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《中国气象科学研究院》 2011年
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北京初冬两场典型暴雪过程发生发展的环境条件及物理成因研究

叶晨  
【摘要】:2009年10月下旬末到11月中旬的初冬季节,北京发生了连续数场强降雪,历史罕见。特别是,11月1日和11月9日两次降雪过程均达到暴雪量级,11月1日的暴雪是北京过去60年以来雪量最大的冬季初雪,且初雪发生时间比常年提前了28天,降水性质由雨转为雪的变化成为预报员始料未及的预报失败点;而9日的暴雪过程则出现短时雪强骤增并伴随雷电现象。利用北京地区高时空分辨率的地面自动站资料、微波辐射计资料、风廓线数据、多普勒雷达数据、BJ-RUC数值预报资料以及6小时一次的NCEP再分析资料等,对2009年11月上旬影响北京地区特别是北京城区的这两次典型暴雪过程,即11月1日(简称“1101”过程)和11月9日(简称“1109”过程),发生发展的环境条件和形成机制进行了细致的分析和对比,得到如下主要结论: 1,“1101”和“1109”两次暴雪过程降雪强度大,持续时间也较长,对于北京地区而言,两场降雪均集中在中部与南部地区,城区为降雪中心区。然而,两次过程也存在明显区别:首先在两次过程相应时间的雪线以北,由于所受锋面系统的差异,雪区形状明显不同,分别为块状和带状,同时“1101”过程的降雪过程较为稳定,降雪强度均匀,而“1109”过程中有明显的降雪集中时段,并伴有打雷现象。 2,两场暴雪过程,发生在东亚低槽冷空气南下早于和势力强于历史同期的气候背景条件下:2009年11月上半月,500hPa环流经向度明显强于常年,且东亚地区的槽较气候平均而言显著偏西;在东亚对流层中低层的40N-70N区域,冷空气较历史同期明显偏强,低层的冷空气活动更为频繁,从而有利于低槽冷空气影响北京和周边地区。 3,在上述气候背景条件下,两次过程在大尺度环流形势上尽管有一些相似之处,如500hPa上均处于东亚低槽活动区内,低层有较强的锋区存在,位置在40°N至45°N之间等,但细节差异明显。包括:(1)500hPa上槽区内槽线的位置、形状不同。“1101”过程500hPa上受南北两支槽的影响,“1109”过程500hPa上则主要受准横槽(东亚低槽)的影响,华北东北地区始终受东亚低槽槽前偏西锋区控制。(2)850hPa上两次过程不仅高低压配置具有明显的不同,而且低层风环流和高度场/地面气压场也差异明显。“1101”过程850hPa高压前部北风与温度线几乎成垂直交角而“1109”过程风向(偏东风)与温度线几乎平行。(3)动力条件及其变化有差异。“1101”过程在降雪发生前存在显著的低层辐合,高层辐散的有利配置,同时配合有低层正涡度高层负涡度,由此产生了较强的上升运动,“1109”过程的大尺度动力条件并没有“1101”过程优越,但利用BJ-RUC(高分辨率快速循环同化预报模式系统)资料诊断发现,在降雪集中时段的动力条件还是较为理想的,辐合中心和正涡度区的强度均明显的强于其他的时次。(4)水汽来源存在差异。“1101”降雪过程的水汽来源于同一层次上的两个方向,水汽通道位于850hPa和其下的对流层低层;“1109”过程的水汽输送则来自于不同层次上的两个方向,700hPa上的西风带系统所携带的水汽加之850hPa上小股由渤海输送而来的水汽共同为“1109”过程的发生提供必要的水汽条件。 4,针对“1101”暴雪过程产生机制的研究分析表明,此次暴雪过程是在500hPa东亚低槽斜压发展的背景下,在对流层低层冷暖空气剧烈交绥区,由华北特殊地形影响下的锢囚锋强迫所致:(1)伴随锢囚锋的形成,在北京西南形成狭窄水汽输送通道,连接华北锢囚锋区和来自两个不同方向的水汽输送汇合区,为锢囚锋的发生发展提供了必需的水汽条件;(2)锢囚锋区结构“浅薄”,且该锢囚锋的减弱与东路冷平流契入成熟锢囚锋区有关,冷平流从500-800m以下层契入后向上扩展,使得锢囚锋结构自下向上减弱消失;(3)该地形锢囚锋的东倾结构决定了降水落区位置,北京恰好处于地面锢囚锋东侧的锢囚锋区之中,故在锢囚锋整个生命阶段对应有降水;而锢囚锋浅薄的垂直结构则决定了其强迫抬升运动并不深厚,故北京暴雪是降雪持续时间较长、累积量大所形成的结果;(4)北京雨转雪的发生是因降雪前(即1日00时-08时)近地面层气温下降较快接近冰点的缘故,而这期间的降温主要源于雪前降雨在近地面层的蒸发冷却贡献;低层东路冷空气的平流作用则是降雪期间(即1日08时-14时)北京近地面气温维持较低的主因。 