包头地区一次大雪过程的成因分析

包头地区一次大雪过程的成因分析（精选6篇）

篇1：包头地区一次大雪过程的成因分析

运城市低温大雪冰冻过程成因分析

针对1月中下旬运城市出现近50a来罕见的低温大雪冰冻天气过程的`环流背景、影响系统、旬平均场等因素进行详细分析,结果表明:高纬度环流经向度大,南支槽活跃,副高偏北、偏强是造成持续低温冰冻的主要原因;而高空回暖、地面回流以及西南急流加强是造成运城强降雪的重要因素.

作 者：魏海茹 盖晓东 李冬梅 陈雪珍 刘婉莉 谢纪民 WEI Hai-ru GAI Xiao-dong LI Dong-mei CHEN Xue-zhen LIU Wan-li XIE Ji-min 作者单位：魏海茹,李冬梅,陈雪珍,刘婉莉,谢纪民,WEI Hai-ru,LI Dong-mei,CHEN Xue-zhen,LIU Wan-li,XIE Ji-min(运城市气象局,山西运城,044000)

盖晓东,GAI Xiao-dong(黑龙江省气象台,黑龙江哈尔滨,150030)

刊 名：沙漠与绿洲气象英文刊名：DESERT AND OASIS METEOROLOGY年，卷(期)：20093(3)分类号：P458.121关键词：低温冰冻 旬平均场 强降雪 成因分析

篇2：包头地区一次大雪过程的成因分析

为此, 笔者首先利用常规观测资料和NCEP/NCAR 1×1°再分析资料对2012年12月29日宿迁市小雨转大雪的过程进行诊断分析, 随后利用雷达资料分析雨转雪过程中的低层风场和冷暖平流的演变, 期望对宿迁地区雨转雪的预报有一定的参考价值。

1 天气概况

2012年12月28日白天由于近地面湿度大、风速小, 宿迁全市出现大雾天气, 夜里随着冷空气南压, 地面气温下降, 出现浓雾;29日2:00受高空槽影响, 全市出现小雨, 大雾逐渐消散, 5:00—7:00宿迁市自北向南雨转雪, 至下午降雪逐渐停止, 过程最大雪深5~6 cm, 雪量达到大雪级别。具体实况见表1。

2 环流背景

2.1 高空环流背景

降水发生前, 500 h Pa中低纬度地区以纬向环流为主, 西南地区有南支浅槽东移发展, 而高纬度亚洲大陆为2脊1槽的形势, 2个高压脊稳定维持在乌拉尔山和我国东北地区, 贝加尔湖南部为一冷涡 (低涡中心:528 dagpm;温度中心:-40℃) , 冷涡后部有槽向西南延伸至我国新疆北部, 极地冷空气沿乌山脊前偏北气流不断向低涡输送;与500 h Pa相比, 中低层冷涡位置偏东偏南, 整个系统呈显 著的后倾结构。

mm

28日20:00 500 h Pa上 (图1a) , 随着乌拉尔山高压脊减弱, 槽后冷空气的动量下传作用使冷涡加强, 低槽南甩, 槽线移至110°E附近, 与南支系统同位叠加, 中低纬度地区经向环流加大;在700 h Pa上四川盆地有西南涡生成, 西南涡东侧的偏南气流与北方槽前西南气流合并, 建立起一支强劲的西南急流, 急流北端伸至山东半岛, 急流轴的右侧存在显著地湿舌, 850 h Pa锋线压至山东北部, 锋后西北风急流在山东及河北南部地区产生显著的辐合, 至此, 该区域出现了雨雪天气。随着系统东移, 冷空气进一步南侵, 至29日8:00 500 h Pa槽前西南气流增强 (图1b) , 整个江苏处于槽前风速 >24m/s的西南急流中, 700 h Pa急流及其右侧湿舌整体南落, 整个江苏均位于急流右侧和高湿度区内, 850 h Pa锋线已压至江苏北部, 低层冷空气的侵入使得江苏自北向南出现雨雪相态的转化。至20:00低涡东移至东北地区, 高空槽入海, 中低层受西北气流控制, 降雪停止。

2.2 地面形势

从地面图上 (图略) 可看出, 这次雨转雪过程主要是受西路冷空气的影响。28日20:00地面冷高压中心从蒙古西部进入新疆, 中心强度增强至1 067.5 h Pa, 对应地面温度为 -27℃, 冷锋前沿进入山东, 河北及山东北部出现降雪, 而山东南部以雨为主, 随着冷锋进一步南压, 雨雪区南压, 至29日2:00冷锋压至苏鲁交界, 山东南部雨转雪, 江苏北部出现雨雪天气, 雨雪分界线位于徐州境内, 5:00起宿迁市自北向南雨转雪, 至8:00冷锋压至江淮一带, 整个淮北地区均出现纯雪。

这次雨雪天气的高低空系统配置呈现为后倾结构, 雨雪主要位于中低空急流左侧的大湿度区里, 冷空气首先从低空侵入, 导致中低空暖湿气流沿冷楔抬升凝结, 随着中低空和地面气温的明显下降, 出现雨转雪过程。

