黄河中游一次MCC致洪暴雨综合诊断分析

为了提高对MCC致洪暴雨的预报和预警能力,利用卫星云图、MICAPS系统提供的资料以及多普勒雷达资料,对2006年7月2日黄河中游发生的一次中尺度对流复合体(MCC)和黄河中游暴雨天气过程进行了大尺度环境场和物理量的诊断分析以及三维流场结构分析.结果表明:MCC是造成暴雨的直接影响系统;对流层中低层深厚暖湿切变辐合的形成,配合对流层高层急流分支出口处生成中-α尺度强辐散、对流层低层华北冷空气南下倒灌锋生产生的动力抬升作用,形成有利于MCC生成发展的环流背景;MCC发生在高能、弱对流不稳定区;700hPa西南低空急流、850hPa分支南风气流为MCC的生成发展提供了充足的水汽和能量;涡度场和散度场的耦合、强烈上升运动的形成,成为MCC发生发展和维持的动力机制;多普勒雷达径向速度场显示,东南低空急流、配合西南低空急流的生成和稳定,西南低空急流左侧有气旋性辐合的维持、配合对流层中高层径向强辐散,构成MCC致洪暴雨的三维流场结构.     

黄土高原一次引发短时致洪暴雨MCC的特点及成因

利用MICAPS资料、多普勒天气雷达资料和NCEP资料等,对2013年7月25日黄土高原一次引发短时致洪暴雨MCC的特点及成因进行了分析。结果表明:300hPa天气尺度反气旋和500hPa天气尺度西南气流是MCC在对流层中上层的直接影响系统,700hPa α-中尺度横切变和850hPa副热带高压西侧α-中尺度低涡是MCC在对流层低层的直接影响系统;地面湿焓场低值舌的活动是MCC触发机制之一;地面湿焓场≥40℃高值中心区和MCC生成区相对应;MCC生成区在径向速度场上出现西南低空急流的生成和维持、逆风辐合区的生成和维持,低层辐合和高层强辐散的配置,为MCC的生成及暴雨的形成提供了动力条件;冷暖平流的配置也为MCC生成和东移发展创造了有利条件;空间剖面图上看到的湿螺旋度高值带对MCC生成发展和东移具有指示意义。      

一次西南涡引发MCC暴雨的中尺度分析

利用NCEP1°×1°再分析资料、国家气象卫星中心云顶亮温和地面加密观测资料对2013年7月21—22日发生在陕南的暴雨天气过程进行中尺度诊断分析。结果表明:中尺度对流复合体(MesoConvectiveComplex,下简称MCC)是此次暴雨的直接影响系统;500hPa停滞的低槽,配合对流层高层急流分支出口的强辐散及对流层低层西南低涡的动力抬升作用,形成有利于MCC生成、发展的大尺度环流背景;700hPa西南低空急流、850hPa气流的南支分量为MCC的生成、发展提供充足的水汽和能量;西南低涡的东北移动伴随有MCC云团的生消发展,MCC的发展经历了生成、发展、成熟、消散四个阶段,陕南强降水位于云顶亮温等值线密集一侧;MCC发生在高能、弱对流不稳定区;露点锋加强暴雨区的垂直上升运动,系统北部冷空气与南侧西南暖湿气流导致低层锋生,大气斜压性增大,并在陕南地区产生辐合上升,形成次级环流,又触发对流不稳定释放,相互之间有正反馈的作用。     

江苏北部一次由MCG引发的致洪暴雨综合分析

利用卫星云图、NCEP资料和MICAPS系统提供的实况资料和物理量等,对2008年7月23日江苏北部一次中尺度对流复合体(MCC)和暴雨天气过程进行诊断分析.结果表明:MCC是造成暴雨的直接影响系统;200 hPa中尺度反气旋环流的形成,配合500 hPa西南急流左侧切变线生成以及边界层925 hPa锋生与西南强风带或西南急流左侧中尺度低涡生成,有利于MCC生成和发展;925 hPa以下边界层10.7 m·s-1·km-1强风速垂直切变的形成.配合边界层正涡度中心生成、对流层高层辐散增强,是激发MCC生成和发展的动力机制;850 hPa江苏中北部MPV1≤-0.5 PVU的中尺度对流不稳定中心的生成,配合北方MPV2≥0.6 PVU湿斜压场纬向高值带的生成和稳定,有利于江苏北部地区中尺度强对流系统重复出现和MCC生成发展.     