5,针对“1109”暴雪过程产生的成因分析表明,此次暴雪过程是一次典型的冷锋影响下的降雪过程,其中对流层低层的中尺度扰动和对称不稳定共同促成了雪强的短时激增:(1)“1109”过程存在有非常明显的降雪集中时段,并且雪量在短时的较大增长主要发生在北京城区及以南的带状区域内(39.8N-40.2N);对应降雪强度的激增(利用在9日23时左右),北京城区地面自动站观测到气温和变温骤降,相对湿度突升的现象;在降雪密集的短时间段里,卫星云图上可见河北中部以及北京的中南部有非常明显的中尺度“带状”云系的发展,相应在多普勒天气雷达的反射率因子强度(接近40dbz)、垂直发展高度(达到7-8km)、强回波持续时间(约2小时)等方面亦表现出清楚的中尺度特征。(2)对地面连续自动风场观测分析发现,在雷电以及雪量激增发生前2小时左右,北京城区附近出现一条准东西走向的中-β尺度辐合线,维持至22:40分左右,暗示强降雪的发生与近地面层这一中-β尺度系统的生成有关。(3)基于观测和3km分辨率快速循环同化预报系统BJ-RUC预报结果的综合诊断显示,“1109”过程雪强的激增是对称不稳定机制所致。由于11月09日22:00-23:30左右,北京上空700hPa附近出现西南风小扰动,改变了相应层次温湿条件,继而在局部垂直层内(大约750-500hPa间)出现了对称不稳定;该对称不稳定的出现,为已经在沿天气尺度冷锋倾斜爬升的气流提供了自由倾斜向上发展的条件和能量,使得气流沿着冷锋加速上升,上升运动非常强劲,从而导致了地面雪量的短时激增并使雪伴雷电成为可能。
【学位授予单位】:中国气象科学研究院
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:P458.121.1

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【参考文献】
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1 臧海佳;;近52年我国各强度降雪的时空分布特征[J];安徽农业科学;2009年13期
2 梁凤霞;胡长雷;杨俊玲;;吉林省2007年一次特大暴雪天气过程分析[J];安徽农业科学;2009年14期
3 范水勇;陈敏;仲跻芹;郑祚芳;;北京地区高分辨率快速循环同化预报系统性能检验和评估[J];暴雨灾害;2009年02期
4 李卫英;陈渭民;;冀南地区一次强雷暴过程分析[J];气象与环境科学;2008年04期
5 李毅,李艳春,潘晓滨;北京一次降雪的云物理过程作用模拟[J];解放军理工大学学报(自然科学版);2003年03期
6 王宝书;高锋;;初春一次罕见暴雪天气过程的诊断分析[J];吉林气象;2009年02期
7 张迎新;张守保;;华北平原回流天气的结构特征[J];南京气象学院学报;2006年01期
8 林曲凤;吴增茂;梁玉海;朱先德;苏博;;山东半岛一次强冷流降雪过程的中尺度特征分析[J];中国海洋大学学报(自然科学版);2006年06期
9 赵思雄,孙建华,陈红,齐琳琳,赵翼浚,李爱国,李云云;北京“12·7”降雪过程的分析研究[J];气候与环境研究;2002年01期
10 刘建忠;张蔷;;微波辐射计反演产品评价[J];气象科技;2010年03期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 孙忠欣;侯淑梅;;数值预报产品在山东“4·18”暴雨预报中的应用[J];安徽农学通报(上半月刊);2009年05期