3 物理量场分析

宏观上, 雪的形成除了要具备普通降雨2个基本条件:水汽条件和垂直运动条件, 还应考虑温度场的变化。理论上说, 当对流层低层 <0℃, 地面<5℃, 即有可能发生降雪。下面从散度场、垂直速度、水汽通量矢量场、水汽通量散度、高温温度场几个方面对这次雨转大雪进行诊断分析。

3.1 散度场

28日20:00宿迁上空400 h Pa以下均为弱的辐散场, 以上为弱的辐合场, 这种形势对上升运动具有一定的抑制作用;至29日2:00随着系统东移, 如图2a所示, 宿迁上空850 h Pa以下出现 -5×10-5S-1在中心的辐合中心, 而850 h Pa以上至600 h Pa对应着弱的辐散场, 这种中底层的辐合辐散配置与冷空气加压作用有重要关系, 也有利于底层上升运动的发展;8:00 (图2b) , 随着冷空气东移南压, 宿迁上空500 h Pa以下辐合加强, 辐合最大中心 (中心值 -7×10-5S-1) 于600 h Pa, 而500 h Pa以上辐散发展, 并有2个大的辐散中心, 分别位于400和200 h Pa附近, 其中心值分别为6×10-5S-1和5×10-5S-1, 这种低层辐合、高层辐散的对称结构有利于上升运动的发展, 也利于低层湿空气聚合和向上抬升。

注:a.28 日 20:00 演变状况;b.29 日 8:00 演变状况。

3.2 垂直速度

通过分析沿34°N的垂直速度纬向剖面图可发现, 29日2:00, 宿迁上空800 h Pa以下开始出现上升气流, 最大速度中心 (-0.6 Pa/s) 位于850 h Pa, 这一阶段垂直运动的高度低和强度弱;8:00垂直速度向高层发展, 850至300 h Pa为一深厚的上升区, 最大速度中心 (-1.2 Pa/s) 位于500~600 h Pa, 而低层850 h Pa以下逐渐转为弱的下沉气流, 说明低层冷空气已控制宿迁地区, 为宿迁雨转雪提供了可能。

3.3 水汽通量矢量场

从29日2:00和8:00各层水汽通量场矢量场可看出, 850 h Pa及以下各层未建立水汽通道, 700~500 h Pa的水汽通量显著, 与西南风急流的位置相对应, 且随高度向北倾斜。特别是650h Pa附近水汽通量达到最大 (图3a、图3b) , 在西南急流引导下, 将南海水汽带到降雪区, 为降雪提供了水汽条件。

从118°E的水汽通量经向剖面图也可看出水汽通量的向北倾斜结构, 水汽通量大值区与西南气流相伴, 主要高度层为600~700 h Pa;与29日2:00相比, 8:00的水汽通量强度更大、厚度更深, 宿迁上空水汽通量中心 (8×10-2·g·s-1·cm-1·h Pa-1) 位于600 h Pa。

3.4 水汽通量散度

从各层的水汽通量散度场可看出, 各层的水汽辐合区位于锋面前部, 并随着锋面东移南压, 29日8:00中低层水汽通量散度场 (图4) , 水汽辐合区向西北倾斜, 700至600 h Pa的水汽辐合区与降水区对应较好, 宿迁上空600~850 h Pa均为水汽辐合区, 辐合最强的高度为700 h Pa, 强度为2.5×10-7·g·s-1·cm-2·h Pa-1。

注:散度单位:10-5S-1;垂直速度单位:Pa/s。

注:单位:10-2·g·s-1·cm-1·h Pa-1。

注:单位:10-7·g·s-1·cm-2· h Pa-1。

3.5 高空温度场

29日2:00 (图5a) 宿迁市上空850~700 h Pa有较强的逆温层, 从温度平流的垂直分布图 (图5c) 可看出, 该层存在明显的暖平流, 暖平流中心 (+30×10-5℃ /s) 位于750 h Pa, 850h Pa以下为冷平流, 冷平流中心 (-20×10-5℃/s) 位于975 h Pa, 而大于0℃的厚度依然达到900 h Pa, 导致雪在下落的过程中增温变成雨。到8:00, 低层冷平流加强加厚 (图5d) , 使低层温度迅速降至0℃以下 (图5b) , 暖平流被抬升减弱, 逆温层结随之减弱, 但水汽条件和上升运动条件均达到最佳, 宿迁市降水增强, 降水由雨转为雪。

注:温度单位:℃;温度平流单位:10-5℃/s。

4 雷达资料的低层风场反演

该次降雪过程回波连绵成片, 呈均匀的幕状特征, 强度均小于30 d BZ, 回波顶高均小于6 km, 属于层状云降水回波。下面从雷达经向速度图上分析低层风场的演变情况。速度图6 (a1:40) , 徐州站以北A点 (1.5 km左右, 850 h Pa) 以下零速度线呈反S状, 说明低层850h Pa以下有冷平流, 近地面层风向为NWW, A点 (1.6 km) 以上风随高度顺转, 说明有850 h Pa以上暖平流;图6b (3:40) , 随着冷锋南压, 徐州以北低层冷平流厚度增高至B点 (3.0 km左右, 700 h Pa) , 暖平流被抬高, 徐州站西南 (或东北) 方向距离75.0 km (3.5 km附近) 处出现 >15 m/s的西南风急流, 并在距离100.0 km处 (5.0 km以上) 出现速度模糊, 说明西南急流强盛;图6c (6:10) , 徐州以北5 000 m高度以下均为冷平流控制, 而徐州以南D点 (3.5km附近) 以上为暖平流, 至7:50, 徐州以南冷平流厚度增大, 有利于低层气温进一步下降, 为雨转雪提供条件, 同时在雷达站附近零速度线两侧出现了一对正、负速度中心, 呈牛眼结构, 最大风速达15 m/s, 风向NNW, 正、负速度中心高度均小于1.0 km, 其中北部的速度中心高度略高于南部。在该过程中, 700 h Pa以上的西南风急流一直维持, 为降水提供了水汽条件。

