冬季冰雪凝凍天氣形勢分析和預(yù)報思路演示文稿

冬季冰雪凝凍天氣形勢分析和預(yù)報思路演示文稿本文檔共52頁；當前第1頁；編輯于星期一\11點5分優(yōu)選冬季冰雪凝凍天氣形勢分析和預(yù)報思路本文檔共52頁；當前第2頁；編輯于星期一\11點5分歷史冬季連陰雨雪形勢分析造成華東地區(qū)冬季低溫連陰雨雪的天氣系統(tǒng)主要有：冷鋒、地面冷高壓；阻塞高壓；極渦、極地高壓、東北冷渦；南支槽；切變線等。本文檔共52頁；當前第3頁；編輯于星期一\11點5分歷史冬季連陰雨雪形勢分析歷史上冬季連陰雨雪的500hpa環(huán)流形勢普查了1971～2008年共38年間1～2月旬雨日≥7天的連陰雨雪過程后發(fā)現(xiàn)，有14年冬季出現(xiàn)了連陰雨雪過程，占37%。其中1月共出現(xiàn)9次，2月6次，各占23%和16%。普查了歷史上各連陰雨雪過程的500hpa環(huán)流場后發(fā)現(xiàn)，上海地區(qū)出現(xiàn)冬季連陰雨雪的500hpa上常對應(yīng)著中高緯阻塞形勢，常見的有以下3種：本文檔共52頁；當前第4頁；編輯于星期一\11點5分一、阻高偏西型此類連陰雨雪過程的阻高在60°E以西，常有巴爾克什湖～貝加爾湖的橫槽相伴。這種形勢下，東亞環(huán)流平直，冷暖空氣勢力均較弱，雖然雨日長，但雨雪量一般不大。本文檔共52頁；當前第5頁；編輯于星期一\11點5分二、阻高偏東型此類連陰雨雪過程的阻高在80°E以東，歐亞中高緯呈穩(wěn)定的兩槽一脊形勢，極渦偏東、偏南；孟加拉灣南支槽強，里海、咸海地區(qū)維持穩(wěn)定長波槽，副熱帶高壓較強，高原南北長波槽脊呈反位相。此類過程的冷暖空氣勢力均強，中低空輻合要強于上一類，造成的連陰雨雪的強度也強于上一類，如1964年2月、2008年1月的連陰雨雪均屬于這類。本文檔共52頁；當前第6頁；編輯于星期一\11點5分三、北方低渦型此類連陰雨雪過程的中高緯沒有明顯的阻塞形勢，最顯著的特征是極渦位于貝加爾湖至俄羅斯遠東地區(qū)，位置偏南；中低緯60°E附近長波槽穩(wěn)定，槽內(nèi)不斷有短波槽分裂東移，繞過高原南部后，和北方南下的冷空氣交匯在長江中下游地區(qū)，此類過程的雨雪強度一般也不大。本文檔共52頁；當前第7頁；編輯于星期一\11點5分歷史冬季連陰雨雪形勢分析中低空水汽場：700hpa的水汽主要源于孟加拉灣地區(qū)本文檔共52頁；當前第8頁；編輯于星期一\11點5分歷史冬季連陰雨雪形勢分析中低空水汽場：邊界層925hpa水汽則源于南海和東海地區(qū).本文檔共52頁；當前第9頁；編輯于星期一\11點5分歷史冬季連陰雨雪形勢分析本文檔共52頁；當前第10頁；編輯于星期一\11點5分冬季連陰雨雪過程的中期預(yù)報著眼點（一）一、冬季連陰雨雪過程，預(yù)報關(guān)鍵在于有一種使冷暖空氣長時間在長江流域交綏的環(huán)流條件。

對中期預(yù)報來講，當預(yù)測中高緯出現(xiàn)阻塞形勢時，應(yīng)主要著眼于上游歐洲地區(qū)的中低緯度環(huán)流形勢，特別是里海、咸海地區(qū)長波槽和切斷低壓的建立并維持。

