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本文利用2008年1月10日-2月2日地面观测、探空资料以及NCEP/NCAR的1°×1°再分析资料,应用非静力中尺度模式WRF,对2008年初中国南方的冻雨过程进行统计和数值模拟分析,研究引发冻雨形成的边界层条件及其成因,并讨论了地形与地面雪盖对冻雨天气的影响。
分析表明:大于80%的冻雨天气出现时,地面条件多为地面潮湿,湿度接近饱和,温度稳定维持在-3~0℃。大风速情况出现较少。同时发现地面温度大于0℃也有可能发生冻雨,这可能是在具有高空的冻雨层结结构情况下,地面覆盖有一薄暖层的特殊层结结构造成的。进一步分析发现这次过程中,冻雨天气发生时,还应具有逆温层的逆温梯度大于1℃/lev(大约2℃/km)这一特征。而且,它和持续的地面低温是冻雨发生的充分条件。
地形是冻雨生成的重要影响因子,中国南方地区的“喇叭口”地形是引起2008年初大面积持续的冻雨过程出现的重要因素。本研究通过地形对冻雨的敏感性试验发现地形对冻雨的温度结构特征的影响为:山脉和高原的阻挡作用可能与逆温梯度的加强有关。仅靠南岭山脉的阻挡作用可能产生冻雨天气,但是冷空气将无法爬升至高原形成冻雨。山脉对冷暖空气的限制堆积作用可能是引起云贵高原冻雨大面积出现的一个重要因素。
另外,本文通过分类统计和对两个个例的模拟分析,发现在这次过程中,地面雪盖对冻雨灾害的出现和持续也有一定影响。雪盖可为冻雨产生提供持续有利的低温条件。有雪盖时,冻雨可能有较大降水量出现,从某种程度上,有利于冻雨形成灾害。在大尺度影响系统减弱的情况下,雪盖有利于维持局地冻雨发生的边界层条件,对冻雨长时间的维持有贡献作用。在一定条件下,雪盖有利于在地形或大尺度形势不利于冻雨产生的地区产生冻雨天气。