由不同时段内的垂直风廓线 (图7) 可看出, 西南风和西北风切变的高度, 从2:00的1.2 km上升至7:00的3.4 km, 这也反映了低层冷空气厚度不断增大, 而西南急流始终存在, 且维持在3.0 km以上, 随时间略有抬升。

注:a.1:40;b.3:40;c.6:10;d.7:50。

注:a.1:30—2:30;b.4:00—5:00;c.6:10—7:10。

5 小结

(1) 影响该次过程的高空槽属后倾槽结构, 850 h Pa对应的西北急流 (冷空气) 与700~600 h Pa西南急流 (暖湿空气) 交汇, 雨雪区与700 h Pa急流左侧的大湿区相对应, 而西路冷空气锲入, 在低层形成冷垫, 为雨转雪提供了可能。

(2) 低层辐合和高层辐散的抽吸作用以及锋面的抬升作用, 使上升运动得以维持, 为雨雪天气提供了动力条件;南海水汽沿700~600 h Pa西南急流向北输送, 受北方冷空气阻挡, 使得水汽在雨雪区辐合上升, 为雨雪的持续提供了水汽条件;850pha以下有冷平流, 使得低层迅速降温, 700 h Pa以上有暖平流, 造成逆温层结, 为雨转雪过程的提供了有利的温度环境。

(3) 该次降雪过程回波强度均小于30 d BZ, 回波顶高均小于6 km, 属于层状云降水回波。通过对雷达径向速度和风廓线分析, 可清晰反演雨转雪过程中低层风场和冷、暖平流的变化。

参考文献

[1]曾明剑, 陆维松, 梁信忠, 等.2008年初中国南方持续性冰冻雨雪灾害[J].气象学报, 2008, 66 (6) :1043-1052.

[2]王伟, 朱星球, 李眠云, 等.2008年1月末九江雨凇转大雪天气过程成因分析[J].气象与减灾研究, 2008, 31 (4) :65-68.

[3]东高红, 张志茹, 李胜山, 等.一次大雪天气过程的多普勒雷达特征分析[J].气象, 2007, 33 (7) :75-81.

[4]矫玲玲, 许秀红, 闫敏慧, 等.黑龙江17次大雪过程物理量分析[J].黑龙江气象, 2008, 25 (4) :31-33.

[5]张晰莹, 张礼宝, 袁美英.一次降雪过程的多普勒雷达探测分析[J].气象科技, 2003, 6 (3) :179-182.

篇3：包头地区一次大雪过程的成因分析

【关键词】蒙古冷高压　西来槽　华北脊

一、引言

锡盟位于内蒙古自治区中部，华北的最北端，总面积20万3千平方公里。地势东、南高向西北傾斜，海拔在1000~1400米之间，是内蒙古高原的一部分，属于干旱、半干旱大陆性季风气候。

二、实况概述

2007年2月28日下午开始至3月4日，锡盟自西向东出现了一次全盟性的降雪天气过程，大雪主要集中在锡盟南部地区及西苏旗，日降雪量超过5mm以上。3日夜间锡盟地区气温开始大幅下降，过程降温达19~28℃。

此次降雪、降温天气适逢接春羔，对接羔保畜很不利，极易造成幼畜死亡。道路积雪影响人们正常出行，并且致使客车、火车停运、机场关闭。

三、天气形势演变

1.地面分析

从几天连续演变来看： 2月28日08时，从巴湖经蒙古到东北地区有东西向蒙古冷高压。在蒙古冷高压底部有准静止锋和宽广的倒槽。锡盟正好处在高压底部的偏东风和偏南风辐合带中。准静止锋横穿锡盟上空。随着系统发展，倒槽在河套南部发展成气旋。锡盟位于河套气旋东北部。冷空气势力加强，河套气旋东北向移动。之后由于冷空气逐步加强，系统东移加快。到4日14时强冷空气覆盖锡盟上空。此次影响范围广，持续时间较长的降雪天气过程也接近尾声。

2.高空分析

2.1高空形势分析

在分析高空形势时我们发现：造成此次大雪天气过程是西来断槽与华北脊的共同影响[3]。在前期，三层在咸、里海到泰米尔半岛有大低压，随后低压填塞，低槽断裂成南北两段，北段沿着蒙西山地北部快速移到东北地区，在黑龙江东部再次发展加深，建立了东亚大槽。南段槽受帕米尔高原和蒙西山地阻碍移动缓慢。此时华北脊已建立，脊顶已超过52N°。中期，南段槽移至河西走廊东部在蒙古南部地区形成低涡，且低涡内风速<10m·s-1。华北脊东移南压。后期低涡东移减弱成高空低槽，华北脊脊顶南压到42N°附近，此时对锡盟地区降雪十分有利。

