庐山台风暴雨天气系统配置与云型分析

使用近10a以来登陆台风对庐山暴雨影响的历史资料进行分析,结果表明:(1)影响庐山的台风移动路径主要为中路,细分为中路Ⅰ型和中路Ⅱ型,其中对庐山影响最大的是中路Ⅰ型,其它登陆台风,中心位置<25°N或>30°N,对庐山的影响都很小。(2)中、低层以及地面合成场存在一定的共性,即(32～42°N,100～110°E)一带形成高压阻挡坝,长江以南地区、南海以及台湾处于闭合低压区内。这种配置是庐山台风暴雨常见的天气系统配置类型。(3)庐山地形对台风降水的增幅作用十分明显。(4)庐山台风暴雨主要有3种云型:①台风外围环流云型;②台风螺旋雨带云型;③台风低压(槽)云型。这3种云型表明了台风3个不同阶段的特征,庐山台风暴雨主要与西风带系统和副热带高压阻隔作用、涡旋Rossby波激发的螺旋雨带、中尺度对流云团发展以及低层西南暖湿低空急流等因素有关。

雷暴大风落区的天气学模型和物理量参数研究

对1971 2008年山东雷暴大风的气候特征、天气系统配置模型和物理量参数特征进行分析研究。结果表明,雷暴大风的天气系统分为四种类型:槽前型、槽后型、副热带高压(下称副高)边缘型和横槽型。春季和秋季以槽前型为主,6月和8月槽后型较多,副高边缘型只出现在7月。副高边缘型的对流不稳定能量最高,0~6 km风垂直切变最小;槽后型风垂直切变最大,对流不稳定能量也较大;槽前型的风垂直切变和对流不稳定能量都较大;横槽型的风垂直切变和对流不稳定能量都较小。在鲁西北和鲁中地区槽前型最多,鲁南地区槽后型最多,横槽型主要影响山东北部和半岛地区,副高边缘型主要影响鲁西北和鲁中地区。在内陆地区,春季大气湿度小,不稳定能量低、上下层温差大、0~6km风垂直切变大,大风指数大;夏季低层大气暖湿,对流不稳定能量高、风垂直切变小,大风指数小。鲁南地区产生雷暴大风的温湿条件比鲁西北和鲁中地区高。在山东半岛的沿海地区,低层大气湿度大、温度低,对流不稳定能量小,大风指数较小,但是K指数、θse上下层之差和0~6 km风垂直切变较大,低层大气温度和湿度的月变化较小。

江西强冻雨天气形成特征分析

使用常规气象观测资料、气候资料、NCEP 2.5°×2.5°再分析资料和自动气象站等资料,对江西50年来出现的18次持续3天10站次以上冻雨天气过程的形成特征进行分析,结果表明:(1)地面冷高压、阻塞高压、副热带高压、南支槽、850hPa切变线、地面辐合线(准静止锋)、温度锋区、700 hPa急流与湿舌等是强冻雨天气的主要影响系统,具有明显的天气系统配置特征;(2)在有利的天气形势背景下,强冻雨天气过程具有前期候(旬)增温特征。当前期平均温度极大值和平均温度值接近或超过历史同期水平时,极易出现持续性冻雨天气过程,72%以上的强冻雨天气过程与此相关;(3)18次强冻雨天气过程都存在逆温层特征,逆温层高度在850～700 hPa间,平均逆温差为1～5℃,最大10℃,同时地面温度在0℃以下或接近0℃;(4)700～850 hPa平均温差图上有3个温差中心,表明700 hPa高度上有明显的暖湿气流存在,89%的冻雨天气过程与之相关。

