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。     

一次暴雪过程地形方案的敏感性试验研究

利用WRF模式中提供的包络地形、轮廓地形和平均地形方案对2005年12月20-21日的山东暴雪过程进行数值模拟.结果表明:地形方案与降雪的时空分布有很大的相关性,地形越接近实际地形,降雪的时空分布越接近实况;降雪过程中有明显的中尺度重力波活动,降雪的峰值滞后于重力波的波峰;重力波受地形影响很大,地形越不平滑,重力波的强度越强、移速越慢;当重力波的强度较强时,降雪峰值滞后于波峰的时间差也较长.     

2010年1月鄂东一次暴雪过程中尺度分析

利用常规观测资料及NCEP／GFS再分析资料,对2010年1月5—6日发生在湖北东部的暴雪过程进行中尺度分析。结果表明：500hPa北支槽后干冷空气配合南支槽前西南暖湿气流形成的冷暖交汇以及850hPa低涡北抬发展是产生暴雪的主要天气背景;200hPa高空急流、700hPa西南急流、925hPa东北气流、850hPa气流汇合区、700hPa及850hPa露点锋、锋生次级环流、风向随高度强烈顺转的垂直风切变以及地面中尺度辐合区的有利空间配置,对暴雪预报具有重要指示意义。此外,在上述研究的基础上对此次暴雪过程的三维物理模型进行了总结。     

一次全国性寒潮暴雪天气过程分析

应用MICAPS资料,从大气环流形势演变、物理量诊断分析两个方面,对2003年2月7～11日出现的一次全国性寒潮暴雪天气过程进行了分析.结果表明,这次寒潮暴雪天气是典型的欧亚环流发展和东亚大槽建立的过程,主要表现为由纬向环流转变为经向环流的环流形势调整,且以冷空气堆积、加强并大举南下为背景条件.由此揭示此类天气系统的特点,为类似天气的预报提供思路和启示.     

北京地区一次回流暴雪过程的锋区特征分析

利用常规观测、加密自动站观测和NCEP再分析资料,以及风廓线雷达、微波辐射计观测的精细风场、温度和湿度资料,对2009年11月9日夜间北京地区的一次回流暴雪天气过程的锋区特征进行了详细分析。结果表明,该过程的主要影响系统为华北锢囚锋和中高层短波槽,与锢囚锋联系的中低空暖湿空气在回流干冷空气上爬升造成锋生,是北京地区出现暴雪的主要原因。北京地区锋区的坡度较小,锋区下半层存在明显逆温。逆温强度可以指示冷暖交汇程度,从而与降雪强度存在相关关系,地形对逆温的分布和强度有一定的影响。低层东北风与中高层西南气流形成了明显的风垂直切变和温度差异,动力锋生机制发挥了重要作用,其产生的锋面次级环流直接促进了中尺度系统的发展。锋区存在层结不稳定,锋面抬升和次级环流促进了对流的发展,从而导致高架雷暴的产生。     

一次冬季暴雪过程锋生次级环流的诊断分析

利用Ｓａｗｙｅｒ－Ｅｌｉａｓｓｅｎ次级环流方程讨论了一次冬季暴雪过程中由地转强迫、非地转强迫以及非绝热加热和总的强迫所引起的次级环流，并指出南北方和上下层次级环流的有利配置对暴雪的形成起了促进作用。     

2009年深秋河北省特大暴雪天气成因分析

利用多种资料对2009年11月10—11日河北省特大暴雪天气过程进行了分析。结果表明：冷锋系统长时间影响河北,并产生正、逆双向次级环流,其强上升运动与中层强辐合及正涡度柱耦合,为暴雪提供了很好的动力条件;由于锋面附近强温度梯度及风的垂直切变作用,在暴雪区形成条件性对称不稳定和对流不稳定;另外西南暖湿气流为暴雪提供了充沛的水汽条件,强上升运动可将水汽输送到高空冷区凝华、冻结为雪及冰晶;向东开口的喇叭口地形使得干冷空气在低层堆积,增强了回流降雪的低层冷垫作用;在低层由于地形作用产生的弱上升运动与锋面次级环流上升运动叠加,有利于强对流天气发展和增强。     

