29期

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慈唐
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1 中国农学通报 2012,28(29): Chinese Agricultural Science Bulletin 山西省 2011 年 11 月日暴雪天气过程诊断分析王正旺, 张建红, 赵秀敏, 武志跃, 杨红峰 ( 山西省长治市气象局, 山西长治 ) 摘要 : 为了深入研究山西产生暴雪天气过程的环流背景影响系统及在强降雪期间物理量场空间结构的有利配置, 针对 2011 年 11 月日山西区域性暴雪天气过程, 从 500 hpa 环流背景中低层影响系统的相互配置 fy-2c 红外卫星云图的演变特征物理量场 ( 垂直速度散度相对湿度 ) 的空间垂直剖面进行了综合分析结果表明 : 该次暴雪天气过程是在 500 hpa 西风槽 700 hpa 切变与 850 hpa 持续偏东风的共同作用下形成,700 hpa 切变与 fy-2c 云图上云团的演变过程息息相关, 尤其位相变化一致, 构成了暴雪产生的直接影响系统, 强烈的上升运动, 深厚湿层上散下合流畅配置构成了强降雪产生的有利条件该次暴雪天气过程的综合分析研究, 给出了今后暴雪预报具有指导性意义的参考信息关键词 : 山西暴雪 ; 环流背景 ; 系统配置 ; 物理量场 ; 云图中图分类号 :P467 文献标志码 :A 论文编号 : Diagnostic Analysis of Snowstorm in Shanxi Province in November 28-29, 2011 Wang Zhengwang, Zhang Jianhong, Zhao Xiumin, Wu Zhiyue, Yang Hongfeng (Changzhi Meteorological Bureau, Changzhi Shanxi ) Abstract: In order to research the circulation background and influence system which brought about the snowstorm process and the favorable configuration of physical space structure during the strong snowfall in Shanxi, so the snowstorm, which occurred on November 28-29, 2011, was analyzed from the 500 hpa circulation background, the altitude system disposition, the mutual configuration of middle-lower system influence, the evolution of the fy-2c satellite cloud picture, the spatial vertical section of physical quantity field (vertical velocity, divergence, relative humidity). The result showed that the storm weather was formed in the 500 hpa west wind trough, 700 hpa shear and 850 hpa easterly wind continued, 700 hpa shear was closely related with the evolution process of fy-2c cloud pictures, especially a phase change was consistent, they were the directly affect system of snowstorm. The strong rise movement, deep wet layer and the smooth allocation of upper radiation and lower convergence formed the snowstorm favorable conditions. This research of snowstorm weather process would give an instructive reference information of snowstorm forecast in the future. Key words: snowstorm; circulation background; system configuration; physical quantity field; nephogram 0 引言 2011 年 11 月日山西的暴雪天气, 给交通运输城市交通造成了很大影响, 且多个行业受灾严重由于大范围暴雪天气出现的几率远少于暴雨, 预报难度较大, 近年来备受气象工作者的关注张小玲 [1-2] 等对发生在高原地区的 96.1 暴雪的中尺度切变线 [3] 的发生发展进行了分析 ; 马林等对青藏高原西南风低空急流与青藏高原东部秋季雪灾进行了深刻剖析 ; [4-5] 刘敏等对湖北省 2008 年冬季低温雨雪冰冻天气进 [6-13] 行了分析总结 ; 一些研究者从湿对称不稳定物理量特征环流特征气候特征对暴雪天气过程进行数值模拟和分析, 另有研究者对华北暴雪过程也做过数值基金项目 : 山西省气象局科技项目初终霜冻气候特征及预报研究 ( 晋气验字 2010 第 013 号 ); 山西省科技攻关项目基于 GIS 的极端气象灾害预警与评估集成系统 ( ) 第一作者简介 : 王正旺, 男,1955 年出生, 山西黎城人, 高级工程师, 本科, 主要从事短期短临天气预报研究通信地址 : 山西省长治市长兴中路 31 号山西省长治市气象局,Tel: , wzwpzt@sohu.com 收稿日期 : , 修回日期 :

