冬季冰雪凝冻天气形势分析和预报思路2011

中低空水 汽场： 700hp a的水 汽主要 源于孟 加拉湾 地区
历史冬季连阴雨雪形势分析
– 中低空 水汽场 ：边界 层 925hpa 水汽则 源于南 海和东 海地区.
历史冬ห้องสมุดไป่ตู้连阴雨雪形势分析
冬季连阴雨雪过程的中期预报着眼点（一） 一、冬季连阴雨雪过程，预报关键在于有一种使冷暖空气长 时间在长江流域交绥的环流条件。 对中期预报来讲，当预测中高纬出现阻塞形势时，应 主要着眼于上游欧洲地区的中低纬度环流形势，特别是里 海、咸海地区长波槽和切断低压的建立并维持。 一般来讲，上海地区冬季5 天以上的连阴雨雪过程往 往和里海、咸海地区的长波槽联系在一起。当预报里海、 咸海地区有长波槽建立，并有稳定维持趋势，槽内不断有 短波槽分裂并东移，此时若中纬度环流平直，则从长波槽 建立的5～6 天上海地区就会有连阴雨雪过程出现。
冬季降水类型的诊断分析
雪—雨、雪界限的探空与冻雨或冰粒 或霰的探空有很大的差别，主要是 融化层在近地面而冷层在其上部。 将雪融化为雨，近地面融化层的厚 度为750-1500ft（228.6-457.2米） ，同时与雪量和温度直减率有关。 当温度直减率小，融化层弱，雪完 全融化需要更厚的融化层。当温度 直减率大，融化层即使较薄，雪仍 然可以完全融化为雨。如果融化层 的高度小于900ft（274.32 米）， 有超过50%的机率雪可以到达地面 、如果融化层的高度小于200ft（ 60.96 米），90%的机率可以降雪 。如果融化层的高度大于1000ft（ 304.8米），降雪的机率将快速下 降到50%以下。
冬季降水类型的诊断分析
冰粒或霰—冰粒或霰的探空与冻雨的条 件也是相似的，即有上部的融化层和 其下的冷层存在。主要的差别是这两 层的厚度、温度及冰晶或雪花的大小 ，在通过融化层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冻 结，从而形成冰粒或霰甚至雪。随着 融化层厚度和温度的减小，冷层厚度 的增加，出现冰粒或霰或混合了米雪 的降水的可能性将增加。当冷层的平 均最低温度小于0℃时，没有混合了 冻雨的冰粒或霰最有可能发生。当冷 层的最低温度为-2.5℃时，可能发生 冻雨、冰粒或霰的混合型降水。
历史冬季连阴雨雪形势分析
历史上冬季连阴雨雪的500hpa 环流形势 – 普查了1971～2008 年共38 年间1～2 月旬雨日≥7 天的连阴雨雪过程后发现，有14 年冬季出现了连 阴雨雪过程，占37%。其中1 月共出现9 次，2 月 6 次，各占23%和16%。 – 普查了历史上各连阴雨雪过程的500hpa 环流场后 发现，上海地区出现冬季连阴雨雪的500hpa上常 对应着中高纬阻塞形势，常见的有以下3 种：
＞0.5℃
雨
冬季降水类型的诊断分析 四、―Top-Down‖方法 – ―Top-Down‖方法是跟踪水汽凝结体从它的初生到降落到地面的 过程并判断其降水类型的方法。这种方法应用气象探空对大气 环境的探测，从顶部开始向下直到地面。在一次降水事件中， 多种降水类型有可能发生，通常需要检查3 个关键层。 层次 冰晶层 暖层 近地面冷层 气团 冷的、中层气团 被抬升的、暖的热带 气团 地面极地或变性气团 对水汽凝结体的影响 冰晶核/增长 加热/融化 重新冻结/接触冻结
