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宁夏中北部一次(2009-11-10)大到暴雪天气诊断分析

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第9卷第2期 2010年6月 宁夏工程技术 Ningxia Engineering Technology V01.9 No.2 Jun.2010 文章编号:1671—7244(2010)02—0104—04 宁夏中北部一次(2009—1 1—10)大到 暴雪天气诊断分析 周翠芳, 张广平, 牛玉梅 (宁夏石嘴山市气象局,宁夏石嘴山753000) 摘要:针对宁夏中北部地区一&(2009—11-1O)大到暴雪天气过程,利用常规天气及数值预报产品资料,从天气 形势及物理量诊断两方面对该次暴雪的成因进行了分析.结果表明,500 hPa西风槽,700 hPa低空急流、切变,地 面倒槽是该次过程的主要影响系统;高低层散度的有力配置及高低空急流的耦合作用是该次过程的动力原因: 充足的水汽条件和不稳定能量的积累以及高空西风急流、低层偏南风急流、近地层偏东风急流的共同作用是该 次暴雪产生的根本原因.从各家数值预报场的预报情况来看,日本及NCEP的降水量预报对大到暴雪落区及降 水量有明显的指示意义. 关键词:大到暴雪;物理量场;影响系统 中图分类号:P458.3 文献标志码:A 2009年11月10至11日,宁夏出现了连续降 雪天气,其中,11月10日,中北部的银川市、石嘴山 市及吴忠市的北部地区出现了大到暴雪.该次降雪 近(图1 a),而在500 hPa,乌拉尔山脊强烈向东北 方向发展,脊前东北气流引导极地冷空气不断沿脊 前下滑,在北纬40。以北形成等压线密集带,即强锋 区.9日08:00,巴尔喀什湖冷涡加强东移南压,中 心最低温度达一40℃,锋区明显,且不断南压东移, 河套处于中纬度一带平直气流中.随着巴尔喀什湖 冷涡的进一步加强,不断出短波槽携带较强冷 空气进人河西地区,高原东侧有西南风发展.9日 20:00,在北纬60。及贝加尔湖西侧北纬50。分别形 成阻塞高压和切断低压.10日08:oo(图1 b),阻塞 过程是宁夏有气象器测记录以来,历史同期出现的 最大1次降雪天气过程,各气象观测站的日降雪量 均创11月的日最大降雪量新高,各地过程累计降雪 量达8.1~15.0 mm,积雪深度为4—14 em.同时,主要 降雪时段出现在10日08:O0~14:O0,其中,惠农站 6 h降雪量达10.2 mm,并出现短时暴雪;强降雪集 中,降雪分布不均,累计降雪量大,积雪较深,不仅对 交通运输及公众出行造成了很大的影响,还对设施 农业十分不利.近年来,国内气象工作者对冬季强 降雪天气从不同方面进行了大量的分析研究ll ”,但 形势崩溃,冷空气分股南下,出短波槽迅速东 移,影响宁夏中北部地区.槽前的西南风风速达到 16~20 m/s,冷暖空气在宁夏中北部地区形成强烈辐 合.同时,位于东北地区的冷槽槽后不断有沿脊前下 滑的冷空气倒灌进入宁夏北部地区,加强了宁夏中 大多数研究都局限于对降雪量偏多的南部山区,对 中北部地区研究较少.笔者根据常规气象资料及数 值预报产品资料,就宁夏北部该次强降雪天气,从影 响系统、物理量条件、数值预报产品几个方面进行分 析,以期为今后更好地预报该类天气提供有益帮助. 北部冷空气的强度. 1.2 700 hPa低空急流、切变 11月8日700 hPa图上,宁夏北部处于北支锋 1环流形势演变及影响系统分析 1.1 500hPa西风槽 区底部偏西气流里.9日08:00,南部偏南气流开始 发展,河套西侧有弱切变,2O:00,3 040 gpm线南退, 在宁夏形成东高西低的歪脖子形势.同时,在宁夏中 部地区有风速的辐合,沿304线在宁夏的西南侧陇 过程发生前的06—08日,中高纬度至河套地区 的宁夏北部一带,高空200—300 hPa维持一强劲的 西县有低涡生成.10日08:O0(图2 a),沿3 040 gpm 高空西风急流.10日08:00,急流南压至北纬40。附 线在宁夏中南部形成偏南风低空急流(低空急流可 收稿日期:2010—03—17 作者简介:周翠芳(1968~),女,工程师,主要从事短期天气预报及相关预报方法研究 第2期 周翠芳等:宁夏中北部一次(2009—1 1—10)大到暴雪天气诊断分析 105 提供水汽输送,产生上升运动、不稳定能量).随着 北部锋区的进一步南压,高压底部的偏东风和西南气 流在宁夏中部形成了暖湿切变(暖湿切变通常与低涡 和倒槽相联系,强上升区通常在偏东风区),且沿低空 急流有低涡向宁夏中北部移动,造成了宁夏中北部的 暴雪天气.源源不断的水汽供应,’持续的上升运动及存 汇,造成了10日白天的大到暴雪天气(降水产生在 锋后和高空锋区前区域). 