滇中及以东地区一次强降雪天气过程诊断分析

2022年2月19至23日,滇中及以东地区出现强降温降雪天气,其中曲靖出现了中到大雪局部暴雪或大暴雪。利用常规观测资料、物理量场、卫星云图等数据对此次天气过程进行诊断分析。结果表明:南支槽与昆明准静止锋(冷锋)是此次强降雪天气的主要影响系统;西南气流加强、水汽通量加大以及低层水汽辐合、高层辐散为此次降雪天气过程提供了较好的水汽条件;强烈的上升运动为降雪提供了必要的动力扰动;700 hPa上-4℃等温线和地温低于0℃的温度线与雪线位置相对应;卫星云图清晰的反映了南支槽与昆明准静止锋(冷锋)的移动、交汇和发展;多普勒雷达图上也进一步证实了不断补充加强的冷空气在此次降雪过程中的重要性。此次分析从天气系统、物理量场、卫星云图和雷达回波等各个维度进行,得出了滇中及以东地区出现降雪天气的指标,对以后降雪天气的预报具有明确的指示作用。

滇西北横断山脉一次持续强降水过程特征及成因分析

【目的】分析滇西北横断山脉2020年5月24—27日持续性强降水天气过程特征和成因。【方法】利用ERA5再分析资料和怒江州气象观测站雨量数据,基于HYSPLIT模式及天气学诊断分析。【结果】(1)中高纬环流的调整使南支槽稳定在青藏高原南部,上游风速增大使中高层形成西风急流,低层西南气流辐合,93~98°E、26~28°E区域维持>20 m·s^(-1)的纬向风且扩大东移;(2)贡山站过程累积雨量历史排行第二,暴雨持续日数达历年最高,具有一定的极端性。最大小时雨量9.9 mm,长时间降水的维持是引起此次过程的重要条件;(3)过程期间大气低层强辐合、中高层强辐散,抽吸作用明显,99°E区域低层强幅合中层强辐散中心与强降水落区相对应,中高层上升气流加强时期与降水集中时段对应较好,物理量的变化对降水趋势变化有指示意义;(4)低层水汽辐合强且向中高层输送,大于90%的相对湿度伸展至高层。水汽主要来源于孟加拉湾及阿拉伯海,部分水汽来自喇叭口地形作用及天气系统。【结论】加深对此类天气过程的了解和认识,为开展预报预警服务提供参考。

西风带南支槽对云南天气的影响

利用1980-2008年近30年逐日地面、高空观测资料,统计了影响云南的西风带南支槽个例,并分析了南支槽的时空分布和对云南降水的影响。结果表明,影响云南的南支槽平均每年出现18.76次,11月-次年5月平均每月出现次数相当(6-10月西风带北撤,转换为孟加拉湾槽);约5.88%的南支槽过程对云南产生大到暴雨天气,54.83%的南支槽产生小到中雨,另有17.28%的南支槽产生冰雹天气过程。南支槽的进退与西风带环流形势、副热带高压位置和高原大地形等关系密切,南支槽位置、水汽输送、湿度锋区、低空急流和冷空气强弱等条件的不同决定了降水的强弱或是否有强对流天气出现。

2009-2013年中国西南地区连续干旱的成因分析

2009年以来,中国西南地区连续4年秋、冬、春季出现严重干旱,持续时间长、影响范围大、干旱程度重,给旱区农林业生产和人民生活带来严重影响,造成巨大的经济损失。本文利用多种资料从大尺度大气环流、水汽输送、太平洋及印度洋海温、平流层极涡等方面分析了此次连续干旱的原因。结果表明:南支槽强度偏弱、孟加拉湾水汽输送偏少以及弱极涡背景下,异常波活动造成的AO负异常引起的冷空气路径偏东是这4年持续干旱的共同特点。热带海表温度的异常变化对西南地区干旱的影响也不容忽视,主要表现在对孟加拉湾和南海水汽输送的阻碍上。La Nina事件中,热带印度洋冬、春季海表温度的异常变化对干旱影响更为突出。冬、春季平流层和对流层的动力耦合作用结果使得AO位相发生变化,其中异常负位相的强度及持续时间对这4年西南地区秋、冬、春连旱的影响显著。

