乌拉特-达茂草原暴风雪天气特征及预报

暴风雪是强降温、大风和强降雪相伴出现的天气现象。由于形成暴风雪天气的条件十分苛刻,且其发生机率较低,所以具有一定预报难度。文中从内蒙古乌拉特-达茂草原近40年来出现的暴风雪天气个例出发,分析了暴风雪的气候学特征、天气学特征、动力学特征,总结出了几个预报着眼点。分析表明:近20年来乌拉特-达茂草原暴风雪灾害呈明显减少趋势;暴风雪天气过程的环流形势可分为小槽发展型、低槽东移型和横槽转竖型三个类型,且常与蒙古冷涡的发展加深和旋转南压相联系。从天气学特征来看,暴风雪的环流形势兼具寒潮、降水和大风天气的环流特征,高层经向环流十分明显,乌拉尔山高脊发展旺盛,脊前西北急流很强,在蒙古国常存在深厚低涡或横槽,冷中心强、锋区强;低层暖湿气流活跃,常存在偏南风低空急流和暖平流,低空急流左前方往往有切变线;地面图上为蒙古气旋或狭长倒槽,并有锋面存在。从动力学特征来看,高、低空急流耦合作用明显,高空急流入口区左侧的辐合产生下沉运动使动量下传到对流层低层,有利于产生大风;在高、低空急流相叠置的地区由于强烈不稳定而产生深厚对流,容易形成强降雪。在制作暴风雪天气预报时,应主要以乌拉尔山高脊、蒙古冷涡、高、低空急流及其耦合作用等为着眼点,根据它们的发生、发展、演变、配合等情况做出预报。     

塔里木盆地南缘沙尘暴天气的螺旋度特征分析

利用NCEP再分析资料和常规地面观测资料,对发生在塔里木盆地南缘的四次沙尘暴天气进行了螺旋度场的诊断分析。结果表明:沙尘暴发生区上空螺旋度的垂直分布特征在对流层下层为正值区(对应气旋式涡度区),在对流层中上层为负值区(对应反气旋式涡度区),这种垂直结构对形成像沙尘暴这样的中尺度天气系统而言,构成了低空强辐合、高空强辐散的深厚上升运动区,是十分有利于沙尘暴发展的一种型式。     

甘肃临夏地区一次扬沙与强寒潮天气诊断分析

利用基本气象资料和欧洲中心数值预报产品资料,对发生在2006年4月10～11日临夏地区的一次扬沙和强寒潮天气过程进行了分析.结果表明:临夏地区扬沙伴有强寒潮天气发生,在大气环流调整过程中,冷空气活动是造成扬沙和强寒潮灾害的主要动力,高空急流是大风的动量来源,蒙古气旋和冷锋是触发这次扬沙、强寒潮天气的重要天气系统.高、低空冷、暖平流的空间配置使降温更为剧烈.同时,涡度和散度对扬沙和寒潮的落区有很好的指示作用.在受灾区,对流层和近地面层为不稳定层结,从而引起强烈垂直上升运动,导致低层强烈辐合,出现了10～11日的灾害性天气过程.     

内蒙古中西部一次强沙尘暴天气过程的诊断分析——物理量场分析

利用NCEP/NCAR再分析资料和自动站观测资料对2009年4月23日-24日出现在我国内蒙古中西部的一次强沙尘暴天气过程,从物理量场方面对此次沙尘暴的影响机理进行了分析。结果表明:这次强沙尘暴的垂直速度、散度、涡度和相对湿度的分布情形与沙尘暴的发生发展有明显的对应关系。此次沙尘暴发生之前,大气低层是下沉运动区,成为弱辐合和辐散并存之势;高层为上升运动区,随着低层的下沉运动转为上升运动,形成低层辐合高层辐散的配置,导致强沙尘暴的发生。从地面至高层转变为下沉运动区时,沙尘暴减弱至消失。涡度场上,沙尘暴发生前,低层是弱的正涡度分布,在沙尘暴发生期间正涡度迅速增强,对应蒙古气旋的发展增强,之后,正涡度减小,此时气旋中心移出内蒙古境内,至24日夜间,气旋东移入海,内蒙古地区的沙尘天气结束。此次沙尘暴发生前和发生期间的低层大气相对湿度在30%以下,近地层的干燥大气,也是内蒙古中西部出现强沙尘暴的条件。由于相对湿度迅速增大至50%以上,沙尘暴开始减弱以至消亡。在沙尘暴发生期间的上空,螺旋度的绝对值达到最大,且螺旋度的垂直分布呈明显的上负下正形势;而在沙尘暴发生前和减弱时,或者螺旋度的垂直分布值较小,或者没有形成螺旋度正负相间的明显分布。     

