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【摘 要】本文利用大连新一代天气雷达(CINRAD-SC型)产品资料及所辖市区和县观测站降水资料、常规观测资料,分析了2012年3月4-6日一次雨夹雪转雪天气过程。观测数据显示:此次过程南部地区为雨夹雪转中到大雪;北部地区为雨夹雪转大雪;东部地区为雨夹雪转暴雪。从环流形势分析上看:影响系统为先期东北上的黄淮气旋和后期东移的高空冷涡,对应地面的河套低压东移与黄淮气旋后部结合,以暖区降水为主,降水量较大。分析雷达径向速度产品得到:两次强降雪时段均以“暖式切变辐合型”为主,不同的是,5日强降雪过程后期有冷空气介入,雷达站附近底层显示为偏北风,迫使暖湿空气抬升,随着冷风过境,降水逐渐结束。
【关键词】大连地区;雨夹雪转雪;径向速度
1天气实况
4日中午开始,大连地区出现了明显雨雪天气。截至6日15时,各地雨雪天气已结束。其中,庄河、长海为雨夹雪转暴雪,瓦房店、普兰店为雨夹雪转大雪,市区、旅顺、金州为雨夹雪转中到大雪。过程雨雪量在12.2~25.5毫米之间。积雪深度旅顺0.6厘米,金州3.0厘米,其它地区6.8~14.1厘米(见表1)。从降雪强度上看,选取3个站点作为为大连地区代表站,如图1所示,有两个时段降雪强度比较大:一个是4日傍晚到半夜,降水量在1-2毫米,降水性质以雪为主,长海为雨夹雪,另一强降水时段是5日夜间,以雪为主,其中庄河站5日20时到6日02时降雪量为13毫米。
从气候统计和实况分析上看,大连区降雪前一般有明显的回暖过程,此次过程先是黄淮气旋东北上,西南气流强盛,水汽充沛,底层增温增湿,降水性质为雨夹雪;后期高空冷涡东移,槽后冷空气逐渐介入,降水性质为雪。
从高空实况图看到:3月4日20时( 如图2左上和左下,北京时,下同)500hPa位于贝湖南部的高空槽逐渐加强东移,地面对应河套低压,其后有较强冷空气伴随东南下;位于长江中下游,黄淮地区的南支系统加强东北上,对应地面黄淮气旋形成;5日08时(图略),500hPa上,贝湖南部高空槽东南移到河套地区北部并逐渐加强,其闭合冷中心温度为-36℃,南支槽在东北上过程中有逐渐与北支系统结合趋势,形成槽前一直的西南气流,控制山东半岛和辽宁大部地区,地面我区位于东移北上气旋的顶部,降水开始逐渐增大。到5日20时(如图2右上和右下),高空槽东移到华北平原加深,槽前西南气流增强,对应地面,黄淮气旋一部分东移在山东半岛东北部入海,一部分与东移的河套低压结合,气旋后部冷空气逐渐介入,此时降水强度由最大逐渐减小。到6日08时(图略),高空转入槽后冷空气影响,冷中心落后于低压中心,冷平流加强,对应地面低压后部偏北风增强,降水于6日白天逐渐结束。
从图3可以看出,大连站4日20时地面已经接近0℃,但是到925hPa一直为0℃,近地面为弱东北风,低层冷空气使近地面易形成逆温层,有利于低空能量聚集。整个湿区延伸到600hPa左右,对应高度大约4000米,600hPa以上为西南到偏西风,风力超过30m/s,露点温度差迅速增大。到5日20时,地面温度0℃,到800hPa(2.5Km左右),温度降为-4℃,温度递减率偏小,风向从地面的东南风往上到850hPa变为弱西南风,弱暖平流,对流层整层露点温度差都很小,从850hPa到500hPa一致为西南风,风力维持在14-18m/s,低空西南急流,探空曲线特征正好对应强降水时间段。
2雷达回波分析
2012年3月4日大连地区雨夹雪转雪天气过程中,选取14时-20时降水强度增大时段分析雷达径向速度产品:14时近地面为偏东东到东南风,距离雷达站东南方向40Km处为负速度最大值约为12m/s,为低空急流,速度零线大致呈“S”型分布,为暖式切变辐合。另外负速度区域面积大于正速度区域面积,而且同一高度上入流速度大于出流速度,风速风向都是辐合形势;17时,最大负速度对应区域面积和正负速度区域比例面积都有所减小,说明水汽输送和辐合条件都有所减弱,到20时,正速度面积基本和负速度面积持平,“弓”型弯曲外侧为正速度区,趋于辐散形势,降水强度逐渐减小。
