2024年2月17—23日中国大范围强寒潮雨雪冰冻强对流过程涉及的若干问题

2024年2月中下旬我国出现一次多灾种高影响天气过程。这是一次几十年一遇的过程,出现了大范围强寒潮雨雪冰冻天气并伴随强对流发生,涉及到强寒潮、沙尘、降雨、降雪、冻雨,以及强对流和伴随的大冰雹和雷暴大风,多种高影响天气在一次过程中都有所呈现,其过程之复杂异常罕见。本文针对此次过程中值得深入探讨的问题、高影响天气发生发展可能机理、相应的预报挑战等进行简要梳理,为后续对此次过程的细致和深入分析研究做一个引子。

2022年2月中下旬桂北一次低温雨雪天气过程成因分析

该文利用观测资料、广西中尺度自动站资料及FNL资料,分析了2022年2月中下旬影响桂北的一次低温雨雪冰冻天气。分析表明:(1)过程期间中高纬为两槽一脊型,乌拉尔山高压脊强盛发展,东移缓慢;脊前的强冷空气与南支槽前的西南暖湿气流在华南交汇,为此次低温雨雪天气的产生提供了有利的环流形势。此次过程产生的重要原因是低层强锋区稳定维持。(2)从降雨转为雨夹雪,温度垂直结构,逆温层的高度、厚度及强度、0℃层的高度,近地面融化层的厚度、地面温度都有显著变化。(3)持续的中低层水汽输送和辐合利于冰冻雨雪天气的发生及维持。(4)湿层厚度变化对雨雪相态转化有一定的指示意义。

广东2008年低温雨雪冰冻灾害及气象应急响应

2008年初我国南方遭受了百年一遇低温雨雪冰冻灾害,广东的受灾程度属80年一遇,造成了重大经济损失和严重社会影响。分析发现:灾害过程在近年来最严重的一次"拉尼娜"事件背景下发生的,与欧亚地区持续大气环流异常密切相关。在"北脊南槽"和西太平洋副高偏北偏强的形势下,冷暖气流在我国南方地区频繁交汇,使对流层中低层形成逆温层和局地经向环流产生异常,造成了此次持续低温雨雪冰冻过程。面对灾害引发的公共事件,广东省气象部门打破常规、准确预警,启动预案,通过媒体和"公共事件预警信息发布平台",及时传播权威的公共预警信息,为安定民心、稳定社会、减少灾害起到积极作用。灾后反思发现,山区冰灾的监测、灾害的评估、公共信息发布等的能力和规范均亟待加强。

我国低温雨雪冰冻灾害遥感监测评估技术——研究与应用

针对2008年初发生在我国南方大部分地区的"低温雨雪冰冻灾害",通过典型案例分析,总结了利用微波和光学遥感数据开展冰雪监测、交通拥堵状况监测评估、雪水当量时空变化监测、地表温度反演与农业受灾评估等技术方法,介绍了灾害应急阶段空间信息产品的服务情况。提出对交通运输、能源供应和电力通信等生命线状况的评估,将是今后灾害遥感业务重要的研究和应用方向。最后从数据资源、复杂灾害背景环境下灾害遥感和卫星等资源综合应用三个方面,讨论了当前灾害遥感领域研究的不足及发展方向,指出了建立基于空间信息技术的灾害监测、预警、评估与服务体系的迫切性。

低温雨雪冰冻灾害对我国电网损毁性影响概述

为提高电网抵御低温雨雪冰冻灾害的能力,回顾我国发生低温雨雪冰冻灾害的主要历史事件,总结了该型灾害的时空分布特点及对我国电网损毁的特点。对比分析冰灾和拉尼娜事件的时间对应关系,认为拉尼娜事件可作为预测冰雪灾害的一个重要因素。结合2008年初冰灾对电网损毁影响的统计结果,分析了电网受损的原因和电网防冰灾设计标准,探讨了我国电网防冰灾策略和技术措施,建议从多方面采取措施以提高我国电网抗冰灾能力,如骨干网架差异化设计、电网防冰灾设计标准优化调整、覆冰调查及冰区图修订完善、线路走廊规划及现场勘测、严重覆冰地段的线路改造等。