内蒙古一次特强沙尘暴大风成因分析

2010年3月19日,内蒙古中西部地区发生了近几年最严重的沙尘暴天气。沙尘暴天气由蒙古国西部起沙,在内蒙古中西部地区加强,随着天气系统的演变,地面形成强沙尘暴或特强沙尘暴天气。利用常规观测资料及数值预报产品资料对3.19沙尘暴天气过程进行诊断分析,得到以下结论:3.19强沙尘暴、特强沙尘暴天气过程,是近地面前期强烈增温,导致地表热力不稳定,由蒙古气旋产生上升运动起沙。高空西北气流上,斜压扰动不稳定发展,高空冷平流激发了垂直于地面的锋面次级环流,地面气旋转为强冷锋过境,内蒙古中西部地区产生强沙尘暴天气。高空急流对沙尘暴天气的产生具有重要作用。高空急流出口区右侧,下沉气流落于地面冷锋后,引起大风,加强了沙尘暴天气。在冷锋移动过程中,冷高压强度少变,处于其前沿锋区内的山西、河北、河南、山东等地产生了扬沙或沙尘暴天气。     

一次冷锋型沙尘暴过程对流层-平流层交换的数值模拟

利用观测资料、ERA-Interim再分析资料,结合MM5数值模拟结果,对一次强沙尘暴过程的沙尘对流层—平流层输送问题进行初步分析.结果表明:高空强冷空气下传、地面冷锋强烈发展和对流层中低层斜压强迫是本次沙尘暴过程的主要影响因素.在系统发展和减弱的整个过程中,西南急流和高空冷空气下传是斜压不稳定形成的主导因素.与冷锋锋面匹配的对流层顶折叠沿纬向呈“V”形分布,其底部到达550 hPa左右,同时伴随高空急流接近垂直下落,急流核位于高空槽的南侧和东侧,且南侧最强.高空位涡下传与西南急流共同作用,促使冷锋前气旋强烈发展,气流上升运动中心位于500 hPa和600 hPa,但其外围气流未直接穿过对流层顶.对流层顶折叠区上升气流在300～500 hPa与高空槽底部偏西、偏南气流叠加,以斜升或准垂直的形态穿过对流层顶折叠底部进入平流层.气旋发展过程中,冷空气下沉并向东南扩展,暖空气则向西北方向爬升.平流层—对流层的净输送主要发生在高空位涡下传过程,高空位涡停止下传后,出现对流层—平流层净输送,且强度随时间呈增长趋势.     

2006年4月4～6日河西走廊沙尘暴天气的成因分析

利用实时气象资料,对2006年4月4~6日发生在河西走廊的沙尘暴天气进行分析。结果表明:中尺度地面切变线和蒙古气旋及其冷锋是河西走廊发生沙尘暴天气的地面影响系统,高空急流在沙尘暴天气的发生过程中也发挥了重要作用;沙尘暴发生区域在200 hPa高空急流出口区右侧、500 hPa正涡度中心下风方的正涡度平流中心附近。在沙尘暴发生时,沙尘暴发生区域的大气处于高能量、不稳定状态。     

导致一例强沙尘暴的若干天气因素的观测和模拟研究

利用常规观测资料和数值模拟方法对影响2001年4月6-8日强沙尘暴天气发生的若干天气因素进行了研究。结果表明在本次“锋面气旋型”沙尘暴过程中,气旋冷锋是引发强沙尘暴的主要系统,冷锋过境对沙尘暴的触发作用远强于气旋发展。冷锋的动力学特点决定其常与强沙尘暴伴随。影响沙尘暴的诸多天气因素中,影响地面大风形成的有效动量下传机制为高空急流下沉支使高空动量下传至对流层中层,其下方形成的深厚混合层使这一动量继续下传到地面。“混合层”从本质上反映了有利沙尘暴形成的大气层结特征,深厚混合层的是否形成很大程度决定着沙尘暴的强度。本次过程深厚混合层的形成是长时间地面加热的结果,这也是特强沙尘暴仅发生在内蒙古中部偏北地区而不是下垫面条件更为适宜的内蒙古西部的原因。混合层空气的平流对内蒙古中部偏北地区深厚混合层的形成具有相当的贡献,其影响程度与地形分布密切相关。地面热通量试验表明地面加热对冷锋过境时上升运动的强度、深厚混合层形成、高空动量下传等具有重要影响,并因此影响沙尘暴强度。     

北京春季沙尘天气特征和预报

根据北京地区资料分析了沙尘的年代变化、月变化,春季是沙尘天气的高发期并以浮尘和扬沙为主。造成沙尘天气的冷空气主要有三条路径,它与蒙古气旋、冷锋、高空急流等大尺度天气系统紧密相连。     

