深圳“5·11”特大暴雨过程的水汽输送特征分析

利用NCEP/NCAR逐日风场和湿度场再分析资料(1°×1°)和深圳气象站地面气象观测资料,通过水汽通量、水汽通量散度的计算,对深圳2014年"5.11"特大暴雨过程与水汽输送的配置关系进行了分析。研究表明:南海为此次暴雨过程的主要水汽源地,暴雨落区位于边界层偏南风低空急流的前方;此次特大暴雨过程中存在两支低空急流——西南风低空急流和边界层偏南风低空急流,它们作为水汽通道,为暴雨的发生发展提供了充沛水汽,其中,边界层偏南风低空急流对此次暴雨影响更大,边界层的摩擦辐合和水汽堆积,为本次强降水过程提供了十分有利的条件。     

成都地区一次暴雨诊断分析

针对2012年8月16~19日成都地区出现短时、局地暴雨、特大暴雨的异常强降水天气,利用常规气象资料、1°×1°NCEP再分析资料和客观物理量场、卫星云图等资料,对造成此次强降水主要集中在成都地区西部沿山一带的原因进行了分析。分析得出:在有利的环流背景下,中小尺度系统发生发展和演变是这次暴雨产生的直接原因;中低层维持偏南气流,暖湿气流西进北抬,低空急流为这次暴雨提供了大量的水汽和不稳定能量;中低空的水平风切变不仅为暴雨提供了强烈的辐合上升运动,同时对水汽的水平辐合和垂直输送非常有利;另外,强对流云团的生成、移动与强降水的发生密切相连相关。     

川东北一次秋季暴雨的诊断分析

针对2012年8月30日~9月1日发生在川东北地区的一次暴雨过程,利用24小时加密雨量观测资料、NCEP再分析格点资料,采用Barnes滤波方法及天气学诊断方法,对此次暴雨过程进行了分析。结果表明:在高原槽后冷空气与副热带高压西北侧西南暖湿气流交汇的环境场下,中尺度低压是此次暴雨的直接影响系统;低空西南急流不仅为川东北暴雨提供丰沛的水汽,同时也为中尺度系统的形成、发展提供能量来源和有利的动力条件;大尺度环境场为暴雨提供水汽来源及能量,而中尺度系统在层结不稳定触发下释放潜热产生对流,并为水汽的辐合和向上输送做出贡献;低层辐合、高层辐散的散度配置,有利于暴雨的发生与维持。     

凉山“8·31”致洪暴雨过程的中尺度诊断分析

为了探索川西南山地大暴雨天气发生发展的机制,利用实况观测资料、NCEP再分析资料和卫星云图对2012年8月30～31日发生在凉山州北部的一次致洪局地大暴雨过程进行了中尺度诊断征分析。结果表明:此次局地大暴雨过程是在有利的环流背景下,由两高之间的切变和较强的西南低空急流共同作用产生的。暴雨区位于能量锋南侧,中低层不稳定能量丰富;垂直方向上相对涡度显著增大,低层辐合、高层辐散并伴随强烈的上升运动成为暴雨发生重要的动力条件;显著增大的水汽通量与强水汽辐合是大暴雨天气发生的重要水汽条件。MCS维持时间较长且稳定少动是导致暴雨的直接原因;近地层的中尺度辐合线是触发强对流的关键因子。     

湘中一次大暴雨天气的综合诊断分析

利用NCEP的1°×1°再分析资料、FY-2E逐小时TBB资料以及常规气象观测资料,对湘中地区2010年5月12-13日大暴雨过程的环流形势、物理量场以及中尺度系统进行综合分析,试图从多角度揭示这次大暴雨天气的成因。结果表明:高空南支槽,中低层切变以及地面冷空气是这次大暴雨天气过程的主要影响系统;低空急流作为暖湿气流的载体,为暴雨的产生提供了充足的能量条件和水汽条件;冷空气侵入高能不稳定的暖湿气团,是触发暴雨不稳定能量释放的热力机制;z-螺旋度的空间分布能反映暴雨发生时大气的动力特征,中低层强辐合,高层强辐散与低层正涡度的空间结构,有利于高低层形成"抽吸作用",从而使上升运动得到发展和加强,为暴雨的产生提供有利的动力条件;高分辨率的云顶亮温TBB资料对降水的强度及落区有很好的指示意义。     