湖南省历史罕见的一次低温雨雪冰冻灾害天气分析

在欧亚大陆中高纬度稳定维持阻塞形势的环流背景下,2008年1月10日—2月2日中国南方地区连续经历了4次历史罕见的大范围低温雨雪冰冻天气过程。应用多种常规、非常规观测资料及NCEP再分析资料,在对该过程的大尺度环流及水汽输送特征进行诊断分析的基础上,细致分析了受灾最为严重的湖南省冰冻分布地域特征、多种气象因子及特殊地形对冰冻强度的影响,并对造成降水性质差异及强冰冻的成因进行了探讨。结果表明:中高纬阻塞高压、西太平洋副高及南支槽是造成此次持续性雨雪天气的主要影响系统,持续而强盛的水汽输送对雨雪冰冻的强度和范围起重要作用;冰冻形成与增长是多种气象因子综合影响的结果。地面日平均温度、700hPa风向风速、逆温强度及冷垫厚度对冰冻强度预报有很好的指示意义。当冰冻形成条件具备后,融化层及冷垫越深厚、地面日平均气温越低则冰冻发展越显著。若700hPa维持强盛的西南急流、850hPa持续偏东北风时,最有助于逆温加强,冷垫增厚。强冰冻的预报着眼点应关注700hPa附近的剧烈增温、增湿及850hPa以下的强降温;近地面层丰富的过冷水滴和叠置于深厚冷气层之上的暖性"逆温层"的建立和维持是大范围强冰冻天气产生的一个重要原因;此外,湖南特殊的地理位置及复杂的地形地貌特征对冰冻的持续和发展有较大影响。

2013年冬季广东罕见持续暴雨过程特点及成因

利用常规气象观测站、区域自动站资料和NCEP/NCAR客观分析资料等,对2013年12月13—17日广东出现的持续时间长、影响范围广和累计雨量大的罕见暴雨过程特征及成因进行了分析;对比分析了此过程与2008年年初持续低温雨雪冰冻过程形成的异同条件。结果表明:500hPa上在青藏高原附近建立"北脊南槽"的环流形势,促使北方冷空气沿脊前东移南下和来自南海、孟加拉湾沿南支槽前向东向北推进的暖湿气流在广东持续交绥,并在局地形成异常经向垂直环流,为持续性暴雨提供有利的环流背景条件;广东位于200hPa高空槽前部,处于高空急流入口区南侧的辐散、中低层辐合的区域中,也十分利于中低层水汽辐合抬升、凝结而产生暴雨。同2008年初持续低温雨雪冰冻过程相比较,这两次过程均发生在相似的"北脊南槽"形势下,但本次过程槽脊经向度大、南支槽位置偏南、降雨强度大;而2008年初过程则雨雪冰冻影响范围广和持续时间长;两过程虽同是在冬季低温背景下发生,而本次过程没有像2008年初过程那样在中层建立一强逆温层和低层形成一过冷却层,因而降水相态以雨为主,2008年初过程则以降雪冰冻(冻雨)天气为主。

2008年1月我国南方冻雨过程的热力异常及其形成原因

利用中国604个地面台站的气象观测资料和NCEP 2.5°×2.5°再分析各等压面温度和环流场资料,从地面和大气垂直热力结构配置及其气候异常的角度出发,诊断分析了2008年1月我国南方雨雪冰冻过程的形成。结果表明,冻雨受灾的核心区域约为108°～113°E和25°～28°N范围,在该区域内2008年1月平均地面气温<0℃,相对于常年明显偏低4～6℃,有利于冻雨的形成。同时,冻雨的形成还与大气垂直热力结构密切相关,一方面,由于在850～400hPa之间南方暖湿气流的不断输送,使得850～600hPa之间的平均大气温度明显偏暖,平均气温>0℃,有利于形成降雨;另一方面,在1 000～850hPa之间受北风气流控制,大量的冷空气有利于地面维持持续的低温,导致雨水到达地面后形成冻雨。从年际气候异常的角度来看,2008年1月高层表现出异常强劲的南风,温度较常年明显偏高,低层的北风也强于往年,温度较常年偏低,导致了2008年出现近几十年来少有的雨雪冰冻灾害事件。

