石河子垦区沙漠边缘地带冰雹天气的天气背景及物理量场特征

本文利用新疆石河子垦区沙漠边缘地带2005-2015年冰雹天气的MICAPS常规资料、探空资料、地面资料等资料,对2005-2015年发生在石河子垦区沙漠边缘地带25次冰雹天气的天气背景、物理场参数进行统计分析,得出:(1)石河子垦区沙漠边缘地带冰雹天气的天气背景主要有乌拉尔山东部低槽型、横槽型、前倾槽型、过境槽型;(2)冰雹天气的物理量参数特征为:θ_(se)(850~500)≥1.2℃,T(850~500)≥30℃,K指数≥26℃,沙氏稳定度指数(SI)≤1.2℃,低层(850 hPa)到高层(200hPa)垂直风切变值≥1.3m·s~(-1)·km~(-1),春季0℃层高度为2700m,-20℃层高度为5 390 m,夏季0℃层高度为3 700 m,-20℃层高度为6 596 m,为石河子垦区沙漠边缘地带的冰雹天气的预警提供了依据。     

关中北部冰雹天气环境参量及雷达特征预警指标

为了提高当地冰雹预报预警及防御能力，利用地面气象观测资料、探空和双偏振雷达资料，分析2011—2020年关中北部的冰雹个例，总结冰雹天气环境发生的参量预报预警指标和雷达识别特征。结果表明：关中北部冰雹集中发生在5—8月，且6月和7月为高发时段；具有明显日变化特征，主要发生时段为14:00—18:00。暖季降雹的不稳定条件预警指标为K指数≥25.0℃，850 hPa和500 hPa的温差≥25.3℃，沙氏指数≤-1.1℃；能量条件预警指标为对流有效位能≥562 J/kg；水汽条件预警指标为500 hPa温度露点差≥9.0℃；垂直风切变预警指标为0～6 km深层风垂直切变≥7.3 m/s或0～3 km低层风垂直切变≥4.3 m/s；特殊层高度预警指标为0℃层和-20℃层高度分别为3.4～4.0 km和7.2～8.1 km。双偏振雷达识别特征预警指标为回波强度超过53 dBz，回波顶高超过10 km，回波悬垂高度超过1.8 km，且出现三体散射长钉，长钉长度超过5.2 km；速度场上低层有辐合，辐合强度超过10.5 m/s；垂直液态水含量VIL最大值高于15 kg/m²...     

T639数值预报产品对石河子垦区降水预报的检验

利用石河子垦区2017年(1~8月)大降水实况资料与预报场计算绝对误差和相关系数,对T639细网格数值模式产品的物理量场资料进行预报统计检验。结果表明:(1)T639细网格数值模式产品500 h Pa高度场、水汽场和动力场预报,对短期和中长期预报有一定的指导作用;(2)物理量场相关系数0.6的仅供预报参考,物理量场相关系数0.6的可作预报依据;(3)通过检验,预报时效近期比远期好,绝对误差随预报时效延长而增大,相关系数随预报时效延长而减小,24 h和48 h预报参考价值最大;(4)低层物理场预报一般比高层物理场预报绝对误差小,相关系数随预报时效延长而逐渐减小,对流层中低层850 hPa和700 hPa预报比500 hPa预报参考价值大。     

辽宁地区分级冰雹天气逐月物理参量特征与雷达回波分析

[目的]为了研究辽宁地区不同等级冰雹发生时的环境场特征，寻找致雹物理参量特征及雷达临近预警指标，[方法]利用辽宁地区2006-2015年常规地面气象观测资料、美国国家环境预报中心NCEP/FNL (1°×1°)以及辽宁省内新一代多普勒天气雷达资料，详细分析并归纳了辽宁地区降雹时间内的物理参数特征及雷达回波指标。[结果]结果表明：冰雹天气发生时水汽条件表现为整层大气可降水量随着冰雹等级增大而增大，850 hPa和500 hPa温度差在各等级之间不明显，均值大于24℃，0~6 km垂直风切变明显高于正常日。特征层高度在6、7月高于5、8、9月，红色级别特征层高度略低于其他级别。雷达特征表现为随着冰雹等级增大，回波中心强度、液态水含量及回波顶高都增加，[结论]其中液态水含量、回波顶高在红色冰雹发生时分别可以达到60 kg/m2和14 km，上述两项指标在短临预报预警中判别冰雹等级具有一定的指导意义。     

