"2003.3"辽宁暴雪及其中尺度系统发展和演变

利用中尺度数值模式MM5V3．6和6h一次的全球再分析NCEP资料，对2003年3月1-2日发生在辽宁的暴雪过程进行了数值模拟试验，着重分析和讨论了这一过程中中尺度系统的发生、发展和结构演变特征。结果表明：MM5V3．6能够成功地模拟中尺度暴雪的各个要素，由于低空辐合，高空辐散，导致上升运动加强以及低层正涡度中心的产生和维持，由此产生的垂直方向上水汽凝结是此次暴雪的形成机制。     

“2003.3”辽宁暴雪及其中尺度系统发展和演变

利用中尺度数值模式MM5V3.6和6 h一次的全球再分析NCEP资料,对2003年3月1—2日发生在辽宁的暴雪过程进行了数值模拟试验,着重分析和讨论了这一过程中中尺度系统的发生、发展和结构演变特征。结果表明:MM5V3.6能够成功地模拟中尺度暴雪的各个要素,由于低空辐合,高空辐散,导致上升运动加强以及低层正涡度中心的产生和维持,由此产生的垂直方向上水汽凝结是此次暴雪的形成机制。     

一次梅雨锋暴雨过程的中尺度对比模拟分析

使用新一代细网格WRF中尺度数值模式和MM5（V3）模式，对2003年7月4～6日发生在江淮流域的一次梅雨锋暴雨过程进行了数值模拟对比分析。结果表明：WRF和MM5都能较好的模拟这次暴雨过程雨带的分布和走向，而WRF能更好的模拟降水中心的位置和雨量；与暴雨过程相联系的低空急流和涡度场等分布特征的模拟，WRF模式亦优于MM5模式。此外，在云贵高原东麓山地，与WRF模式相比，MM5模式在低层模拟出虚假的低压环流，这可能与两模式所采用的垂直坐标差异有关。对WRF的模拟结果分析发现，700hPa湿位涡异常区与暴雨发生区对应很好。     

"04.12"华北大到暴雪过程切变线的动力诊断

利用地面实测资料和MM5模式输出产品,对2004年12月20~22日发生在华北地区的大到暴雪天气过程的切变线进行了动力诊断分析,结果表明:此次暴雪过程与中尺度切变线的发展东移直接关联。涡度诊断表明:正涡度区的演变与切变线的发展、东移和北抬密切相关,正涡度区内“正涡度核”对预报强降雪的出现有先兆指示意义。涡度、散度垂直剖面图显示,涡度、散度场的空间配置极有利于暴雪切变线发展及暴雪形成与维持。湿相对位涡和涡度变率诊断揭示,涡度变率强度与中低空的条件对称不稳定密切相关;暴雪区上空从低层到高层存在的湿位涡负值中心是造成中低层涡度变率增大及暴雪增幅的重要原因之一;而涡度变率较涡度更能准确反映切变线发生发展的物理机制。     

"03.7"江苏大暴雨凝结潜热的数值模拟

运用美国中尺度数值模式(MM5)对2003年7月4~5日江苏省中部的大暴雨过程进行了有无降水凝结潜热加热的数值模拟研究。模拟结果表明,凝结潜热释放能使高层负涡度和低层正涡度强烈发展,形成地面至500 hPa深厚的正涡度柱;使高层辐散、低层辐合和垂直上升运动显著增大一个量级;能诱发低空中尺度涡旋发生发展;使降水量增幅一个量级。凝结潜热释放是暴雨发生和雨量增幅的一种重要物理机制。     

2008年初江苏暴雪天气的模拟分析

利用常规探测资料,分析2008年1月27—28日淮河以南的区域性暴雪天气过程发现:暴雪发生在巴尔喀什湖阻塞高压东侧不断补充南下的冷空气与低空的西南急流输送的暖湿空气相结合的背景条件下,中低层的气旋式环流及其东侧的暖式切变线是暴雪天气的主要影响系统。PSU/NCAR非静力原始方程中尺度模式MM5V3.6较好地模拟了暴雪过程。高分辨率的数值模拟资料显示:水汽通量散度和垂直运动的特征揭示了700 hPa以上的中层的大气运动是暴雪发生的关键;整层的气温均在0℃以下,为降雪提供了充分的气温条件。通过对位涡、湿位涡的诊断发现,冷空气由中层自北向南向低层楔入,导致暖湿气流加强了的垂直运动沿冷空气垫倾斜上升产生对称不稳定,中尺度的对称不稳定是这次暴雪天气的物理机制。     