江西8种强对流天气形势与云型特征分析

利用1999—2009年红外云图、常规天气图、雷电和地面危险报等资料,针对江西62次强对流天气过程,在分析强对流天气发生时天气尺度影响系统的基础上,提炼了引发强对流天气的中尺度对流云带(团)发生发展的典型云型特征。结果表明:副热带高压边缘强对流云型、斜压扰动云系尾部强对流云型、地面倒槽中MCS、东风波(热带低压倒槽)、冷锋前强对流云带、冷锋前部的MCC、高空低槽后强对流云型、热带气旋及其外围飑线云带云型,这8种云型特征是构成江西强对流天气的典型云型。8种云型特征和低槽、切变、冷空气、东风波及热带气旋,高低空急流、副热带高压等影响系统的强弱、相对位置有密切关系。斜压扰动云系尾部强对流云型、冷锋前强对流云带、冷锋前部的MCC常常和低层较强空气活动有关,当500 hPa低槽经向度大,低层槽前暖平流显著时易出现斜压扰动云,其尾部出现强对流天气;β中尺度的对流云团易在锋前异常暖中心和不稳定中心合并发展成MCC。而高空低槽后部、副热带高压边缘、东风波这三型则和中高层干冷空气及中低纬天气系统相互作用关系较大,高空负变温或水汽云图的"暗区"移近低层辐合系统时,MCS发展。当高空出现辐散气流和辐散状卷云时,地面倒槽中的辐合线附近MCS强烈发展。热带气旋及其外围飑线云型则与台风的活动密切相关。斜压扰动云系尾部强对流云型预报指示性最好。

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。

阜新地区夏季雷暴大风的天气学模型和物理量参数研究

利用2009-2017年阜新地区2个常规自动站和35个4要素加密自动站资料,分析了阜新地区夏季雷暴大风的气候特征、天气系统配置模型和物理量参数特征。结果表明:(1)阜新地区夏季雷暴大风的时空分布很不均匀,月变化特征显著,主要发生在6月;日变化规律也非常明显,主要集中在13:00-21:00。空间分布上有1个高发中心和2个次发中心。(2)根据500hPa天气形势分析,阜新地区夏季雷暴大风天气形势可归类为高空冷涡型、高空冷槽型、西北气流型、副高西北部型4个类型。(3)副高西北部型以热力因素为主、动力因素为辅,高空冷涡型动力、热力因素都很重要,高空冷槽型以动力因素为主、热力因素为辅,西北气流型冷空气下沉造成的冲击力很重要。

玛依塔斯风区东风型风吹雪的天气学分型研究

选取新疆塔城地区玛依塔斯交通站、老风口站2015-2018年气温、降水、极大风速及风向、最小能见度等逐10 min观测资料和常规地面及高空观测资料,分析了玛依塔斯风区15个东风型风吹雪天气个例,得出冷锋东风型风吹雪居多,东风型风吹雪大多出现在降雪结束后1天左右。东风型风吹雪天气环流形势可分为两型(回流型和锋前减压型)、三类(横槽转竖类、低槽东移类和中纬度波动类),其中回流型东风吹雪比例最高。回流型和锋前减压型东风吹雪天气系统的三维空间配置均呈后倾结构,高空新疆以北的附近上空均为高压脊,但回流型位置偏西并发展强盛、锋前减压型略偏东且强度较弱;地面气压场虽二者均为“东高西低”态势,但回流型风吹雪天气的蒙古高压强度增强快,有明显正变压;锋前减压型的蒙古高压强度变化不大,但中亚热低压发展,玛依塔斯风区处于锋前显著减压区。

北疆北部一次暖区暴雪天气过程的综合分析

利用地面观测、高空探测常规资料、NCEP 1°×1°再分析以及FY-2G红外云图,综合分析2016年11月10—13日北疆北部的暖区暴雪过程成因,结果表明:此次暴雪天气是在“单阻型”经向环流和有利的高低空天气系统配置下发生的,主要表现为500 hPa东欧阻塞高压脊稳定,西西伯利亚低涡和冷槽东南下至北疆境外的中亚地区,200~500 hPa低涡和冷槽系统深厚且呈前倾结构,低涡底部极锋锋区加强并压至北疆上空,700~850 hPa北疆北部有暖平流和暖脊发展,地面气压场呈“两高夹一低”形势,北疆在地面冷锋前部和暖锋后部的暖区内。中高层西北急流、低层偏西气流和偏东气流3支气流在暴雪区上空汇合,暴雪区位于高空低涡底部西北急流、低层暖平流和切变线、地面暖低压南部的高低空重叠区域内。500 hPa以下仅有一条西方水汽输送路径,最强水汽输送在600~700 hPa,最强水汽辐合位于850 hPa附近,最大暴雪中心(裕民)的水汽输送强度更强、厚度更厚、时间更长,其平均云顶黑体亮温TBB值较富蕴偏高10℃左右。