石河子垦区沙漠边缘地带冰雹天气的时空分布特征

本文使用1954—2015年新疆石河子垦区沙漠边缘地带8个团场近60年的人武部防雹作业记录资料、石河子地区灾害大典、石河子气象局炮台气象站和莫索湾气象站的冰雹记录资料进行了统计分析,得出:石河子垦区沙漠边缘地带20世纪70年代末至80年代和21世纪初为冰雹天气的高发期;5月第二侯、6月第五侯、7月第一侯、8月第一侯和第五侯为冰雹天气的高发时期;16~22时是冰雹天气发生的高峰时段,是当地人影防雹的主要预警时间段;降雹的概率和距离沙漠远近有一定的相关性。     

2013年山西5次典型强对流天气分析

为了更好地为农业生产预防冰雹、减少灾害损失提供有效的气象预报服务,本研究利用多种气象观测资料,对2013年5次典型强对流天气进行了综合分析。结果表明：（1）冰雹发生在高能、高湿以及较强抬升条件的有利天气背景下,大尺度强迫抬升、低层中尺度露点锋和地面辐合线是强对流天气的重要触发机制。（2）冰雹极易发生在午后SI明显减小,Ki指数、500 hPa与850 hPa温差以及CAPE明显增大,同时垂直风切变较大、0℃和-20℃层高度分别在600 hPa和400 hPa左右的情况下,湿度条件较好时会伴随短时强降水天气,强气流控制下常伴随雷暴大风。（3）冰雹常出现在对流云团成熟时、TBB等值线梯度最大值东南侧,且组合反射率因子强度＞55 dBZ的对流单体内。（4）地面温度异常变化、气压梯度较大、风向顺时针旋转及风速极值同时出现可视为强对流天气发生前的一种信号。     

广西一次强冰雹天气诊断和预警特征分析

为了提升冰雹天气的短时临近预报和预警服务水平,本研究利用常规观测资料、NCEP再分析资料以及多普勒雷达资料,对广西2013年一次强冰雹天气过程的环境条件和雷达回波结构特征进行分析。结果表明：500 hPa高原槽和南支槽、低层切变线以及地面冷锋是此次强对流天气的影响系统。高空槽前正涡度平流、0~6 km强垂直风切变、较强的大气层结不稳定度、0℃层和-20℃层高度都有利于大冰雹的产生,强对流风暴发生在水汽强辐合区中。产生大冰雹的对流风暴为典型的超级单体风暴,具有低层钩状回波、有界弱回波区、三体散射(TBSS)及持久深厚的中气旋等特征。显著的三体散射回波、60 dBz回波持续扩展到-20℃层高度以上、风暴顶强辐散这些判据可作为判别强冰雹的雷达特征指标。     

本溪冬半年降水相态的识别判据研究

利用本溪1981—2013年10月—次年4月降水资料,统计分析了近33年本溪冬半年不同降水相态的气候特征,得出本溪雨雪转换多发季节主要为3月和11月。利用2005—2013年10月—次年4月的探空资料和自动站数据,对近9年本溪冬半年不同相态降水过程的大气层结特征进行统计研究。结果表明：本溪冬半年出现雪时各层温度及地面温度均低于0℃;出现雨时0℃层高度在850~700 hPa之间;雨雪转换时0℃层高度在925 hPa附近,各层温度范围分别为：700 hPa的温度范围[-11℃,-7℃]、850 hPa的温度范围[-6.5℃,-1.5℃]、9250 hPa的温度范围[-3℃,1℃]、1000 hPa的温度范围[0℃,3℃],地面温度小于1000 hPa温度。本工作的结果除适用于本溪地区的相关预报业务以外,还可以对辽宁东部山区及吉林部分地区的降水相态预报提供较好的参考。     