中国南方雨雪冰冻异常天气原因的分析

2008年1月我国南方发生了罕见的持续严重雨雪冰冻灾害,对于这次小概率极端天气气候事件的初步分析表明,虽然这个冬季在赤道东太平洋存在明显的La Nia事件,但2008年1月无论是我国的异常降水场和温度场,还是亚洲和西太平洋地区的大气环流异常场都与历史上11个La Nia事件盛期1月的合成场有显著的差别,因此La Nia事件不是造成持续雨雪冰冻天气的直接罪魁祸首。进一步的分析发现这次持续严重雨雪冰冻天气的发生与多个大气环流系统的异常有关,而且更为重要的是它们的异常形成了某种形式的配合,我们称其为组合性异常。其中,乌拉尔山阻塞高压和贝加尔湖-巴尔喀什湖的横槽,为不断有冷空气从西路向南爆发提供了条件;东亚和日本地区的高度正异常使得北方冷空气的势力不是很强,适于锋面在我国南岭及其以北地区较长时间停留,为持续降水确立了背景;西太平洋副高偏强和偏西也对冷空气的向南推进起了阻挡作用;印缅槽的持续偏强和西太平洋副高的偏强一起使暖湿空气源源不断地输送到华南地区,有利持续降水的发生;持续的冷空气活动和持续的降水,导致持续的低温,为冰冻创造了条件。可以认为,大气环流的组合性异常是造成持续雨雪冰冻天气的直接原因。

极涡、阻塞高压和西伯利亚高压在极端低温事件中的组合性异常特征

选择2008年低温雨雪冰冻灾害和2016年"霸王级"寒潮,利用NCEP/NCAR再分析资料和地面台站资料,采用西伯利亚高压指数、平流层极涡指数与二维阻塞高压指数,分析了两次极端低温过程期间西伯利亚高压、阻塞高压与平流层极涡的组合性异常特征.结果表明,与1970-2005年的气候平均态相比, 2008年西伯利亚高压偏强8.7 hPa,阻塞高压频率偏高50%,极涡偏强190 gpm;2016年西伯利亚高压偏强16.8 hPa,阻塞高压频率偏高约60%,极涡偏强约296 gpm,说明2016年寒潮过程中3种大尺度天气系统的异常比2008年更显著.分析两次极端低温过程中3种大尺度系统的组合性异常特征,发现与1970-2005年气候平均态相比, 2016年寒潮过程期间极涡偏强,北极高空有较强冷空气,北极地表爆发性增温与中高纬阻塞高压的发展,使大量极寒冷的空气在西伯利亚地区积聚,在高空气流的引导下向中国爆发,使中国大部分地区气温短时间内急剧下降; 2008年平流层极涡能量下传,使得阻塞高压长期维持,西伯利亚高压主体也长时间维持,小股冷空气不断东移南下,使中国南部地区维持长时间低温,并与来自南方的暖湿气流交汇,形成长时间的雨雪冰冻天气.

广西地质灾害特征及其形成机理——极端低温天气条件的影响

2008年初广西遭受了五十年一遇罕见的持续低温雨雪冰冻天气过程。在大量现场调查的基础上,对广西低温雨雪冰冻天气过程中以及冰雪融化期间发生的地质灾害类型、特征、灾害的时空分布以及形成机理进行研究。研究表明:(1)灾害类型以崩塌为主,其次为滑坡、地面塌陷和地裂缝;(2)地质灾害规模以小型为主,不同的灾害类型分布区域性强,持续低温雨雪冰冻天气过程不仅激活了一些已存在的灾害隐患点,而且产生了大量新的地质灾害点和隐患点;(3)低温雨雪冰冻天气过程与地质灾害的时空分布总体上是一致的;(4)广西脆弱的地质环境与数十年一遇的天气过程二者叠加作用,导致了各类地质灾害的频发,其中低温雨雪冰冻天气过程是诱发地质灾害的主要因素。