2.2高空锋区分析

在过程前期在中纬度地区45~55N°附近有东北西南走向的强锋区。850hPa是8条/10纬距，700hPa是7条/10纬距，这足以说明冷空气势力之强盛。后期由于蒙古冷高压向东南方向入侵，也随之东移南压，但移动缓慢，强度也逐渐减弱。正是由于强锋区的影响，才造成此次强寒潮天气的发生。

2.3高空急流分析

前期高空三层有，从孟加拉湾到内蒙古西部地区西南急流。随着系统的东移南压，不稳定能量也南压到河套至中蒙边境一带。值得关注的是，在850hPa风速超过16m·s-1、700hPa超过20m·s-1，风速如此之大，冬季很罕见。因而为此次降雪天气提供了充足的水汽及动力条件。到3月3日500hPa高空急流达到41N°附近，大雪落区正好位于低空急流轴左侧约2个纬距处；而在700hPa从二连浩特市至陕甘宁交界处有辐合区。

四、湿度分析

1.700hPa湿度场分析（T-TD≤4℃）

从28日08时700hPa的T-TD≤4℃来看：从孟加拉湾→长江中下游→河套地区→蒙西山地都是T-TD≤4℃；之后T-TD≤4℃的湿区区域东移，使我国东部地区都维持在T-TD≤4℃的区域内；在2日20时，从伊朗高原经南疆到河套地区有T-TD≤4℃的湿区，与孟加拉湾到河套地区的湿区交汇在河套南端，使得河套地区的T-TD=0℃水汽达到饱和。T-TD≤4℃的湿区一直维持到4日08时。上游地区的饱和水汽，为此次锡盟地区降雪提供了充沛的水汽来源。

2.中低层比湿场分析

从28日08时850hPa我国除西北地区和锡盟东部以东地区以外，其余地区均在≥2g的区域里，蒙西山地有≥4g的闭合区域，35°N以南地区也是≥4g的区域，而此时700hPa≥2g的范围比850hPa要小些，但≥4g的闭合区域也在蒙西山地、秦岭以南地区也是≥4g的区域。2日08时全国大部地区都在≥2g的区域里，而≥4g的区域也移到了40°N附近，黄河以南大部地区在≥4g的范围里，700hPa≥2g的范围与850hPa差不多，但从台湾岛→六盘山一带有≥4g的闭合区域。随着系统的东移北上，700hPa的≥4g的区域也移动的锡盟一带。由此也能说明锡林郭勒盟上空有水汽堆积。

不管是700hPaT-TD≤4℃上来看，还是从比湿场分析，都能看出从孟加拉湾有源源不断的水汽往北输送。这就为造成我国北方大部地区出现大雪或暴雪天气提供了充足的水汽。

五、小结

1.这是一次典型的冬季降雪形势。中纬度地区是势力强大的蒙古冷高压，锋区压在45~55N°附近。渤海高压势力庞大，维持时间长，在冬季实属罕见，类似夏季降水形势。再由西来槽在准静止锋上的扰动，造成了这次我国北方大部地区出现了一次大到暴雪天气过程。

2.在分析整个过程当中不难发现，三层都有从孟加拉湾到河套地区的偏南中低空急流，将充沛的水汽源源不断的输送到河套地区。暖湿气流与冷空气汇合在河套至中蒙边境一带。从700hPa的T-TD≤4℃的湿区、中低层的比湿场都能得到相同的结论。

由于中高纬地区的强锋区和西来槽在准静止锋上的扰动，才促成了此次北方大范围的降雪天气。

参考文献

[1]朱乾根，林锦瑞，寿绍文，等.天气学原理和方法[M].北京:气象出版社,2001.

[2]刘景涛，王娴.内蒙古预报员手册[M]. 北京:气象出版社

篇4：包头地区一次大雪过程的成因分析

1天气概述

2月13日5:00—18:00, 营口地区大部降大雪, 开发区降暴雪, 各地积雪深度达3~6 cm (图1) 。降雪同时, 营口地区伴有大风, 陆地偏北风6级、阵风8级, 海面偏北风8级、阵风10级。暴风雪正值春运返程高峰, 风雪天导致路面结冰、湿滑, 对交通运输产生严重影响。同时, 降雪过后东北地区也伴随着大范围的降温天气。

2天气尺度分析

2.1环流背景分析

2.1.1 500 h Pa。500 h Pa等压面上, 12日20:00, 新疆西北附近为高压脊, 脊前极地冷空气沿偏北气流南下, 贝加尔湖附近的高空槽槽后疏散, 并且冷舌落后高度槽, 槽加强移动缓慢加强;江淮地区有一移速很快的南支槽。北支槽与南支槽同位相叠加, 辽宁地区处于槽前西南气流, 有利于暖湿空气的输送。降雪前, 受高空深槽的影响, 造成辽宁大雪。13日8:00随着高空槽的缓慢东移, 可以明显看出槽有明显的加深趋势。同时, 日本海附近也有高压脊加强, 对西风带系统东移起到阻挡作用, 同时利于上游槽东移缓慢, 强度加强。13日20:00, 横槽逐渐转竖, 横槽中堆积的冷空气随着横槽转为南北向扫过辽宁, 槽后强西北气流引导冷空气南下, 使得东北地区大范围降温。