南通地区强降雪和积雪深度预报研究

为了预防和减轻强降雪过程对设施农业和生产生活可能带来的不利影响,提高预报和服务水平,利用常规高空和地面资料、ECWMF 0.75°x 0.75°再分析资料,对南通地区1951年以来共19次区域性暴雪过程从影响系统、大气层积、动力和水汽条件等方面进行分析总结,并以2013年的区域性暴雪为例说明诊断分析和预报过程。结果显示：(1)南通属于北亚热带季风气候,雨或雨夹雪转暴雪过程占多数,判断降雪量要关注转为纯降雪以后的降水量,积雪深度还要注意地表温度的高低,因此必须同时考虑强冷空气南下和强盛暖湿气流北上的综合影响；(2)形成强降雪的天气系统主要包括南北两支西风槽、中低空切变、西南急流和低空冷垫,实例是典型区域性暴雪天气形势；(3)500～850 hPa高度至少有两层强盛的SW急流,强烈辐合上升主要发生在700 hPa及以上高度,为暴雪的形成提供了动力和水汽条件,850 hPa以下为冷垫,850～700 hPa存在逆温, 850 hPa气温小于等于-4 ℃、2 m气温小于等于3 ℃时降雨向降雪转变,地表温度接近零度后积雪增长明显；(4)南通地区24 h平均SLR,纯雪过程≥10,雨转雪过程＜10、东南部＜ 5,一般可通过850 hPa、2 m气温及地表温度对降水相态转换和SLR做出预判；(5)从历史强降雪中寻找天气形势相似过程,对比层结、动力和水汽条件,然后对相似过程实况进行缩放来推断降水量和积雪深度,也是一种可行的方法。     

热量资源变化对石河子垦区棉花产量的贡献

为探讨新疆石河子垦区热量资源变化对棉花产量的影响及关键期,收集石河子地区1961—2015年棉花单产、气温资料以及1988—2017 年棉花物候期监测等资料,运用多项式分离气候产量、气候倾向率、一元回归及相关系数等方法,研究不同时间段热量资源对棉花产量的贡献。结果表明：石河子垦区热量资源丰富增加趋势明显;≥10℃积温、棉花生产期≥0℃积温、稳定通过10℃初终日、播种出苗期和裂铃至停止生长≥0℃积温对棉花产量影响显著。≥10℃积温低于3350℃· d、棉花生产期≥0℃积温低于3650℃·d 棉花减产明显。播种出苗期和裂铃至停止生长期是棉花的热量关键期,对棉花产量的贡献分别为6.59%和5.95%。研究结果可为新疆石河子垦区棉花生产技术管理水平的提高提供理论参考。     

石河子垦区一次持续性强对流天气成因分析

利用常规资料、地面加密资料、FY-2C卫星及多普勒雷达等资料,对2013年6月10~14日石河子垦区傍晚时分的持续性的强对流天气过程的大尺度环境背景、物理量场进行分析和研究,结果表明:(1)这次持续性的强对流天气发生在西伯利亚冷涡的大尺度环流背景下,从冷涡底部不断分裂短波,是强对流天气的影响系统。(2)对流层低层850 h Pa有逆温层和强垂直风切变形成,有利于对流活动的发生。(3)石河子处于低层辐合、高层辐散的上升运动区。有利于对流不稳定能量释放,产生强对流。通过探讨造成石河子垦区强对流天气的中小尺度天气系统发生、发展的环境场条件,可提高对此类强对流天气发生发展的认识水平,为今后此类强对流天气预报提供参考依据。     

山西省2011年11月28-29日暴雪天气过程诊断分析

为了深入研究山西产生暴雪天气过程的环流背景、影响系统及在强降雪期间物理量场空间结构的有利配置,针对2011年11月28-29日山西区域性暴雪天气过程,从500 hPa环流背景、中低层影响系统的相互配置、fy-2c红外卫星云图的演变特征、物理量场（垂直速度、散度、相对湿度）的空间垂直剖面进行了综合分析。结果表明：该次暴雪天气过程是在500 hPa西风槽、700 hPa切变与850 hPa持续偏东风的共同作用下形成,700 hPa切变与fy-2c云图上云团的演变过程息息相关,尤其位相变化一致,构成了暴雪产生的直接影响系统,强烈的上升运动,深厚湿层、上散下合流畅配置构成了强降雪产生的有利条件。该次暴雪天气过程的综合分析研究,给出了今后暴雪预报具有指导性意义的参考信息。     

