伊犁河谷暴雪过程水汽特征

利用NCEP再分析资料,分析了伊犁河谷2000—2020年10月—次年4月发生的23次暴雪过程大尺度环流背景,运用HYSPLIT模式(拉格朗日)方法模拟追踪水汽后向轨迹,定量确定了不同源地水汽输送路径及其贡献。结果表明,伊犁河谷暴雪区位于高空西南急流轴右侧、槽前西南强锋区、低空西南急流出口区前部辐合区、水汽通量散度辐合及地面冷锋附近的重叠区域。HYSPLIT模式分析表明,暴雪过程水汽主要来自地中海和黑海附近、西南亚、中亚、大西洋及其沿岸;水汽自源地出发经关键区,分别从西南(偏西)、西北(偏北)路径输入暴雪区;各路径、各源地对暴雪的贡献不同层存在较大的差异,来自中亚、西南亚的水汽主要输送至700 hPa以下,地中海和黑海附近、大西洋及其沿岸、加拿大等地的水汽主要输送至700 hPa及以上;源自加拿大的水汽是湿地蒸发的结果,且与北美洲北部冬半年为极涡频发区有关。基于上述特征,建立了伊犁河谷暴雪过程水汽输送的三维结构模型。

青藏高原东部牧区大—暴雪过程及雪灾分布的基本特征

青藏高原东部牧区 2 6个台站在近三十年中共发生大—暴雪过程 1 689站次 ,按本文标准形成雪灾 41 0站次。通过统计和诊断分析 ,揭示了大—暴雪过程及其雪灾的时空分布特征。结果表明 :久治是大—暴雪过程和雪灾的频发中心 ,清水河是雪灾及成灾几率的高值中心 ;后冬成灾几率高达 80 .3% ,春季成灾几率仅 1 4.3% ;大—暴雪过程次数和降水量线性增加势趋十分明显 ,导致雪灾危害日趋严重 ,90年代进入雪灾的频发时期。

2005年3月西藏强降雪过程的波包分布及传播特征

利用NCEP/NCAR再分析资料,采用波包传播的诊断方法,对2005年3月24—25日发生在西藏中东部地区的强降雪过程中波包的传播和积累特征进行分析,发现500hPa高度场波包分布特征与强降雪产生的区域有着较好的对应关系,在强降雪产生的时段内,高度场扰动能量有着明显的积累和增强。从波包的传播特征来看,受印度洋和孟加拉湾低值系统活跃的影响,来自孟加拉湾的暖湿气流不断向青藏高原输送,继而为西藏林芝地区强降雪过程提供了充足的水汽来源。高纬的冷空气南下与西南气流交汇促使了这次强降雪天气过程的产生。

西藏地区强降雪过程的波包分布及传播特征

利用NCEP/NCAR高度场的再分析资料,通过波包传播诊断方法(WPD),对2005年10月19～23日西藏地区中东部及南部边缘地区一次大范围强降雪天气过程进行波包分布与波能传播特征分析。结果表明:500hPa高度场的波包分布和传播特征很好地反映此次过程;强降雪天气发生在波包大值区域内而且反映了过程的爆发和消亡;波包的分布特征与强对流天气的发生状况是一致的;波包的移动路径很好地反映了扰动能量的传播。此次过程是"积累-释放"的三次循环。

2008年1月一次强降雪冰冻过程的数值模拟与分析

采用NCEP1°×1°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日发生在长江中下游地区的强降雪冰冻过程进行数值模拟,模拟结果显示:WRF模式可以较好地模拟出此次强降雪冰冻过程高低空环流形势演变特征以及降水雨雪带的分布。诊断分析结果进一步表明,西南低空急流对水汽的输送使得长江中下游地区成为很强的湿度区,为强雨雪冰冻的发生提供了充足的水汽条件。对降雪及冻雨的云微物理过程特征分析表明,中低空600—900hPa逆温层的存在与降雪及冻雨的发生密切相关,固态降水粒子经0℃以上逆温层融化后形成过冷却水降落至冷的地面形成冻雨,而雪的形成过程中逆温层的温度小于0℃。