2.1.2地面。降雪过程发生前, 辽宁地区前阶段回暖, 12日营口市平均气温为4℃, 较常年历平偏高8℃, 江淮流域有气旋生成发展, 沿着高空偏南急流北上, 降水落区位于气旋倒槽顶部西北方向气流中, 影响区域主要为辽宁。降雪过程中, 江淮气旋生成后强度逐渐加强并经山东半岛附近进入渤海海峡后继续东移北上, 辽宁环渤海地区处于气旋顶部、后部控制。气旋中心位于黄海, 此时随着蒙古高压的东移南下, 辽宁大部分地区受气旋后部及大陆高压前部的偏西北气流控制。同时地面图上等压线密集, 辽宁及沿海大部分地区气压梯度加大, 各地出现偏北大风。降雪过程结束时, 高空受西北气流控制, 低空急流减弱东移, 北上的江淮气旋东移至朝鲜半岛。

3物理量诊断分析

3.1数值预报

利用11日20:00 EC数值预报产品可以看出, 此次过程中, 850 h Pa上升运动、涡度、暖平流、冷平流、θse等物理量超出江淮气旋北上型物理指标 (辽宁省13类灾害天气预报方法汇编) (表1) 。

3.2实况物理条件分析

3.2.1水汽条件。大雪的形成, 依赖于充足的水汽条件, 因此, 此次过程必须有丰富的水汽供应。并且周围很大的区域能提供水汽, 江淮气旋性暴雪, 恰好江淮气旋能从南部北上带来充足的水汽。

从850 h Pa 13日8:00—14:00的水汽通量可以看出, 在南部存在一个很强的水汽通量, 暴雪区处在南部梯度区, 同时配合一个西南急流, 风速达12 m/s, 水汽通量不断东移。急流轴也随之东移。降雪落区位于850 h Pa切变线的右侧, 地面辐合线、850 h Pa低空急流左侧以及湿舌相叠加区域。主要降雪区位于南部。

850 h Pa水汽通量散度场分析可知, 辽南地区处于负值区域, 说明辽南地区水汽辐合, 8:00, 营口为0.4~0.6之间, 相对来说辐合不大, 所以营口降大雪, 在辽南地区辐合大, 降雪量级也较大。

3.2.2散度。散度中心分布与强降水有着密切联系, 正散度代表辐散, 负散度代表辐合, 底层辐合高层辐散是判断是否有大尺度上升运动的基本方法。

分析200 h Pa的散度场可以看出, 13日8:00, 正散度中心位于山东南部, 辽宁为正散度, 辽宁位于辐散区, 强度在0.5~1.0之间, 13日14:00, 正散度中心东北移动, 辽宁位于正散度中心, 辽宁地区辐散加强。

分析850 h Pa的散度场可以看出, 13日8:00, 散度负值中心位于华北地区, 辽宁处于负值区, 说明辽宁地区为辐合, 13日14:00, 负散度中心东北移动, 辽宁位于负散度中心, 辽宁地区辐合加强。从高低空散度配置来看, 14:00高层辐散底层辐合, 促进中低层上升运动, 有利于强降水天气产生。

4结论

江淮气旋北上型大雪过程发生前江淮流域有气旋生成发展, 沿着高空偏南急流北上, 配合高空横槽转竖, 带来了一次明显降温。大雪发生前, 地面和850 h Pa会明显回暖, 同时北上的气旋带来充足的水汽, 为持续性降水提供水汽条件。大雪发生时, 高低空配置较好, 有利于上升运动。

摘要：针对在春运尾声营口地区迎来一次大风大雪强降温过程, 利用常规观测资料和NCEP分析资料, 从物理量场入手, 对此次暴雪过程进行综合分析。结果表明:此次过程是冷暖空气共同作用的结果, 主要影响系统是江淮气旋;此次降水过程低层辐合高层辐散的结构表明对流发展旺盛;充沛的水汽输送是强降水发生的必要条件, 此次过程江淮气旋北上为大雪提供充足水汽。

关键词：江淮气旋型降雪,大风,寒潮,辽宁营口,2016年2月13日

参考文献

[1]李邦东, 周旭, 赵中军, 等.近50年中国东北地区不同类型和等级降水事件变化特征[J].高原气象, 2013 (5) :1414-1424.

[2]周恩泽, 赵子琪, 宁仕涌, 等.辽宁中东部一次强降雪天气过程分析[J].现代农业科技, 2014 (20) :229-234.

[3]赵雅轩, 梁均, 石小龙, 等.2009年隆冬辽宁雨转暴雪和大雪过程对比分析[J].气象与环境学报, 2010 (5) :30-35.