大气环流系统组合性异常与极端天气气候事件发生

根据2008年1月我国南方发生的持续严重雨雪冰冻灾害、1998年长江流域的特大洪涝灾害和2009/2010年冬季云南的极端干旱灾害的分析结果,再次强调指出,对于一些小概率的极端天气气候事件的发生,大气环流系统的组合性异常起着极其重要的作用。对于2008年的严重雨雪冰冻灾害的发生,多个大气环流系统的组合性异常包括:乌拉尔山阻塞高压和贝加尔湖-巴尔喀什湖的横槽,这为不断有冷空气从西路向南爆发提供了条件;东亚和日本地区的高度正异常使得北方冷空气的势力不是很强,适于锋面在我国南岭及其以北地区较长时间停留,为持续降水确立了背景;西太平洋副高偏强和偏西也对冷空气的向南推进起了阻挡作用;印-缅槽的持续偏强和西太平洋副高的偏强共同使暖湿空气源源不断地输送到华南地区,有利持续降水的发生,为冰冻造成了条件。对于1998年夏季长江流域的特大洪涝的发生,多个环流系统的异常包括:夏季西南季风涌的活动,西太平洋副热带高压活动,北方冷空气活动和青藏高原对流系统东传的共同作用。对于2009/2010年冬季云南的极端干旱灾害的发生,多个环流系统的异常包括:对流层高层中东地区副热带西风急流减弱,影响Rossby波的活动,不利于青藏高原-孟加拉湾槽的建立;西太平洋副热带高压偏强、位置略为偏南,对低层水汽输入云南起到抑制作用;NAO的负异常所导致的遥相关波列异常,使得东亚北方冷空气活动偏东,不易到达云南地区,还使得南支槽偏弱,暖湿气流也不易到达云南地区。ENSO虽然对中国天气气候变化有相当重要的影响,但并非每次异常天气气候事件的发生都是它的直接影响。对于ENSO影响必须具体分析,才能决定它在异常事件、特别是极端天气气候事件中的确切作用。

2008年初广东罕见低温雨雪冰冻天气的成因初探

利用常规气象观测资料、NCEP/NCAR再分析资料,以及国家气候中心的海温监测资料等,初步分析2008年初我国南方持续低温雨雪冰冻天气过程的成因的结果表明,此次罕见天气过程是在近年来最严重的一次"拉尼娜"事件背景下发生的,与欧亚地区持续大气环流异常密切相关。在"北脊南槽"和西太平洋副高偏北偏强的形势下,北方冷空气不断从青藏高原东北侧南下,同时孟加拉湾和南海地区源源不断的水汽往北到东北方向输送,冷暖气流在我国南方地区频繁交汇,使对流层中低层形成逆温层和局地经向环流产生异常,造成了持续低温雨雪冰冻过程。

南方雨雪冰冻灾害过程的冻雨天气及积雪监测

2008年初,我国南方出现了罕见的大范围低温雨雪冰冻天气灾害。在整理灾害过程期间南方地区冻雨天气探空曲线后,发现我国东部低海拔地区冻雨天气的发生机制与高海拔的贵州中西部冻雨天气的发生机制有所不同。我国南方地区由于处于低纬度地区,地面积雪多为湿雪、薄雪。雪内少量液态水就能导致微波亮温值急剧上升,大大改变雪层观测辐射信号。利用南方地区积雪冻融变化时微波亮温昼夜之间的差异变化,使用被动微波数据(SSM/I)建立了一种针对低纬度南方地区积雪监测的补充方法,从而可以获得更加完整的低纬度地区积雪覆盖图像。