一次鄂西地区暴雨过程中地形敏感性试验研究

利用WRF模式中提供的不同平滑地形方案对2007年5月30-31日发生在湖北西部地区的暴雨过程进行数值模拟。在此基础上,利用WRF模式进行地形高度敏感性试验。结果表明：地形平滑方案与降水的时空分布有很大的相关性,地形越接近实际地形,降水的时空分布越接近实况;地形高度对降水的强度及落区影响较大,随着山脉地形高度的增加,迎风坡和背风坡的2个降水中心带有远离山脉的趋势,当山脉高度达到一定高度以后,迎风坡和背风坡的两个降水中心带又有靠近山脉的趋势。     

2020年3月初延边一次暴雪过程诊断分析

利用常规观测资料和ECMWF、NCEP再分析资料,对2020年3月3—4日延边朝鲜族自治州出现的暴雪天气过程,从影响系统和物理量诊断方面分析了本次暴雪过程的发生、发展机制.结果表明:高空冷涡配合中低层切变线和偏南急流的不断增强,是此次暴雪出现的主要影响系统;源自日本海的充足水汽供应,使得强降水期间暴雪区域形成高比湿、高...     

乌鲁木齐机场东南大风数值预报及地形敏感性试验

利用WRF模式和GFS资料对乌鲁木齐机场一次东南大风天气进行了预报和地形敏感性试验。模式预报的结果表明:WRF模式对东南大风的起风时间、持续时间、风速大小等方面有较强的预报能力。地形敏感性试验表明:1乌鲁木齐市区与机场300m左右的高度差对机场风速的影响很大;2机场上空下沉运动的强弱与东南大风的强弱有很好的对应关系;3机场东南大风的风速变化并不总是与峡谷两端气压梯度力的变化同步。此次东南大风天气的产生是低空动量下传、狭管效应和下坡风共同作用的结果。动量下传主要出现在海拔2000m以下的高度,下坡风主要出现在海拔935m以下的高度。     

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。     

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。     

地形对0604号"碧利斯"登陆台风暴雨的影响

利用NCEP再分析日资料和常规观测资料等,对2006年第4号强热带风暴"碧利斯"登陆后造成内陆暴雨特别是湘东南特大暴雨的成因进行了分析。结果表明,华南大范围暴雨带与低气压南部的一条切变—槽以及从低压西侧卷入的干、湿两股气流间形成的"湿度锋区"有关;而独立存在于湘东南的尺度较小而强度特大的一条NNE—SSW向的暴雨带则与罗宵山脉的地形影响有密切关系,地形强迫上升及其对暴雨的触发主要不在山坡上,而是在迎风坡气流上游平原地区(即湘东南),实况与理论估算和推断结果一致。由于气流在湘东南平地辐合上升,它的触发作用成为湘东南特大暴雨发生的重要原因。     

Sensitivity of Precipitation in Aqua-Planet Experiments with an AGCM

The sensitivity of precipitation was studied by conducting control aqua-planet experiments(APEs) with a model to determine atmospheric general circulation.The model includes two versions: that with a spectral dynamical core(SAMIL) and that with a finite-volume dynamical core(FAMIL).Three factors were investigated including dynamical core,time-step length,and horizontal resolution.Numerical results show that the dynamical core significantly affects the structure of zonal averaged precipitation.FAMIL exhibited an equatorial precipitation belt with a single narrow peak,and SAMIL showed a broader belt with double peaks.Moreover,the time step of the model physics is shown to affect the zonal-averaged tropical convective precipitation ratio such that a longer time step leads to more production and consumption of convective available potential energy and convection initiated away from the equator,which corresponds to equatorial double peaks of precipitation.Further,precipitation is determined to be sensitive to horizontal resolution such that higher horizontal resolution allows for more small-scale kinetic energy to be resolved and leads to a broader probability distribution of low-level vertical velocity.This process results in heavier rainfall and convective precipitation extremes in the tropics.Abstract The sensitivity of precipitation was studied by conducting control aqua-planet experiments(APEs)with a model to determine atmospheric general circulation.The model includes two versions:that with a spectral dynamical core(SAMIL)and that with a finite-volume dynamical core(FAMIL).Three factors were investigated including dynamical core,time-step length,and horizontal resolution.Numerical results show that the dynamical core significantly affects the structure of zonal averaged precipitation.FAMIL exhibited an equatorial precipitation belt with a single narrow peak,and SAMIL showed a broader belt with double peaks.Moreover,the time step of the model physics is shown to affect the zonal-averaged tropical convective precipitation ratio such that a longer time step leads to more production and consumption of convective available potential energy and convection initiated away from the equator,which corresponds to equatorial double peaks of precipitation.Further,precipitation is determined to be sensitive to horizontal resolution such that higher horizontal resolution allows for more small-scale kinetic energy to be resolved and leads to a broader probability distribution of low-level vertical velocity.This process results in heavier rainfall and convective precipitation extremes in the tropics.     

