2008年初我國(guó)南方低溫凍雨過(guò)程分析和數(shù)值模擬研究.pdf

1、南方凍雨多發(fā)生在冬季和早春時(shí)期。由于凍雨發(fā)生地域性較強(qiáng)且是小概率事件，持續(xù)時(shí)間也多半不會(huì)太長(zhǎng)，國(guó)內(nèi)外對(duì)凍雨研究不多。然而，2008年初，受持續(xù)南下的強(qiáng)冷空氣影響，我國(guó)南方地區(qū)出現(xiàn)了歷史上少見(jiàn)的大范圍、持續(xù)性?xún)鲇晏鞖?，給南方地區(qū)造成了極嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。嚴(yán)重的災(zāi)害事實(shí)說(shuō)明，對(duì)凍雨的特點(diǎn)、成因和發(fā)生、發(fā)展機(jī)制進(jìn)行深入研究，了解凍雨的云微物理特征，具有十分重要的意義。本論文借助于天氣學(xué)、位渦觀點(diǎn)以及中尺度數(shù)值模擬對(duì)此次過(guò)程進(jìn)行了診斷和數(shù)值模擬分

2、析，得出了一些有意義的結(jié)論。 天氣學(xué)分析表明：500hPa歐亞地區(qū)中高緯呈西高東低阻塞形勢(shì)，低緯南支低槽異?；钴S，“北脊南槽”形勢(shì)穩(wěn)定，西太平洋副熱帶高壓較歷年同期明顯偏強(qiáng)偏北，地面冷空氣堆積明顯，冷高壓中心異常偏強(qiáng)，850hPa鋒區(qū)強(qiáng)盛等是造成此次南方低溫過(guò)程的異常環(huán)流背景。 過(guò)程期間冷暖空氣在華南上空持續(xù)交綏，北方高層冷空氣不斷向下向南侵襲，而西南暖濕氣流在向北輸送的過(guò)程中沿著冷空氣楔從南方低空向北向上爬升，形成了華

3、南中低空特殊的逆溫層結(jié)，華南凍雨區(qū)與呈向南開(kāi)口的喇叭口狀0℃等溫線對(duì)應(yīng)，為凍雨的出現(xiàn)奠定必要的溫度層結(jié)和成云致雨條件。華南存在孟加拉灣和南海地區(qū)兩支明顯的水汽輸送帶，其中又以南海水汽輸送最為重要，水汽供應(yīng)充沛，且降雨（凍雨）強(qiáng)弱與水汽輸送的強(qiáng)弱密切相關(guān)，為凍雨過(guò)程提供有利的水汽條件。高空200hPa南支槽穩(wěn)定維持，槽前輻散氣流有利于華南上升運(yùn)動(dòng)的發(fā)展、維持和高空西風(fēng)急流加強(qiáng)，導(dǎo)致20～50° N構(gòu)成了南面上升北面下沉的正熱力環(huán)流，為大范

4、圍凍雨天氣的出現(xiàn)提供必要的動(dòng)力條件。 等熵位渦分析顯示：這次低溫凍雨天氣事件第一階段的強(qiáng)冷空氣主要來(lái)自于新地島以東洋面的平流層下部和對(duì)流層上部，第二到第四階段除了新地島以東洋面外，還有來(lái)自于北歐和拉普帖夫海、地中海的高位渦強(qiáng)冷空氣補(bǔ)充。伴隨著高層高位渦向南傳播，高位渦氣塊在垂直方向強(qiáng)烈向下伸展、對(duì)流層頂動(dòng)力異常，引起高位渦區(qū)氣塊旋轉(zhuǎn)加強(qiáng)、正渦度增加及其前方低層正渦度的產(chǎn)生，而其后方，因繞高位渦中心氣流沿等熵面下沉，地面高壓迅速發(fā)

5、展，低位渦氣塊則相反。過(guò)程期間，由于巴爾喀什湖高位渦中心和地中海高位渦主體（低渦）的存在和維持，孟加拉灣上空正相對(duì)渦度輸送頻繁，使得南支槽不斷的生消，而烏拉爾山低位渦帶（高脊）和貝加爾湖高位渦中心（低渦）由于低、高位渦空氣的不斷注入，發(fā)生一次次的替換和發(fā)展，在引導(dǎo)冷空氣持續(xù)南下與孟加拉灣北上的暖濕氣流長(zhǎng)時(shí)間在華南上空匯合的同時(shí)，還導(dǎo)致地面西伯利亞高壓反復(fù)增強(qiáng)并分裂小高壓數(shù)次南下，地面強(qiáng)冷空氣不斷補(bǔ)充，最終造成了華南低溫雨雪冰凍天氣的長(zhǎng)時(shí)

6、間持續(xù)。 數(shù)值模擬結(jié)果表明：凍雨區(qū)上空主要以低空云水和雨水特別是云水的積聚為主，中高空有少量雪花和微量的冰晶，與非凍雨區(qū)相比，其過(guò)冷卻水含量大，但卻主要位于低空，且上空沒(méi)有霰，雪花也明顯偏少，這可能與凍雨區(qū)上空垂直運(yùn)動(dòng)偏弱和缺少成冰核有關(guān)；此外，通過(guò)對(duì)凍雨區(qū)上空水汽、溫度、云微物理特征和風(fēng)的分析還表明，此次南方凍雨成災(zāi)的重要原因，除了來(lái)自于高空雪花、冰晶經(jīng)過(guò)0℃逆溫層暖層融化為水滴后進(jìn)入冷層成為過(guò)冷卻水滴后降落到地面的凍雨外，還