冰雹云的雷达回波结构特征分析

利用新一代多普勒天气雷达资料,通过对石河子垦区冰雹天气的雷达回波特征进行统计分析,研究了冰雹云和雷雨云的类型判别的雷达参数指标。(1)根据冰雹云降雹特征,统计出石河子垦区产生降雹最多的是多单体雹云,其次是单体雹云,强单体雹云最少。(2)30 dBz回波的形状、大小、强弱和面积变率是判识冰雹云的重要手段。通过计算30 dBz回波面积的单位时间面积的变化数值,可以较好地判识是否为雹云。(3)降雹的大小与回波强度、回波顶高度、强回波的范围成正比。垂直累积液态水含量最小值是否陡增,是判识冰雹云和雷雨云的重要方法。(4)各类雹云在初期和发展阶段,回波的各项特征参数均出现了明显的变化,回波强度、回波顶高、强中心高度、垂直累积液态水含量等均表现为跃增,出现逆风区,强度和范围会迅速增大,风向突变,这些特征是冰雹云类型分析的判别指标。     

山西中南部一次暴雪过程诊断分析

为了进一步分析山西中南部暴雪过程的形成原因,笔者利用常规和非常规气象观测与监测资料,针对2014年2月4—6日山西中南部暴雪天气过程,从高空、地面天气形势、中低层流型配置、雷达回波及物理量场的空间垂直剖面进行综合分析。结果显示：该次暴雪过程以500hPa西风槽、南支槽相继影响、地面倒槽前部东南气流的控制为背景。500hPa西风槽,700hPa西南急流与横切,850hPa东南急流为该次暴雪的中尺度有利配置。回波强度在15~30dBz,属连续均匀的稳定性降雪回波。物理量场的相对湿度在200hPa以下为大于80%的湿空气柱、对流层为一致的上升运动、高层辐散与低层辐合构成了有利于强降雪的环境条件。     

阜新地区暴雪预报方法研究

为了提高暴雪天气的预报水平和服务能力,为设施农业气象灾害监测预警提供参考,利用常规高空和地面资料、NCEP 1°×1°再分析资料,对1955—2013年59年的25次暴雪过程进行总结。结果表明：（1）阜新地区暴雪主要集中在10月—次年4月,其中3月的暴雪次数最多,其次为11月和4月;（2）暴雪的高空和地面天气系统清晰、明显和有规律,500 hPa高空图分为2脊1槽型和阶梯槽型,地面分别为华北气旋、蒙古气旋冷锋、江淮气旋或倒槽;（3）降水前建立的风速≥12 m/s的低空西南急流为暴雪的发生提供了动力和水汽条件;（4）选取对暴雪天气具有明显物理意义的Q-flux-div(850)、Q(850)、K、θse(500)、W(700)、Div(500~850)6个预报因子,建立了阜新地区暴雪预报方程,实现暴雪天气客观化预报。     

柳州强对流天气的气候特征及环流背景分析

为了解柳州市强对流天气的气候特征及其发生的大气环流背景,提高强对流天气的预报准确率和防灾减灾服务,利用广西柳州市各气象观测站1951年以来的常规观测资料以及2005年以来的中尺度自动气象站资料,运用统计分析方法,对柳州市强对流天气的类型和气候特征进行分析。结果发现：柳州市的强对流天气主要有冰雹、雷雨大风和短历时强降水3类,冰雹主要发生在2—4月,其年代际变化呈单峰型,1970—1990年为冰雹高发期;雷雨大风年代际变化呈线性减少趋势,平均每10年约减少18.9次,1990年以前较多,1990年以后迅速减少;短历时强降水主要发生在汛期的4—9月,其年际变化趋势不明显。在统计分析的基础上,选取典型个例,利用NCEP再分析资料,分析各类强对流天气的环流形势特征,结果表明：冰雹发生前广西200hPa处于槽前西南急流中,500hPa处于槽前,850hPa贵州境内有低涡切变,柳州处于低涡东南部和西南急流左侧强烈辐合区中,地面一般有强烈的暖低压或低压倒槽发展;短历时强降水发生前广西地面一般处于锋前暖区中,多为暖区暴雨;雷雨大风则主要有副高边缘型、低槽冷锋型和低槽+副高边缘型3类。     