浙江"04.5.15"大面积暴雨分析和数值模拟

利用T213资料对2004年5月15—16日浙江大范围暴雨进行分析，并用浙江省气象台本地化MM5进行了数值模拟试验，发现高空辐散与低空辐合同时存在，但低空辐合程度强于高空辐散程度。低空的急流中心与强暴雨中心有着非常好的对应关系，850hPa正涡度区与暴雨区也相配合。本地化MM5数值预报模拟结果显示其降水强度和落区预报都非常好，显示其有较好的一种预报前景。     

对湖北省2000年5月一次暴雨天气过程的分析

使用2000年5月22－25日500hPa、700hPa、850hPa以及地面天气图资料，描述了当年5月24日发生在湖北境内一次暴雨天气过程的高空和地面天气形势；同时根据武汉暴雨研究MAPS模式提供的有关物理量格点场资料，对此次暴雨天气过程的能量场、散度场、涡度场与水流通量散度场进行了分析。其结果表明，中低层低涡、切变线以及地面中尺度耦合带是形式这次暴雨过程的主要天气系统，且地面中尺度辐合系统与大暴雨落区存在很好的对应关系。     

一次大暴雨雷达回波特征及数值模拟

利用NCEP再分析资料和天津多普勒雷达等资料,对2008年7月14—15日发生在河北唐山及天津一带的暴雨过程进行了分析,并通过MM5数值模拟阐述了雷达资料分析的正确性。结果表明:此次大暴雨发生在中低纬天气系统相互作用的背景下,700hPa高空槽、850hPa低涡及地面中尺度辐合线是引发此次暴雨主要影响系统;低空急流是暴雨主要的水汽来源;低空辐合高层辐散、锋面抬升是暴雨系统发展的动力机制;对流层中部冷空气活动引起的西南低空急流脉动与暴雨的增幅有密切关系;涡旋状和带状回波是主要降水回波。     

中尺度对流雨带飞机观测资料分析和数值模拟研究

本文使用MM5中尺度数值模式，采用不同分辨率(90、45、30和15Km)相同的Reisner混合相微物理显示方案，及Betts—Miller和Grell的对流参数化方案，对2003年7月8日吉林省境内中尺度对流雨带天气过程进行了数值模拟试验。结果表明：不同尺度的天气系统，需要不同分辨率、不同参数化方案的中尺度模式进行模拟，提高模式的分辨率可以增强对含有对流的中小尺度天气系统的模拟和预报能力；模式的水平分辨率和对流参数化方案对模拟强降水中心有重要影响；当MM5模式分辨率提高时，模拟的细化给降水分布、降水强度带来一些改进，但主要雨区内也出现了一些虚假预报中心水平扩散；低层正涡度区，高层负涡度区的配合，对低层辐合上升运动有利、能促进对流发展；从散度场的分布特征看。低层850hPa的水平辐合区域强弱与降水的大小有密切关系，强水平辐合区与强降水区有很好的对应关系。因此，在MM5模式业务化时应该根据天气特点来选择模式分辨率和对流参数化方案，以使模拟结果更接近实况。     

Rainfall Assimilation Using a New Four-Dimensional Variational Method: A Single-Point Observation Experiment

Accurate forecast of rainstorms associated with the mei-yu front has been an important issue for the Chinese economy and society. In July 1998 a heavy rainstorm hit the Yangzi River valley and received widespread attention from the public because it caused catastrophic damage in China. Several numerical studies have shown that many forecast models, including Pennsylvania State University National Center for Atmospheric Research’s fifth-generation mesoscale model (MM5), failed to simulate the heavy precipitation over the Yangzi River valley. This study demonstrates that with the optimal initial conditions from the dimension-reduced projection four-dimensional variational data assimilation (DRP-4DVar) system, MM5 can successfully reproduce these observed rainfall amounts and can capture many important mesoscale features, including the southwestward shear line and the low-level jet stream. The study also indicates that the failure of previous forecasts can be mainly attributed to the lack of mesoscale details in the initial conditions of the models.     