2 董怡;;2008年4月25日河北省大风扬沙天气过程分析[J];安徽农学通报(上半月刊);2010年17期
3 张杰;杨瑞峰;贾汉奎;袁超;王继鹏;;一次致洪大暴雨分析[J];安徽农业科学;2008年12期
4 马英洁;秦涛;张爱玲;于江;张贵明;;昌乐县大风气候特征分析[J];安徽农业科学;2008年13期
5 王西贵;方翀;沐贤俊;;2007年7月8日淮河流域特大暴雨分析[J];安徽农业科学;2008年21期
6 王英;;菏泽市近40年来寒潮统计与分析[J];安徽农业科学;2008年24期
7 刘澈;周淑玲;闫淑莲;;2007年初山东半岛一次强降水及强风的初步分析和诊断[J];安徽农业科学;2008年24期
8 裴洪芹;;临沂地区夏季高温统计特征分析[J];安徽农业科学;2008年27期
9 王琪珍;卜庆雷;王承军;;莱芜暴雨气候特征分析[J];安徽农业科学;2008年29期
10 杨金玲;高峰;;“韦帕”台风暴雨过程分析[J];安徽农业科学;2008年29期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 董林;符娇兰;宗志平;;2011年隆冬北京初雪的成因分析[A];2012北京气象学会中青年优秀论文评选论文集[C];2012年
2 马鹏辉;陈剑;;浙北地区一次深秋强对流天气过程分析[A];2012北京气象学会中青年优秀论文评选论文集[C];2012年
3 李海;李颂华;;2011年6月7~8日南阳市高温天气过程分析[A];经济策论(下)[C];2011年
4 张一平;牛淑贞;席世平;梁俊平;;东北低涡槽后型河南省强对流天气物理量特征[A];经济策论(下)[C];2011年
5 虎莹;任晓燕;;周口市一次雷暴天气分析[A];经济策论(下)[C];2011年
6 吴迪;;南阳2011年5月9~10日暴雨过程分析[A];经济策论(下)[C];2011年
7 郭兰;;三门峡市2011年4月2日寒潮天气过程分析[A];经济策论(下)[C];2011年
8 张启绍;陈海成;王爱玲;刘燕;邓世有;;6月11日安阳强对流天气过程分析[A];经济策论(下)[C];2011年
9 效文娟;高省莉;;豫西山区两次特大山洪暴雨过程对比分析[A];经济策论(下)[C];2011年
10 张琪;;2011年2月28日三门峡市大雪天气过程分析[A];经济策论(下)[C];2011年
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1 丛春华;热带气旋远距离暴雨的研究[D];中国气象科学研究院;2011年
2 钟水新;东北冷涡结构特征及其强降水形成机理研究[D];中国气象科学研究院;2011年
3 张志强;相控阵天气雷达强度探测与评估方法研究[D];中国气象科学研究院;2011年
4 张丰启;山东半岛冷流降雪天气机理研究[D];南京信息工程大学;2011年
5 李春虎;局地暴雨中的自组织过程[D];南京信息工程大学;2011年
6 李南;多普勒雷达资料的退速度模糊、风场反演和临近预报的研究[D];南京信息工程大学;2011年
7 牛红亚;区域大气边界层内气溶胶粒子的单颗粒法解析[D];中国矿业大学(北京);2011年
8 马浩;南大洋风应力和淡水通量在全球海—气耦合系统中的作用[D];中国海洋大学;2011年
9 杨成芳;渤海海效应暴雪的多尺度研究[D];南京信息工程大学;2010年
10 陈林;雷电全时空监测系统在超高压电网应用中的关键技术研究[D];重庆大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘雪源;30°N两侧中国近海海平面年际变化及其与ENSO的关系[D];中国海洋大学;2010年
2 隋晓霞;北太平洋热带辐合带区上升运动的季节和年际变化特征[D];中国海洋大学;2010年
3 申莉莉;中国典型天气系统影响下沙尘传输特征分析[D];中国海洋大学;2010年
4 白慧;青岛近海夏季海雾年际变化的低空气象水文条件分析[D];中国海洋大学;2010年