基于多源资料的乌鲁木齐市两次极端短时强降水对比分析

利用常规观测、区域自动站、FY-2G气象卫星、多普勒雷达、风廓线雷达及NCEP 1°×1°再分析等多源资料,分析乌鲁木齐2015年6月9日和27日(分别简称"6·09"和"6·27"过程)两次极端短时强降水成因。结果表明:(1)"6·09"过程是在高压脊前西北气流下,由700、850 hPa双低空急流耦合触发,配合强低层风切变,低层水汽快速聚集造成的局地性强对流天气,TBB最低为-52℃,雷达回波为典型的"列车效应",强回波达55 dBZ。"6·27"过程是在中亚低涡背景下,西南、偏西、偏东三条水汽路径使得整层增湿,配合持续时间较长的弱低层风切变,是系统性降水中的强对流天气,TBB最低为-44℃,雷达回波为混合性降水回波中分散的对流单体,强回波达50d BZ;此外",6·09"过程热力不稳定条件较好。(2)风廓线雷达显示两次过程低层均存在垂直风切变,折射率结构常数均在强降水时迅速增大并维持高值,随着降水减弱迅速减小;两次过程均发生在中β尺度对流云团TBB梯度最大处。(3)雷达回波均属于低质心对流风暴,且地面均配合有中γ尺度气旋性风场辐合或切变。     

一次东移西南涡对初始扰动的伴随敏感性试验

初始条件能否包含有足够的中尺度信息对西南涡的模拟至关重要,采用中尺度模式MM5对我国长江流域一次东移西南涡进行模拟试验,并结合一个伴随模式MAMS对这次西南涡进行敏感性试验,分析预报变量对初始条件的敏感性分布,根据敏感性分析结果对初始条件追加一个适当的扰动进行模拟对比,结果表明:追加扰动后的初始条件较成功地模拟出了本次西南涡的形成和移动情况,而原来的试验模拟的低涡与实况相比要落后十几小时;伴随模式MAMS较好地模拟出了本次西南涡的敏感性场分布,本次西南涡对西风扰动的大敏感性区域主要位于400hPa以下的西南地区,对南风扰动的大敏感性区域主要位于500hPa以下的西南地区,对温度扰动的大敏感性区域则主要位于500hPa与900hPa之间的西南地区;追加的风场扰动在中低层的西南地区表现为一个气旋性环流,在这个气旋性环流的西南方存在另一个反气旋性环流;在此基础上增加初始场水汽扰动则在一定程度上加强了模拟低涡的强度和移动速度。     

极端气候对平均气候变化的非线性响应及其敏感性试验

平均气候与极端气候两者发生的概率具有密切联系.从理论和观测事实两方面证明一地平均气候与其极端气候的对应概率存在着明显的非线性关系.假定气候变量有对称概率分布和非对称概率分布两种状况,从理论上证明,平均气候变化前后所对应的极端气候概率具有非线性变化;通过对若干个代表站及气候场资料的平均值与所对应极值概率计算结果,证明理论符合观测事实.进一步借助于数值试验考察了概率分布模式的各个参数之变化对极端气候概率的影响.根据观测事实的举例,也表明了不同概率分布条件下,基本上都有如此变化规律.     

“07.7”淮河流域梅雨锋暴雨的地形敏感性试验

利用WRFV2.2中尺度数值模式, 对2007年7月8~9日发生在淮河流域的梅雨锋暴雨进行了模拟及相关的地形敏感性试验。结合这次暴雨过程特征, 详细分析了大别山地区地形及皖东南地区地形分别对安徽北部、 湖北北部和河南东南角、 江苏中部降水的影响。结果表明： 在这次降水过程中, 如果没有大别山地区的地形, 安徽北部一带的700 hPa天气系统的发展或移动速度更快, 相关区域降水将加大, 地形在鄂豫地区产生的切变消失, 相应的降水消失, 且地形切变与气流切变叠加时降水更大, 在一定的系统配置条件下, 大别山地区的地形可以影响江苏地区降水的发生\, 发展; 如果没有皖东南地区的地形, 安徽北部系统略有发展, 大别山地区的地形切变作用减弱, 江苏中部的降水大范围减小。