2010年1月鄂东一次暴雪过程中尺度分析

利用常规观测资料及NCEP／GFS再分析资料,对2010年1月5—6日发生在湖北东部的暴雪过程进行中尺度分析。结果表明：500hPa北支槽后干冷空气配合南支槽前西南暖湿气流形成的冷暖交汇以及850hPa低涡北抬发展是产生暴雪的主要天气背景;200hPa高空急流、700hPa西南急流、925hPa东北气流、850hPa气流汇合区、700hPa及850hPa露点锋、锋生次级环流、风向随高度强烈顺转的垂直风切变以及地面中尺度辐合区的有利空间配置,对暴雪预报具有重要指示意义。此外,在上述研究的基础上对此次暴雪过程的三维物理模型进行了总结。     

天山两麓一次极端暴雪天气多尺度配置特征及机制分析

利用自动站小时监测资料、常规与加密观测资料、NCEP/NCAR再分析资料（0.25°×0.25°）、FY-2G卫星相当黑体亮温（TBB）资料，分析2017年2月19日至20日天山两麓的极端暴雪天气过程。结果表明: （1）此次过程发生在500 hPa南欧脊衰退、乌拉尔低槽与中亚偏南低槽先结合、后分段东移进入的环流背景下，天山北麓暴雪高低空系统呈典型后倾结构，天山南麓暴雪形势为典型“东西夹攻”型。（2）影响天山北麓暴雪的低空西北急流和影响天山南麓暴雪的低空偏东急流均为冷湿气流，西北急流风速的增大比雪强的增强提早12h左右，偏东急流比降雪提前6h出现。（3）主要水汽通道在850～400 hPa，水汽通量进入新疆后，850～700 hPa偏西水汽输送强于600～400 hPa西南水汽输送，水汽辐合主要在850～700 hPa。（4）乌鲁木齐降雪前位势不稳定性加强，沙雅降雪前有明显对流不稳定，两暴雪中心均有地形强迫强化产生并维持的中尺度垂直上升支和次级环流圈，而沙雅系统性动力作用小于乌鲁木齐的。（6）中尺度云团是造成天山两麓暴雪产生的最直接的影响系统。     

一次江淮暴雨的数值模拟及暴雨落区的诊断分析

利用MM5模式对2003年7月一次江淮暴雨过程进行了数值模拟,结果表明：MM5对本次暴雨落区的模拟较为成功。应用模拟结果对假相当位温、水汽通量散度、z-螺旋度及湿位涡等几个综合性物理量进行了诊断,得出的主要结论为：本次暴雨发生在高能舌的前部、能量锋区南缘和低空急流左前方三者叠加的区域;水汽通量散度比较好地反映本次暴雨的强度和落区;z-螺旋度不仅能反映降水系统,对降水系统的移动也有预报指示意义;本次暴雨过程中湿斜压性和涡度垂直分量与热力不稳定对湿位涡有同等大小的贡献。     

华北“7·19”暴雨中低涡系统演变及多尺度相互作用机制研究

为探究华北暴雨的维持及中尺度系统演变机制,利用NCEP/NCAR的GFS资料、地面自动站观测资料等,借助数值模拟、涡度收支分析和尺度分离等方法,对2016年7月19日前后一次华北暴雨过程进行了观测分析和模拟研究。(1)本次极端降水过程与东移低槽切断形成的深厚低涡密切相关。低涡与副高脊线形成“东高西低”形势且雨区始终处于高层辐散低层辐合的动力配置下,有利于对流维持。涡旋与低空急流的配合使来自西南侧和东侧的水汽在华北辐合,并使雨区处于能量锋区,对流层中低层形成深厚逆温层,为暴雨维持提供水汽和能量保障。(2)低涡系统总体呈增强趋势,中心涡度最高达55×10-5 s-1以上。成熟阶段呈现贯穿对流层的直立正涡度柱,但涡度变化集中在500 hPa以下,中心维持在850 hPa附近。涡度增长主要受正涡度区与辐合中心重合产生的拉伸效应以及干侵入等因素的促进作用。(3)低层辐合中心由三种不同尺度系统叠加而成,其中中尺度系统对中心的强度和位置影响最大,而大中尺度风场间的辐合也使辐合区更大、强度更强。低层涡旋增长与风场辐合加强之间形成正反馈调节,有利于低涡和降水的维持。      