2011年1月湖南罕见持续性暴雪天气成因分析

应用常规观测资料和NCEP再分析资料,对2011年1月湖南发生的罕见大范围持续性暴雪天气过程进行了详细分析。结果表明:乌拉尔山阻塞高压和孟加拉湾南支槽稳定维持,"南低北高"环流形势有利于冷暖气流在长江中下游地区一带汇合,是持续性暴雪发生的大尺度环流背景;700 hPa西南急流的建立和加强为暴雪区带来源源不断的水汽供应和不稳定能量,持续而强盛的水汽输送和水汽辐合对暴雪维持和加强至关重要;青藏高原有两次明显的正涡度向东传播至我国东部地区,正涡度东传有利于垂直上升运动维持和加强;暴雪期间湖南上空维持较强的锋生区,准静止锋稳定少动,锋区强度逐渐增强,其最强阶段与暴雪最强阶段一致,而高空急流和锋面的耦合加强了湖南区域的上升运动,是暴雪天气持续的主要原因;锋前干冷空气在对流层中层形成的干层加强了暴雪过程的对流性不稳定,而锋后干冷空气作为"冷垫"锲入暖湿气流下方,促进锋生和暖湿空气的抬升和凝结,是不稳定能量释放的触发机制。

2010年秋冬季西南地区严重干旱与南支槽关系分析

利用1951～2009年西南地区24个站点逐月降水资料以及NCEP/NCAR再分析资料,分析了2009/2010年冬季我国西南地区严重干旱的演变特征,并使用SVD、小波分析和合成分析揭示了南支槽与我国西南地区冬季严重干旱的关系。结果表明:2009/2010年西南地区冬季严重干旱从秋季10月份云南省开始出现大范围干旱为征兆,11～2月逐步发展到西南三省,3月减弱。从秋季10月到次年2月的降水持续偏少,加重了此次旱情。2009/2010年冬季西南地区严重干旱的开始、发展和减弱与同期500hPa南支槽活动及整层水汽输送有着密切的关系。我国西南地区11～3月降水和前期11月南支槽指数在10～12年周期变化上存在显著的反相关系,前期11月南支槽区负距平,南支槽指数偏弱,南支槽加深,水汽输送充足,西南地区降水偏多;反之,前期11月南支槽区正距平,南支槽指数偏强,南支槽变浅,水汽条件不足,西南地区降水偏少。SVD分析表明,高度场第一模态同性相关场的关键区在青藏高原南侧孟加拉湾地区,反映了南支槽强弱变化信息,第一模态的这对空间分布型表明18～20°N,84～92°E范围11～3月500hPa高度场异常偏低时,同期我国西南地区降水偏多;高度场第二模态同性相关场的关键区在22°N以南区域,反映了西风强弱变化信息。第二模态的这对空间分布性表明70～110°E之间22°N以南区域11～3月500hPa高度场异常偏低时,同期我国西南地区降水偏少。11～3月关键区500hPa高度场与我国西南地区同期降水在时空场上都有着很好的同步关系,并且前期500hPa高度场是我国西南地区11～3月旱涝情况的一种预测信号。

西北涡东移的大尺度环流特征分析

利用气候预报系统再分析资料1980-2010年5月的数据,分析了东移西北涡的环流形势.结果表明,在西北涡东移过程中,东亚大槽和南支槽共同起作用.槽尾或槽后脊前产生的迴流东风提供了冷空气,起激发作用;南支槽前的西南气流向北输送水汽和热量,冷暖气流汇合,出现较大的温度梯度,导致低涡移动.受北极涛动影响,西伯利亚高压及东亚大槽的强度变化存在超前(滞后)的相关,即北极涛动负位相时,西伯利亚高压的加强早于东亚大槽的发展.对东亚大槽与南支槽之间的相关性分析显示,东亚大槽的发展早于南支槽的发展.

