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本文从冻雨的气候特征、环流形势、垂直结构特征、个例诊断分析及数值模拟试验5个方面对贵州冻雨进行了研究。首先,根据历史观测资料,利用Morlet小波变换法分析了44年冻雨日数的多时间尺度变化特征;并结合统计方法分析了冻雨的空间分布,冻雨对区域、站点的影响及冻雨等级划分。其次,利用NCEP2.5°×2.5°再分析资料,对165次冻雨过程进行了环流分型,并对利用冻雨日数年际变化和气候评价确定的4个强、弱冻雨年的中高纬度环流特征进行分析。再次,利用两个探空站355次冻雨观测资料,分析了冻雨期间的垂直结构特征。第四,利用常规观测资料、NCEP FNL1°×1°再分析资料,对2004,年12月29-31日的冻雨过程进行了诊断分析。最后,运用中尺度WRF数值模式,对这次冻雨过程的形成条件做了数值模拟试验。得到如下结论:
1.贵州冻雨年际变化显著,冬季各月具有不同的变化周期。在空间分布上具有西部多东部少、中间多南北少的特点。
2.强冻雨年500hPa高度场极涡呈偶极型分布,欧亚中高纬度高度距平场和温度距平场具有“负正负”的距平分布特征。相反,弱冻雨年只有一个极涡,欧亚中高纬度高度距平场和温度距平场具有“南正北负”的距平分布特征。
3.贵州冻雨在垂直结构上有两种模式:“一层模式”和“两层模式”。“一层模式”表现出有较厚的冷垫,是湿冷垫;“二层模式”在较浅的冷垫之上有更薄的暖层,具有湿冷垫和湿暖垫共存的特征。
4.诊断分析表明:冻雨是在滇黔准静止锋存在的背景下产生的,在低空具何明显的逆温结构和较弱的水汽辐合。
5.模式研究揭示了低空流场分布、湿度变化、地面冷空气路径、温度分布及弱降水特征。
本文的创新点在于:1.国内外对于冻雨结构的认识,主要为存在三层模式,本文通过数百个冻雨个例的观测资料分析。提出贵州冻雨垂直结构主要存在两类结构,即“一层模式”和“二层模式”。2.目前,对贵州冻雨的研究只有少数的个例分析和气候分析,并局限于常规观测资料和统计方法。本文在这此基础上增加了NCEP再分析资料、诊断分析方法和数值模拟试验。