贵州冬季冻雨和降雪的时空分布及环流特征研究

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冻雨和降雪都是贵州冬季出现的灾害性天气现象,每年冻雨都会给贵州造成不同程度的损失,相对我国北方地区来说贵州降雪频率和强度要小很多,但目前针对贵州降雪的气候特征分析研究较少,且日常预报工作中对冻雨和雪的预报存在难点,因此本文将对贵州冻雨和降雪的气候特征作对比分析研究。本文利用1965年11月-2005年3月冻雨和降雪地面观测资料以及美国NCEP/NCAR再分析资料,分析贵州冬季冻雨和降雪的时间变化和空间分布的主要特征;通过经验正交函数分解和合成分析,探讨冻雨和降雪初(终)日极端偏早(晚)年北半球冬季500hPa高度场的环流特征,从温度场、大气的水汽输送和动力条件等方面,研究冻雨和降雪形成机理。主要结论如下:  (1)年冻雨(降雪)日数和总站数、平均日冻雨站数均呈下降趋势,冻雨期渐短,平均日降雪站数呈上升趋势,降雪期长度变化不显著;年冻雨(降雪)日数和总站数1月最多;冻雨多发地区主要位于贵州西部高原区、中部区和东部地势较高区,与地形关系密切;降雪除贵州南部较少外,其余地区分布较为均匀。  (2)异常年北半球500hPa高度距平合成场主要特征:冻雨初日偏早(晚)年不仅表现为极涡中心强度的变化,而且表现为东亚大槽和北美大槽强度相反的变化特征;冻雨终日偏早年和偏晚年差别主要表现为高纬度极涡中心强度反相变化。降雪初日偏早年表现为高纬度极涡中心强度变化显著,而偏晚年则表现为中高纬度异常波列;降雪终日偏早(晚)年表现为中高纬欧亚遥相关型(EU型)反相变化特征。  (3) EOF分析的冻雨和降雪500hPa高度距平场主要分布型为纬向变化型、经向变化型。冻雨和降雪物理量共同特征:850hPa存在冷舌,近地面层和高层有冷平流,中低层有暖平流,水汽通量700hPa高于850hPa,有来自于孟加拉湾的共同水源,中低层有气旋性涡度区,近地面层和高层有反气旋涡度区,上升运动均出现在相对涡度随高度升高而增加的区域,高层有下沉运动。  (4)冻雨和降雪的物理量差异在于:湿正压位涡(MPV1)大值区冻雨集中在850hPa~700hPa之间,降雪集中在700hPa~500hPa之间,湿斜压位涡(MPV2)大值区冻雨多集中在850hPa~700hPa之间,降雪多位于500hPa以上的中高层,700hPa的MPV1和MPV2变化较好地反映了冻雨范围强度的变化和空间分布特征,但不能完全反映降雪范围强度的变化和空间分布特征;T-logP图上冻雨存在逆温层,有高于0℃的大气层,湿层浅薄,而降雪不存在逆温层,大气层温度始终低于0℃,湿层厚,中高层的温度递减率小于冻雨的;降雪与冻雨相比:850hPa和700hPa温度低,近地面层的冷平流弱,中低层的暖平流弱,水汽辐合弱,中低层的相对涡度梯度大,上升运动到达的层次高。  本研究揭示了贵州冻雨和降雪的时间演变和空间分布特征,探讨了两者500hPa环流背景场特征,以及总结出它们各物理量场的差异,为预报工作提供理论基础,从而提高冻雨和雪的预报准确率。
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