高空西风急流,低空偏南风急流、切变,地面倒 槽是宁夏中北部暴雪的主要影响系统.此外,宁夏中 北部地面风场的中尺度辐合、低层水汽和不稳定能 量的累积以及3支气流的交汇(图3 b)是该次暴雪 产生的根本原因.该次暴雪是由于低空急流所携带 的暖湿气流与低层回流所携带的湿冷空气交汇,及 西路冷空气介入所致.另外,低空急流及偏东风回流 为暴雪产生提供了充足的水汽条件. 在的冷空气(或不稳定)触发机制是形成大(暴)雪的必 要条件.因此低空偏南急流将南方的暖湿气流输送到 北方,提供了持续的上升气流,从而产生了不稳定条 件,为大(暴)雪的形成提供了必要的条件. 850 hPa图上,北纬4Oo以北是一个庞大的高 脊,宁夏中北部位于脊底东北或偏东气流里,把来自 东部海洋的水汽向宁夏北部输送,加强了低层的水 汽辐合.同时,宁夏中北部到北纬5O。以南为一个强 锋区,在宁夏西北部有一16℃的冷中心沿西北东南 2暴雪的物理量条件分析 2.1水汽条件分析 11月10日高空各层风场和流场表明:宁夏中 南部对流层中低层存在低空急流,700 hPa平均风速 达12~14 m/s,极大值达20 m/s.宁夏中北部地区处 向影响宁夏中北部地区. 1.3地面倒槽 在偏东风急流和偏南风急流辐合形成的暖湿切变中  9日08:O0地面图上,北纬40。以北有一个强大 (图4 a).分析10日相对湿度场,湿层非常深厚,700 hPa及以下相对 的冷高压控制,高压中心在贝加尔湖,中心压强为 400~700 hPa相对湿度>7O%,1 050 hPa,宁夏位于高压底部锋区里,在河套偏东及 湿度>90%.从700 hPa水汽通量场演变看,10日水 偏南地区形成了地面倒槽,高压和地面倒槽形成了 汽输送带的轴线和西南急流轴线非常一致(图4 (s・cm・hPa).强水汽输送 强大的气压梯度,即10纬度12根高度线.10日08: a),中心水汽通量达到80 g/oo(图3 a),贝加尔湖高压在东移过程中继续南压, 轴线随着西南急流向北输送到宁夏中北部地区,为  河套南部倒槽加强北抬并控制河套地区.河套倒槽 暴雪的发生提供了源源不断的水汽输送.前的暖湿空气与高压底部的偏东气流相遇,2支气 流耦合加强,并与北方冷空气在宁夏中北部强烈交 2.2动力条件 2.2.1 高低层散度的有力配置 11月10日200~ b a b 图1 2009—11一l0 08:00 200 hPa(a)及500 hl'a(b1 图2 2009—11—10—08:O0 700 hPa(a) 高空图(实线为高度场。虚线为温度场) 及850 hPa(b)高空图 一b  b 图3 2009—11—10 08:00地面气 压场(a)及3支气流(b)示意图 图4 2009—11—10 08:00 700 hPa风场和水汽 通量场叠JJI](a)及850 hPa假相当位温场(b) 106 宁夏工程技术 第9卷 300 hPa宁夏中北部及偏东地区为辐散场(图5),辐 散值为68x10 hPMs,500 hPa以下中北部及偏东地 区均为辐合场,辐合中心位于中部偏东地区,低层辐 合最大值为一28 ̄10 hPMs.从700 hPa垂直速度场上 看,11月10日宁夏中北部处在一个上升运动中心 区,中心最大值为一120 ̄10 hPMs,且该区位于最大 垂直速度场的左前方,与前面分析的低空急流位置 相吻合.高层垂直速度大于低层,使对流运动继续维 持上升,从而进一步加强了低层的辐合. 2.2.2 高低空急流的耦合作用 降雪开始前到10 13 08:O0(图3 b),300 hPa高空存在1支偏西急流, 宁夏北部处于急流锋区上,风速为30~45 m/s.该偏 西急流主要提供冷空气,是形成暴雪的触发机制. 而在700 hPa存在1支西南急流,经四川盆地一宁 夏南部一宁夏中北部地区,最大风速可达12~20 m/s. 该西南急流提供大量的暖湿空气,是暴雪天气的重 要水汽来源.还有1支700 hPa的偏东风急流,该急 流把东部海区的水汽输送到宁夏中北部地区,加强 了低层的水汽输送.这3支急流在宁夏中北部形成 强烈幅合,为该次强降雪天气提供了冷空气及水汽 条件. 流(风速≥30 m/s)人口区右侧(即我区中北部地 区),且有一强辐散区,而宁夏中北部地区位于高 空急流人口区的右侧、低空急流出口区的左侧. 因此高低空风场的配置同样遵循低空辐合、高空辐 散的降水条件. 2.3热力条件 2.3.1 场分析分析850 hPa 场(图4 b),降 雪期问,高能舌轴线呈西南一东北向,能量锋区从四 川盆地伸向河套地区,一直伸向宁夏中北部及东部, 其特征:(1)宁夏中北部位于高能轴的前方,且高能 舌与高原东侧对流层低层的偏南暖湿气流的水汽输 送相联系;(2)宁夏中北部位于高能轴附近高能中心 的前方,从而构成了下暖湿、上干冷的对流性不稳定 层结;(3)宁夏中北部强降雪位于假相当位温高值区 (440~480 K).