一次山东半岛强冷流暴雪过程的数值模拟和诊断分析(2010年)资源-CSDN文库

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第 3 3 卷第3 期

2010年6 月

大气科学学报

Transactions of Atmospheric Sciences

Vol. 33 No. 3

Jun.2010

苗春生,谢洁,王坚红,等.一次山东半岛强冷流暴雪过程的数值模拟和诊断分析[J].大气科学学报,2010,33(3) ：257-265.

Miao Chun-sheng ,Xie Jie，Wang Jian-hong, et al. Numerical simulation and diagnostic analysis of a cold airflow snowstorm process in Shandong Penin-

sula[J], Trans Atmos Sci,2010,33(3) ：257-265.

一次山东半岛强冷流暴雪过程的数值模拟和诊断分析

苗春生w ，谢洁w ，王坚红\ 张楠u

(南京信息工程大学1.大气科学学院；.气象台,江苏南京 210044)

摘要：利用N C E P / N C A R 再分析资料，应用W R F 中尺度数值模式对山东半岛2008年 1 2 月4一6

日的冷流暴雪天气过程进行了数值模拟，利用模式输出的时空分辨率较高的资料，对此次冷流暴雪

的特征及其产生的物理机制进行了分析。结果表明，这次暴雪产生在西北气流、较大海气温差的背

景条件下，一定的海气温差是冷流暴雪的重要指标；冷流暴雪产生在较强垂直上升运动区的相当位

温高值区附近；水汽输送方向为西北一东南向，水汽辐合层比较浅薄且范围狭窄；降雪分布具有明

显的南少北多的特征;850 hP a 湿 Q 矢量散度场辐合区的存在、位置及强度与暴雪的产生、落区及

强度具有较好的对应关系；湿Q 矢量分量的垂直分布揭示了次级环流的方向和强弱，暴雪位于次

级环流的上升支附近。

关键词：暴雪;数值模拟;诊断分析

中图分类号：P458.2 文献标识码:A 文章编号：1674-7097(2010)03-0257-09

Numerical Simulation and Diagnostic Analysis of a Cold

Airflow Snowstorm Process in Shandong Peninsula

M I A O Chun-sheng1，,XIE Jie12 , W A N G Jian-hong1, Z H A N G N a n 1’2

(1. School of Atmospheric Sciences ；2. Meteorological Observatory,N U I S T ,Nanjing 210044 ,China)

Abstract：Based on the N C E P / N C A R reanalysis data’ the mesoscale model-WRF(Weather Research

Forecast) is used to simulate the process of a cold-air snowstorm which occurred in Shandong Peninsula

from December 4th to December 6th 2008. High spatio-temporal resolution data from model output are

used to analyze the cold-air snowstorm process. Main conclusions are as follows ： this snowstorm oc

curred under the background of the northwest airflow and significant sea-air temperature differences ’

which were an important symbol of cold airflow snowstorm. Snowstorm occurs in the high energy belt

with strong ascending motion. The direction of vapor is N W - S E oriented and the convergence of vapor

only occurs in middle-low layer and in a narrow region. Snowstorm is mainly distributed in the northern

area of Shandong Peninsula. The existence, location and intensity of the convergence of wet-Q>-vector at

850 hPa have a significant relationship with the emergence，distribution and strength of the snowstorm.

Results also show that snowstorm occurs near the ascending branch of a secondary circulation ’ whose

intensity and direction can be indicated by vertical distribution of wet-Q>-vector. The above conclusions

are beneficial for the snowstorm forecast in Shandong Peninsula.

Key words：snowstorm；numerical simulation;diagnosis analysis

收稿日期:2009-12-09;改回日期:2010犯 -16

基金项目：国家自然科学基金资助项目（40776017)；国家科技支撑计划课题(2007BAC29B0604)

作者简介:苗春生（1954— ），男，内蒙古呼和浩特人，教授，研究方向为天气气候预测方法和现代教育技术等，CSmiao@niiiSt. edu. cn.

