HIRLAM are biased towards predicting too many cases with snow. This is caused by the mainly positive difference between model terrain and real topography. It is shown that additional calculations of snow melting based on temperature and humidity in the lowest model level reduce this error. The second product presented here is a precipitation type estimate based on synoptic observations and weather radar data. Synoptic observations of 2 m-temperature and dew point temperature at 3 h temporal resolution are used to estimate the water phase of precipitation at ground level. The dew point temperature is converted to relative humidity. Temperature and relative humidity are interpolated in space using a digital elevation model after deriving local vertical gradients of the two variables. The water phase is estimated and merged with the actual radar precipitation estimate every 15 min. The result is a high resolution image showing the intensity and the water phase of precipitation. A comparison to observed water phase types at the synoptic stations for the winter season 2002/2003 shows that the percentage correct is 86%. The Probability of Detection is 0.84 for rain and 0.97 for snow. For January 2002, the observed, estimated, and forecasted water phase types are compared at an independent set of precipitation stations in Southern Norway. The results confirm the good quality of the precipitation type estimate and show that the adjustment of HIRLAM water phase type to real topography improves the forecast in cases with observed rain.     

中国天山积雪对气候变化响应的多通径分析

基于天山山区1961-2013年60个气象站点实测气温、降水、相对湿度、日照时数和积雪深度等气候资料,结合时间序列分析、空间分析以及通径分析等方法,全面精确地获取了天山山区气候变化特征以及气候变化对积雪的通径影响。结果表明：天山山区气候变化显著,主要表现为整体增暖、局部变湿与黯化;气候变暖导致天山山区固态降水（降雪）保证率明显降低,尤其是低海拔区域。各气象要素对积雪不仅存在直接的单因素影响而且各气象要素之间还存在间接的相互交叉、相互联结的多因素影响。单因素影响通径分别为气温、降水和日照时数对积雪深度的3条直接影响通径;多因素影响通径分别为气温、降水和日照时数通过相互之间的内在关系对积雪深度产生的6条间接影响通径。最终结果表明气温是积雪变化的主要影响因素,其影响效应远远大于降水和日照时数的影响。     

近33年新疆阿勒泰地区积雪变化特征及其与气象因子的关系

利用阿勒泰地区7个气象观测站1981-2013年积雪初、终日期、积雪期(积雪初、终日期间日数),以及同期平均气温、平均0厘米地面温度、降水量、日照时数和平均风速资料,分析了该区积雪的变化特征及其与五个气象因子的关系。结果表明：阿勒泰地区平均初日为11月3日,终日为4月2日,平均积雪期为152d;近33年阿勒泰地区积雪初日呈上升的趋势,而终日和积雪期是呈下降趋势;除了吉木乃站的积雪初日气候倾向率是负值外,其余各站均是正值的,积雪终日的气候倾向率各站均为负值,积雪期的气候倾向率除了吉木乃站外其余均是正值;各站在积雪期内与降水量呈显著的正相关,表明降水量越多积雪持续时间越长,而且七个站均通过了显著性检验,降水因子在五个因子的对各站积雪期的影响较大;阿勒泰地区的各站积雪期与积雪初、终日期间的风速、降水量、0厘米地温、日平均气温、日照时数五个因子的相关系数中有57%的通过信度0.05的显著性检验,还有20%的通过了信度0.001的显著性检验;