增暖背景下2023年4—5月新疆低温维持机制分析

2023年春季新疆平均气温阶段性变化明显,4—5月平均气温为近20年同期第二低,基于新疆89个站2023年春季气温数据和大尺度环流再分析资料,分析2023年4—5月新疆平均气温异常偏低的维持机制。结果表明:4—5月新疆气温偏低主要受3次寒潮过程影响,多次强冷空气南侵并占据主导地位;欧亚中高纬海平面气压正、负异常中心形成的南北气压梯度力、明显偏强的欧亚大陆冷高压;中层长波槽脊系统的发展和偏北气流等因素导致冷空气势力明显增强;低层西风气流的减弱和西北气流的异常加强,欧洲大陆及蒙古—中西伯利亚上空异常反气旋和气旋分布,促使冷空气加强南侵;关键区因子的异常加强,西伯利亚低槽的长时间维持,使得冷空气在新疆盘踞,是造成4—5月新疆气温持续偏低的重要原因。

南疆西部2次冰雹过程对比分析

利用常规气象观测、区域自动站、多普勒雷达和NCEP1°×1°再分析等多源资料,对比分析了2015年6月23日(简称"6·23")和8月14日(简称"8·14")发生在南疆西部的2次冰雹天气过程。结果表明,2次冰雹均发生在500 hPa低槽分裂短波槽东移时,冰雹发生前850 hPa与500 hPa的温度差和假相当位温差分别超过35℃和6℃,CAPE值超过500 J/kg,均属于暖平流强迫类;但"8·14"垂直风切变强,近地层增湿更明显,层结曲线呈"倒喇叭口"型,更利于强对流的产生和雹云的维持。触发机制不同":6·23"由后向传播的强回波出流边界与环境场南北风局地辐合触发强对流,雷达回波后向传播中在出流边界附近迅速发展,雹云生命史短;"8·14"则由山谷地带始终维持的东西风局地辐合触发强对流,且强对流单体生命史超过40 min,可预警时效较长。

北疆冬季气温季节内变化及其环流特征

基于新疆北部区域(简称北疆)37个代表气象站1961—2019年逐月平均气温资料和NCEP/NCAR再分析环流资料,通过经验正交函数(EOF)分解和相关分析方法,研究北疆近58 a冬季气温季节内变化的时空演变特征及其对应的大气环流特征。结果表明:(1)北疆前冬和后冬气温EOF分解的前两个模态在空间上均表现为全区一致变化型和偏西偏北地区与中东部反相变化型。前冬和后冬气温全区一致型的时间系数与同期500 hPa位势高度场呈显著负相关关系区域位于乌拉尔山附近,气温反相变化型的时间系数与同期500 hPa位势高度场呈显著正相关关系区域位于波罗的海附近。(2)北疆冬季气温季节内主要有前后距平一致和前后距平相反两种特征。在北疆冬季气温前后距平相反年份",前冷后暖"时的500 hPa乌拉尔山高压脊减弱消失,欧洲槽东移加深,东亚大槽强度减弱";前暖后冷"时,500 hPa欧洲槽减弱西退,乌拉尔山地区高度场抬升,东亚大槽加深。(3)前冬偏冷时,后冬偏暖的主要原因来自于500 hPa极涡增强,欧洲槽加深;前冬偏暖时,后冬偏冷的大部分原因是受500 hPa欧亚大陆大片的负变高区影响。

2015年12月乌鲁木齐极端暴雪成因分析

利用常规观测资料、NCEP FNL(1°×1°)再分析资料以及卫星、雷达回波资料,对乌鲁木齐2015年12月10—12日的极端暴雪天气过程的环流演变及暴雪产生和维持的机制进行了初步分析。结果表明:此次暴雪过程是欧洲脊发展推动乌拉尔山地区长波槽东移南压,同时配合低层风场的辐合切变、地面冷锋及地形强迫抬升等共同作用造成的。500 h Pa偏南气流,700h Pa、850 h Pa的偏北气流在乌鲁木齐的交汇有利于加强冷暖空气的汇合和水汽的聚集,为乌鲁木齐强降雪提供有利的动力条件。各物理量场的配合及地形作用使得大暴雪持续时间长,降雪强度大;降雪前期乌鲁木齐逆温使不稳定能量集中释放;散度辐合中心最强时段及上升运动均与降雪时段对应,乌鲁木齐地形引起的强迫抬升为暴雪提供有利的垂直环流;水汽的主要来源为阿拉伯海及孟加拉湾,且水汽在中低层的辐合上升明显,水汽通量散度辐合中心的出现时间对大暴雪的最强降水时段有很好的指示意义。