篇5：包头地区一次大雪过程的成因分析

2013 年6 月27 日午后到夜间, 朝阳地区自西向东出现了雷阵雨天气, 局地伴随大风、冰雹等短时强天气。全市7 个国家观测站平均降水量22.5mm, 110 个区域自动站平均降水量为10.0mm, 超过50 毫米的乡镇有有5 个, 最大降水量出现在朝阳县羊山为88.8mm。

据统计, 受灾最重的是朝阳县, 有15 个乡镇受灾, 其中羊山镇遭遇2 次冰雹袭击, 最大冰雹直径有3.3cm, 重量35g, 玉米叶片被砸成条状。27 日17 时25 分左右, 北票出现18.1m/s大风, 18 ~ 19 时, 喀左出现了27.6mm强降水, 并且在18 时27 分出现23.9m/s大风, 喀左县官大海农场、六官营子镇、大城子镇、兴隆庄乡4个乡镇部分村遭受了风灾和雹灾, 其中大城子东山18 时35 分极大风速达31.7m/s, 降雹时间18 时27 分至18 时32 分, 雹粒较密集, 最大雹粒直径为1.2cm。

2 成因分析

2.1环流形势分析

2013 年6 月27 日08 时200h Pa高空图上 (图略) , 朝阳市位于明显辐散区, 由地面至500 h Pa高空形势场上 ( 图1) 分析, 欧亚范围内为两槽一脊的阻塞高压形势, 多短波槽活动, 闭合的阻塞高压中心位于57ºN、133ºE, 切断的蒙古低涡中心位于55ºN、103ºE, 副热带高压西伸北抬, 584 线略北抬西伸。朝阳市受丁字槽影响, 850h Pa有一切变线存在。24 ~ 26 日受前支槽影响朝阳市已经持续降水3d, 低层尤其是近地面层的水汽充沛。

以上高低空天气形势和湿度场的空间分布在内蒙古中东部到华北地区至辽西高层强辐散、中低空强辐合, 上干下湿, 形成层结不稳定度很大的强对流天气发生发展的典型特征形势场。

2.2层结稳定度分析

通过27 日08 时朝阳市两个上游探空站资料分析 (图略) , 西北部赤峰探空站在700 ~ 625 h Pa为不稳定层, 550h Pa亦有不稳定层结, 0℃层接近620 h Pa, -20℃层接近420h Pa, 非常有利于强对流性风暴的发生、发展, 该站K指数为28, CAPE值为516.2, 没有≥ 80% 的高湿层。西南部北京探空站在925 至700 h Pa为不稳定层, 600 至500h Pa亦为不稳定层结, 在近地面层925 以下为湿层, 在-10℃层处亦为湿层, K指数为20, CAPE值为2116.7。

以上分析表明在朝阳市西部尤其是西南部为高能区且不稳定层结始终存在, 近地面层水汽条件较好, 中低层有风切变, 特殊层的高度都满足冰雹等强天气的客观要求。

3 雷达资料分析

由雷达产品分析看出 (图略) , 在6 月27 日07 时西南部块状积状云强回波已至朝阳西边缘, 移速较快, 11 时50 分左右, 北票市境内自发生成强回波。当天17时06 分组合反射率最强值为72d BZ, 午后热对流发展, 回波强度基本维持在60d BZ以上。强回波的回波顶高也基本处于高值, 维持在12km以上, 最高顶高出现在14时04 分, 为17.7km。而且低空风切变比较明显, 低空辐合明显, 且持续时间很长强天气回波一直持续到28 日02时, 才离开朝阳全境。

4 小结

这次强对流天气过程发生在锋前暖区内, 高空弱冷空气的侵入对不稳定能量释放起触发作用, 中低空的风切变和地面地面辐合线为强对流的发生提供了有利的动力抬升条件, 高层强辐散、中低空强辐合, 上干下湿, 大气的不稳定和低层特别是近地面层的良好水汽条件有利于强天气的形成和发展。0℃层和-20℃层的高度对冰雹的形成也极为有利。

通过多普勒雷达产品的分析, 受强对流云团的回波移入和本地触发生成共同作用, 使得此次强对流天气过程在时间和强度上都得以维持, 持续时间之长和强度之强均为朝阳市少见。尽管本文所涉及的个例收集的资料不是很全面, 但是通过分析所得到的结论对于预报朝阳市的强天气事件还是有价值的。

摘要：本文从天气形势和雷达回波演变特征分析了2013年6月27日朝阳地区一次大范围强对流天气过程的成因。结果表明:这次强对流天气过程发生在锋前暖区内, 高空弱冷空气的侵入对不稳定能量释放起触发作用, 中低空的风切变和地面辐合线提供了有利的动力抬升条件, 大气的不稳定和良好的水汽条件有利于强天气的形成和发展。雷达回波的移入和本地触发生成共同作用, 使得强对流天气在时间和强度上都得以维持。

关键词：丁字槽,弱冷空气,切变线

参考文献

[1]朱乾根, 林锦瑞, 寿绍文等.天气学原理和方法[M].北京:气象出版社, 2007:121.

[2]寿绍文等.天气学分析[M].北京:气象出版社, 2006:121.

篇6：包头地区一次大雪过程的成因分析

关键词：暴雨,动力条件,垂直螺旋度,辽宁鞍山

螺旋度是一个描述环境风场气流沿运动方向的旋转程度和运动强弱的物理参数, 它反映了大气的运动场特征, 能够很好地描述大气运动的性质和特点[1]。螺旋度严格定义式为风速和涡度点积的体积分[2]:

其中, V为三维风速矢量, 塄为三维微分算子, 塄ΛV是涡度, 所以螺旋度的大小反映了旋转与沿旋转轴方向的强弱程度。在P-坐标系中展开后, 垂直方向上的螺旋度计算方法为[3]:

