山东半岛强冷流暴雪的观测与数值模拟研究

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暴雪灾害在近几年已经成为山东半岛北岸冬季主要的气象灾害事件,但由于发生的频数少,预报员对其产生的机理认识不够,经常造成预报的降雪强度不够,甚至发生漏报。为了提高对此类天气事件的认识,本文首先利用烟台2000~2006年和威海1980-1999年冬季的降雪量资料,对山东半岛北岸产生暴雪的天气系统进行了统计分析,结果表明:山东半岛冬季暴雪主要发生在11月至次年1月间,其中12月是发生暴雪的高峰期,且暴雪的分布具有明显的地域特征。造成半岛冬季暴雪的天气系统按500hPa高空天气形势可分为冷涡深槽类和南支槽类,冷涡深槽类是造成山东半岛冬季冷流暴雪的主要天气系统,其又分为冷涡横槽、冷涡和北支槽3种天气形势。冷涡横槽是造成半岛冷流暴雪的主要天气形势,占暴雪同总数的70﹪。 利用美国国家环境预报中心NCEP的FNL再分析资料对2005年12月12同和21日的两次冷流暴雪过程进行了天气背景形势分析。这两次过程的500hPa高空图都是一槽一脊的环流型,山东半岛处在东北冷涡的控制之下,涡后横槽在半岛北部是空,槽后有冷空气输送明显;低层至高空500hPa风向呈逆时针旋转,有较强的冷平流;从西北向来的冷空气在渤海海面增温增湿,形成高度较低的对流性云带,使低层大气蕴含很强的位势不稳定:同时,高低空急流一直在山东半岛上空附近,加之弱风区的存在,形成了高层辐散,低层辐合的配置,这样的动力特征为山东半岛暴雪的发生提供了较好的大尺度动力背景条件。 然后利用FY2-C可见光云图、Doppler雷达资料和PSU/NCAR中尺度数值模式MM5的模拟输出结果分析了两次暴雪过程,尤其是造成半岛北岸暴雪的中尺度天气系统的活动特征,发现由于受到500hPa高空东北冷涡的影响,高低空急流在山东半岛北部的渤海至暴雪区上空耦合形成一次级环流圈,前期由于渤海海面上空弱风区的存在,使得西北强冷空气在渤海暖海面变性并产生不稳定能量的大量堆积,次级环流圈阻止了不稳定能量的频散,并且其上升支触发了不稳定能量的释放,造成了12月21同威海地区大暴雪的发生;在暴雪过程中的海岸锋锋生对对流云带的形成及其在暴雪区的南北向的振荡性移动起了重要的作用,另外,海岸锋的强迫作用增强了低层的垂直上升运动,引起降水量的局部增强,是降雪量加大的原因之一。通过对12月12同的强降雪过程的中尺度结构的分析,发现山东半岛地形激发的重力波与海岸锋耦合形成的海岸锋陷波是造成此次文登强降雪的主要原因,文登“雪窝子”的形成与半岛地形和文登的特殊地理位置有很大关系。
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