湘中一次大暴雨天气的综合诊断分析

利用NCEP的1°×1°再分析资料、FY-2E逐小时TBB资料以及常规气象观测资料,对湘中地区2010年5月12—13日大暴雨过程的环流形势、物理量场以及中尺度系统进行综合分析,试图从多角度揭示这次大暴雨天气的成因。结果表明：高空南支槽,中低层切变以及地面冷空气是这次大暴雨天气过程的主要影响系统;低空急流作为暖湿气流的载体,为暴雨的产生提供了充足的能量条件和水汽条件;冷空气侵入高能不稳定的暖湿气团,是触发暴雨不稳定能量释放的热力机制;z-螺旋度的空间分布能反映暴雨发生时大气的动力特征,中低层强辐合,高层强辐散与低层正涡度的空间结构,有利于高低层形成“抽吸作用”,从而使上升运动得到发展和加强,为暴雨的产生提供有利的动力条件;高分辨率的云顶亮温TBB资料对降水的强度及落区有很好的指示意义。     

2011年“7·3”特大暴雨天气过程诊断分析

为了更好的了解暴雨发生的机制且为未来预报奠定基础,需要对暴雨天气过程进行诊断分析.通过利用自动站降水观测资料、台站探空资料和NCEP逐6小时再分析资料,总结分析了成都地区2011年7月03至04日特大暴雨天气过程的环流背景和主要影响系统,并对相关物理量进行了诊断分析,结果表明:(1)这次降雨主要是在高空副高的突然加强西伸、低空西南急流的水汽输送和本地积聚的不稳定能量与弱冷空气侵入共同作用下产生的.(2)暴雨开始前,成都地区位于高空水汽通量散度梯度大值区北侧的辐散区.随着暴雨发展,水汽通量散度梯度区向北移动.(3)水汽通量散度正负临界值区和湿位涡对于本次降水落区的预报有较好的指示意义.在强降水区域,低层湿位涡的垂直正压项为明显的正值中心,斜压项为梯度大值区,斜压性很强.(4)风场在850hPa等压面和低层θe=325K(大约750hPa)等熵面上均表现为气旋式弯曲,有利于强降水的发生.     

2011年“7·3”特大暴雨天气过程诊断分析

为了更好的了解暴雨发生的机制且为未来预报奠定基础,需要对暴雨天气过程进行诊断分析.通过利用自动站降水观测资料、台站探空资料和NCEP逐6小时再分析资料,总结分析了成都地区2011年7月03至04日特大暴雨天气过程的环流背景和主要影响系统,并对相关物理量进行了诊断分析,结果表明:(1)这次降雨主要是在高空副高的突然加强西伸、低空西南急流的水汽输送和本地积聚的不稳定能量与弱冷空气侵入共同作用下产生的.(2)暴雨开始前,成都地区位于高空水汽通量散度梯度大值区北侧的辐散区.随着暴雨发展,水汽通量散度梯度区向北移动.(3)水汽通量散度正负临界值区和湿位涡对于本次降水落区的预报有较好的指示意义.在强降水区域,低层湿位涡的垂直正压项为明显的正值中心,斜压项为梯度大值区,斜压性很强.(4)风场在850hPa等压面和低层θe=325K(大约750hPa)等熵面上均表现为气旋式弯曲,有利于强降水的发生.     

风廓线雷达资料在一次强降水天气过程中的分析应用

针对风廓线雷达资料分辨率高但目前业务应用不广泛的问题,通过对2006年6月29日一次因飑线天气引发的强降水的观测,分析水平风场、垂直气流和大气虚温的变化,以及高低空急流出现的时机并结合地面观测实况,探讨风廓线雷达资料在此类天气过程中的应用.结果表明,水平风场可以清晰地显示高空急流和低空急流出现的时刻和高度,高空急流区和低空急流区不断发展并相互靠近可以预示阵风锋的到来;垂直速度正值突然增大(气流向上为正,向下为负)并迅速变成负值是判断阵风锋过境的一个依据,同时也预示降水即将开始;另外,高空温度递减率的突然加大对降雨的出现也有一定的预示作用.     

重庆"9.5"特大暴雨的诊断分析

利用NCAR/NCEP逐日资料（一日4次）和北京大学物理学院大气科学系研制的客观分析诊断系统对2005年重庆“9．5”特大暴雨的成因进行了天气动力学诊断分析。结果表明：向南运动的高层北风急流下沉与低空急流上升支组成的西南低涡是本次特大暴雨的主要影响天气系统,“桑达”台风移动缓慢可能是造成此次特大暴雨的间接原因;特大暴雨出现在中低层辐合、高层辐散的正涡度中心下方和负涡度中心西侧;湿位涡高值带对应着降雨带,高值中心与暴雨中心基本吻合,对暴雨预报有指示意义。     

风廓线雷达资料在一次强降水天气过程中的分析应用

针对风廓线雷达资料分辨率高但目前业务应用不广泛的问题,通过对2006年6月29日一次因飑线天气引发的强降水的观测,分析水平风场、垂直气流和大气虚温的变化,以及高低空急流出现的时机并结合地面观测实况,探讨风廓线雷达资料在此类天气过程中的应用.结果表明,水平风场可以清晰地显示高空急流和低空急流出现的时刻和高度,高空急流区和低空急流区不断发展并相互靠近可以预示阵风锋的到来;垂直速度正值突然增大(气流向上为正,向下为负)并迅速变成负值是判断阵风锋过境的一个依据,同时也预示降水即将开始;另外,高空温度递减率的突然加大对降雨的出现也有一定的预示作用.     