新疆北部持续暖区暴雪过程动力特征分析

利用常规观测、地面自动气象站逐小时观测及NCEP/NCAR逐日4次1°×1°再分析等资料,对比分析2016年11月中旬新疆北部暖区暴雪过程中两个强降雪中心裕民与青河的物理量特征,重点讨论暴雪的动力耦合机制,结果表明:此次强降雪为典型暖区暴雪的天气系统配置,500 hPa高度上,新疆北部在西伯利亚低涡底部强锋区内,700 hPa和850 hPa有偏西低空急流和切变线,新疆北部受地面暖低压控制。上升运动和垂直螺旋度主要集中在700 hPa以下,低层辐合、中层辐散是上升运动的动力维持机制。两种情况下可使上升运动增强,降雪强度增大:一是当垂直螺旋度呈"上负下正"结构、垂直螺旋度的绝对值增大时;二是当暴雪区上空湿位涡MPV1呈"上正下负"结构、MPV2<0,且θse密集陡立带向暖区倾斜、垂直涡度增长时。涡度对上升运动的发展亦有正贡献。

昆仑山北坡短时强降水天气分型及雷达回波特征分析

应用昆仑山北坡小时、分钟降水资料以及和田C波段多普勒天气雷达资料,分析近8年该区域短时强降水天气分型,对比分析对流云与混合云2型5类短时强降水的回波强度、顶高、垂直液态含水量等回波特征量值以及持续时间的差异。得出昆仑山北坡短时强降水中,中亚低涡(槽)型环流形势和块状多单体回波最多,昆仑山北坡无超级单体回波。需高度关注3类天气分型下高空锋区、低层中尺度气旋、切变线和辐合线以及东风气流(急流)等高低空天气系统空间配置以及强度对短时强降水落区、强度的影响。

伊犁河谷冰雹分布及其雷达回波特征分析

利用2010—2021年中国气象局灾情直报、地面观测、多普勒雷达资料,分析伊犁河谷冰雹时空分布及雹云雷达回波特征,结果表明:(1)5—8月是冰雹高发期,其中6月出现冰雹次数最多且雹暴发展最旺盛;冰雹日变化峰值出现在16—19时,17时出现最多。(2)冰雹易出现在河谷喇叭口地形的南北两侧,昭苏县的冰雹占伊犁河谷冰雹总数的一半以上,且多为普通单体和多单体风暴,线风暴和超级单体风暴多发在霍城县。(3)反射率因子>50 dBZ,回波顶高>8 km,VIL出现跃增时,应警惕冰雹的发生;当回波顶高发展到11 km以上,出现冰雹的概率较大。(4)普通单体多为高悬的质心;多单体风暴生命史较长,会反复影响同一地区;线风暴组织性较差,结构松散,低层常出现钩状回波;超级单体风暴基本具备所有典型回波特征,但有些个例中气旋不明显。

奎玛流域两次冰雹天气成因分析

利用常规气象观测、区域自动站、多普勒雷达和NCEP1°×1°再分析、ECWMF细网格模式等多源资料,对比分析了2013年6月11日和2017年6月18日发生在奎玛流域的两次冰雹过程。分析发现:两次过程环流背景和冷空气影响路径不同“,6·11”过程发生在西西伯利亚低槽底部锋区上短波东移背景下,回波自西西北向东东南移动“;6·18”过程发生在西伯利亚高压脊内中纬度西风带上短波槽沿天山北坡东移背景下,回波为偏西路径。两次过程也有很多相同点,低仰角径向速度的辐合区都对应高仰角的辐散区,降雹前40 min内VIL和VILD明显增大;大气层结维持了对流性不稳定状态;K指数增大、SI指数减小,且对流有效位能均增大,抬升指数LI降为负数,表明降雹前大气层结不稳定度增强;700 hPa水汽条件都较好“;6·11”和“6·18”过程都是初始对流沿地面辐合线生成、发展,雹云单体在地面小尺度辐合中心附近生成。