在高空冷平流的作用下,大量不稳定 能量在短时问内(10日08:00至14:0O,图4 b)得以 释放,致使宁夏中北部地区出现了暴雪. 2.3.2大气层结分析以银川站为例,分析宁夏中 北部大气层结状况.由10日08:00 lo (图6 a) 可知,降水开始时,在850,700 hPa附近有2个浅薄 的逆温层,表明低层冷空气较高层提前伸人到宁夏 中北部地区,反映了大气的倾斜性,同时,这股冷空 气起到了“冷垫”的作用,有利于西南急流提供的暖 湿空气“爬升”,对于上升运动的发展十分有利.由银 川站的探空时间剖面图(图6 b)可知,700 hPa偏东 风逐渐增大;地方风的垂直分布产生了有利的局地 辐合抬升作用,为该次大到暴雪天气提供了中尺度 条件. 图5 2009-11-10 08:00 200 hPa(a) ̄..700 hPa散度场(b) 3 /J、 结 2.2-3风场分析分析11月10日700 hPa流场, (1)宁夏中北部的大到暴雪天气主要影响系统 是200~300 hPa高空急流,500 hPa西风槽,700 hPa 宁夏中南部的低空急流左侧有一明显的风场辐合区 (图4 a).200 hPa流场位于河套地区北部的高空急 低空急流、切变、低涡、地面倒槽及高低空锋区. 寒 图6 2009—11—10 08:00银川站 一l0gP图(a)及探空时间剖面图(b) 第2期 周翠芳等:宁夏中北部一次(2009—11一l 0)大到暴雪天气诊断分析 107 f2低空急流及偏东风回流的存在为暴雪产生 2)提供了充足的水汽条件. f31高低层散度的有力配置及高低空急流的耦 合作用是该次大到暴雪天气的动力因素. f4)降雪期间,在近地面层存在逆温,起到了 “冷垫”的作用,有利于暖湿空气“爬升”,增加了上升 运动. 【31张腾飞,鲁亚斌,张杰,等.2000年以来云南4次强降雪 过程的对比分析『J】.应用气象学报,2007,18(1):64—7l_ 【51苗爱梅,张红雨,郝建萍.河套锢囚锋与山西暴雪[J].山西 气象,2003,65(1):11—15. 【61陶建红,王劲松.1997年12月l一2日降雪天气模拟分 析fJ1.甘肃气象,2000,18(4):15—19. [71栗永忠,何正梅,孔爱华,等.2003年l1月6日大同市异 常暴雪成因初探[J】.山西气象,2005,70(1):4—5. [8]游景炎,钱春生.一次回流降水过程的中尺度分析[J】.气 象,1992,19(12):19—21. f5)充足的水汽条件和不稳定能量的累积以及 高空西风急流、低层偏南风急流、近地层偏东风急流 的交汇是该次暴雪产生的根本原因. 参考文献: 【1】王文,程麟生.“96.1”高原暴雪过程横波型不稳定的数值 研究[J]_应用气象学报,2000,11(4):392—395. 【2]蒋建莹,史历,倪允琪.一次“高影响天气”的弱降雪过程 的数值研究[J】.应用气象学报,2005,16(2):231—236. 【91胡文东,丁建军,刘建军,等.宁夏局部地区强降水天气过 程中尺度时空特征合成分析【J1.宁夏工程技术,2002,3(3): 225—230. [101周翠芳,刘建军,陈晓燕,等.宁夏北部一次强降雪天气 的非地转湿Q矢量诊断分析叨.宁夏工程技术,2006,3(3): 56—58. 【l1]贾宏元,赵光平,沈跃琴,等.宁夏初冬一次大暴雪天气 过程成因分析【J].沙漠与绿洲气象,2007,1(4):17—21. Diagnostic analysis of a heavy snowstorm on 10 November, 2009 in north central regions of Ningxia ZHOU Cuifang,ZHANG Guangping,NIU Yumei (Shizuishan Meteorological Bureau,Shizuishan 753000,China) Abstract:For the blizzard weather process on 10 November,2009 in north central regions of Ningxia,using conventional weather information and numerical prediction product,the causes of the blizzard forming were analyzed form two sides of synoptic situation and diagnose of physical quantity.The results indicate that,the main influence