上海地区低温、雨雪、冰冻灾害的风险区划

首先根据1960—2008年上海地区11个气象站11月—次年4月的气象资料制定了上海市低温、雨雪、冰冻灾害过程的综合评估指标,接着依据自然灾害风险分析的原理和上海地区各区县的社会经济资料,运用地理信息系统技术(GIS)和加权综合评价法,进行了上海市低温、雨雪、冰冻灾害的致灾因子危险性、孕灾环境敏感性、承灾体易损性和抗灾能力分析和区划,在此基础上对上海市低温、雨雪、冰冻灾害进行了风险区划,将上海市低温、雨雪、冰冻灾害划分为高风险区(嘉定区)、次高风险区(崇明县、中心城区、宝山区、闵行区和青浦区)、中等风险区(松江区、金山区)和低风险区(浦东新区、南汇区、奉贤区)。为有关部门灾害管理和制定减灾决策提供参考依据。

2009年初湖北省持续雨雪过程分析

利用常规天气图和数值预报产品资料,采取天气学和波谱方法,分析了2009年2月13日至3月4日湖北持续雨雪过程的环流形势及能量谱特征,并与2008年1月10日至2月1日湖北罕见持续低温雨雪冰冻过程进行对比。结果表明:两次持续雨雪过程具有基本相同的长波系统背景场条件和地面冷空气影响路径;对流层850—700 hPa存在逆温层,后一过程的逆温层维持时间更长、强度更大且无中断;两次雨雪过程的温度分布和强度差异明显,后者气温异常偏低,冰冻现象严重;两次雨雪天气期间,中高纬、中低纬地区的能量谱强度、输送和转换变化明显,且与天气系统的变化相对应。

2008年广西严重低温雨雪冰冻天气过程分析

利用T213、ECMW F数值预报资料和MICAPS提供的常规观测资料,对这次极端天气事件成因进行分析,表明造成这次长时间低温雨雪冰冻天气的主要原因有:(1)北半球东亚倒Ω流型使大气环流长时间稳定,使北支、南支锋区偏南,极地冷空气不断补充南下影响到江南、华南,华南静止锋在沿海长时间维持,锋区强度大;(2)南支槽活跃,西南暖湿气流持续向我国南方输送,冷暖空气在华南上空交汇,导致广西出现长时间的降水;(3)逆温层维持时间长,长时间的降水普遍以小雨为主,容易形成过冷水滴,雨淞范围从贵州、湖南南扩至广西北部,造成道路结冰、电线积冰等次生灾害,灾情严重。

2008年初罕见低温雨雪天气对柑桔的影响及补救措施

分析了桂林市2008年1月13日～2月20日期间的罕见低温雨雪天气过程的特点、对柑桔生产造成的影响，并提出了灾后恢复生产补救及防御对策。

2008年广西罕见低温雨雪冰冻天气成因及数值预报产品性能分析

通过对2008年初影响广西的罕见低温雨雪冰冻天气的环流演变情况、环流异常特征、数值预报产品预报能力的分析,得出此次低温雨雪冰冻天气的主要成因是:500hPa欧亚地区环流形势异常稳定、地面冷空气堆积明显,冷高压中心异常偏强、850hPa锋区强盛、华南中低层逆温明显。数值预报产品对此次低温雨雪冰冻天气过程大部时次的预报较为准确,但部分时段、个别要素预报仍存在较大误差,使用应注意。

2008年初低温雨雪天气特征分析

2008年1月中旬～2月初,湖北荆州市经历了一次历史罕见的持续低温降雪天气过程,通过对这次的低温雨雪过程的天气特征、物理量场和多普勒雷达回波分析,期望为今后的预报中对降雪预报提供一定参考。分析表明,旺盛的西南急流,强的垂直风切变,高层辐散与低层辐合的配置,提供了降雪区的上升运动与水汽的辐合;强冷空气维持,逆温层结构决定了降水的性质,而中高纬度稳定的阻塞形势和中低纬度平直环流和南支多波动,使雨雪天气持续。