一般來講，上海地區(qū)冬季5天以上的連陰雨雪過程往往和里海、咸海地區(qū)的長波槽聯(lián)系在一起。當預(yù)報里海、咸海地區(qū)有長波槽建立，并有穩(wěn)定維持趨勢，槽內(nèi)不斷有短波槽分裂并東移，此時若中緯度環(huán)流平直，則從長波槽建立的5～6天上海地區(qū)就會有連陰雨雪過程出現(xiàn)。本文檔共52頁；當前第11頁；編輯于星期一\11點5分冬季連陰雨雪過程的中期預(yù)報著眼點（二）二、冬季的低溫連陰雨雪過程前本市往往有明顯回暖過程（850hpa可回暖至10℃或以上），大氣呈現(xiàn)高溫、高濕特性（間或有連續(xù)性大霧出現(xiàn)），之后有強冷空氣影響本市，但鋒面一般南壓到華南一帶即止，形成靜止鋒，700hpa和850hpa上形成近東西向切變線。此后受東傳的短波槽影響，靜止鋒和切變線北抬，上海出現(xiàn)降水，之后隨著高空槽的東移入海，靜止鋒和切變線南壓，上海出現(xiàn)短暫的降水間歇期。在平直的環(huán)流形勢下，不斷有短波槽東移，上海就會反復(fù)出現(xiàn)降水—間歇—降水的連陰雨雪天氣。本文檔共52頁；當前第12頁；編輯于星期一\11點5分冬季降水類型的診斷分析降水類型：（1）雨—滴狀的液態(tài)降水，下降時清楚可見，強度變化較緩慢，落在水面上會激起波紋和水花，落在干地上可留下濕斑。（2）陣雨—開始和停止都較突然、強度變化大的液態(tài)降水，有時伴有雷暴。（3）毛毛雨—稠密、細小而十分均勻的液態(tài)降水，下降情況不易分辨，看上去似乎隨空氣微弱的運動飄浮在空中，徐徐落下。迎面有潮濕感，落在水面無波紋，落在干地上只是均勻地潤濕，地面無濕斑。（4）雪—固態(tài)降水，大多是白色不透明的六出分枝的星狀、六角形片狀結(jié)晶，常緩緩飄落，強度變化較緩慢。溫度較高時多成團降落。（5）陣雪—開始和停止都較突然、強度變化大的降雪。（6）雨夾雪—半融化的雪(濕雪)，或雨和雪同時下降。（7）陣性雨夾雪—開始和停止都較突然、強度變化大的雨夾雪。本文檔共52頁；當前第13頁；編輯于星期一\11點5分冬季降水類型的診斷分析（8）霰—白色不透明的圓錐形或球形的顆粒固態(tài)降水，直徑約2～5mm，下降時常呈陣性，著硬地常反跳，松脆易碎。（9）米雪—白色不透明的比較扁、長的小顆粒固態(tài)降水，直徑常小于1mm，著硬地不反跳。（10）冰?！该鞯耐锠罨虿灰?guī)則的固態(tài)降水，較硬，著硬地一般反跳。直徑小于5mm。有時內(nèi)部還有未凍結(jié)的水，如被碰碎，則僅剩下破碎的冰殼。（11）冰雹—堅硬的球狀、錐狀或形狀不規(guī)則的固態(tài)降水，雹核一般不透明，外面包有透明的冰層，或由透明的冰層與不透明的冰層相間組成。大小差異大，大的直徑可達數(shù)10mm。常伴隨雷暴出現(xiàn)。（12）冰針—漂浮于空中的很微小的片狀或針狀冰晶，在陽光照耀下，閃爍可辨，有時可形成日柱或其它暈的現(xiàn)象。多出現(xiàn)在高緯度和高原地區(qū)的嚴冬季節(jié)。本文檔共52頁；當前第14頁；編輯于星期一\11點5分冬季降水類型的診斷分析各種降水物形成的基本成因：凍雨—上層的冰晶或雪下降通過融化（暖）層，當融化（暖）層充分深和暖，冰晶或雪將全部融化變成雨滴，雨滴進入冷層形成過冷水滴，當?shù)乇砦矬w低于0℃時，過冷水滴就在地表凍結(jié)。如果地面氣溫低于0℃，但地表溫度高于0℃時，熱傳導(dǎo)將使得過冷水滴不會直接凍結(jié)在地表物體上，但過冷水滴會直接凍結(jié)在位于上層的物體表面。如果地面氣溫高于0℃，但地表溫度低于0℃時，熱傳導(dǎo)也將使水滴直接凍結(jié)在位于地表的物體表面。當融化層的厚度大于1200ft（365.76米）通常將導(dǎo)致完全融化。當融化層的最大溫度為0-1℃時，要使得大的雪花完全融化需要更厚的融化層。本文檔共52頁；當前第15頁；編輯于星期一\11點5分冬季降水類型的診斷分析冰?；蝣薄；蝣钡奶娇张c凍雨的條件也是相似的，即有上部的融化層和其下的冷層存在。主要的差別是這兩層的厚度、溫度及冰晶或雪花的大小，在通過融化層后是否全部融化或部分融化。由于仍然有冰晶存在，部分融化的雪花比全部融化更容易重新凍結(jié)，從而形成冰?；蝣鄙踔裂ｋS著融化層厚度和溫度的減小，冷層厚度的增加，出現(xiàn)冰?；蝣被蚧旌狭嗣籽┑慕邓目赡苄詫⒃黾?。當冷層的平均最低溫度小于0℃時，沒有混合了凍雨的冰?；蝣弊钣锌赡馨l(fā)生。當冷層的最低溫度為-2.5℃時，可能發(fā)生凍雨、冰粒或霰的混合型降水。本文檔共52頁；當前第16頁；編輯于星期一\11點5分冬季降水類型的診斷分析雪—雨、雪界限的探空與凍雨或冰?；蝣钡奶娇沼泻艽蟮牟顒e，主要是融化層在近地面而冷層在其上部。將雪融化為雨，近地面融化層的厚度為750-1500ft（米），同時與雪量和溫度直減率有關(guān)。當溫度直減率小，融化層弱，雪完全融化需要更厚的融化層。當溫度直減率大，融化層即使較薄，雪仍然可以完全融化為雨。如果融化層的高度小于900ft（274.32米），有超過50%的機率雪可以到達地面、如果融化層的高度小于200ft（60.96米），90%的機率可以降雪。如果融化層的高度大于1000ft（304.8米），降雪的機率將快速下降到50%以下。本文檔共52頁；當前第17頁；編輯于星期一\11點5分冬季降水類型的診斷分析降雪概率的判斷方法：一、Boyden’stechnique（Boyden1964）