式 (2) 中, ξ为涡度, ω为垂直速度, 垂直涡度大的系统与剧烈大气现象联系紧密, 而垂直速度是实际大气中造成大气现象最直接的原因。垂直螺旋度是垂直涡度和垂直速度的积, 所以垂直螺旋度充分反映了2个与天气现象紧密联系的物理量配合情况, 在一定程度上不仅能反映系统的维持状况, 还能反映系统发展、天气现象的剧烈程度。由于大气中许多流动具有螺旋性特征, 而螺旋度是表征流体边旋转边沿旋转方向运动的动力性质的物理量, 因此, 为了揭示螺旋度与大气运动的某些特有现象在动力学、运动学性质之间的内在联系, 许多学者从理论上[4,5,6,7,8,9,10,11,12]对螺旋度进行了深入研究。

垂直螺旋度比涡度和垂直速度变化更为敏感, 因此, 垂直螺旋度在暴雨以上强降水天气分析和预报中有很好的指示作用。该文探讨了鞍山地区一次暴雨过程的垂直螺旋度特征, 将垂直螺旋度进行时间高度和经度高度剖面分析, 期望为以后的强降水预报, 特别是暴雨以上量级降水预报提供有益的参考。

1 降水概况和影响系统分析

2012年7月10日早晨到7月11日早晨, 鞍山地区普降暴雨或大暴雨, 大部分地区雨量为70~100 mm, 有35个测站雨量超过100 mm, 最大降雨出现在岫岩洋河, 为184 mm, 且洋河1 h最大降雨量达到了45 mm。主要测站雨量为鞍山市84 mm、海城市103 mm、台安县100 mm、岫岩县103 mm。此次降雨具有时间长、范围广、强度大和分布不均特点。降水时间主要集中在10日下午到夜间, 鞍山东南部较大。降水过程中还出现雷电、冰雹和大风等短时强对流天气, 影响广泛。

由图1可知, 2012年7月9日20:00, 500 h Pa中高纬度呈纬向环流型分布, 多短波槽活动, 内蒙古中部和山东半岛的两小槽形成阶梯槽, 阶梯槽向外散开, 动力作用显著。副高位置偏北偏西, 与大陆高压打通, 西南气流沿副高外围向鞍山地区输送暖湿空气。而700 h Pa的低涡位于河套附近, 暖式切变线向东北方伸进渤海, 东南气流又将黄海和东海的水汽向暴雨区输送, 从而形成暖中心。此时, 中低层的暖湿空气深厚, 有利于能量的积累, 层结变得不稳定。10日8:00, 500 h Pa环流由纬向型迅速调整为经向型, 阶梯槽在辽宁西部发展为南北向的深槽, 槽前正涡度平流明显, 辐散气流促进低层抬升, 开始产生弱降水。700 h Pa的低涡移至辽宁西部, 低涡前形成东北-西南向低空急流, 急流继续向鞍山地区输送水汽、热能和不稳定能量, 为之后的强降水做准备。而江淮气旋移至渤海并加强发展, 鞍山地区依旧是偏南气流控制, 此时为暖区降水。10日20:00, 500 h Pa的影响槽加深东移到辽宁中部, 强盛冷空气沿槽后西北气流下滑, 冷暖空气在鞍山地区交汇, 最终在江淮气旋的触发下, 产生短时强降水, 并伴有其他强对流现象。由图2可知, 700 h Pa的低涡稳定维持在辽宁上空, 而凝结潜热的释放更加强了低涡的发展, 因而降水持续时间较长。由于江淮气旋位于辽东半岛和山东半岛之间, 位置偏南, 所以此次降水鞍山东南部偏大, 大部分地区达到大暴雨量级。11日8:00, 影响系统继续东移, 降水基本结束。

2 垂直螺旋度分析

2.1 垂直螺旋度时间高度分布与鞍山地区强降水的关系

散度、涡度、垂直速度和垂直螺旋度等物理量是降水较好的动力诊断条件, 对7月9日8:00至7月11日8:00的物理量分别作时间高度剖面图, 并对其进行分析。从图3a、3b可知, 7月10日8:00至7月11日8:00, 中低层出现负散度、正涡度, 高层出现正散度, 说明中低层为气旋式环流, 高层为反气旋式环流, 这种高低空配置有利于上升运动的加强, 更有利于鞍山地区强降水的产生。最大正负散度中心和负涡度中心都出现在10日8:00, 8:00左右产生降水, 而最大正涡度中心于11日2:00开始出现, 但根据实况可知, 10日20:00左右降水强度较大, 而11日2:00左右降水强度较小, 所以散度和涡度的强度可以作为强降水预报的动力条件, 但可能不是非常敏感。从图3c、3d可知, 10日8:00, 从低层到高层都为上升运动, 上升运动很强, 在400 h Pa附近出现负值垂直速度中心, 而涡度在中低层为负值, 在高层为正值, 所以对应有中低层正的垂直螺旋度, 高层负的垂直螺旋度, 这种配置为鞍山地区强降水的产生提供了有利条件。10日20:00, 中低层出现正的垂直螺旋度中心, 中心值达到12×10-6h Pa/s2, 此时降水强度很大, 所以正垂直螺旋度值增大的过程, 降水强度往往也随之增大。因此, 对于暴雨以上量级的强降水, 垂直螺旋度的指示作用比散度、涡度和垂直速度等其它物理量更为精确和敏感, 垂直螺旋度强度的变化与暴雨的发生、发展和结束变化对应的较好。