一次湖北暴雪天气的诊断与模拟

利用NCEP GFS资料分析了2007年1月15—16日鄂东南地区降雪过程,对造成暴雪过程的天气系统发生、发展背景场进行分析。并利用中尺度数值天气模式WRF模拟了这次暴雪过程,探讨了其发生发展的机制。天气系统的背景分析表明,这次暴雪过程主要是受700 hPa西南急流和地面冷空气的共同影响而产生的,降水过程与西南急流的变化密切联系。WRF模式较好地再现了此次暴雪的过程。模拟结果表明西南急流的减弱和移出,对应着降雪的开始和停止;在西南急流的左侧,由于低层涡度的增加,使低空辐合、高空辐散,在连续性原理和动力机制约束下导致上升运动的加强是该次暴雪的形成机制。模式结果说明,产生暴雪的上升运动要远小于产生暴雨的上升运动,且在暴雪过程中,中层为上升运动,近地层和高层伴随着下沉运动。     

THE STUDY OF STORM RAINFALL CAUSED BY INTERACTION BETWEEN THE NON-ZONAL HIGH LEVEL JET STREAK AND TYPHOON IN THE DISTANCE

In this paper, statistics were analyzed concerning correlation between the storm rainfall far from typhoon and non-zonal upper-level jet stream. The results show that the jet stream at 200 hPa is constantly SW (90.2 %) during the period in which storm rainfall occurs. Rainfall area lies in the right rear regions of the jet axes. While the storm intensifies, the jet tends to be stronger and turn non-zonal. With the MM4 model, numerical simulation and diagnosis were carried out for Typhoon No.9711 (Winnie) on August 19 to 20, 1997. The distant storm rainfall is tightly correlative to the jet and low-level typhoon trough. The divergence field of jet is related to the v component. The upper level can cause the allobaric wind convergence at low level. This is the result of the form of low-level typhoon trough and the strength of the storm. By scale analysis, it is found that there is a branch of middle scale transverse inverse circulation in the right entrance regions behind the jet below the 300-hPa level, which is very important to the maintenance and strengthening of storm rainfall. This branch of inverse circulation is relative to the reinforcement of jet's non-zonal characteristics. From the field of mesoscale divergence field and non-zonal wind field, we know that the stronger symmetry caused by transverse circulation in the two sides of the jet, rainfall’s feedback and reinforcement of jet’s non-zonal characteristics had lead to positive feedback mechanism that was favorable of storm rainfall’s strengthening.     

新疆中天山一次城市暴雪过程诊断分析

采用NCEP逐日4次1°×1°再分析资料和Micaps常规观测等资料,对2011年3月发生在新疆中天山城市暴雪过程进行天气学诊断分析。诊断计算包括：中尺度分析、水汽通量、水汽通量散度、水平散度、垂直速度、高低空风场、螺旋度、假相当位温等。结果表明：暴雪是南北两支锋区在中亚地区交汇后东移发展造成的,降雪前乌鲁木齐城区出现东南大风,地面强烈减压升温为暴雪天气触发不稳定能量提供了热力条件,500 hPa有＞30 m·s^-1的西南急流,700 hPa存在低空切变,散度和垂直速度表现为明显的高层辐散、低层辐合的对称结构。降雪强盛期整层呈现上负下正的垂直螺旋度对,θ_se低能舌伸至200 hPa,700 hPa至400 hPa维持θ_se高能舌区,湿层厚度高达300 hPa。这种物理量场的配置有利低层湿空气聚合及向上的抬升运动,为暴雪的产生提供了必要条件。此次冷空气以偏西路径影响城区,在冷空气明显的条件下,受城市热岛效应影响,强降雪容易发生在温度较高的城区,同时降水中心倾向于出现在锋区的位置。