征物理量场 ( 垂直速度散度相对湿度 ) 的空间垂直剖面进行了综合分析结果表明 : 该次暴雪天气过程是在 500 hpa 西风槽 700 hpa 切变与 850 hpa 持续偏东风的共同作用下形成,700 hpa 切变与 fy-2c 云图上云团的演变过程息息相

2 王正旺等 : 山西省 2011 年 11 月日暴雪天气过程诊断分析 293 试验和分析 [14-16], 均得出了一些有意义的结论笔者针对 2011 年 11 月日发生在山西暴雪天气, 从环流背景中低空系统配置物理量场的 ( 相对湿度散度垂直速度 ) 空间垂直剖面以及 fy-2c 卫星云图的演变特征进行分析, 以期给出暴雪预报有指导意义的信息 1 材料与方法 1.1 雪情与灾情 2011 年 11 月 28 日 8:00 29 日 20:00, 山西除北部 6 个县未出现降雪外, 其余 102 个县市的过程雪量介于 0.7~34.9 mm, 过程平均雪量为 14.8 mm 其中,28 个县市降雪量在 10 mm 以上,31 个县市降雪量在 15 mm 以上,20 mm 以上降雪的有 22 个县市图 1 显示 : 该次降雪山西的南部大于北部, 降雪最大集中在山西中南部的临汾运城长治和晋城 4 个地市 ( 过程平均雪量为 18.8 mm), 其中最大降雪出现在运程地区的茵城县 34.9 mm 忻州市太原市晋中市长治市的大部, 阳泉市中南部, 吕梁市的部分, 临汾市局部积雪深度达到 10 cm 以上这场强降雪天气对设施农业造成损害, 倒塌农业生产大棚 316 座, 日光温室 144 hm 2 垮塌, 露地蔬菜受冻面积达 1651 hm 2 ; 尤其对省内道路交通造成严重影响, 全省大部分高速公路封闭, 太原和长治机场关闭长达 10 h, 强降雪对电力行业也产生了极大影响 N mm 1.2 数据来源本研究应用的 2011 年 11 月 28 日 8:00 29 日 20: 个测站降雪实况 11 月 29 日 20:00 最大积雪深度高低空形势场资料均取自山西省气象信息中心归档的原始气象记录月报表及其信息化产品, 对资料进行了严格地质量控制 ; 物理量场取自 T639 数值模式的分析场资料 ; 灾情来源于 2011 年山西省气象决策服务中心 (2011) 第 160 期 1.3 研究方法应用 GrADS 软件对物理量场的空间垂直剖面进行绘制, 应用 Surfer 软件绘制山西雪量分布, 应用 micaps 3.1 系统对 500 hpa 环流背景及中低空系统配置进行绘制, 利用现代成熟的天气诊断方法对各物理量场的上下配置以及在暴雪区上空的特征云图随时间的演变进行分析 2 结果与分析 2.1 环流背景与中低空系统配置 hpa 环流背景此次暴雪天气主要受西风槽的东移影响 11 月 28 日 20:00, 中高纬为明显的 2 槽 1 脊形势, 位于贝加尔湖与巴尔喀什湖间的高压脊前西北气流沿北疆东南下与副高西侧西南气流相遇, 在河套西部形成明显的西风槽, 山西处于槽前宽广的 12 m/s 西南气流控制下图 2 显示 :11 月 29 日 8:00, 随着中高纬 2 槽 1 脊环流型的东移贝加尔湖与巴尔喀什湖间的高脊经向度加大, 从北疆南下的西北气流风速增大到 16 m/s, 致使西风槽得到进一步地加深东移, 槽线位移于河套地区, 影响山西槽前的西南气流增大到 16 m/s 以上,11 月 29 日 20:00, 随着贝加尔湖脊前西北气流干冷空气的进一步南下, 西风槽逐渐移出山西, 降雪结图 1 山西省 2011 年 11 月 28 日 8:00 29 日 20:00 雪量分布 E 图年 11 月 29 日 8: hpa 高度及风场实线为等高线, 单位 :dagpm

1 雪情与灾情 2011 年 11 月 28 日 8:00 29 日 20:00, 山西除北部 6 个县未出现降雪外, 其余 102 个县市的过程雪量介于 0.7~34.9 mm, 过程平均雪量为 14.