Ningaloo Nino/Nina与华南冬季降水异常的联系

利用1979—2017年逐月平均的NOAA ERSST V3b海表温度资料、CN05.1降水资料以及NCEP/NCAR大气再分析资料,分析了Ningaloo Nino/Nina的基本特征及其与华南冬季降水异常的联系。结果表明,Ningaloo Nino/Nina是副热带东印度洋海温异常EOF第一模态,具有明显的年际变化特征和季节锁相特性。在扣除El Nino/La Nina的影响后,Ningaloo Nino/Nina与华南冬季降水异常存在着密切的联系,即Ningaloo Nino(Nina)年时,华南地区冬季降水增多(减少)。这种影响的可能机制是:Ningaloo Nino/Nina通过影响南支槽的强度变化进而影响华南冬季降水异常。Ningaloo Nino年冬季,澳大利亚西侧海表温度升高,对流增强,使南半球80°~100°E附近的Hadley环流上升支增强,造成经向环流异常,北半球低纬度地区形成一个异常的反环流圈,导致南支槽的增强。南支槽的强度与华南冬季降水呈正相关关系,南支槽强度偏强时,活跃的扰动向下游传播,槽前盛行的西南气流使得充足的水汽自孟加拉湾由西南向东北方向输入,为华南冬季降水偏多提供了条件,Ningaloo Nina年份的情形则与之相反。

桂西2008年前汛期一次典型大范围暴雨天气过程分析

采用常规气象资料和NCEP再分析资料,对桂西2008年5月29~30日一次大范围暴雨天气过程进行分析。结果发现,活跃的西南季风给桂西上空输送水汽和不稳定能量,是此次暴雨发生的突出特点;南支槽的东移、850hpa切变线南压、地面冷空气南下是暴雨产生的直接影响系统;水汽通量散度表示的水汽辐合区与暴雨中心较为对应,散度场、垂直速度场的相互配置,使暴雨系统加强,K指数、SI指数对暴雨发生有一定指示意义。

2018/2019年冬季浙江罕见持续阴雨天气的环流异常与海温强迫

利用NCEP/NCAR全球再分析资料、地面观测资料和自动站降水资料,分析了2018/2019年冬季浙江罕见连续阴雨寡照天气过程中冬季风环流和南支槽等环流异常,并从西风带波动、海温强迫等方面研究了局地环流异常的成因。结果表明:2018/2019年冬季连阴雨事件中雨日、日照破历史记录,雨量较常年同期明显偏多。主要的环流异常为西北太平洋异常反气旋(WNPAC)明显偏北,同时阿留申低压和西伯利亚高压亦偏北,东亚地区40°N以南有强的偏南风异常,冬季风偏弱;南支槽较常年偏强,保证了浙江上空有持续的水汽和扰动输送。对流层中层存在沿欧洲向东亚—西太平洋传播的波动能量,波能在东亚地区一直向南传播至20°N以南,可能导致WNPAC明显北抬和南支槽加强。ENSO是WNPAC的重要强迫源,ENSO暖位相使得海洋性大陆出现异常对流冷却,而浙江上空对流加强,ENSO对南支槽活动强度亦有明显的制约作用。中国近海海温偏高是WNPAC和阿留申低压明显偏北的重要影响因素。2018/2019年冬季局地环流异常可能由ENSO和中国近海海温协同强迫所致。

