2008年初我國南方低溫凍雨過程分析和數(shù)值模擬研究.pdf

1、南方凍雨多發(fā)生在冬季和早春時期。由于凍雨發(fā)生地域性較強且是小概率事件，持續(xù)時間也多半不會太長，國內(nèi)外對凍雨研究不多。然而，2008年初，受持續(xù)南下的強冷空氣影響，我國南方地區(qū)出現(xiàn)了歷史上少見的大范圍、持續(xù)性凍雨天氣，給南方地區(qū)造成了極嚴(yán)重的經(jīng)濟損失。嚴(yán)重的災(zāi)害事實說明，對凍雨的特點、成因和發(fā)生、發(fā)展機制進行深入研究，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)、位渦觀點以及中尺度數(shù)值模擬對此次過程進行了診斷和數(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，低緯南支低槽異?；钴S，“北脊南槽”形勢穩(wěn)定，西太平洋副熱帶高壓較歷年同期明顯偏強偏北，地面冷空氣堆積明顯，冷高壓中心異常偏強，850hPa鋒區(qū)強盛等是造成此次南方低溫過程的異常環(huán)流背景。 過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)與呈向南開口的喇叭口狀0℃等溫線對應(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）強弱與水汽輸送的強弱密切相關(guān)，為凍雨過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動的發(fā)展、維持和高空西風(fēng)急流加強，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冷空氣主要來自于新地島以東洋面的平流層下部和對流層上部，第二到第四階段除了新地島以東洋面外，還有來自于北歐和拉普帖夫海、地中海的高位渦強冷空氣補充。伴隨著高層高位渦向南傳播，高位渦氣塊在垂直方向強烈向下伸展、對流層頂動力異常，引起高位渦區(qū)氣塊旋轉(zhuǎn)加強、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時間在華南上空匯合的同時，還導(dǎo)致地面西伯利亞高壓反復(fù)增強并分裂小高壓數(shù)次南下，地面強冷空氣不斷補充，最終造成了華南低溫雨雪冰凍天氣的長時

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，其過冷卻水含量大，但卻主要位于低空，且上空沒有霰，雪花也明顯偏少，這可能與凍雨區(qū)上空垂直運動偏弱和缺少成冰核有關(guān)；此外，通過對凍雨區(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，除了來自于高空雪花、冰晶經(jīng)過0℃逆溫層暖層融化為水滴后進入冷層成為過冷卻水滴后降落到地面的凍雨外，還