3 294 中国农学通报束该次暴雪期间山西一直处于槽前西南气流控制为山西持续降雪提供了充沛的水汽中低空系统配置降雪 11 月 28 日 8:00 29 日 20:00 期间中低层影响系统及湿度场的配置非常有利于降雪的产生图 3 显示 11 月 28 日 20:00 沿北疆东南下的西北气流与副高西侧西南气流相遇形成的西风槽位于河套西部地区 700 hpa 副高西侧西南气流与内蒙西部小高压前部东北气流相遇形成东北西南向的切变西风槽线与切变线叠加于河套西部地区 11 月 29 日 8: hpa 西风槽加深东移至陕西西部 700 hpa 河西走廊地区的高值系统进一步增强高值系统前部西北气流加大到 12 m/s 致使切变东移至山西西部经陕西到四川盆地槽线与切变线位相仍处一为 500 hpa 槽线 ===为 700 hpa 切变线为 4 温度露点差线为 850 hpa 东北气流为 850 hpa 0 线图 3 500~850 hpa 系统配置演变致 29 日 20:00 西风槽线贯穿山西南北同时 700 hpa 切变东移南压至山西中南部地区西风槽与切变的叠加尔湖脊前西北气流风速加大冷空气势力增强南下加缓慢东移造成山西的降雪天气 11 月 30 日 8:00 西风 850 hpa 0 线从山西北部迅速南压到山西中部地区山槽与切变移出山西降雪结束该次暴雪期间由于西北中部先后转为降雪 11 月 29 日 20: hpa hpa 一直处于偏东东北气流的控制下使得中低层线迅速南压到 33 N 附近山西中南部先后转为降雪环境风场始终保持了西南和东北气流的辐合,且山西 2.2 物理量场时空变化对暴雪的贡献一直处在 850~700 hpa 温度露点差 4 的重叠湿区相对湿度场对降雪期间 3 个时次相对湿度空间山西暴雪天气过程在初期为雨夹雪转雪的时空变化垂直径向(112.5ºE)剖面进行分析由图 4a 可知 11 月与 850 hpa 0 线的位移息息相关 11 月 28 日 20:00 贝 28 日 20:00 35º 40ºN 700 hpa 附近存在 90%的湿中 (a)11 月 28 日 20:00 (b)11 月 29 日 08:00 (c)11 月 29 日 20:00 图 4 沿 112.5ºE 相对湿度空间垂直剖面单位 %

29 日 8:00 500 hpa 西风槽加深东移至陕西西部 700 hpa 河西走廊地区的高值系统进一步增强高值系统前部西北气流加大到 12 m/s 致使切变东移至山西西部经陕西到四川盆地槽线与切变线位相仍处一为 500 hpa 槽线 ===为 700 hpa 切变线为 4 温度露点差线为 850 hpa 东北气流为 850 hpa 0 线图 3