冬季降水类型的诊断分析
二、0℃湿球温度的高度判别降雪的概率 （HWF 1975）用0℃湿球温度的高度 预报降雪的概率，附加考虑了潜热冷却效应的影响。 0℃湿球温度的高度 降水类型：
≥3000 英尺（914.4 米） 2000～3000 英尺（609.6～914.4 米） 1000～2000 英尺（304.8～609.6 米） ＜1000 英尺（304.8 米）
Top-Down‖方法
– (a) 冰晶层 – 云中冰晶的数量是云温度的函数，云温度越低，云中存在冰晶的可能 性越大。在一层相当潮湿的水汽层中，-10℃是一个很好的分界点， 表示冰核被激活在云中产生冰。
温度（℃） 0 -4 -10 -12 -15 -20 冰晶初生的几率 无 无 60% 70% 90% 100%
三、北方低涡型
– 此类连阴雨雪过程 的中高纬没有明显 的阻塞形势，最显 著的特征是极涡位 于贝加尔湖至俄罗 斯远东地区，位臵 偏南；中低纬 60°E 附近长波 槽稳定，槽内不断 有短波槽分裂东移 ，绕过高原南部后 ，和北方南下的冷 空气交汇在长江中 下游地区，此类过 程的雨雪强度一般 也不大。
历史冬季连阴雨雪形势分析
冬季冰雪凝冻天气学习
陈志豪
提纲
一、历史冬季连阴雨雪形势分析 二、冬季连阴雨中期预报着眼点 三、冬季降水类型的诊断分析 四、雪量和积雪的诊断方法 五、2008年1月19日典型冰雪过程及2008年2月份 三次大雪过程实例分析
历史冬季连阴雨雪形势分析
– 造成华东地区冬季低温连阴雨雪的天气系统主要 有： – 冷锋、地面冷高压； – 阻塞高压； – 极涡、极地高压、东北冷涡； – 南支槽； – 切变线等。
冬季连阴雨雪过程的中期预报着眼点（二） 二、冬季的低温连阴雨雪过程前本市往往有明显回暖过程（ 850hpa 可回暖至10℃或以上），大气呈现高温、高湿特 性（间或有连续性大雾出现），之后有强冷空气影响本市 ，但锋面一般南压到华南一带即止，形成静止锋， 700hpa 和850hpa 上形成近东西向切变线。此后受东传的 短波槽影响，静止锋和切变线北抬，上海出现降水，之后 随着高空槽的东移入海，静止锋和切变线南压，上海出现 短暂的降水间歇期。在平直的环流形势下，不断有短波槽 东移，上海就会反复出现降水—间歇—降水的连阴雨雪天 气。
冬季降水类型的诊断分析
各种降水物形成的基本成因：
冻雨—上层的冰晶或雪下降通过融化（暖
）层，当融化（暖）层充分深和暖，冰 晶或雪将全部融化变成雨滴，雨滴进入 冷层形成过冷水滴，当地表物体低于 0℃时，过冷水滴就在地表冻结。如果 地面气温低于0℃，但地表温度高于 0℃时，热传导将使得过冷水滴不会直 接冻结在地表物体上，但过冷水滴会直 接冻结在位于上层的物体表面。如果地 面气温高于0℃，但地表温度低于0℃ 时，热传导也将使水滴直接冻结在位于 地表的物体表面。当融化层的厚度大于 1200ft（365.76 米）通常将导致完全 融化。当融化层的最大温度为0-1℃时 ，要使得大的雪花完全融化需要更厚的 融化层。
1～3
＞3
雪/冰粒（1℃）～ 冰粒（3℃） 冻雨/冻毛毛雨
冻雨/冻毛毛雨
冻雨/冻毛毛雨
Top-Down‖方法