石河子垦区棉花种植精细化气候区划

通过分析石河子垦区棉花生长与气象条件的关系,选用≥10℃积温、7月平均气温以及无霜冻期作为该地区棉花种植的农业气候区划指标,进行种植区气候区划,该地区最适宜棉区主要分布在海拔高度低于400 m的西北部平原地带,包括一三六团、一三五团、炮台、一三二团、一三三团、一三四团、一四一团、一二二团、一二一团以及莫索湾北部地区;适宜棉区主要分布在海拔高度低于500 m的中部平原和北部平原地带,包括莫索湾、一五团、一四九团、一四八团、一四七团、石河子、一四四团等团场;次宜棉区位于海拔500~620 m的山前洪积、冲积平原地带,包括乌兰乌苏、一四三团以南部分区域;风险棉区主要分布在海拔高度620~830 m的山麓地带;不适宜棉区在南部海拔830 m以上的山区,该区域≥10℃积温不足3 175℃·d,7月平均气温在23℃以下,无霜期少于150 d,棉花经济产量很低或根本无经济产量。     

山东省11月份大范围回流暴雪特征分析

回流暴雪是山东省秋冬季重要的灾害性天气之一,为加强对这类灾害性天气的分析研究,提升预报能力和水平,笔者利用常规气象观测资料,对2000年以来山东省11月份发生的回流暴雪天气过程进行了环流形势、中尺度特征及热力、动力诊断分析。结果表明,这期间的回流暴雪均存在雨雪相态转换,925 hPa以下的温度对降水相态有明确的指示意义;此类天气的概念模型是500 hPa和700 hPa在河套地区或东部是低槽,低层850 hPa从西南伸向山东的切变线,地面为西北-东南向的高压控制,直接影响系统包括：低槽、切变线和低空急流;大气湿度层深厚,到达对流层中层或更高;探空分析所有过程均存在逆温,这也是回流降雪的重要特征;在低层水汽通量散度场有强辐合,θse的低值区一直伸到中原腹地,在大气中高层出现对流性不稳定;散度场从下向上辐合辐散交替叠置,垂直速度场表现为从低空到对流层顶均是上升运动的特征。     

石河子地区一次寒潮型暴雪天气成因分析

受北方冷空气和西南暖湿气流的共同影响,从2015年12月10日白天至11日夜间,石河子垦区普遍出现小到中量的雨夹雪转雪,安集海片区大量,乌兰乌苏和石河子市达暴量(过程降水量乌兰乌苏17.0 mm,石河子市17.2 mm),13日最低气温较11日下降12.6~14.8℃,日平均气温下降11.8~13.1℃。本文从影响系统、水气、动力条件等分析了此次寒潮暴雪天气的主要成因为:500hPa形势南北2个低涡东移过程中打通使锋区加强;地面冷高虽是西路路径,东移过程中不断加强,和蒙古高压汇合后增强;700hPa 90%~100%高湿区长时间维持;较长时间的整层上升运动为暴雪提供强动力;200hPa高空急流长时间存在维持中低空的持续上升运动。     

山西春播首场透雨天气过程诊断分析

为了进一步对春播期间出现的第1场关键性透雨做出准确预报,更好地服务于三农,针对2011年5月8日-10日山西春播首场透雨天气过程,从高空环流背景、中低空影响系统、地面气压场特征及物理量场（相对湿度、散度、垂直速度、涡度）的空间垂直剖面时空演变特征、fy-2c卫星红外云图进行综合分析。结果表明：山西春播首场大范围透雨天气过程,是在500 hPa稳定的副高与西风槽相继控制为背景;700 hPa切变与降水云系的产生、强度变化及移动息息相关为主要影响系统;降水期间,地面始终处于高压底后部偏东气流的控制;物理量场空间垂直剖面的时空变化呈现出深厚的湿层、低层辐合高层辐散的流场配置以及强烈的垂直上升运动,具备了山西春播透雨产生的有利条件。