4 王正旺等 : 山西省 2011 年 11 月日暴雪天气过程诊断分析 295 心, 山西中南部处于 900~650 hpa>80% 的湿区控制由图 4b 可知,11 月 29 日 8:00, 由于 500 hpa 西风槽与 700 hpa 切变的叠加东移, 切变线使空气辐合上升,> 90% 的湿区范围向高层高纬拓展, 山西上空 >80% 的湿区厚度上升到 450 hpa, 此间山西处于强降雪时段由图 4c 可知,11 月 29 日 20:00,>80% 的湿区随着 700 hpa 切变的进一步南压覆盖山西中南部地区, 山西中南部的临汾运城长治和晋城 4 个地市出现强降雪从降雪过程相对湿度大湿区的空间剖面演变分析, 相对湿度增大湿层增厚的时段为强降雪时段 30 日 08:00,>80% 的湿区移至黄河以南, 山西降雪结束垂直速度场垂直速度是指空气运动速度在铅直方向上的分量, 由各等压面空气的水平辐合和辐散造成的在大气中发生的凝结和降水过程热量和动量的垂直输送以及大气中位能与动能之间的相互转换都与垂直运动有密切关系, 因而垂直运动常被作为天气系统生成和发展的一个重要指标, 通常也是用作诊断大雪天气的重要参量图 5a 显示 :28 日 20:00, 垂直速度呈现为正负 2 个大值中心, hpa/s 的最大负值中心位于 35ºN 以南, hpa/s 的最大正值中心位于 48ºN 附近, 此时山西上空处于弱的下沉运动区 29 日 08:00( 见图 5b), 由于 500 hpa 西风槽与 700 hpa 切变的叠加东移, 使空气辐合上升, 最大上升运动区在向高纬偏东方向移动的过程中, 范围扩大, 强度加强, 最大负值中心增至 hpa/s, 其中心位于 500 hpa 附近, 整个山西处于强的上升区域, 上升运动的增强促进了水汽的垂直输送, 在图 4b 中显现出相对湿度迅速增幅 29 日 20:00( 见图 5c), 上升气流相对减弱, 位于 36ºN 400 hpa 负值中心降为 hpa/s, 此时 >80% 的湿区主要控制山西中南部地区 ( 见图 4c) 降雪期间, 垂直速度的时空变化与 700 hpa 切变系统相对湿度时空场的变化以及降雪的强度息息相关, 明显看出, 上升运动的增幅最大期对应相对湿度及降雪强度的增幅最大期 (a)11 月 28 日 20:00 (b)11 月 29 日 08:00 (c)11 月 29 日 20:00 图 5 沿 112.5ºE 垂直速度空间垂直剖面 ( 单位 : 10-3 hpa/s)

4 个地市出现强降雪从降雪过程相对湿度大湿区的空间剖面演变分析, 相对湿度增大湿层增厚的时段为强降雪时段 30 日 08:00,>80% 的湿区移至黄河以南, 山西降雪结束 2.

5 296 中国农学通报散度场散度指水平风散度, 由于水平风的不均匀造成空气在单位时间单位面积上的相对膨胀率当 D>0 时为辐散,D<0 时为辐合低层辐合高层辐散是构成上升运动的充分和必要条件, 此外水汽的汇合和抬升主要也是靠低空流场的辐合来完成图 6 为 11 月 28 日 8:20 29 日 20:00 沿 112.5ºE 散度经向剖面图 6a 显示 : 山西范围 300 hpa 附近存在 < /s 的幅合中心,450 hpa 以下处于弱的辐散区域, 与图 5a 相对应, 山西基本处于弱的下沉气流区 11 月 29 日 8:00, 由于 500 hpa 西风槽与 700 hpa 切变的东移使得散度空间结构发生了大的调整,36ºN 300 hpa 形成了中心值 > /s 的辐散中心,850 hpa 为 < /s 辐合中心, 高层的辐散明显大于低层的辐合, 构成了强上升运动的充分条件, 使水汽得到进一步抬升 ( 见图 4b) 和上升气流的增强 ( 见图 5b) 11 月 29 日 20:00, 辐合辐散在垂直方向和水平方向上相间分布,36 N 附近垂直方向形成了正负相间的 4 个中心,400 hpa 以下 / s 辐合中心分别位于 400 hpa 与 850 hpa 附近,700 hpa 附近为 /s 的辐散中心, 失去了高层辐散低层辐合的强降雪维持条件, 山西的降雪减弱结束 2.3 卫星云图演变特征 500 hpa 西风槽 700 hpa 切变线 850 hpa 持续东 (a)11 月 28 日 20:00 (b)11 月 29 日 08:00 (c)11 月 29 日 20:00 图 6 沿 112.5ºE 散度空间垂直剖面 ( 单位 : 10-6 /s) 北冷湿气流的综合作用, 激发出影响山西大范围并产生强降雪的中低云系图 7 显示为 11 月 28 日 20:00 11 月 29 日 20:00 6 个时次红外云图的演变特征造成山西该次降雪的云系主要为蔽光高层云 (Asop) 与碎雨云 (Fn) 的混合云系,6 个时次强云团中心云顶高度平均为 6.7 km, 云底平均高度为 2.0 km, 云层较厚, 且各时次的强云团云顶亮温均低于 -50 从云图变化过程分析,11 月 29 日 04:00, 由于 500 hpa 西风槽与 700 hpa 切变系统的影响图 7a 显示 : 在陕西中北部形成了大片的中低云系,3 个强中心云顶高度均在 7 km 以上, 平均云顶亮温低于月 29 日 07:00, 云团位于 500 hpa 西风槽前与 700 hpa 切变附近, 随着切变系统的东移, 云团东移覆盖整个山西, 尤其在山西西部地区的云团发展旺盛, 位于吕梁和临汾地区强中心云顶亮温低于 -50, 山西出现强降雪 11 月 29 日 10:00, 覆盖山西的整体云系强度增强, 范围扩大, 山西上空大部分云顶亮温均低于 -50, 此时, 山西降雪强度达到最大,11 月 29 日 13:00 19:00, 云系随着西风槽和切变缓慢东移, 于 19:00 移出山西, 降雪渐处停止此次暴雪天气, 主要云系的强度及位相变化与中低层系统的有利配置息息相关