用1000-850hPa厚度閾值和站點海拔高度判別降雪概率。1000-850hPa厚度閾值要根據(jù)1000hPa高度（H1000）或本站氣壓和地表海拔高度（HGR）進行調(diào)整，調(diào)整值（m）的計算公式為（H1000-HGR）/30或用圖（a）查看，然后用圖（b）查降雪概率值。本文檔共52頁；當前第18頁；編輯于星期一\11點5分冬季降水類型的診斷分析二、0℃濕球溫度的高度判別降雪的概率（HWF1975）用0℃濕球溫度的高度預(yù)報降雪的概率，附加考慮了潛熱冷卻效應(yīng)的影響。 0℃濕球溫度的高度降水類型：

≥3000英尺（914.4米）

幾乎總是降雨，極少降雪 2000～3000英尺（609.6～914.4米）通常是降雨，降雪的可能性小 1000～2000英尺（304.8～609.6米）持續(xù)性的降雨容易轉(zhuǎn)換為降雪

＜1000英尺（304.8米）通常是降雪，輕微或偶然是降雨本文檔共52頁；當前第19頁；編輯于星期一\11點5分冬季降水類型的診斷分析三、Hand’srule（Hand1986）用近地表最低層100hPa厚度空氣層的平均溫度預(yù)報降水類型。

近地表最低層100hPa厚度空氣層的平均溫度降水類型＜-1.5℃雪-1.5～0.5℃霰或冰粒＞0.5℃雨本文檔共52頁；當前第20頁；編輯于星期一\11點5分冬季降水類型的診斷分析四、“Top-Down”方法“Top-Down”方法是跟蹤水汽凝結(jié)體從它的初生到降落到地面的過程并判斷其降水類型的方法。這種方法應(yīng)用氣象探空對大氣環(huán)境的探測，從頂部開始向下直到地面。在一次降水事件中，多種降水類型有可能發(fā)生，通常需要檢查3個關(guān)鍵層。

層次氣團對水汽凝結(jié)體的影響冰晶層冷的、中層氣團冰晶核/增長暖層被抬升的、暖的熱帶氣團加熱/融化近地面冷層地面極地或變性氣團重新凍結(jié)/接觸凍結(jié)本文檔共52頁；當前第21頁；編輯于星期一\11點5分Top-Down”方法(a)冰晶層云中冰晶的數(shù)量是云溫度的函數(shù)，云溫度越低，云中存在冰晶的可能性越大。在一層相當潮濕的水汽層中，-10℃是一個很好的分界點，表示冰核被激活在云中產(chǎn)生冰。

溫度（℃）冰晶初生的幾率0無-4無-1060%-1270%-1590%-20100%本文檔共52頁；當前第22頁；編輯于星期一\11點5分Top-Down”方法(b)暖層因暖鋒結(jié)構(gòu)形成的被抬升的暖層主要關(guān)注的重點是暖層的厚度和最大溫度。Rauberetal.(2001)通過研究發(fā)現(xiàn)暖層的厚度和暖層的最大溫度有超過80%的正相關(guān)，并且呈線性關(guān)系。用暖層最大溫度值判別降水類型取決于云中是否有冰晶進入。