敦煌地区“6•16”暴雨的热力和动力特征

使用高空和地面定时观测资料、区域站降水资料、云图和NCEP 1°×1°再分析资料,对2011年6月15-16日敦煌暴雨的影响系统、干侵入、垂直涡度收支、视热源和视水汽汇进行了分析。结果表明：这次暴雨是中高纬度天气系统与低纬度天气系统相互作用,在敦煌附近上空形成中尺度涡旋造成的结果。在低涡生成初期,低涡南侧对流层高层有明显的干侵入发生;低涡快速发展期,干侵入达到最强;对流层中下层辐散作用项对垂直涡度正贡献最大,在对流层中层水平平流项和垂直输送项对垂直涡度正贡献起主要作用;低涡成熟期,干侵入开始减弱。对流层下层辐散作用项对垂直涡度正贡献进一步加强,对流层中层水平平流项正贡献作用减弱,垂直输送项正贡献作用增强。视热源与视水汽汇加热强度变化与低涡发生、发展的不同阶段紧密相关,视热源、视水汽汇中心与垂直上升运动中心相对应,说明大气加热与大气上升运动密切相关,水汽凝结潜热释放加速垂直上升运动,垂直输送在视热源、视水汽汇中起主要作用。     

2010年1月阿勒泰地区特大暴雪过程的云图分析

利用2010年1月6-8日常规观测资料和静止气象卫星FY-2C红外云图资料,分析了6-8日阿勒泰地区特大暴雪过程的环流特征和云图特征。结果表明:500hPa阻塞高压是产生暴雪天气的主导系统,西伯利亚冷涡是影响系统,短波槽、高低空西南急流、700hPa辐合线、850hPa暖切变的相互耦合,为暴雪天气提供了水汽和动力条件;阿勒泰东北高西南底的地势,对降雪具有增幅作用;在阿勒泰地区爆发性发展的中尺度冷云团(TBB≤-60℃)和境外生成的中尺度冷云团(TBB≤-60℃)先后影响下,阿勒泰地区出现暴雪,暴雪出现在中尺度冷云团外围TBB等值线梯度最大区域。     

影响中国北方特强沙尘暴的环流系统分型研究

使用中央气象台出版的历史天气图资料,对1957～2002年发生在我国北方的33次特强沙尘暴过程的环流系统进行了分析研究,重点分析研究了环流系统的热力和动力结构、活动特征及高低层系统的相互配置;在此基础上,以形成触发沙尘暴强风的主要地面环流系统为依据,通过分类归纳,将形成我国北方特强沙尘暴的环流系统,划分成纯强干冷锋型、蒙古气旋与干冷锋混合型、蒙古冷高压南部倒槽型和干飑线与冷锋混合型4种类型。研究结果指出纯强干冷锋型的冷锋具有典型的2型冷锋的垂直结构,冷锋后有强大的气压梯度,冷平流强烈,锋后为西北大风,沙尘暴带为西北东南方向。蒙古气旋与干冷锋混合型以蒙古气旋的强烈发展为主要特征,气旋强烈加深,在地面强风形成中起着重要作用,气旋暖区及冷锋后为西南大风或偏西大风,沙尘暴带自西向东延伸,与气旋中心移动路径关系密切,冷锋后降温较弱。蒙古冷高压南部倒槽型强沙尘暴是由蒙古冷高压与河西暖倒槽相互作用形成强盛东风触发的,沙尘暴区范围较小,但稳定少动,持续时间较长。干飑线与冷锋混合型强沙尘暴是由冷锋前干飑线或中尺度低压扰动和冷锋相伴影响造成的,它可以和第、类同时发生,第、类天气尺度环流形势是产生该类强沙尘暴的环流背景。文章给出了各类特强沙尘暴的天气学概念模型。     

银川河东机场沙尘天气环流类型及动力结构研究

选取1998-2010年银川河东机场29次沙尘暴天气典型个例,采用天气学和统计分析方法研究了河东机场沙尘暴天气的环流类型及其动力机制。结果表明:银川河东机场沙尘暴天气的环流类型分为4类,即:新疆冷槽型、小槽发展型、强西北气流型、东高西低型,其中新疆冷槽型沙尘暴天气是河东机场最主要的沙尘暴环流类型;强沙尘暴天气发生时一般都伴随着高空急流加强;而沙尘暴天气爆发时散度场的分布为低层辐合高层辐散。     

新疆北部一次持续暴雪天气过程分析

利用常规气象观测资料和NCEP/NCAR逐日6 h再分析资料,对2010年1月4～7日新疆北部持续暴雪过程的环流特征及物理量场进行诊断分析.结果表明:北半球中高纬阻塞高压维持时间长、切断低压稳定提供了降雪"持续性"的环流背景.切断低压不断分裂短波并西退再东移是造成降雪的影响系统;降雪区大到暴量的强降雪时段,850 hP...     

新疆天山中部一次暴雪天气诊断分析

采用天气学诊断方法,利用NCEP/NCAR 1°×1° 6 h再分析资料,对2010年2月22-23日新疆乌苏至石河子沿线出现罕见暴雪天气的环流及物理量特征进行分析。结果显示：此次暴雪是低涡外围强锋区中的短波与南支槽共同作用下产生的。低层辐合、高层辐散的垂直结构促进了空气上升,加剧了低层暖湿空气的聚合和抬升,为暴雪天气提供了能量的触发条件;上升运动的强度、厚度、相对湿度的高低与暴雪发生的强度及持续时间呈正相关,并且对暴雪发生时间和落区有很好的指示意义。