5ºE 散度经向剖面图 6a 显示 : 山西范围 300 hpa 附近存在 <-12 10-6 /s 的幅合中心,450 hpa 以下处于弱的辐散区域, 与图 5a 相对应, 山西基本处于弱的下沉气流区 11 月 29 日 8:00, 由于 500 hpa 西风槽与 700 hpa 切变的东移使

6 297 王正旺等山西省 2011 年 11 月日暴雪天气过程诊断分析 (a) (b) (d) (c) (e) (f) a~f 分别为 11 月 29 日 04:00 07:00 10:00 13:00 16:00 19:00 图 7 fy-2c 红外卫星云图演变特征 3 结论与讨论于模式的定量化需要在今后多个分析中做进一步研通过对 2011 年 11 月日山西区域性暴雪天究气过程形成的高空环流背景中低层影响系统的相互 3 降雪期间 500 hpa 西风槽前西南气流源源不配置 fy-2c 红外卫星云图的演变特征物理量场的空断向山西输送水汽低层 850 hpa 东北气流携带湿冷空间垂直剖面进行综合分析气吹向山西形成冷垫暖湿气流沿着冷垫爬升形成降 1 该次暴雪天气过程是以 500 hpa 西风槽过境为雪降雪云系的产生强度变化及移动与中低层背景在 700 hpa 切变与 850 hpa 东北气流中低层高湿 500 hpa 西风槽 700 hpa 东北西南向的风切变息息区的有利配置下形成的降雪过程由北向南展开且相关在整个降雪过程期间影响山西的云类主要为降雪量南部大于北部 850 hpa 0 线的位相变化对山 Asop 与 Fn 的混合云系属典型的中低云导致的暴雪西自北向南的雨雪转换具有明显的指示意义位于天气过程 850 hpa 0 线附近区域为雨夹雪 -1 的区域为降参考文献雪这对于春秋季雨雪过程的转换具有指导性 2 在该次暴雪天气过程的强降雪时段山西上空 80%的湿区抬升到 400 hpa 强降雪时段为相对湿度增大湿层增厚的时段垂直速度最大负值中心增至 hpa/s 整个山西处于强的上升区域散度场 [1] 张小玲,程麟生暴雪期中尺度切变线发生发展的动力诊断 [2] 张小玲,程麟生暴雪期中尺度切变线发生发展的动力诊断心 850 hpa 为 /s 辐合中心构成了高层强辐马林,马文仑,王文英,等.青藏高原东部牧区秋季雪灾天气的形成 [4] 高正旭,周月华,杜良敏.2007/2008 年湖北省冬季异常低温雨雪过 [5] 刘敏,黄焕寅,张海燕,等.湖北省 2008 年初低温雨雪灾害冰冻气象和预报[J].高原气象,2001,20(4): 程成因分析[J].暴雨灾害,2008,27(2): 散与低层辐合的强降雪维持条件因此深厚湿层高层辐散低层辐合及强烈上升运动的空间结构的有利配置可作为暴雪和强降雪时段预报的重要参考模式关 Ⅱ:散度和散度变率诊断[J].高原气象,2000,19(3): [3] 的空间分布为 36ºN 300 hpa 为 /s 的辐散中 -6 Ⅰ:涡度和涡度变率诊断[J].高原气象,2000,19(3): 预报服务总结和反思[J].暴雨灾害,2008,27(2): [6] 王文,程麟生高原暴雪过程湿对称不稳定的数值研究[J].高