西北干旱区荒漠戈壁两次极端沙尘事件的对比研究

为深入理解极端沙尘暴事件的演变过程和驱动因子,结合多源卫星遥感及再分析数据,挑选2007年3月31日(“3·31”事件)和2021年3月14日(“3·14”事件)爆发于西北干旱区荒漠戈壁的两次沙尘暴事件,对比分析了其时空演变、高低空环流配置、近地面气象要素的变化。结果表明:(1)两次极端事件分别爆发于塔克拉玛干沙漠及戈壁荒漠,均受高低层天气系统影响。其中,“3·31”事件受地面冷锋和高空脊控制,脊前西北冷空气与地面冷锋引起的垂直运动配合,将沙尘往下游输送;而“3·14”事件则受蒙古气旋和高空槽影响,气旋后的偏北风和气旋引发的垂直运动将沙尘卷起至高层大气,并通过槽后西北风将其往下游输送;(2)两次极端沙尘事件均有持续时间长的特点,区别在于“3·31”事件主要受高压脊、均压场和周边地形影响,大气层结稳定,沙尘不易沉降和输送,而“3·14”事件则因中国北部持续性高压导致的偏南风和偏东风阻止了沙尘向下游扩散;(3)两次极端沙尘事件爆发前,塔克拉玛干和戈壁荒漠均出现了高温、降水减少及土壤水分枯竭现象,即强风和干燥土壤。为极端沙尘事件的爆发创造了有利的动力条件和物质基础。

近20 a塔城地区暖区暴雪环流分型及成因分析

选用2000—2019年11月—次年3月塔城地区7个国家气象观测站逐日降水、温度、常规地面和高空观测资料、美国国家环境预报中心(NCEP)再分析资料,确定近20 a塔城地区暖区暴雪天气过程并进行分析。结果表明:(1)塔城地区暖区暴雪发生于塔额盆地的塔城站、裕民站和额敏站,塔城站出现频次最多;时间分布上,11月和12月出现暖区暴雪的频次最高,且主要集中在11月中旬—12月上旬,1月次之,2月最少。(2)塔城地区暖区暴雪分为3类:低槽前部型、横槽底部型和西北急流型,地面低压为西方和西北路径。低槽前部型是最典型的暖区暴雪形势,主要出现在11月—12月上旬,发生在西西伯利亚低槽前部锋区与南支中纬度短波槽汇合区,地面低压为西北路径;横槽底部型主要出现在11月—次年1月,发生在极锋锋区底部偏西气流和中纬度暖湿西南气流汇合的强锋区中,地面低压为西方路径;西北急流型主要出现在11—12月,发生在极锋锋区西北气流中,地面低压为西北路径。(3)500~300 hPa强西北或偏西急流、700 hPa偏西低空急流、850 hPa暖式切变的叠置区与暖区暴雪落区一致,低槽前部型和西北急流型为锋前暖区产生暴雪,横槽底部型为低压右前部暖锋锋生产生暴雪。(4)低槽前部型和横槽底部型的水汽均为偏西路径,来自地中海、阿拉伯海的水汽经里海、咸海增强后向暴雪区输送;西北急流型有偏西和西北2条水汽输送路径,来自高纬度巴伦支海的水汽与来自中低纬度里海、咸海、地中海、阿拉伯海的水汽在巴尔喀什湖附近汇合后向暴雪区输送,较强的水汽输送伴随低层明显的水汽辐合,强辐合中心位于850~700 hPa之间。