2.2 垂直螺旋度的纬向垂直分布与鞍山地区强降水的关系

7月10日凌晨到11日早晨的暴雨过程具有时间长、范围广、强度大的特点, 局地雨势猛, 以岫岩为例, 该站过程雨量超过100 mm。从卫星云图、雷达回波图上发现:暴雨期间不断有中小度云团在该地区发生发展、加强、减弱。为进一步了解该地区强对流产生原因, 利用垂直螺旋度沿鞍山地区 (40°27′~41°34′°N, 122°11′~123°41′°E) 做纬向剖面分析, 图4是对应岫岩站降水最大时段的沿40°30′N垂直螺旋度9日20:00至11日8:00的纬向垂直剖面分布图, 可以充分反映出鞍山地区连续性大强度降水出现时, 该地区垂直螺旋度变化情况, 分析发现鞍山地区暴雨到大暴雨发生时, 高、低层螺旋度负、正中心配合非常好, 其上空涡旋上升运动非常剧烈。

注:a—散度 (单位:10-6/s) ;b—涡度 (单位:10-6/s) ;c—垂直速度 (单位:10-1h Pa/s) ;d—垂直螺旋度 (单位:10-6h Pa/s2) 。

2012年7月9日20:00至7月10日8:00, 中心位于600 h Pa附近的垂直螺旋度极大值中心迅速向下移动至750h Pa附近, 且向东移动5个经距左右, 极大值由4×10-6h Pa/s2加大为9×10-6h Pa/s2。相应的, 中心位于350 h Pa附近的螺旋度极小值中心快速向东移动5个经距左右, 较大幅度的减小到-17×10-6h Pa/s2, 高度基本保持不变 (图4a、b) 。10日8:00, 垂直螺旋度极大值中心和极小值中心几乎排列在相同经度上, 呈中低层正上层负型分布, 由实况可知, 此时刻已经产生降水。10日20:00, 垂直螺旋度极大值中心和极小值中心在东移过程中都增大, 而增大幅度较大, 正值中心范围继续增大, 负值中心范围继续减小, 高度都维持不变, 此时降水强度加大 (图4c) 。11日8:00, 正值中心一分为二, 较大中心高度上升, 而较小中心高度下降, 负值中心值减小, 降水基本结束 (图4d) 。由此表明, 垂直螺旋度正中心值和面积增大, 降水强度和覆盖范围随之加大, 而负中心值减小的过程, 降水可能发生或停止。中低层正中心, 高层负中心的分布形势有利于强降水的产生和加强。有强降水时, 降水易产生于垂直螺旋度极大值的前方, 也就是说, 垂直螺旋度正值中心的出现对未来强降水的出现和暴雨落区有较好的指示性。

注:a—9日20:00;b—10日8:00;c—10日20:00;d—11日8:00。

3结语

(1) 对于暴雨以上量级的强降水, 垂直螺旋度的指示作用比散度、涡度和垂直速度等其他物理量更为精确和敏感, 垂直螺旋度强度的变化与暴雨的发生、发展和结束变化对应的较好。当垂直螺旋度正值中心和面积增大时, 降水强度和覆盖范围也会随之加大, 而负值中心减小的过程, 降水可能发生或停止。

(2) 中低层正垂直螺旋度, 高层负螺旋度的分布形势, 有利于强降水的产生和加强。特别是中低层有垂直螺旋度正值中心, 高层有负值中心时, 降水会更强烈。

(3) 当有强降水时, 降水易产生于垂直螺旋度正值中心的前方, 所以垂直螺旋度正值中心的出现对未来强降水的出现和暴雨落区有较好的指示性。

参考文献

[1]伍荣生, 大气动力学[M].北京:气象出版社, 1990:96-101.

[2]寿绍文, 励申申, 寿亦萱, 等.中尺度大气动力学[M].北京:高等教育出版社, 2009:284-285.

[3]尤红, 娄丽萍, 彭端, 等.2005年6月广东特大暴雨垂直螺旋度分析[J].气象, 2007, 33 (4) :71-76.

[4]寿绍文, 励申申, 姚秀萍.中尺度气象学[M].北京:气象出版社, 2003:285-291.

[5]郑峰.螺旋度应用研究综述[J].气象科技, 2006, 24 (2) :119-123.

[6]杨越奎, 刘玉玲, 万振拴, 等.“91.7”梅雨锋暴雨的螺旋度分析[J].气象学报, 1994, 52 (3) :379-384.

[7]吴宝俊, 许晨海, 刘延英, 等.螺旋度在分析一次三峡大暴雨中的应用[J].应用气象学报, 1996, 7 (1) :108-112.

[8]李英.春季滇南冰雹大风天气的螺旋度分析[J].南京气象学院学报, 1998, 22 (2) :164-169.

[9]LILLY D K.The structure, energetics and propagation of rotating convective storms.PartⅡ:Helicity and storm stabilization[J].Atmos Sci, 1986 (43) :126-140.

[10]岳彩军, 寿文萱, 寿绍文, 等.我国螺旋度的研究及应用[J].高原气象, 2006, 25 (4) :754-762.

[11]段朝霞, 黄莉莉.“09.5”广东特大暴雨过程的螺旋度特征[J].广东气象, 2011, 33 (3) :16-19.