5 朱营礼;两次由不同中尺度系统控制的山东半岛冷流暴雪过程的分析研究[D];中国海洋大学;2010年
6 华韵子;强对流天气识别系统的设计与实现[D];华东师范大学;2010年
7 朱建章;数量关联规则挖掘的研究及应用[D];华东理工大学;2011年
8 郑继玲;揭阳市气象局实时监测、预警及决策系统的研究与设计[D];电子科技大学;2010年
9 郑忠平;基于关联规则和聚类分析的异常天气挖掘[D];电子科技大学;2011年
10 杨家锋;基于数据融合的雷电监测预警方法研究[D];西安电子科技大学;2008年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 武麦凤;毛玉琴;;一次强飑线过程的卫星云图及天气雷达回波特征分析[J];干旱气象;2006年04期
2 徐新华;带状雷雨大风回波特征[J];广西气象;1993年04期
3 王文,程麟生;“96.1”高原暴雪过程湿对称不稳定的数值研究[J];高原气象;2000年02期
4 张小玲,程麟生;“96.1”暴雪期中尺度切变线发生发展的动力诊断Ⅰ:涡度和涡度变率诊断[J];高原气象;2000年03期
5 邓远平,程麟生,张小玲;三相云显式降水方案和高原东部“96.1”暴雪成因的中尺度数值模拟[J];高原气象;2000年04期
6 张小玲,程麟生;“96.1”暴雪期中尺度切变线发生发展的动力诊断Ⅱ:散度和散度变率诊断[J];高原气象;2000年04期
7 池再香,胡跃文,白慧;“2003.1”黔东南暴雪天气过程的对称不稳定分析[J];高原气象;2005年05期
8 张腾飞;鲁亚斌;张杰;普贵明;;一次低纬高原地区大到暴雪天气过程的诊断分析[J];高原气象;2006年04期
9 黄海波;徐海容;;新疆一次秋季暴雪天气的诊断分析[J];高原气象;2007年03期
10 张可苏;大气动力学模式的比较研究[J];中国科学;1980年03期
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中国期刊全文数据库 前10条
1 梁军;张胜军;王树雄;张彩凤;黄振;;大连地区一次区域暴雪的特征分析和数值模拟[J];高原气象;2010年03期
2 池再香,胡跃文,白慧;“2003.1”黔东南暴雪天气过程的对称不稳定分析[J];高原气象;2005年05期
3 白玉兰;刘刚;刘延芬;;2003年10月27日暴雪天气分析[J];黑龙江气象;2007年02期
4 高清兰;陈红萍;白桂巨;樊光海;梁丽珍;;对2006年山西省一次暴雪过程的分析研究[J];太原科技;2009年02期
5 李法然;周功铤;;一次南方暴雪过程的温湿特征量分析[J];浙江气象;1985年02期
6 褚昭利;崔宜少;李建华;;一次局地性暴雪的数值模拟及分析[J];山东气象;2006年02期
7 尹东屏;张备;刘梅;濮梅娟;韩桂荣;;2006年江苏两次降雪天气过程分析[J];气象科学;2009年03期
8 胡雪红;陈华凯;杨玉霞;;德州两次降雪过程的预报思路对比分析[J];兰州大学学报(自然科学版);2010年S1期
9 汪高明;徐双柱;;对2003~2005年荆门市4次暴雪天气过程的诊断分析[J];湖北气象;2005年04期
10 张迎新;侯瑞钦;张守保;;回流暴雪过程的诊断分析和数值试验[J];气象;2007年09期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 郑红;;黑龙江省暴雪时空分布特征与风险区划研究[A];第28届中国气象学会年会——S3天气预报灾害天气研究与预报[C];2011年
2 宋晓辉;田利庆;田秀霞;张珺;张利萍;史伟伟;;一次回流暴雪的数值模拟分析[A];第28届中国气象学会年会——S3天气预报灾害天气研究与预报[C];2011年
3 吴彩霞;陈爱玉;汤建国;缪燕;丁爱萍;;南通地区两次暴雪过程的对比研究[A];“推进气象科技创新,提高防灾减灾和应对气候变化能力”——江苏省气象学会第七届学术交流会论文集[C];2011年