长江中下游一次暴雪冻雨微物理过程模拟研究

根据NECP 1°×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较好的温度层结条件。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。

基于三维粒子系统的雪灾模拟与实时绘制方法

利用遥感影像反演积雪的范围与雪深是当前的主流方法之一,但是由于卫星影像获取的时效性约束,存在难以表示积雪动态信息、模型通用性弱、对遥感资料质量依赖程度高等问题。三维粒子系统作为一种优秀的不规则模糊物体模拟方法,可以大大提高自然现象三维场景的真实感。本文提出了一种基于三维例子系统的雪灾模拟与实时绘制方法,将降雪的物理属性及几何属性转化为雪粒子属性,并以物理引擎为基础,建立基于三维粒子系统的积雪模型和融雪模型,模拟降雪过程并计算积雪范围和积雪深度,真实再现雪灾场景和发展趋势,方法简单、可操作且约束较少。实验表明,该方法的模拟结果与实际灾情具有较强的一致性,算法具有可靠性,并能再现三维雪灾场景,具有实时性和逼真性。

内蒙古通辽市一次暴雪天气过程分析

以内蒙古通辽市2010年11月11日—12日暴雪天气过程为研究对象,运用天气图、云图、雷达图等实况资料进行分析,并对暴雪区域对应的几种数值预报场进行总结,探究暴雪天气过程的发生机制及该次预报的成败因素,以期在今后的实际工作中加以应用。

一次低纬高原地区大到暴雪天气过程的诊断分析

利用常规气象观测资料、各物理量场、卫星云图和多普勒雷达资料等对2004年2月7日滇中及以东地区一次大到暴雪天气过程进行了综合分析。结果表明:新疆横槽转竖后东移,从北方来的冷空气不断向南扩散,在川滇黔间堆积加强,使昆明静止锋加强西移影响到云南中部;卫星云图的演变反映了南支槽云系有一个东移加强的过程,并与强静止锋云系交汇形成低纬高原上滇中及以东罕见的大到暴雪天气,由于地形的作用,滇西以小雨为主;高层西偏南风加强、水汽通量增大、上升运动的加强以及水汽的辐合造成滇中及以东的强降雪;同时强降雪过程中存在高空冷暖平流和高空急流,雷达图象也进一步证实了南支槽前的西偏南气流带来的水汽在低纬高原降雪中的重要性。

不同微物理参数化方案对我国北方一次大范围暴雪天气过程的数值模拟研究

本文以ERA5(ECMWF Reanalysis v5)再分析资料为初始场,利用WRF(The Weather Research and Forecasting)模式对2020年4月19~20日的一次大范围暴雪天气过程进行数值模拟研究。模式采用不同云微物理参数化方案进行敏感性试验,并与实测数据(自动站降水数据、雷达基数据)进行对比,分析了此次暴雪天气过程不同阶段的降水、雷达反射率、动热力和水凝物的时空演变和三维细致结构特征。研究表明:Morrison方案更好的模拟出了本次暴雪天气过程,表现在模拟的雷达回波强度、范围及形态更与实况一致,模拟出的降水量的相关系数和均方根误差都优于其他方案;其微物理细致结构表现为强上升运动和低层正涡度的长时间维持,以及7 km以上高层较多的冰晶、中低层较少的霰粒子和雨水粒子。从热动力场上看,bin(SBM fast)方案在600 hPa高度以下存在明显的涡度波列,这主要是因为bin方案将粒子群分档处理,没有捆绑不同粒子类型运动,更能细致描述出不同粒子的下沉拖曳作用。从云微物理特征上看,不同方案模拟的雪、霰、云水以及雨水粒子的比质量都较为接近,而对冰晶比质量的模拟不管在量级还是在分布范围上都存在很大的差异,这种差异决定了不同微物理方案模拟的雷达回波和降水量级和相态的差异。