2011年3月云南连续两次强倒春寒天气过程对比分析

利用常规气象观测资料和NCEP 1°×1°6 h再分析资料,对2011年3月中、下旬云南两次强倒春寒天气过程(分别简称过程Ⅰ和过程Ⅱ)进行对比分析。结果表明,两次过程的影响系统不同,其造成的地面降温原因不同;垂直上升运动的厚度和强度不同,雨雪的强度和范围大小有明显差别。中低层水汽通量的增加和水汽辐合是云南大范围强降雪的必备条件,而降水对水汽通量和水汽辐合强度的要求低于降雪。过程Ⅰ水汽辐合发展高度高于过程Ⅱ,其无论降水还是降雪的强度和范围均超过过程Ⅱ。能量锋区附近不稳定能量水平梯度越大,能量积聚越多,其触发后强烈释放,带来的天气现象也越剧烈。倒春寒发生前,过程Ⅱ云南省的位势不稳定强于过程Ⅰ;倒春寒爆发后,过程Ⅱ的雷暴范围大于过程Ⅰ。低层露点锋抬升作用可触发中层强不稳定能量释放,等露点温度(Td)线分布区域对降雨(雪)及雷暴分布具有一定的指示意义。

滇西南一次超级单体持续降雹过程分析

利用多普勒天气雷达3830/CC和分辨率为1°×1°的NCEP再分析资料,对一次南支槽影响滇西南超级单体雹暴过程进行分析.结果表明:2 h以上深厚持久中气旋、低层辐合高层辐散和和风速随高度增加等中尺度径向风场结构利于低层暖湿空气辐合进入云体和倾斜旋转上升,形成低层弱回波区(Weak Echo Region,WER)、钩状回波和中高层回波悬垂,北侧冷平流入侵形成“V”型槽口,保障超级单体雹暴持续4 h以上,冰雹粒子强烈散射作用形成旁瓣回波.径向风辐合增强并扩展至8 km高度,回波强度、顶高、50 dBz回波高度、−20℃层回波强度、垂直累积液态水含量(Vertically Integrated Liquid,VIL)等参量波动增大,尤其中气旋非常利于超级单体发展和冰雹粒子生长,在中气旋到达强盛阶段(旋转速度≥10 m·s^(−1))26 min内5个特征参量先后出现最大值.南支槽前中层西南气流的汇合提供水汽条件,中低层强垂直风切变提供抬升动力条件,近地层中尺度辐合线创造对流触发条件,低层温湿度锋区提供对流不稳定,而上冷下暖及低层湿度适中、中层高湿、高层干的垂直结构加剧对流不稳定,产生足够上升气流,形成上升气流与下沉气流共存的垂直环流系统,导致超级单体雹暴持续发展并在近地层中尺度辐合线和温湿度锋区附近降雹.

印度双低涡对青藏高原西部一次典型暴雪过程的影响

利用地面气象观测数据、欧洲中期天气预报中心ERA5再分析资料和FY-4A卫星云顶亮温数据,对2021年10月18—19日青藏高原西部暴雪过程进行综合分析,研究印度北部低涡对强降雪天气的贡献。结果表明:本次强降雪过程在南支槽东移和印度低涡异常活跃的背景下产生,南支槽前高空急流和印度北部东西向两个低涡为高原西部强降雪提供了有利的环流背景;降雪期间,印度北部至喜马拉雅山脉以南地区东南风低空急流大爆发,建立了一条由孟加拉湾向西输送的水汽通道,使得孟加拉湾水汽能够向西输送;生成于印度西北地区的对流层低涡系统一方面阻挡水汽继续向西输送,有利于孟加拉湾的水汽在低涡东部聚集,另一方面增强低涡东部偏南气流与高原大地形之间的强迫作用,使得大量水汽能够源源不断地从对流层低层沿高原南坡陡峭地形向上爬升至高原,为强降雪天气提供充足水汽条件;高空位涡侵入是印度西北地区的低涡系统生成发展的重要原因。总的来看,印度北部的低涡系统在此次高原西部降雪天气中起了重要作用,在高原地区降雪预报业务中,有必要加强对低纬度地区对流层低层低涡系统的跟踪监测。

