新疆一次暴雪天气卫星云图特征分析

新疆一次暴雪天气卫星云图特征分析 新疆一次暴雪天气卫星云图特征分析 王秀琴1，段维2，桂红， (1新疆石河子气象局，石河子832000:2新疆康地种业科技段份有限公司，新疆乌鲁木齐830011) 摘要 本文利用常规气象数据和天气图，结合FY一2D卫星云图等资料，对2010年12月2,4日新疆jE部出现 的寒潮暴雪天气过程进行了分析。分析表明，此次寒潮暴霉天气过程是在“一脊一槽型”的环流背景下产 生的，由于乌拉尔高压脊发展强盛，高压脊后有暖平流北上，脊前偏北气流加强，引导极地冷空气 步逐渐南 F，堆积到低雎槽中，使得低压槽在东移的过程中径向度逐渐加大。12月3日由于冷空气进沿着高压 脊顺转南下，巴尔喀什湖至新疆风场逐渐加强，发展为高、低空急流，500百帕急流轴中心最大风 mos 速达80—l’商空强烈的抽吸作用加强了上升运动，为强降雪的发生提供了有利的条件;对应高空-48"C强冷中心， 有强冷空气堆积(冷高压在动移的过程中不断加强，高空冷乎流和低层暖空气共同作用，造成此次寒潮暴 雪天气，并影响新疆北部一带气温，导致日平均气温降幅达12,16?的强烈降温:新疆北部存在有上升和 下沉运动的垂壹环流圈。对流层低层系统的加强辐含，高层加强辐散，进一步加强了上升运动，触发不稳 定能量释放。加大了大气的不稳定性，为暴雪的发生提供了动力重要的条件;商低空急流的不断加强，促 使了动力场和热力场的交换，触发了不稳定能量的释放，500百帕高空槽前西南暖湿气流不断增强，低层 形成两南风急流，向暴雪区输送水汽和能爱:由卫星云阁分析，<一32"C、<52"C、<一62?中尺度云团面积 随着时间的推移在逐渐减弱，此次大暴嚣中尺度云团也是随着时间的推移在逐渐减弱，中尺度云团也是随 着时间的推移在逐渐减弱。说明中尺度云团逐渐在减弱:配合卫星云阁上TBB强度也是沿东北,西南方关键词:寒潮器雪;成因分析;云图特征;TBB强度 向 移动，TBB?70"C中尺度云团不断发展东移，TBB强度与暴雪落区相对应。 随着全球气候的变化，新疆气候由暖干向暖湿转变，近几年新疆出现寒潮暴雪的频率有 增加的趋势，寒潮暴雪带来的灾害更加严重。关于寒潮暴雪的成因和灾害，国内外气象工作 者已经做出了许多研究成果。对于暴雪成因及其灾害研究国内近年来做了许多有成效的工 作，产生了不少的科研成果。如张家宝等“2j研究分析了新疆降雪的成因，徐建芬等悟鞋对青 藏高原切变线暴雪中尺度分析及其涡源研究，张小玲等[5-7j研究了发生在高原地区的暴雪的中 尺度切变线的动力演变特征，这些研究为揭示冬季暴雪成因及灾害有很好的参考价值。 此文(新疆农垦科技》已经通过审稿 基金项目:GY'HY201106007公盏性行业(气象)科研专项经费资助。 作者简介:王秀琴(1967-)，女(工程师，从事天气预报与气:晕服务工作(?il: mmgxiuqing一_qel63(COm 新疆的北疆地区地域辽阔，资源丰富，是我国主要的农林牧业生产基地之一。该区地形 复杂(海拔高、气候寒冷、潮湿。降雪时空分布不均，导致在局部地区每年均有大的降雪发 生。冬、春季雪灾频繁。分布广泛，大批牲畜因雪灾丽死亡，2010年12月2,4目新疆北部先 后出现了入冬以来酋场寒潮暴雪灾害天气，阿勒泰、塔城和石河予的部分地方出现暴雪，形 成13,41厘米的积雪，降水量为12(5,26(2毫米，同时大部分地方日平均气温降幅达12一 16?。此次寒潮暴雪灾害天气造成塔城市33097人被困，裕民交通中断、停电、停暖，富蕴 倒塌了lO问大棚和50问房屋，受灾入口达3(5万人，使北疆的农林牧业生产、交通运输业和 人民的日常生活等方面带来很大危害，造成极其严重的损失。 1资料和方法 利用2010年】2月244臼地面和高空观测、FY-2D卫星云图和自动蛄数据，结合 动力学方法、卫星气象学伯“(对此次寒潮暴雪天气做了分析研究。 天气 2天气的成因分析 2，1天气形势演变分析 从环流形势上分析(图1)，2010年J2月2—4日欧弧中纬度地 区稳定维持“一脊一槽 型”，乌拉尔山至里、威海为商压脊，脊前裔长波槽不断发展。极涡位于新地岛以东，位置 偏南，配合有-48"C强冷中心。12月2日高压脊后有暖平流北上，脊前偏北气流加强，引导 极地冷空气逐渐南下，堆积到低压槽中，使得低压槽在东移的过程中径向度逐渐加大。