3月5日下午到半夜为强降雪时段,从径向速度上看,17时,距雷达站20-30Km处有正负径向速度大于12m/s的“牛眼”区域,低空急流明显,零速度线清晰、连续,呈“S”型,曲率较大,显示风向随高度顺时针旋转,表明大连上空存在强烈暖平流,为强降雪提供充分的水汽、热力条件。到20时,距离雷达站两个距离圈内仍为暖平流,而距离雷达站西北方向60Km处呈反“S”型,为冷平流,显示冷空气开始介入,降雪强度逐渐大到最大。23时,高空转为西到西北风,冷锋过境,距离雷达站西侧第三距离圈和第四距离圈之间径向速度超过12m/s而雷达站东侧出流速度为8m/ s,同一距离圈高度仍为辐合。同时,雷达站右侧近地层显示入流速度为偏东风,降雪逐渐结束。
3小结
由以上分析得出此次大连地区雨夹雪转雪天气过程特点为:
(1)从气候统计和实况分析上看,大连区降雪前一般有明显的回暖过程,此次过程先是黄淮气旋东北上,气旋顶部偏南气流强盛,水汽充沛,底层增温增湿,降水性质为雨夹雪;后期高空槽东移,对应地面的河套低压东移,与东移入海的黄淮气旋的一部分结合,随着冷锋过境,降水逐渐结束。此次过程以暖区降水为主,后期冷空气与东北上气旋没有明显相互作用,地面始终在0℃左右,降水性质为雨夹雪和雪,降水量偏大。
(2)探空曲线正好对应强降雪时段,能够提供垂直方向温度湿度风向风力等气象要素资料。
(3)从雷达产品径向速度图上看,两次强降雪时段都对应“暖式切变辐合型”特征,偏东风与东南风形成的切变,速度零线表现为“S”形。从正负速度面积对比和同一高度圈上风速比较,强降雪时段均对应辐合形势。不同的是,5日强降雪过程后期有冷空气介入,雷达站附近底层显示为偏北风,迫使暖湿空气抬升,随着冷风过境,降水逐渐结束。
参考文献:
[1]俞小鼎,姚秀萍,熊廷南,多普勒天气雷达原理及业务应用,北京:气象出版社,2005.
[2]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,2010,29(3):744-754.
[3]胡中明,周伟灿;我国东北地区暴雪形成机理的个例研究[J];南京气象学院学报;2005年05期
[4]刘珍芳,梁卫芳,江敦双,一次冬季降雪过程的多普勒雷达资料特征分析,海洋预报,2006(z1).
[5]王丽荣,汤达章,胡志群,赵瑞金.多普勒雷达的速度图像特征及其在一次降雪过程中的应用[J].应用气象学报,2006,17(4):452-458.
[6]东高红,张志茹,李胜山,贾惠珍.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
注:
资助项目:沈阳大气环境研究所“辽宁地区大气气溶胶光学特征变化与分析”(2014IAE-CMA05)
【关键词】大连地区;雨夹雪转雪;径向速度
1天气实况
4日中午开始,大连地区出现了明显雨雪天气。截至6日15时,各地雨雪天气已结束。其中,庄河、长海为雨夹雪转暴雪,瓦房店、普兰店为雨夹雪转大雪,市区、旅顺、金州为雨夹雪转中到大雪。过程雨雪量在12.2~25.5毫米之间。积雪深度旅顺0.6厘米,金州3.0厘米,其它地区6.8~14.1厘米(见表1)。从降雪强度上看,选取3个站点作为为大连地区代表站,如图1所示,有两个时段降雪强度比较大:一个是4日傍晚到半夜,降水量在1-2毫米,降水性质以雪为主,长海为雨夹雪,另一强降水时段是5日夜间,以雪为主,其中庄河站5日20时到6日02时降雪量为13毫米。
从气候统计和实况分析上看,大连区降雪前一般有明显的回暖过程,此次过程先是黄淮气旋东北上,西南气流强盛,水汽充沛,底层增温增湿,降水性质为雨夹雪;后期高空冷涡东移,槽后冷空气逐渐介入,降水性质为雪。
从高空实况图看到:3月4日20时( 如图2左上和左下,北京时,下同)500hPa位于贝湖南部的高空槽逐渐加强东移,地面对应河套低压,其后有较强冷空气伴随东南下;位于长江中下游,黄淮地区的南支系统加强东北上,对应地面黄淮气旋形成;5日08时(图略),500hPa上,贝湖南部高空槽东南移到河套地区北部并逐渐加强,其闭合冷中心温度为-36℃,南支槽在东北上过程中有逐渐与北支系统结合趋势,形成槽前一直的西南气流,控制山东半岛和辽宁大部地区,地面我区位于东移北上气旋的顶部,降水开始逐渐增大。到5日20时(如图2右上和右下),高空槽东移到华北平原加深,槽前西南气流增强,对应地面,黄淮气旋一部分东移在山东半岛东北部入海,一部分与东移的河套低压结合,气旋后部冷空气逐渐介入,此时降水强度由最大逐渐减小。到6日08时(图略),高空转入槽后冷空气影响,冷中心落后于低压中心,冷平流加强,对应地面低压后部偏北风增强,降水于6日白天逐渐结束。