2013年12月中旬江西一次冬季暴雨过程诊断分析

利用常规观测资料和NCEP逐6 h的1°×1°再分析资料,对2013年12月15—17日江西冬季最强连续暴雨天气过程进行诊断分析。结果表明:1)暴雨过程是由于南支槽位于大陆高压和副热带高压之间,西风气流强度弱和副热带高压的阻挡作用导致槽移动缓慢,长时间滞留导致槽前西南气流沿低层锋区爬坡而形成的。2)冬季暴雨的产生与充沛的水汽输送、较强的辐合上升运动、较长的持续时间密切相关,且与700 h Pa高度层上的水汽、动力等条件联系更紧密。3)相比一般汛期暴雨过程,冬季暴雨过程中比湿、K指数等明显偏小,大气层结比汛期暴雨要稳定得多,但该次暴雨过程在垂直速度、散度、水汽输送条件非常接近汛期暴雨相关指标。

云南红河一次春季超级单体风暴强对流天气特征分析

利用地面气象观测资料、高空大气探测资料和物理量场、风云卫星云图等,对2020年3月24~25日云南红河发生的一次超级单独风暴强对流天气过程进行了研究,并利用C波段天气雷达探测资料对风暴云团的结构和对流风暴的发展过程进行了详细分析。研究发现,此次超级单体风暴天气过程是南支槽东移过程中,高层冷平流叠加在低层暖湿气流之上形成冷平流强迫,在地面辐合线附近受到哀牢山的地形抬升作用触发形成的。在风暴发展阶段,中高层以上升气流为主,低层有下沉气流,雷达反射率因子上指状回波和三体散射特征明显,有冰雹和短时强降雨产生;在风暴成熟阶段,下沉气流在风暴移动方向的前方,上升气流在风暴移动方向的后方,上升气流与下沉气流共存,中低层辐合高层辐散的结构特征十分明显;风向风速存在剧烈切变,雷达反射率因子上“钩”状回波结构特征明显并伴有回波悬垂和有界弱回波区,径向速度图上有与之对应的正负速度对,风暴云团后侧有“V”型槽口,地面出现了直径50 mm大冰雹和雷暴大风;在风暴减弱阶段,单体风暴以下沉气流为主,反射率因子最大值降低、强回波核面积缩小。

2次暴雪天气过程成因对比分析

通过2016年1月20-23日和1月31日-2月1日,江西2次暴雪天气过程的天气形势、物理量、红外云图、天气雷达产品,对暴雪天气系统的环流背景,以及暴雪不同阶段风场垂直结构等要素进行分析,结果表明:1月20-23日暴雪过程,是北极极涡、东北冷涡稳定维持,低纬地区的副热带高压呈东西带状,乌拉尔山阻高的崩溃,横槽旋转,冷空气分裂向南爆发;1月31日-2月1日暴雪过程,是横槽转竖冷空气西北路扩散南下,蒙古高压冷空气主体偏强,1 030 h Pa等压线和雨雪分界线有较好的相关性;温度层结应考察整个温度层结的情况,重点关注是否存在0℃以上的融化层;逆温层厚度增厚,这表明暖湿空气增强;降水期间以层状云回波为主,暖平流的维持及低层风场辐合的存在。850 h Pa东北风是形成降雪较为有利的形势,风廓线雷达资料在短时临近预报中有重要意义。

普洱市冬季低温冷害天气过程研究

利用常规地面、高空观测资料,灾情信息以及NCEP/NCAR、ECMWF再分析资料,对1999—2020年共22 a发生在普洱市的10次低温冷害天气过程进行分析,结果表明:(1)普洱市低温冷害天气过程可分为3类,不同类型高低层环流形势差异显著。(2)Ⅰ型以低温雨雪灾害为主,受南支槽和冷空气共同影响;期间欧亚中高纬度500 hPa呈现为一槽一脊模态,东亚大槽由横转竖形成阶梯槽,并伴有南支槽稳定维持。(3)Ⅱ型过程开始至最强阶段主要形成低温雨雪灾害,最强至趋于结束阶段发生霜冻;期间欧亚中高纬度500 hPa形势表现为两槽一脊模态,东亚大槽偏浅,南支槽为快速东移型。(4)Ⅲ型主要以低温霜冻灾害为主,无南支槽配合;期间欧亚中高纬度500 hPa形势表现为两槽一脊模态,高压脊较强利于脊前西北气流下沉。(5)冷空气活动是3类低温冷害天气过程的共同特征,其差异主要表现在有无南支槽系统的配合;此外,普洱市上空850 hPa出现持续东北风、温度<8℃,可以作为低温冷害,包括低温雨雪或低温霜冻产生的重要指标。