12 月3日由于冷空气进,步沿着高压脊顺转南F，巴尔喀什湖至新疆风场逐渐加强，发展为高、 低空急流，500百帕急流轴中心最大风速达80 m?S,，高空强烈的抽吸作用加强了上升运 动，为强降雪的发生提供了有利的条件。 对应高空(48?强冷中心，有强冷空气堆积(冷高压在动移的过程中不断加强，】2月3 日20时冷高压主体位于新疆国境线附近，开始影响新疆北部，造成寒潮暴雪灾害天气，阿 勒泰、塔城和石河子的部分地方出现暴雪，形成13,4l厘米的积雪(降水量为12(5,26(2 毫米。同时大部分地方日平均气温降幅达12,16?。 圈l 2010年】2月3【=1 08时500hpa实况图 图2 2010年12月3 H 20时700西帕垂直连厦 December 3,2010 09 view Fi91 500hpalive Fi92December3,2010,20time 700hpavertical velocity 2(2天气过程的动力和能量诊断分析 暴雪发生时，存在低层辐合高层辐散的分布结构，符 合大降水的特点。辐合、辐散中心 分别位于850,700hpa和600,500hpa层，对流层低层系统的加强辐合，高层加强辐散，进一 步加强了上升运动，触发不稳定能量释放，为暴雪的发生提供了动力条件。在700hPa垂直速 度图上(图2)，强降雪期间，在400-50。N范围内存在深厚的上升和F沉运动的垂直环流湖， 在420_460N区域内，整层为强烈上升运动。上升运动中心位于500hpa附近，中心值达一38× 10一hPa?s，700hPa上升运动中心值为-48×10。=’hPa?s,，850hPa上升运动中心值达-36× 10 3hPa?s 1。强烈的上升运动不仪使对流层中低层的暖湿气流辐合抬升，而且在上升运动过 程中释放潜热，使大气加热，增加大气的不稳定度。北疆暴雪区位于高空急流入口右侧的辐 散区场中。 2(3高空急流特征分析 暴雪天气期间。在中弧至新疆上空维持东北,疆南向的高空急流 (图2)，急流核中心在 nN、70。,100。E新疆两北部国境线一带，其中心值达60 m,s，700 hPa高空上，在40“,60 范围内有三个急流核。 其 中三个急流核位于: m,(1)位于中弧地区的急流核，急流中心值为40 s; (2)另一个位于新疆北部，急流中心值为32 m, s; (3)位于蒙古，急流中心值为40 m,s。 这三个急流核中心移入新疆北部一一带，中心值逐渐加强。离低空急流成为范围广、强度 大的水汽强劲输送带，不仅创造了强辐合的动力条件，而且成为低层锋区和低值系统加强、 移动的必要条件。 暴雪期间，850hPa强盛的低空急流作为水汽输送带，从沿海向内陆输送大量的暖湿空气， 水汽通量高值舌与两南气流相配合，700hPa上水汽来自于槽前两南气流。 2(4温度 和能量场的特征分析 乌拉尔山至里海为高压脊，这一带暖平流较强，高压脊前西伯利亚一带为西风带急流， 高压脊在顺转的过程中，极地冷空气不断堆积到西伯利豫低压槽中，在新疆西北部建立一支 南北向的高空锋区，随着新疆上空的高空锋区加强，并继续东南压。此系统的高度场和温度 场的夹角很大，且温度场落后于高度场，表现出大气的斜压性。分析低层温度场发现，由于 前期暖窄气实力非常强盛，强冷窄气为降水提供了水汽凝结条件随蓿高牢槽后的冷窄气的不 断补充和地面强冷空气中心入侵，新疆天山北坡出现了罕见的寒潮暴雪天气。 3(卫星云图分析 3(1云图特征 在暴雪天气过程期间，影响新疆天山北坡的云类主要是蔽光高层云(hsop)，云底平均 高度为3(Okm，云层较厚，云顶亮温平均在一50。C以F。利用FY一2D静止卫星的影像图，对 2010年12月2,4日新疆北部出现的寒潮暴雪天气过程进行了分析。随着 强盛的西南低空急流气流在新疆北部的交汇，使得从沿海向内陆输送大量700hPa和850hPa 的暖湿空气汇合， 水汽得到大量的聚集。北疆沿天山 ‘带中尺度云团合并发展，产生连续性降雪。3日09:30 中尺度云团边缘清晰密实(恻3)，发展旺盛，到lO:30中尺度云团 开始发散，逐渐东移。 ———??—匦蕊函习—????? 12 (5Z 12 一13—藏 圈3 l=_j 2010年12，|3 09:30}!糙i阁 }j}l 4气象。