暖層最大溫度（℃）降水類型（有冰晶）降水類型（無冰晶）＜1雪凍雨/凍毛毛雨1～3雪/冰粒（1℃）～冰粒（3℃）凍雨/凍毛毛雨＞3凍雨/凍毛毛雨凍雨/凍毛毛雨本文檔共52頁；當前第23頁；編輯于星期一\11點5分Top-Down”方法本文檔共52頁；當前第24頁；編輯于星期一\11點5分Top-Down”方法暖層中需要考慮的一些關(guān)鍵點：暖層的溫度小于等于1℃，將不能融化從上部進入的雪/冰，這樣水汽凝結(jié)體的相態(tài)沒有改變，冰晶在通過暖層后仍然存在。暖層的溫度在1～3℃，雪/冰將不會全部融化，在其下的冷層中將重新凍結(jié)。當溫度接近3℃，降水很可能是冰粒；當溫度1～2℃，降水將以雪和冰粒的混和為主。暖層的溫度在大于3℃，導(dǎo)致雪/冰將全部融化。當?shù)孛鏈囟却笥?℃，產(chǎn)生降雨；當?shù)孛鏈囟刃∮诘扔?℃，產(chǎn)生凍雨。如果云中沒有冰晶存在，暖雨過程將占主導(dǎo)地位。在這種情況下，當?shù)孛鏈囟刃∮诘扔?℃，將產(chǎn)生凍毛毛雨或可能凍雨；當?shù)孛鏈囟却蛴?℃，將產(chǎn)生降雨或毛毛雨。本文檔共52頁；當前第25頁；編輯于星期一\11點5分Top-Down”方法(c)近地面冷層近地面冷層主要關(guān)注的重點是冷層的厚度、最低溫度和地面溫度。對于業(yè)務(wù)預(yù)報而言，這層溫度是最難預(yù)報的。在近地面冷層中有幾個因數(shù)將會影響到最終降落到地面的水汽凝結(jié)體。如果地面溫度遠高于0℃，將產(chǎn)生降雨。例如，當濕球溫度(Tw)大于1℃且厚度大于300m，進入的冰將很可能融化產(chǎn)生降雨。當近地面冷層低于0℃，水汽凝結(jié)體將很可能以冰凍的形式降落的地面，當雨從暖層進入到近地面冷層，同時近地面冷層足夠冷，厚度足夠深，液態(tài)水滴將重新凍結(jié)為冰粒。一個冰粒形成的經(jīng)驗指標是近地面冷層的厚度要大于750m同時溫度是-6℃或更冷。本文檔共52頁；當前第26頁；編輯于星期一\11點5分Top-Down”方法本文檔共52頁；當前第27頁；編輯于星期一\11點5分Top-Down”方法(d)未飽和層和濕球溫度對于一個給定的氣塊，濕球溫度（Tw）代表了此氣塊達到飽和時的溫度。濕球溫度在界定液態(tài)和凍結(jié)降水中能提供有用的信息。在濕球溫度高于0℃時，雨很可能發(fā)生。如果濕球溫度大于1℃且從地面向上的厚度至少300m，冰將全部融化，雨最有可能發(fā)生。最近的研究表明發(fā)生降雪時，最大的可能地面濕球溫度大約為1.5℃。本文檔共52頁；當前第28頁；編輯于星期一\11點5分Top-Down”方法(e)濕球凍結(jié)高度濕球凍結(jié)高度的經(jīng)驗規(guī)則＞1500m雪極少發(fā)生700～1500m雪可能發(fā)生＜700m雪通常發(fā)生本文檔共52頁；當前第29頁；編輯于星期一\11點5分Top-Down”方法(f)“Top-Down”方法的流程通過對關(guān)鍵層的溫度分析，為降水類型提供指導(dǎo)。本文檔共52頁；當前第30頁；編輯于星期一\11點5分冬季降水類型的診斷分析五、美國國家天氣局降水類型判別規(guī)則