冬季华南降水年际变化的环流特征及对前期海面温度异常响应

利用我国160站降水观测资料、NCEP/NCAR再分析资料以及英国哈德莱中心的海表面温度资料,分析了华南冬季(12月至次年2月)降水年际变化的大气环流特征以及对前期海面温度(Sea Surface Temperature,SST)异常的响应。结果表明,东亚高空急流异常偏南(偏北),东亚大槽减弱(增强),天气瞬变扰动和南支槽加强(减弱),来自孟加拉湾和南海的西南风在华南形成异常辐合(辐散),从而有利于该地区降水异常偏多(偏少)。ENSO型SST异常不能完全解释华南降水异常年南支槽和低层环流特征,进一步研究表明,导致华南降水异常的南支槽和低层风场变化与热带印度洋和赤道西太平洋SST异常关系更为密切。由前期热带印度洋和赤道西太平洋构建的SST指数和华南冬季降水相关达到0.44,两者相关系数在SST指数超前1个月时达到最大,对华南冬季降水具有一定潜在预报意义。

冬季一次南支槽活动对川南城市群空气重污染过程影响研究

针对四川盆地大气污染防治工作的需要,应用2016年12月26日至2017年1月11日川南城市群(宜宾、自贡、泸州、内江、乐山)大气污染物浓度观测数据和气象数据,采用数理统计和污染天气诊断分析等方法,分析了这次川南城市群跨年度空气重污染过程的污染变化特征及其气象成因。结果表明:南支槽加强并引导其槽前西南干暖气流北上,致使当地低层大气增温,形成低空等温或逆温层,限制当地大气污染物扩散,是助长此重污染过程形成的主要天气系统。川南城市群低空的风向辐合,以及高相对湿度(未形成降水)所产生的吸湿增长效应,与低空等温或逆温配合,促使此次污染物浓度达到峰值(AQI为286)。南支槽减弱,随之原有等温或逆温层被破坏,逐渐减弱消失,低层风向辐合消失,川南城市群上空三维大气扩散能力增强,大气污染物浓度降低,最后降水的湿清除作用使当地污染物浓度快速降低,污染过程结束。本研究发现了有别于四川盆地西北部大气重污染的天气系统和相应气象成因,为深入认识川南城市群大气重污染气象成因及其防控提供了新的重要参考依据。

三次南支槽背景下西藏南部地区暴雪天气对比分析

选取西藏南部地区聂拉木站近5年来1月3次南支槽暴雪过程,利用常规气象资料和NECP再分析资料,对3次暴雪过程的环流场、水汽条件、热力条件、动力条件及定日站探空数据进行对比分析。结果表明:3次暴雪过程均在南支槽背景下发生,588线位置与南支槽维持时间相关;高低空急流配置上,发现暴雪区位于高低空辐合辐散区,是产生暴雪的有利动力条件,其强度与降雪强度相对应;降雪区上空有明显的水汽通量辐合,水汽通量大值区的演变与降雪过程有较好的对应关系;冷暖平流的交汇的存在为暴雪的形成提供了较好的热力条件;涡度场正值大值区与南支槽位置大致吻合,散度场垂直分布为槽前、槽后非对称性;对流层中低层垂直螺旋度正值与降雪强度相对应,地形的抬升是产生暴雪的主要原因;定日探空站点的风向、风速、逆温层及露点温度差变化对聂拉木暴雪有一定的指示作用。