应用多普勒雷达资料对成都地区暴雨的研究

利用多普勒天气雷达资料结合其它实测资料,分析研究了2003年8月28～31日发生在大成都地区的区域性暴雨过程.从回波的强度、结构、风场以及影响系统等方面得知:由冷锋激发的絮状回波有利于区域性降水的产生;回波强度、VIL和RZ值与降水有很好的相关性;当近地层具有低空急流和强烈垂直风切变以及低层径向速度辐合时对暴雨的发展十分有利.     

2010年夏季湖南一次持续性暴雨过程分析

为了提高暴雨预报的准确率,利用常规观测资料、NCEP1°×1°再分析资料和多普勒雷达等资料,使用天气学诊断方法,剖析了2010年7月8~15日湖南西部和北部强降雨过程的降水特征、天气背景、对流暴雨中尺度系统演变特征及其成因。结果表明:此次强降雨过程发生在500hPa巴湖附近的低槽和西太平洋副热带高压稳定、中低空切变线长时间维持及摆动的大尺度背景下,低层强的水汽辐合和上升运动、高低空急流耦合、大气层结不稳定和垂直风切变是强降水的主要成因。由于梅雨锋带状回波在湘西北移动速度缓慢,产生"列车效应",导致湘西北地区雨强增大,雨量增幅明显。基本速度图上强降雨位于高空东北气流与西北气流交汇或汇合回流、低空气旋性弯曲的西南气流左侧区域。另外,迎风坡强迫和湖陆锋作用的区域容易产生极端降雨。     

四川盆地强暴雨过程诊断及中尺度分析

为了探索四川盆地暴雨天气发生发展的机制,利用云图和美国环境预报中心的全球再分析资料,针对2010年8月18—19日出现的暴雨过程进行环流形势、物理量场及中尺度特征分析,结果表明：暴雨过程中不断有低压槽东移,西太平洋副高西伸至盆地东部,暖湿气流通过低层绕流等方式进入盆地;在低层辐合高层辐散和热力不稳定的条件下,随着干冷空气入侵,对流运动异常强烈,促使强降水发生,湿位涡等值线密集带对暴雨落区预报有较好的指示意义。中尺度对流系统各阶段特征明显,与中尺度气旋演变有很好的相关性。     

应用多普勒天气雷达资料对四川“7·3”暴雨的变分同化试验

针对2011年7月3日四川地区一次强降雨过程,以NECP/NCAR 1°×1°再分析资料为背景场,采用中尺度数值天气预报模式WRF及其三维变分同化系统3DVAR,同时对多普勒天气雷达的径向速度和反射率因子进行了三维变分同化对暴雨模拟效果影响的研究.结果表明:同化了雷达资料后的初始场能够更加精细的刻画初始风场和水汽通量场的分布与数值,能展现出风场的辐合辐散区域,对水汽通量的中心位置有较大影响,大风速区域和水汽通量高值中心有较好的对应关系;同化了多普勒雷达资料后能较为明显的改变降雨落区及强度的预报精度,前6h有明显的改善作用,随着时间的增加改善作用逐渐减小,前9小时改进作用仍很明显,对比24小时实况降雨仍存在一定的改善作用;经过质量控制后的雷达资料对暴雨预报的改善作用要优于未进行质量控制的雷达资料以及每隔一小时加入一次雷达资料要优于每隔半小时加入雷达资料对于暴雨预报的改善作用.     

应用多普勒天气雷达资料对四川“7·3”暴雨的变分同化试验

针对2011年7月3日四川地区一次强降雨过程,以NECP/NCAR l°×1°再分析资料为背景场,采用中尺度数值天气预报模式WRF及其三维变分同化系统3DVAR,同时对多普勒天气雷达的径向速度和反射率因子进行了三维变分同化对暴雨模拟效果影响的研究.结果表明:同化了雷达资料后的初始场能够更加精细的刻画初始风场和水汽通量场的分布与数值,能展现出风场的辐合辐散区域,对水汽通量的中心位置有较大影响,大风速区域和水汽通量高值中心有较好的对应关系;同化了多普勒雷达资料后能较为明显的改变降雨落区及强度的预报精度,前6h有明显的改善作用,随着时间的增加改善作用逐渐减小,前9小时改进作用仍很明显,对比24小时实况降雨仍存在一定的改善作用;经过质量控制后的雷达资料对暴雨预报的改善作用要优于未进行质量控制的雷达资料以及每隔一小时加入一次雷达资料要优于每隔半小时加入雷达资料对于暴雨预报的改善作用.     