辽宁省两次区域性暴雪过程的对比分析

利用常规观测资料和NCEP 1°×1°逐6 h再分析资料,对辽宁省2009年2月12～13日和2010年3月14～15日2次区域性暴雪过程的环流特征和物理量场进行对比分析。结果表明,冬季乌拉尔山阻高的稳定维持,有利于中纬度高空槽的生成,它的东移与辽宁降雪密切相关;2次过程在50°～60°N建立的低涡以及东北西南向的大槽是产生辽宁区域性暴雪的主要影响系统。物理量场如螺旋度、涡度、温度平流和水汽通量散度等为暴雪落区和持续时间的预报有很好的指示意义。

2011年初湖南暴雪过程的成因和数值模拟分析

利用多种观测资料及NCEP再分析资料,对2011年1月17—20日湖南一次大范围暴雪过程进行了诊断分析,并使用WRF模式对其云微物理特征及降水相态转换机制进行数值模拟,旨在探讨本次强雨雪过程降水相态变化和暴雪形成及其发展成因。结果表明:乌拉尔山前部南下的冷空气与来自孟加拉湾及南海的暖湿气流在湖南长时间交汇产生锋生强迫,在静止锋区上界形成强辐合上升运动,是湖南大范围暴雪天气持续的主要原因;强烈的上升运动和持续的水汽辐合为本次暴雪过程提供了动力、水汽条件,"冷空气楔"上爬升的暖湿气流维持时间较长,是持续性大范围暴雪产生的重要热力条件;WRF模式能较好地模拟降雪量级及强降雪落区。雪粒子的产生和发展不仅与液水比含量大小有关,还与其上空冰晶的含量及分布密切相关,雪的凝华增长、冰晶向雪的自动转化和雨水与雪碰并成雪可能是本次降雪发生、发展最主要的物理过程,冰雪粒子大值中心及强上升运动区对预报强降雪带位置有较好的指示作用。

乌鲁木齐地区春季第一场暴雪型寒潮天气过程分析

根据常规天气资料、NCEP1°×1°的6h分析资料和数值预报产品，对2008年4月18日～2008年4月20日强寒潮天气发生前后环流及物理因子分析认为，强寒潮天气暴发前期，里黑海脊发展东移与东欧脊同位相叠加后顺转，脊前东北风带加强，使泰米尔半岛冷空气沿脊前偏北气流在横槽中堆积。高压脊部分东南垮，导致强冷空气大举东南下，强寒潮天气暴发；里海到巴尔喀什湖的水汽在北疆上空聚积，为这次寒潮天气提供了水汽条件；ECMWF数值预报产品在这次强寒潮天气过程中准确的预报了高度场的环流场演变趋势，地面冷高压的位置、强度、路径和移速；850hPa格点温度预报值与最低温度实况值具有很好的对应关系。

巴州地区局地暴雪过程诊断分析

应用常规观测资料、自动气象站观测资料、天气图、物理量场和EC、T213预报产品等,对2011年春季新疆巴音郭楞蒙古自治州(简称巴州)一次历史同期罕见的局地暴雪天气过程进行分析。结果表明,伊朗和乌拉尔山高压脊同位相叠加是本次天气的主导系统;500 hPa横槽、850 hPa中尺度辐合的配合是影响系统;地面气温在0℃以下,850 hPa温度在-5℃左右,构成了本次暴雪的有利物理条件;垂直环流增强、高低空急流的耦合作用,为暴雪提供动力条件。数值预报对30 mm降水漏报,对暴雪预报造成一定难度;850 hPa温度与地面温度差值不稳定,影响降水相态预报,暴雪预报是本次预报的难点。通过分析得到了春季暴雪、强降温天气的预报指标。由于春季在新疆巴州出现暴雪天气过程极其罕见,分析此次暴雪天气过程,对提高预报员对此类罕见天气的认识和把握大有帮助。