4 蒋年冲;胡雯;邵洋;周述学;;安徽大别山一次暴雪过程的粒子谱特征分析[A];2009第五届苏皖两省大气探测、环境遥感与电子技术学术研讨会专辑[C];2009年
5 周昆;余金龙;王东勇;何志新;卢逢刚;陈斌;;2010年初安徽两次暴雪过程对比分析[A];第27届中国气象学会年会灾害天气研究与预报分会场论文集[C];2010年
6 姜皓严;李仲梅;;2010年1月2-3日天津暴雪过程分析[A];第27届中国气象学会年会灾害天气研究与预报分会场论文集[C];2010年
7 姚蓉;叶成志;田莹;张海;唐杰;;2011年初一次持续性暴雪过程成因分析及数值模拟[A];第28届中国气象学会年会——S3天气预报灾害天气研究与预报[C];2011年
8 王丛梅;曾健刚;刘瑾;刘玉平;;河北省南部罕见暴雪过程的卫星观测及物理机制分析[A];第27届中国气象学会年会灾害天气研究与预报分会场论文集[C];2010年
9 周丽蓉;程云花;罗宇;洪俊;;上饶市12月15日~16日一次暴雪天气过程分析[A];第28届中国气象学会年会——S3天气预报灾害天气研究与预报[C];2011年
10 李永智;李京梅;王红振;高省莉;效文娟;吕作俊;;2009年11月河南一次大范围暴雪过程诊断分析[A];第27届中国气象学会年会灾害天气研究与预报分会场论文集[C];2010年
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1 本报通讯员 杨玲;暴雪袭湘 不再惊慌[N];中国气象报;2011年
2 本报记者 刘毅;北京初雪迟迟 60年纪录迫近[N];人民日报;2011年
3 记者 周炜实习记者 李国方 韩勋;雨雪对交通有点影响[N];西安日报;2008年
4 本报记者 张军 童曙泉 侯莎莎 王东亮 通讯员 祁琦 张桂芳 江秀龙 周永强;入冬首场雪横跨7个等级[N];北京日报;2008年
5 ;市区清雪情况通报[N];辽源日报;2008年
6 本报记者 闫雪峰 董云平 卢军;降温降雪 冰城交通又直面大考[N];黑龙江日报;2009年
7 通讯员 滕学毅;长岛:提供热力气象专项服务[N];中国气象报;2010年
8 记者 李伟;我国北方地区沙尘降雪霜冻齐上阵[N];中国气象报;2010年
9 记者 游雪晴;京城降下60年来最晚初雪[N];科技日报;2011年
10 南方周末记者 吕宗恕;北京第一场雪的“台前幕后”[N];南方周末;2011年
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 杨成芳;渤海海效应暴雪的多尺度研究[D];南京信息工程大学;2010年
2 钟水新;东北冷涡结构特征及其强降水形成机理研究[D];中国气象科学研究院;2011年
3 刘超;欧盟东扩及其制度互动[D];外交学院;2003年
4 张学通;青海省积雪监测与青南牧区雪灾预警研究[D];兰州大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 叶晨;北京初冬两场典型暴雪过程发生发展的环境条件及物理成因研究[D];中国气象科学研究院;2011年
2 宋晓辉;2009年11月冀南回流暴雪诊断分析及数值模拟研究[D];南京信息工程大学;2011年
3 于晓晶;山东半岛冷流暴雪过程的环境条件分析与数值模拟研究[D];中国气象科学研究院;2013年
4 赵广娜;黑龙江省暴雪天气分析及预报方法研究[D];兰州大学;2011年
5 翟丽萍;华北暴雪和暴雨的大气能量结构研究[D];南京信息工程大学;2012年
6 郑怡;渤海海效应暴雪云团的观测分析与数值研究[D];中国海洋大学;2013年
7 朱营礼;两次由不同中尺度系统控制的山东半岛冷流暴雪过程的分析研究[D];中国海洋大学;2010年
8 崔宜少;山东半岛冷流降雪的研究[D];兰州大学;2011年
9 王振华;城市降雪资源化利用系统设计与实验研究[D];北京林业大学;2011年
10 李邦东;近50年东北地区降水时空变化及降雪影响因子分析[D];兰州大学;2013年
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