基于新疆智能网格强对流短时预报产品的集约化系统的设计与实现

为落实第八届全国气象行业天气预报职业技能竞赛智能预报技术方法单项实施方案,提高未来新疆智能网格强对流短时预报业务的支撑能力,设计并实现了基于新疆智能网格强对流短时预报产品的集约化系统。该系统对新疆智能网格强对流短时预报竞赛产品进行了统一的管理和监控,各环节衔接有序。对系统的整体架构、主要功能、关键技术等进行了详细阐述。系统自投入使用以来,整体运行高效稳定,确保了竞赛产品完整准时地上传到中国气象局,有利于提升新疆强对流短时预报技术的先进性和智能化水平。

基于微波资料的乌鲁木齐春季两次强降水相态对比分析

利用常规观测、自动站逐小时观测及微波辐射计等资料,对比分析2018年3月17—18日和4月11—12日(简称"03·18"过程和"04·11"过程)乌鲁木齐两次强雨雪天气成因。结果表明:两次过程均发生在两脊一槽的环流背景下,中亚低槽东移影响北疆,乌鲁木齐附近中高层槽前西南气流、低层西北气流及风切变是强降水维持的环流配置,且"04·11"过程中亚低槽及高低空风场强度均较"03·18"过程明显偏强,其强弱可作为降水量级的重要参考。乌鲁木齐微波辐射资料分析表明,两个过程均在1.2~1.5 km温度变化趋势一致,均为雨转雨夹雪温度比雨夹雪转雪略高,但0~1.2 km,"03·18"过程雨转雨夹雪温度比雨夹雪转雪低,"04·11"过程则相反;地面气温-0.4~0.5℃、1.5 km温度-2.5~-3.0℃,可作为雨雪相态转换的参考指标。3 km以下水汽密度和液态水含量值纯雪最大,雨夹雪转雪次之,雨转雨夹雪最小;4 km以下湿度均>80%,且"04·11"过程的高湿区和伸展高度均较"03·18"过程明显偏大偏高;两次过程强降雪时水汽密度最大达10.6~12 g·m^(-3)、液态水含量最大达0.4~0.8 g·m^(-3)。

1961-2019年乌鲁木齐市暴雪环流分型及其成因分析

利用1961—2019年降雪期乌鲁木齐市5个国家气象站日降水资料、NCEP逐日4次0.25°×0.25°和1°×1°再分析资料,统计分析乌鲁木齐市暴雪特征及大尺度环流形势,归纳出现暴雪的3种典型环流类型,并分别选取典型个例进行诊断和对比分析。结果表明:(1)乌鲁木齐市暴雪发生频率以0.3次·(10a)-1趋势上升,具有准20 a振荡周期,发生次数最多为3月(40%),11月次之(32%)。(2)乌鲁木齐市暴雪分为槽前西南气流型、高空槽东移型和强锋区型,强锋区型比例最高但降雪量小,槽前西南气流型持续时间长且降雪量最大,高空槽东移型最少但影响面积更大且雪强更强。(3)乌鲁木齐市暴雪的主要影响系统为300 hPa极锋急流、500 hPa偏西或西南气流、700 hPa低空偏北急流和850 hPa西北气流。(4)形成乌鲁木齐市暴雪的机制为低层偏北气流遇山堆积迫使暖湿空气抬升形成“冷垫”,并与500 hPa以上西南气流形成强垂直风切变和深厚的锋生区,但因三类过程强锋生维持时间和锋面斜率与伸展高度的不同使产生暴雪的原因有明显差异。(5)暴雪的水汽输送主要为西南、偏西和西北路径,槽前西南气流型和高空槽东移型在西南气流引导下直接输送至暴雪区上空,强锋区型则由水汽的接力输送形成水汽汇合。本研究对乌鲁木齐市暴雪天气系统结构特征进行了分类和归纳,为预报服务提供有效参考依据。

2019年6月16日—17日沙湾强降水成因分析

利用常规观测、多普勒天气雷达、FY4卫星、EC细网格及NECP/NCAR再分析等资料,分析2019年6月16日21时至17日00时沙湾县短时强降水成因,结果表明:短时强降水发生在200hPa西南气流出口区左侧,500hPa短波槽前,700hPa低空急流以及切变线前方等有利天气背景下;低层辐合、高层辐散、充足的水汽、较强CAPE和较大K指数为短时强降水提供有利环境条件;低层条件不稳定蓄积了不稳定能量,较强的水汽辐合,地面风切变触发对流是其主要原因;降水最强时段TBB降至最低,降水区位于TBB梯度最大区,中尺度对流云团及对流单体是造成短时强降水的中小尺度系统。

乌鲁木齐典型暴雪天气机理及成因分析

利用常规地面、高空观测资料、NCEP/NCAR 1°×1°再分析和FY卫星资料,针对乌鲁木齐1990年以来的3场典型暴雪天气,从高低空环流和天气系统配置、不稳定条件、水汽、动力及黑体亮温(TBB)变化等方面综合对比分析暴雪成因。结果表明:(1)3场暴雪均发生在欧洲高压脊东南衰退,推动西西伯利亚低槽东移南下,与中纬度短波槽结合的环流形势下,高低空系统呈“后倾槽”结构,乌鲁木齐处在925~600 hPa西北急流与600~200 hPa强西南急流叠置区,且天山山脉的地形强迫抬升有利于暴雪的维持和加强。(2)暴雪前850~700 hPa均有东南风存在,微差平流作用有利于平流逆温生成和加强,使得能量不断积聚,后期冷空气进入,冷锋锋生,层结不稳定发展,为暴雪天气提供热力条件,东南风和平流逆温维持时间越长,储存能量越多,降雪越强。(3)暴雪区存在西南和偏西2条水汽输送通道,中层水汽输送对乌鲁木齐暴雪至关重要,850~600 hPa存在较强的水汽辐合,且700 hPa最强。水汽输送、辐合强度及持续时间共同决定暴雪强度。(4)TBB与降雪强弱有一定的对应关系,TBB越低,云顶高度越高,中尺度云团发展越旺盛,降雪越强,降雪前TBB(云顶高度)的第一次迅速降低(升高)预示降雪开始,降雪过程中TBB降低对应降雪强度增强,且TBB降幅越大、低TBB值维持时间越长,降雪越强。

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50 dBZ;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C_(n)^(2)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。