system of the weather process was the westerly tough on 500 hPa,low level jet stream and shear line on 700 hPa,and ground inverted trough.Strong configuration of high and low level divergence and the coupling action of high and low level jet stream is dynamic reason for the process. The root cause of producing the heavy snowstorm is the combined effect of which is adequate moisture conditions and instability in the accumulation of energy and high-altitude westerly jet,low—level southerly jet,near ground easterly jet. Numerical forecast products from Japanese and NCEP provided good indication to the heavy snowstorm. Key words:heavy snowstorm;physical field;affecting system (责任编辑、校对(上接第103页) The rules of dust weather occurrence and causes in Zhongning of Ningxia in 50 years WANG Jingmei 高继红) (Ningxia Zhongning County Meteorological Bureau,Ningxia Zhongning 755100,China) Abstract:In order to study the law dust weather occurs and causes of Ningxia,the law of Zhongning dust weather interannual variability and occurred in spring,the climate cause of occurrence and characteristics of key weather elements were analyzed according to the years from 1957—2006 routine data from Zhongning meteorological station.The results show that the region’s geographical location and unique topography and climate of drought is the main reason for multiple dust weatherNearly 50 .years,the dust weather has downward trend in Zhongning,blowing sand and floating dust declined signiifcantly;dust weather often appears in the afternoon to evening in spring,in this period,frequency of blowing sand was the highest;frequency and intensity of dust weather have direct relationship to wind direction and negative correlation to spring precipitation,sandstorm is positive correlation to frequency of strong winds.Dust weather also has corresponding relationship to temperature and humidity. It is important to raise the level of dust weather forecast. Key words:dust;occurrence;causes (责任编辑、校对高继红) 

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