从图3可以看出,大连站4日20时地面已经接近0℃,但是到925hPa一直为0℃,近地面为弱东北风,低层冷空气使近地面易形成逆温层,有利于低空能量聚集。整个湿区延伸到600hPa左右,对应高度大约4000米,600hPa以上为西南到偏西风,风力超过30m/s,露点温度差迅速增大。到5日20时,地面温度0℃,到800hPa(2.5Km左右),温度降为-4℃,温度递减率偏小,风向从地面的东南风往上到850hPa变为弱西南风,弱暖平流,对流层整层露点温度差都很小,从850hPa到500hPa一致为西南风,风力维持在14-18m/s,低空西南急流,探空曲线特征正好对应强降水时间段。
2雷达回波分析
2012年3月4日大连地区雨夹雪转雪天气过程中,选取14时-20时降水强度增大时段分析雷达径向速度产品:14时近地面为偏东东到东南风,距离雷达站东南方向40Km处为负速度最大值约为12m/s,为低空急流,速度零线大致呈“S”型分布,为暖式切变辐合。另外负速度区域面积大于正速度区域面积,而且同一高度上入流速度大于出流速度,风速风向都是辐合形势;17时,最大负速度对应区域面积和正负速度区域比例面积都有所减小,说明水汽输送和辐合条件都有所减弱,到20时,正速度面积基本和负速度面积持平,“弓”型弯曲外侧为正速度区,趋于辐散形势,降水强度逐渐减小。
3月5日下午到半夜为强降雪时段,从径向速度上看,17时,距雷达站20-30Km处有正负径向速度大于12m/s的“牛眼”区域,低空急流明显,零速度线清晰、连续,呈“S”型,曲率较大,显示风向随高度顺时针旋转,表明大连上空存在强烈暖平流,为强降雪提供充分的水汽、热力条件。到20时,距离雷达站两个距离圈内仍为暖平流,而距离雷达站西北方向60Km处呈反“S”型,为冷平流,显示冷空气开始介入,降雪强度逐渐大到最大。23时,高空转为西到西北风,冷锋过境,距离雷达站西侧第三距离圈和第四距离圈之间径向速度超过12m/s而雷达站东侧出流速度为8m/ s,同一距离圈高度仍为辐合。同时,雷达站右侧近地层显示入流速度为偏东风,降雪逐渐结束。
3小结
由以上分析得出此次大连地区雨夹雪转雪天气过程特点为:
(1)从气候统计和实况分析上看,大连区降雪前一般有明显的回暖过程,此次过程先是黄淮气旋东北上,气旋顶部偏南气流强盛,水汽充沛,底层增温增湿,降水性质为雨夹雪;后期高空槽东移,对应地面的河套低压东移,与东移入海的黄淮气旋的一部分结合,随着冷锋过境,降水逐渐结束。此次过程以暖区降水为主,后期冷空气与东北上气旋没有明显相互作用,地面始终在0℃左右,降水性质为雨夹雪和雪,降水量偏大。
(2)探空曲线正好对应强降雪时段,能够提供垂直方向温度湿度风向风力等气象要素资料。
(3)从雷达产品径向速度图上看,两次强降雪时段都对应“暖式切变辐合型”特征,偏东风与东南风形成的切变,速度零线表现为“S”形。从正负速度面积对比和同一高度圈上风速比较,强降雪时段均对应辐合形势。不同的是,5日强降雪过程后期有冷空气介入,雷达站附近底层显示为偏北风,迫使暖湿空气抬升,随着冷风过境,降水逐渐结束。
参考文献:
[1]俞小鼎,姚秀萍,熊廷南,多普勒天气雷达原理及业务应用,北京:气象出版社,2005.
[2]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,2010,29(3):744-754.
[3]胡中明,周伟灿;我国东北地区暴雪形成机理的个例研究[J];南京气象学院学报;2005年05期
[4]刘珍芳,梁卫芳,江敦双,一次冬季降雪过程的多普勒雷达资料特征分析,海洋预报,2006(z1).
[5]王丽荣,汤达章,胡志群,赵瑞金.多普勒雷达的速度图像特征及其在一次降雪过程中的应用[J].应用气象学报,2006,17(4):452-458.
[6]东高红,张志茹,李胜山,贾惠珍.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
注:
资助项目:沈阳大气环境研究所“辽宁地区大气气溶胶光学特征变化与分析”(2014IAE-CMA05)