生强度变化及移动与中低层背景在 700 hpa 切变与 850 hpa 东北气流中低层高湿 500 hpa 西风槽 700 hpa 东北西南向的风切变息息区的有利配置下形成的降雪过程由北向南展开且相关在整个降雪过程期间影响山西的云类主要为降雪量南部大于北部 850 hpa 0 线的位相变化对山 Asop 与 Fn 的混合云系属典型的中低云导致的暴雪

7 298 中国农学通报原气象,2000,19(5): [7] 王文, 程麟生高原暴雪过程三维条件性对称不稳定的数值研究 [J]. 高原气象,2002,21(3): [8] 池再香, 故跃文, 白慧黔东南暴雪天气过程的对称不稳定分析 [J]. 高原气象,2005,24(5): [9] 王建忠, 丁一汇. 一次华北强降雪过程的湿对称不稳定性研究 [J]. 气象学报,1995,53(4): [10] 陈传雷, 蒋大凯, 陈燕秋, 等.2007 年 3 月 3 日 5 日辽宁特大暴雪过程物理量诊断分析 [J]. 气象与环境学报,2007,23(5): [11] 高松影, 孙连强, 刘天伟, 等. 辽宁省特大暴风雪 ( 雨 ) 极端天气个例诊断分析 [J]. 气象科技,2009,37(2): [12] 王希娟, 时兴合, 徐亮, 等. 青海南部地区初冬雪灾变化及环流特征 [J]. 气象科技,2007,35(3): [13] 周淑玲, 闫淑莲. 威海市冬季暴雪的天气气候特征 [J]. 气象科技, 2003,31(3): [14] 张迎新, 侯瑞钦, 张守保. 回流暴雪过程的诊断分析和数值试验 [J]. 气象,2007,33(9): [15] 王东勇, 刘勇, 周昆.2004 年末黄淮暴雪的特点分析和数值模拟 [J]. 气象,2006,32(11): [16] 周雪松, 谈哲敏. 华北回流暴雪发展机理个例研究 [J]. 气象,2008,34 (1):18-26.

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(2015-2016-2)-0004186-04205-1 140242 信号与系统 Ⅰ 学科基础必修课 37 37 1 教 203 17 周 2016 年 06 月 13 日 (08:00-09:35) (2015-2016-2)-0004186-04205-1 141011

(2015-2016-2)-0004186-04205-1 140242 信号与系统 Ⅰ 学科基础必修课 37 37 1 教 203 17 周 2016 年 06 月 13 日 (08:00-09:35) (2015-2016-2)-0004186-04205-1 141011 关于 2015-2016 学年第二学期期末周内考试时间地点安排选课课号班级名称课程名称课程性质合考人数实际人数考试教室考试段考试时间 (2015-2016-2)-0006178-04247-1 130101 测试技术基础学科基础必修课 35 35 1 教 401 17 周