美國國家天氣局結(jié)合了“top-down”方法和部分厚度分析的原理，來確定雨雪邊界。本文檔共52頁；當前第31頁；編輯于星期一\11點5分美國國家天氣局降水類型判別規(guī)則本文檔共52頁；當前第32頁；編輯于星期一\11點5分冬季降水類型的診斷分析六、評估冰粒或霰與凍雨的探空條件融化層的特征：出現(xiàn)何種降水類型，融化層的特征比其下的冷層更為重要。(a)冰?；蝣保o凍雨）：融化層的溫度小于2℃同時厚度小于等于1500ft（460米）。(b)凍雨（無冰粒或霰）：融化層的溫度大于等于4-5℃同時厚度小于等于4500ft（1370米）。(c)混合（冰?；蝣焙蛢鲇辏喝诨瘜拥臏囟?-5℃同時厚度1500-4500ft（460-1370米）。本文檔共52頁；當前第33頁；編輯于星期一\11點5分評估冰粒或霰與凍雨的探空條件（二）冷層的特征：(d)冰?；蝣保o凍雨）：冷層的溫度小于等于-8℃同時厚度大于等于3000ft（915米）。(e)凍雨（無冰?；蝣保豪鋵拥臏囟?2~-8℃同時厚度小于600-3000ft（180-915米）。(f)混合（冰?；蝣焙蛢鲇辏?？多層的特征：

在探空中，融化層和冷層的多層結(jié)構(gòu)也是可能的。如果在融化層中，雪部分融化，在其下的冷層中凍結(jié)為冰?；蝣保缓笤诮孛嫒诨瘜又斜３譃楸；蝣被蜣D(zhuǎn)變?yōu)橛?；如果雪完全融化，最有可能出現(xiàn)的是雨。本文檔共52頁；當前第34頁；編輯于星期一\11點5分冬季降水類型的診斷分析七、湖面/海面影響下的對流性降雪：

湖面/海面影響下的降雪常常發(fā)生在冷空氣經(jīng)過相對暖的水體時，在水體上或其下風(fēng)方產(chǎn)生對流性的降雪帶。這些降雪帶可以是相當狹窄、降雪強度強。本文檔共52頁；當前第35頁；編輯于星期一\11點5分湖面/海面影響下的對流性降雪本文檔共52頁；當前第36頁；編輯于星期一\11點5分湖面/海面影響下的對流性降雪這種降雪過程有下述一些關(guān)鍵因子：

冷空氣在經(jīng)過水體時其下部被加熱、濕度增加，產(chǎn)生不穩(wěn)定的氣溫直減率；對流性的降雪云帶發(fā)生并在向岸的地形條件下通過摩擦輻合和地形抬升得到進一步增強；對流在垂直方向發(fā)展，其上限為一層穩(wěn)定的逆溫層，典型的高度在地表以上1-4公里，這種對流垂直發(fā)展高度比通常雷暴天氣要更淺??；其它的影響因子還包括充分的風(fēng)區(qū)、低層的風(fēng)向切變、適合的云和降水的微物理條件。本文檔共52頁；當前第37頁；編輯于星期一\11點5分雪量和積雪的診斷方法一、10:1的經(jīng)驗法則和訂正方法這種方法起源于19世紀加拿大安大略多倫多的雪的密度觀測資料，通過對歷史資料統(tǒng)計定量描述新雪的密度。10:1的經(jīng)驗法則可以用來把等效的降雨量轉(zhuǎn)換為積雪深度值。如1毫米的降雨量，如果全部以降雪的方式下降到地表，將出現(xiàn)10毫米的積雪。10:1的經(jīng)驗法則在業(yè)務(wù)應(yīng)用中使用最廣泛，約50%的個例符合。使用中需要注意到，在有利于“重”雪（冰粒、融化的雪、雪雨混合等）或“輕”雪條件下，雪水比需要調(diào)整。(a)暖的地表和邊界層溫度減小雪水比。(b)接近0℃的融化層減小雪水比。(c)云中有大量的過冷水滴，雪水比不會太高。(d)探空較大程度上存在0℃附近的等溫層，通常雪水比為8~10:1。(e)大風(fēng)使雪水比下降。(f)深厚的冷空氣有利于較高的雪水比，但當溫度過低，冰晶的類型將不利于產(chǎn)生很高的雪水比，一般為10:1或更低。(g)最高的雪水比通常發(fā)生在風(fēng)小和地面氣溫在-9.5℃左右。本文檔共52頁；當前第38頁；編輯于星期一\11點5分雪量和積雪的診斷方法雪量和積雪厚度診斷流程圖本文檔共52頁；當前第39頁；編輯于星期一\11點5分2008年1月26日到2月1日三次大雪實例本文檔共52頁；當前第40頁；編輯于星期一\11點5分2008年1月25日到2月2日500hPa平均高度場穩(wěn)定的弱低渦前六天為阻高、后三天轉(zhuǎn)為高壓脊后有利貝湖的冷空氣南下本文檔共52頁；當前第41頁；編輯于星期一\11點5分中層700hPa異常大的西南氣流1月26日