2012年7月中旬一次安徽梅雨锋暴雨过程的干侵入分析

利用NCEP/NCAR 1°×1°再分析资料,着重对2012年7月13—14日发生在安徽中南部的一次梅雨锋暴雨过程中干侵入的特征及作用机制进行了诊断分析。结果表明,此次强降水是在高空低槽和低空冷式切变线共同作用下产生的。暴雨过程中,从对流层高层到低层有明显的干侵入。在整个对流层上均存在干侵入,但是对流层中高层较强,低层较弱,干侵入主要来自对流层中高层。高低空急流耦合产生次级环流,其正环流圈下沉支为干冷空气侵入提供了动力条件。低湿、高位涡的干冷空气具有沿假相当位温密集带（即锋面）下传的特征。     

干侵入的研究及其应用进展

全面综述了国外近年来干侵入 (dryintrusion)研究的进展和有关结果 ,概括总结了干侵入的基本理论、结构特征、在天气和次天气系统发展中的作用及其数值模拟结果 ;干侵入研究中有待于继续进行和深入的研究方向。明确了干侵入是源于对流层高层下沉至低层的高位涡低湿空气 ,它在气旋的爆发性发展、暴雨的增幅、位势不稳定的增强、中气旋的产生发展等方面起着重要的促进作用 ,同时 ,它能够影响冷锋的演变及其降水特征。因此 ,对干侵入及其机制的进一步研究具有较大的理论价值和实际天气预报意义。     

两个不同降水量级的MCC对比分析

为提高MCC致洪暴雨的预报能力,利用卫星云图、MICAPS系统提供的实况资料、物理量和NCEP再分析资料,对2008年5～6月发生在四川东北部和重庆西部的两次MCC降水过程进行了对比分析.结果表明,大降水MCC,200 hPa影响系统中尺度特征明显,大气层结是对流不稳定的,且邻近上游对流层低层出现的中尺度强下沉运动为不...     

干侵入对陕西“2008.07.21”暴雨过程的影响分析

利用NCEP/NCAR再分析资料,分析了2008年7月21日发生在陕西西南部一次暴雨过程的大尺度环流背景和水汽条件,运用相对湿度、风矢量、湿位涡和垂直涡度等多种物理量场,研究了该暴雨过程中干侵入的机制和特征,以及对暴雨发生、发展和维持的影响.结果表明,此次强降水过程是在高空槽和低空气旋的有利形势下产生的.水汽主要来源于孟加拉湾,持续的高层辐散、低层辐合的环流配置保证了低层源源不断的水汽辐合并抬升凝结,有利于转化为降水.受高空低槽发展东移的影响,干侵入在垂直层次上表现为由对流层中高层向低层的注入,水平方向上主要表现为由西向东的侵入,其中在103°E以西地区存在较强的下沉运动是干侵入的载体.应用湿位涡与倾斜涡度发展理论分析表明,当对流层中高层具有高值位涡的干空气侵入到低层时,由于湿位涡守恒特性,引起倾斜涡度发展,进而导致低层垂直涡度的急剧发展,有利于上升运动将水汽向上层输送,冷暖空气相遇,产生此次暴雨过程.     

江苏北部一次由MCC引发的致洪暴雨综合分析

利用卫星云图、NCEP资料和MICAPS系统提供的实况资料和物理量等，对2008年7月23日江苏北部一次中尺度对流复合体（MCC）和暴雨天气过程进行诊断分析。结果表明：MCC是造成暴雨的直接影响系统；200hPa中尺度反气旋环流的形成．配合500hPa西南急流左侧切变线生成以及边界层925hPa锋生与西南强风带或西南急流左侧中尺度低涡生成，有利于MCC生成和发展：925hPa以下边界层10．7m·s^-1·km^-1强风速垂直切变的形成，配合边界层正涡度中心生成、对流层高层辐散增强，是激发MCC生成和发展的动力机制；850hPa江苏中北部MPV1≤-0．5PVU的中尺度对流不稳定中心的生成，配合北方MPV2≥0．6PVU湿斜压场纬向高值带的生成和稳定，有利于江苏北部地区中尺度强对流系统重复出现和MCC生成发展。     

