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一次春季罕见寒潮暴雨(雪)天气过程诊断分析

李根娥  
【摘要】: 2007年3月2~6日,河北省出现了罕见的暴雨(雪)及寒潮天气过程,中北部地区降特大暴雪、南部地区降大到暴雨,过程降温达10~28℃,渤海部分海域出现风暴潮,大风、雪灾和冻害给中北部地区工农业生产和交通运输造成了重大损失,北部地市中小学开学推迟7~10天。 这次过程为发生在气温异常偏高的气候背景下的极端天气事件,具有降雨(雪)范围广、强度大,风大,降温强的特点,而且各地都经历了从降雨到降雪的转换,部分地区还经历了雨→雨夹雪→雪→雨夹雪→雨的相态转换,值得深入研究。本文应用常规资料、NCEP 1°×1°资料、FY2卫星云图资料、多普勒天气雷达资料、自动站资料、对本次过程进行了详尽的分析,并应用WRF模式对暴雨(雪)天气进行了数值模拟研究。 分析大风和强降温的成因,结果表明,江淮气旋在向东北上入海过程中强度加强、和东北平原南下的冷空气相互作用,使气压梯度增大是导致渤海海域大风的根本原因。西路和西北路冷空气合并加强导致了中北部大风和强降温天气。 研究本次罕见暴雨(雪)天气的成因和卫星云图、多普勒雷达特征、物理量特征。分析表明:在500hPa深厚高空槽、700hPa和850hPa低涡切变线、江淮气旋、地面偏东风等影响系统共同作用下,造成了河北的大到暴雨(雪)天气;700hPa和850hPa低涡、切变线使中低层辐合加强,形成了较强的动力辐合和水汽辐合;850hPa以下强盛的东北气流与700hPa以上强盛的西南暖湿气流相互作用,加强了垂直切变而形成较强的动力抬升;江淮气旋向东北上入海过程中,与沿东北平原南下冷空气相互作用,使地面气压梯度加强,河北中南部偏东风加大,对中南部的大到暴雨(雪)的形成具有重要作用;造成本次大到暴雨(雪)天气的水汽通道有两条:一条来自孟加拉湾,另一条来自东海;700hPa的MPV高值区和降雨中心有较好的对应关系。 对本次过程中降水多相态转换的成因与雨雪转换的预报进行研究。结果表明:850hPa及以下蒙古高压和江淮气旋共同作用产生的偏东风导致低层大气温度持续下降,当0℃层高度低于950hPa时,降水性质将发生变化,从降水转为降雪。随着系统东移、江淮气旋入海,高低空风向发生突变,从东北风转为西北风,加上太行山地形作用,使太行山东麓部分地区低层大气出现小幅升温,0℃层高度抬升,致使从雪转为雨。多普勒天气雷达回波图上,0℃层亮带高度的迅速下降,可作为从液态降水向固态降水转换的判据之一。天气学分析表明,1000hPa温度低于2℃、925hPa温度低于-2℃时,降水将从液态向固态转换。 最后应用WRF模式,采用数值模拟方法,对造成大到暴雨(雪)、寒潮的一些物理量特征进行深入分析,进一步研究了成因。模拟研究表明:降水区域位于急流的前部,急流的产生要早于强降水的产生;700hPa湿位涡诊断分析表明,本次强降水过程是在对流稳定条件发生的,湿正压项始终为正值,湿斜压项始终为负值,但其绝对值都经历了先增大后减小的过程,强降水主要位于MPV_1大值中心前方的等值线密集带中和MPV_2负值中心区;强降水发生在850hPa湿Q矢量散度辐合中心附近。


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