Top-Down‖方法 暖层中需要考虑的一些关键点： – 暖层的温度小于等于1℃，将不能融化从上部进入的雪/冰 ，这样水汽凝结体的相态没有改变，冰晶在通过暖层后仍 然存在。 – 暖层的温度在1～3℃，雪/冰将不会全部融化，在其下的 冷层中将重新冻结。当温度接近3℃，降水很可能是冰粒 ；当温度1～2℃，降水将以雪和冰粒的混和为主。 – 暖层的温度在大于3℃，导致雪/冰将全部融化。当地面温 度大于0℃，产生降雨；当地面温度小于等于0℃，产生冻 雨。 – 如果云中没有冰晶存在，暖雨过程将占主导地位。在这种 情况下，当地面温度小于等于0℃，将产生冻毛毛雨或可 能冻雨；当地面温度打于0℃，将产生降雨或毛毛雨。
Top-Down‖方法 (c) 近地面冷层 – 近地面冷层主要关注的重点是冷层的厚度、最低温度和地 面温度。对于业务预报而言，这层温度是最难预报的。在 近地面冷层中有几个因数将会影响到最终降落到地面的水 汽凝结体。如果地面温度远高于0 ℃ ， 将产生降雨。例 如，当湿球温度(Tw)大于1 ℃ 且厚度大于300 m，进入的 冰将很可能融化产生降雨。当近地面冷层低于0℃，水汽 凝结体将很可能以冰冻的形式降落的地面，当雨从暖层进 入到近地面冷层，同时近地面冷层足够冷，厚度足够深， 液态水滴将重新冻结为冰粒。一个冰粒形成的经验指标是 近地面冷层的厚度要大于750m 同时温度是-6℃或更冷。
冬季降水类型的诊断分析
降雪概率的判断方法：
一、Boyden’s technique（Boyden 1964） 用1000-850hPa 厚度阈值和站点海拔高度判别降雪概率。1000850hPa 厚度阈值要根据1000hPa 高度（H1000）或本站气压和地表 海拔高度（HGR）进行调整，调整值（m）的计算公式为（H1000HGR）/30 或用图（a）查看，然后用图（b）查降雪概率值。
Top-Down‖方法
Top-Down‖方法 (d) 未饱和层和湿球温度 – 对于一个给定的气块，湿球温度（Tw）代表了此气块达 到饱和时的温度。湿球温度在界定液态和冻结降水中能提 供有用的信息。 – 在湿球温度高于0℃时，雨很可能发生。如果湿球温度大 于1℃且从地面向上的厚度至少300 m，冰将全部融化， 雨最有可能发生。最近的研究表明发生降雪时，最大的可 能地面湿球温度大约为1.5℃。
Top-Down‖方法
– (b) 暖层 – 因暖锋结构形成的被抬升的暖层主要关注的重点是暖层的厚度和最大温度。 Rauberet al. (2001) 通过研究发现暖层的厚度和暖层的最大温度有超过80% 的正相关，并且呈线性关系。用暖层最大温度值判别降水类型取决于云中是 否有冰晶进入。
暖层最大温度（℃） 降水类型（有冰晶） 降水类型（无冰晶） ＜1 雪 冻雨/冻毛毛雨
一、阻高偏西型
– 此类连阴雨雪过 程的阻高在 60°E 以西，常 有巴尔克什湖～ 贝加尔湖的横槽 相伴。这种形势 下，东亚环流平 直，冷暖空气势 力均较弱，虽然 雨日长，但雨雪 量一般不大。
二、阻高偏东型
– 此类连阴雨雪过程的 阻高在80°E 以东， 欧亚中高纬呈稳定的 两槽一脊形势，极涡 偏东、偏南；孟加拉 湾南支槽强，里海、 咸海地区维持稳定长 波槽，副热带高压较 强，高原南北长波槽 脊呈反位相。此类过 程的冷暖空气势力均 强，中低空辐合要强 于上一类，造成的连 阴雨雪的强度也强于 上一类，如1964 年2 月、2008 年1 月的连 阴雨雪均属于这类。
冬季降水类型的诊断分析