青藏高原东北侧一次突发性大暴雨环境场综合分析

利用常规天气图、卫星云图、物理量场、地面能量比和湿位涡对2004年6月29日下午发生在西安市的一次突发性大暴雨的环境场进行了综合分析,结果表明:东西两路冷空气的活动,使近地面能量在关中形成积聚,地面图上东路冷空气活动形成的能量比低值舌触发了突发性暴雨的产生。暴雨发生前青藏高原东侧对流层低层存在的弱西南气流使暴雨区形成高能和位势不稳定,12 h内边界层东南气流和南风气流的同时快速发展为突发性暴雨提供了充沛的水汽。300 hPa西南高空急流和850 hPa以下边界层南风气流、东南气流的耦合,以及和阶梯槽后西北气流的耦合产生的双次级环流为大暴雨提供了持续强劲的上升运动。湿正压场上,对流层低层中β尺度强对流不稳定核心区的生成,湿正压场和湿斜压场的耦合、配合sθep随高度的变化、暴雨区对流层低层形成有利于中尺度气旋快速且显著发展的条件,也是突发性暴雨在短时间内获得强上升运动的一个重要原因;突发性暴雨在卫星云图上表现为西风带中低层云系和副热带云系相互作用,在交汇点附近快速生成中β尺度强对流云团。     

2011年7月黑龙江省西部罕见暴雨成因分析

利用区域自动站和常规观测资料及卫星云图、多普勒雷达资料,对2011年7月31日黑龙江省西部大区域暴雨过程进行分析。结果表明：黑龙江省西部暴雨区位于高空西风急流出口区左侧、低空和超低空急流的左侧,高空辐散和低空辐合作用为暴雨过程提供了动力条件,低空和超低空急流为暴雨提供了水汽条件;在对流层中层有较强的干冷空气侵入,短时强降水落区位于干侵入边界,并且与TBB大梯度区有较好的对应关系;而在雷达回波中,短时强降水落区位于速度图中的风场不连续线附近。     

攀西地区南部一次MCC引发暴雨过程的分析

利用地面气象观测资料、雷达卫星资料和FNL再分析资料,对2018年6月22日攀西地区南部的一次暴雨天气过程进行分析。结果表明:本次暴雨天气过程由MCC导致,低层的辐合区和高层的南亚高压脊线是产生暴雨的主要影响天气系统;MCC发生于弱环境风场条件下的高能高温高湿环境中,但对垂直风切变的要求较低;MCC生成发展区域中低层温度和露点较周边区域高,MCC区域大气表现出明显的低层辐合,高层辐散,辐合(散)成熟阶段较发展阶段强。      

等熵位涡在一次淮河流域大暴雨分析中的应用

利用NCEP/NCAR 1°×1°逐日再分析资料、常规气象观测资料,通过等熵位涡理论对淮河流域2009年9月24—25日的大暴雨过程进行分析。结果表明:淮河流域对流层低层的中尺度低涡的发生发展与此次暴雨密切相关;315 K等熵位涡高值中心的移动和强度变化很好地反映出中尺度低涡系统的发展变化情况,其移动方向与雨带走向一致,降水落区主要位于等熵位涡高值中心轴线移动方向右侧的强西南气流处,对应于345 K等熵面上干冷空气移动方向前部的暖湿区内;在暴雨发展强盛时期,淮河流域暴雨区上空从对流层高层至低层均存在明显的正等熵位涡平流,干冷空气的侵入使得低涡加强发展,辐合上升运动增强,有利于暴雨的增幅,这是引发此次暴雨过程重要的触发机制。     

一次典型飑线过程的个例分析

利用太原c波段多普勒天气雷达资料，结合NCEP数据资料，对2008年6月28日发生在山西的一次大范围飑线过程进行了综合分析后发现：该飑线产生于对流层中高层槽后干冷空气向南扩散，低层辐合，大气层结极不稳定，垂直风切变强的大背景下，在其影响的区域产生的主要灾害天气现象为大风、冰雹和暴雨。飑线呈现出典型的弓形回波特征，后部人流急流（rear inflow jet）和后部人流缺口（RIN），前部的阵风锋等典型特征。弓形回波两端存在中尺度流型，即北端的气旋式旋转和南端的反气旋式旋转。北端的气旋式旋转在演变过程中不断加强而变成一个旋转的逗点头，而南端的反气旋式旋转在演变过程中基本保持不变，弓形回波的形状也从开始时的南北对称结构逐渐转变为南北不对称的结构。另外，弓形回波前沿中低层存在弱回波区，中高层存在回波悬垂，强回波区延伸到0℃等温线之上，表明雷暴内上升气流很强，有利于冰雹和强降水形成。     