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大气科学学报

第 33卷

0 引言

冷流降雪是在特定的季节、天气形势和地理条

件下形成的一种地方性天气[]。冬季，当高空低槽

过境后，上游各地天气迅速转晴，而山东半岛，特别

是半岛北部的蓬莱到成山头一带沿海地区，在冷湿

的西北气流下，对流性云团在地形抬升作用下发展，

随之开始出现较大的阵雪，降雪量可达暴雪程度，直

至冷平流结束，其形成机制与美国大湖效应降

雪[2—3]十分相似。近年来，我国山东半岛冬季冷流

暴雪频发’对人们的交通和社会生活造成了巨大的

影响’直接经济损失巨大。因此准确地预报此类暴

雪的发生、发展、位置以及强度是气象学家们面临的

重大挑战，开展对此类暴雪的研究具有非常重要的

科学价值。

山东半岛的冷流暴雪天气已经受到了越来越多

气象学者的关注，近几年的研究已经从传统的天气

学分析发展到非常规资料的应用分析，以及一些中

尺度数值模拟分析。李宏业和徐旭然[]认为山东

半岛的冷流降雪是一种低云降雪，与海气相互作用

和低层稳定度直接关联。于志良[]指出只有经过

海面的冷空气达到一定的强度，才能输送足够的热

量产生降雪。郑丽娜等[]重点分析了渤海的特殊

地形对冬季山东半岛冷流降雪的影响，认为渤海半

封闭型的海域加强了冷涡的强度，提供了水汽源，同

时其海岸线及其周围的特殊地形在动力抬升方面也

有重大贡献。林曲凤等[7]对 2003年 1 月 3—4 日发

生于山东半岛中心位于文登市的强冷流降雪过程利

用 M M 5 模式进行了模拟分析，发现中尺度的海岸

锋锋生（不同于东岸型）对于降雪对流云带的形成

起了重要作用。杨成芳等[]等运用R A M S 模式探

讨了渤海南部沿海冷流暴雪的中尺度特征，证实了

强降雪集中出现在上升运动增强和逆风区维持的阶

段。黄翠银等[9 ]对 2005年 1 2 月 11—1 5 日山东半

岛的持续性强降雪的发生、发展机制进行了分析，结

果表明中尺度海岸锋形成并维持较长时间，与海岸

锋环流相伴随的上升运动对于降雪的局地增强有重

要作用。但是有关W R F 模式模拟冷流暴雪过程的

研究还不是很多。

本文利用我国目前普遍使用的业务化中尺度

W R F 模式对2008年 1 2 月4—6 日的山东半岛冷流

暴雪过程进行模拟，利用模式输出的时空分辨率较

高的资料，对此次冷流暴雪的特征及其产生的物理

机制进行分析，以求进一步弄清此类暴雪发生过程

的物理机制，为冷流暴雪天气的业务预报提供有效

的途径。

1 天气过程概述

2 日0 8 时500 h P a 高空图上，新疆以北有一叠

加在长波槽上的短波低槽在东移下坡地形的作用及

西伯利亚冷空气的补充下强烈发展，形成东北西南

向的横槽。从 2 日2 0 时开始随着乌山脊减弱崩溃，

促使横槽逐渐转竖，造成寒潮爆发影响我国北方地

区。3 日0 8 时，500 hPa上转竖的低槽在贝加尔湖

东侧以36 k m / h 的速度东移，并有-40 °0的冷中心

相伴随’700 hPa上冷中心落后于地面低压中心，与

其相配合的地面冷锋以28 k m / h 的速度在3 日15

时进人山东半岛。本次寒潮过程引起的山东半岛降

雪分为两个阶段:第一个阶段为高空槽前的系统性

降水，山东大部分地区出现了雨雪天气，发生在3 日

白天至4 日0 4 时，全省平均降水量为1 m m ,乳山

(属于威海地区）最大，为 22 m m 。本文研究的是第

二阶段槽后西北气流下的冷流降雪过程，4 日2 0 时

在烟台地区出现，至 6 日2 0 时全部结束。冷流降雪

过程降雪量（图 1)在山东半岛北部的文登、牟平、烟

台三站均超过了 20 m m 。烟台和牟平的降雪主要集

中在5 日00—0 7 时，4 日2 0 时一5 日0 8 时的12 h

降雪量突破当地有气象观测资料以来的记录。文登

最大积雪深度达34 cm,烟台为33 c m 。暴雪和大风

造成了烟台至大连航线全部停航、高速公路封闭，烟

台机场跑道结冰关闭，部分学校停课，4 个县市区大

经度

图 1 2008年 12 月 4 日2 0 时一6 日2 0 时山东半岛各站

降雪量(单位:m m )

Fig. 1 Snowfall distribution in Shandong Peninsula from

20 ：00 BST 4 December to 20 ：00 BST 6 December

2008 (units: m m )

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