低纬高原一次强对流暴雨M_βCSs结构特征及成因的数值模拟分析

应用1°×1°NCEP全球再分析资料,采用非静力中尺度数值模式MM5(V3.6)对2003年6月发生在低纬高原地区一次特大暴雨过程进行数值模拟.分析表明:500hPa流场两高辐合形成的鞍型场是MβCSs发生的有利的环流条件;700hPa孟加拉湾气旋和中心位于湖北的反气旋外围偏南气流提供了有利的水汽条件;500hPaβ中尺度扰动和700hPa气流辐合是MβCSs产生的直接影响系统;低层暖湿高层干冷的配置、剧烈的垂直上升运动,低层辐合中高层辐散、高低空急流的耦合、高能高湿的不稳定能量、地形的抬升作用有利于诱发中尺度对流系统;本次强降水过程MβCSs的生命史较短,较强不稳定能量的迅速释放是本次降水突发性强、强度大、历史短的主要原因.     

一次川东暴雨的雷达资料同化试验与诊断分析

为了对大尺度暴雨天气过程的雷达资料四维变分同化效果进行验证,选取2013年6月29日至7月2日发生在川东遂宁地区的一次暴雨天气过程,使用WRF中尺度模式进行雷达资料的同化模拟试验,并使用模式输出进行诊断分析。结果表明,高时空分辨率的雷达资料使短时间窗口的四维变分同化成为可能。同化结果能很好地改善由地形和初始场误差等因素带来的模拟缺陷,模拟输出场能完整再现整个暴雨的发生发展过程。副高西南侧低空急流带来的海上水汽与南亚季风自南向北带来的水汽共同构成了本次过程稳定的水汽供应通道。中β尺度涡旋的不断生消交替形成了该次暴雨过程的3次降水阶段。垂直方向不稳定能量的快速累积,缓慢释放以及垂直方向强的水汽输送交换,是造成该次过程降水时间长,量级大的主要原因。     

一次持续大暴雨过程新一代天气雷达回波特征分析

为探讨西北地区东部的持续大暴雨过程成因及预警指标,利用2010年7月22~23日500~700hPa大气环流背景及天气影响系统和西峰新一代多普勒天气雷达回波资料分析,结果得到:500hPa西太平洋副热带高压外围河套地区环境场的演变高压外围低涡发展及维持,是这次持续性大暴雨过程的大气环流背景和影响天气系统,700hPa强盛的水汽场输送场与汇聚作用为这次持续性大暴雨过程提供了充沛的水汽条件,随着500hPa河套地区低涡-切变辐合系统的准静止维持造成这次持续性大暴雨过程;大暴雨前1.5~9.7km垂直方向上,存在明显的东南风场与西南风场的切变,风向随高度顺转,对应持续的暖平流;天气雷达强度回波反射率因子≥40dBz,暴雨期间维持少变;径向速度回波的水平辐合和气旋性涡旋运动与河套低涡切变天气系统对应一致;垂直液态水含量≥35kg.m2的雨团范围大、持续时间长;云顶回波高度维持在8km以上,对监测预警持续大暴雨天气具有一定指示意义。     

温州地区一次暴雨过程分析及数值模拟

针对WRF中尺度数值模式较少应用在地形复杂地区,而在浙江省南部山区的温州地区则更缺乏实际应用的案例,利用WRF模式,对2010年5月13～14日温州地区出现的一次暴雨过程进行数值模拟,并利用模式输出的高分辨率资料进行诊断分析.通过分析模拟结果,验证了WRF模式较好地模拟了此次降水过程的时空分布特征,但仍存在着部分区域降水量偏高,暴雨落区偏差等误差.研究结果表明,暴雨中心的强上升运动及低层辐合、高层辐散的配置有利于中尺度对流系统的发生发展,高低空急流耦合是此次暴雨爆发的重要机制.暴雨区域高湿高能环境的维持,保证了暴雨过程的能量输送,也是此次暴雨能够长时间地持续发生的必要条件之一.降水量最大区域的中心与对流层中的最大垂直速度中心都出现在同一区域,而在垂直速度最大区域的两侧都存在有一个垂直的次级环流,这些有利条件对维持强烈的上升运动起关键作用.