Ii继TBB罔像2010年12 11 0日09?30 3 2010 December 09:30 satellite cloud 4 satellite TBB on December Pig 3,2010 Fig Meteorological 3，2010。09:30 3(2 TBB监测图像 of TBB(temperature brightness b】ackbody)是由卫星通过扫描辐射仪观测下垫面物 体获取的辐射值经量化处理后得到，它反映了不同下垫面的亮度温度状态。TBB懿测图像漫 示(图4):从2010年12月3口09:30卫星云图上TBB。<70"C中尺度云团不断发展东 TBB强度与暴雪落区相对应，TBB强度也由-70(4?-65(5?,一64(5?,一58?，移， 随着时间 的推移TBB强度逐渐在减弱，云团面积不断加大并开始发散。 运用ENVl4(3对2010年 12月3日09:30FY一2D气象卫星云图RGB4、5、1合成(图5)， km km 暴雪落区面积约为1956 2，1 l:30暴雪落区面积约为2189 2。主要在塔城地区岛苏，08 点降雪达25(1舳，20点11(7咖;中尺度云阁面积在扩人东移，并开始发散。 嘲5 FY一2D 20lO年12门3 Ii习09: 30 6 Fy02D 2010 09:30Fig December3,2009 根据表1可以分析到:四个时次的中尺度云团面积逐渐加大，但<一32?、<-52。C、<一62? 中尺度云团丽积随羲时间的推移在逐渐减弱，中尺度云团也是随着时间的推移在逐渐减弱， 说明中尺度云团逐渐在减弱，但云顶最低和最高亮温变化不是太大，说明中尺度云团还在影 响本地。 表l中尺度五团特征参数 Table l convection characteristic strong parameters 同时在云团的西部有新的对流云团生成。3日早晨08时30分至11时，静止气象卫星 可见光图像监测显示中尺度云团主要影响北骥沿天山一带。 4结论 (1)由于乌拉尔高压脊发展强盛，冷空气不断从极地逐渐南卜，汇集到蹭伯利贬低压槽 中，高空冷平流和低层暖空气共同作用，造成此次寒潮暴雪天气。 (2)新疆北部存在有上升和下沉运动的垂直环流圈，对流层低层系统的加强辐合，高层 加强辐散，进一步加强了上升运动，触发不稳定能量释放，加大了大气的不稳定性，为暴 雪的发生提供了动力重要的条件。 (3)高低空急流的不断加强，促使了动力场和熟力场的交换。触发了不稳定能量的释放。 500百帕高空槽前西南暖湿气流不断增强，低层形成西南风急流，向暴雪区输送水汽和能 量。 (4)由卫星云图分析，<-32"C、<-52"C、<-62"{2中尺度云团面积随着时间的推移在逐渐 减弱，此次大暴雪中尺度云团也是随着时间的推移在逐渐减弱，中尺度云团也是随着时间的 推移在逐渐减弱，说明中尺度云团逐渐在减弱。 (5)配合卫星云图上TBB强度也是沿东北,西南方向移动，TBB?70"C中尺度云团不断发 展东移，TBB强度与暴雪落区楣对应。 参考文献 [1]张象宝，邛子风(19,87(新疆降水概论[虻(jb柬=气=孥出版扯(276-280 ，323—33(2( 【幻新疆短期天气预报接导手册编写组(1986(新疆短期天气瓒搬指导手册[蜘(马鲁木并:新疆人民班皈社，1986:218( [3]}套建芬，陶建红，夏建乎(2000，请站静藏商原切变线纂雪中尺度分析及其涡灏研究[Jj(商顾气氧(19(2): 187—197 96([4]孙欣J蔡芗宁。陈传雷(等(2011(“070304”东北特:火暴臀的分析[J3(气蒙(37(7):89 Is]张小玲，程磷生(2000(。96(1”暴雪期中尺度切变线发:=l三发展动力诊断涡度和涡琏变率诊断[J:(高原气象(19(3): 285—294 84【6]蒋年冲，胡雯，邪洋，等(2010(安徽丈别山一次强雨霉天气过程降水粒子特征分析LI:(气象(36(6):79 188(【7】赵桂香，杜莉，范卫东，等(2011(山西省火雪天气的分析预报【Jj(高原气象(30(3):177 [8]寿绍宽2002(天气学分析咖(气象出版社(10(1s孙7-5029-3457-X( 7-5029-0989-3(【9】米乾根，林锦瑞等(2000(天气学原理和方法[扪(气象出版社(10(ISBN