“080527”湖北老河口短历时暴雨的中尺度天气成因分析

以2008年5月27日发生在湖北老河口的短历时暴雨为例,利用NCEP客观再分析资料,开展中尺度天气系统诊断分析。结果表明：干线、500 hPa冷温度槽、冷切尾部辐合区、中低层湿区及地面风场辐合线等中尺度天气系统的活动与暴雨发生、发展密切相关。干空气自北向南、自上而下侵入湿区,具有典型的湖北干侵入暴雨特征。干侵入使干冷空气与暖湿空气汇合上升,同时激发冷切尾部辐合区中的正涡度柱沿假相当位温锋区向上发展,配合地面中尺度辐合线,增强对流上升运动。500 hPa冷温度槽活动及干侵入造成垂直方向上对流不稳定,冷式切变线尾部由于冷暖平流、干湿平流交汇构成水平方向不稳定区,不稳定区受露点锋生扰动,从而触发强对流天气。中低层深厚湿区的维持和水汽辐合为老河口中尺度暴雨提供了水汽来源。     

SIMULATION OF BOUNDARY LAYER EFFECTS ON A HEAVY RAINFALL EVENT CAUSED BY A MESOSCALE CONVECTIVE SYSTEM OVER THE YELLOW RIVER MIDSTREAM AREA

A heavy rainfall event caused by a mesoscale convective system (MCS), which occurred over the Yellow River midstream area during 7–9 July 2016, was analyzed using observational, high-resolution satellite, NCEP/NCAR reanalysis, and numerical simulation data. This heavy rainfall event was caused by one mesoscale convective complex (MCC) and five MCSs successively. The MCC rainstorm occurred when southwesterly winds strengthened into a jet. The MCS rainstorms occurred when low-level wind fields weakened, but their easterly components in the lower and boundary layers increased continuously. Numerical analysis revealed that there were obvious differences between the MCC and MCS rainstorms, including their three-dimensional airflow structure, disturbances in wind fields and vapor distributions, and characteristics of energy conversion and propagation. Formation of the MCC was related to southerly conveyed water vapor and energy to the north, with obvious water vapor exchange between the free atmosphere and the boundary layer. Continuous regeneration and development of the MCSs mainly relied on maintenance of an upward extension of a positive water vapor disturbance. The MCC rainstorm was triggered by large range of convergent ascending motion caused by a southerly jet, and easterly disturbance within the boundary layer. While a southerly fluctuation and easterly disturbance in the boundary layer were important triggers of the MCS rainstorms. Maintenance and development of the MCC and MCSs were linked to secondary circulation, resulting from convergence of Ekman non-equilibrium flow in the boundary layer. Both intensity and motion of the convergence centers in MCC and MCS cases were different. Clearly, sub-synoptic scale systems in the middle troposphere played a leading role in determining precipitation distribution during this event. Although mesoscale systems triggered by the sub-synoptic scale system induced the heavy rainfall, small-scale disturbances within the boundary layer determined its intensity and location.     

利用加密探测资料分析冷式切变线类大暴雨的动力结构

利用风廓线雷达、多普勒天气雷达、地面加密自动站和闪电定位仪等非常规观测资料,对发生在山东东南部沿海青岛的一次大暴雨天气的动力结构进行了分析,以探索如何综合应用新资料追踪暴雨的演变过程。结果表明:(1)此次大暴雨过程的影响系统是冷式切变线,冷空气从对流层低层入侵,切变线在850 hPa以下层次明显,地面冷锋逐渐演变为静止锋。(2)暴雨过程经历了两个强降雨和一个弱降雨时段,1小时30 mm以上的短历时强降雨发生在冷空气刚入侵阶段,并伴随雷电。(3)强降雨主要发生在925 hPa切变线附近,降雨分布在925 hPa切变线的东北风与850 hPa切变线的西南风叠置区域。大暴雨的分布与切变线走向基本一致。(4)在切变线移动和发展过程中,水平风有明显不同:冷空气刚影响时,对流层低层产生了明显的中尺度低压环流,是导致对流性短历时强降雨的关键因素;静止锋形成的时段内,从低层至高层,低压环流消失,代之以较强西南风与弱西北风之间的切变线;在静止锋维持的后期,低层和高层均转为西北风,仅在中层有西南风与偏北风之间的切变线,从而产生稳定性弱降雨。(5)风廓线对降雨的起止、盛衰有较强信号,风向风速自上而下顺序变化,当中层西南风风速增大且不断向下扩展,持续4 h后西南低空急流明显加强,当近地面转为东北风时,强降雨开始,强降雨阶段的显著特点是在风廓线雷达上表现为中低层强西北风和强西南风交替出现,降雨强度与交替的高度有关;当各层均转为稳定的西北风时预示降雨结束。