2010年3月14日华北强降雪的模拟和特征分析

主要对2010年3月14日华北强降雪进行了模拟、诊断和特征分析.此次华北降雪在中、低层主要受西风槽、低涡及切变线影响,蒙古气旋东移加强、地面倒槽发展及东风回流建立构成了有利地面天气形势,西北涡、强势的西南暖湿气流及稳定的环渤海高压对此次强降雪至关重要.垂直速度、散度、涡度、螺旋度的分布和演变反映出在此次降雪过程中,强降雪区出现了很强的辐合上升运动,降雪区上空螺旋度呈“下负上正”的垂直结构,螺旋度大值区对应强降雪中心;而锋生条件为降雪的形成和维持提供了一定的能量;相对湿度和水汽通量散度的分布说明强降雪区整层湿度较大,且水汽供应充足.     

承德市2015年2月20-21日强降雪成因分析

利用常规观测资料、卫星云图和NECP (1?? 1?)逐6h再分析资料,对承德市2015年2月20～21日强降雪过程环流形势和物理量场进行了分析。结果表明：在此次强降雪过程中,中、低层的西风槽、切变线和地面上东移加强的蒙古气旋构成了有利天气形势,在这些系统的共同作用下不断有干冷空气侵入承德地区与低层西南暖湿气流交汇,持续的西南暖湿气流对此次强降雪的形成和维持至关重要。相对湿度、水汽通量、垂直速度、涡度及垂直螺旋度的分布和演变很好的反映出了此次强降雪过程中物理量场特点：相对湿度和水汽通量的分布说明强降雪区上空湿度较大且有充足的水汽供应,水汽通量的增大与降雪的增强相一致,水汽通量大值中心与强降雪有很好对应关系。强降雪区上空伴有较强上升运动;降雪区上空均为正涡度时最有利于上升运动和降雪;降雪区上空垂直螺旋度均为正或呈"上负下正"的垂直结构均有利于降雪,低层正垂直螺旋度对强降雪变化有很好的指示意义。     

新疆北部持续暖区暴雪过程动力特征分析

利用常规观测、地面自动气象站逐小时观测及NCEP/NCAR逐日4次1°×1°再分析等资料，对比分析2016年11月中旬新疆北部暖区暴雪过程中两个强降雪中心裕民与青河物理量特征，重点讨论暴雪的动力耦合机制，结果表明：此次强降雪为典型暖区暴雪的天气系统配置，500 hPa新疆北部在西伯利亚低涡底部强锋区内，700hPa和850hPa有偏西低空急流和切变线，新疆北部受地面暖低压控制。上升运动和垂直螺旋度主要集中在700hPa以下，低层辐合、中层辐散是上升运动的动力维持机制。两种情况下可使上升运动增强，降雪强度增大：一是当垂直螺旋度呈“上负下正”结构、垂直螺旋度的绝对值增大时；二是当暴雪区上空湿位涡MPV1呈“上正下负”、MPV2＜0，且θse密集陡立带向暖区倾斜、垂直涡度增长时。涡度对上升运动的发展亦有正贡献。     

西南低涡东移引发重庆暴雨的综合诊断

利用NCEP/NCAR Reanalysis 1°×1°格点资料和MICAPS实时观测资料,使用水汽散度垂直通量、湿螺旋度等新型诊断物理量,对2009年8月2~4日发生在重庆地区由西南低涡东移引发的暴雨做了综合分析。结果表明:水汽主要在大气低层850hPa附近积聚,上升运动强,水汽的辐合上升区域与降水大值区较吻合。500hPa湿z-螺旋度负值区水平分布与相应时段降水落区和强降水中心的分布对应较好,垂直分布上:暴雨区低层正涡度、水汽辐合旋转上升与高层负涡度、水汽辐散相配合,是触发暴雨的有利动力机制。      

0513号台风"泰利"引发浙南特大暴雨过程分析

利用地面加密自动站观测资料、雷达和NCEP1.0°×1.0°再分析资料,对0513号台风"泰利"引发浙南特大暴雨过程进行了分析。结果表明,此次降水具有明显的时空分布特征:特大暴雨出现在温州西南部,强降水主要集中在3~4个小时内;500 hPa西风槽、大陆高压及副高的演变直接影响台风的移向;低层东南部海面的强水汽输送带为暴雨区提供了充足的水汽;雷达强回波带的稳定维持是造成温州西南部特大暴雨的直接原因;暴雨发生前后物理量场——涡度场、垂直速度场、螺旋度场、水汽含量场、水汽通量散度场分布基本一致,能很好地对应特大暴雨的落区及强降水的集中时段。     

两类动力因子对四川盆地一次低涡暴雨的应用研究

利用常规观测资料、FY-2E卫星云顶黑体亮度温度(TBB)资料、欧洲中心0. 25°×0. 25°资料,选取质量散度、垂直螺旋度、质量垂直螺旋度、水汽垂直螺旋度、散度垂直通量、密度散度垂直通量、水汽散度通量等7个动力因子对2015年8月16-18日四川盆地一次暴雨过程进行诊断分析。结果表明:(1)此次降雨过程是由高原低涡、高原切变线、西南低涡等多个天气系统共同作用造成。(2)随着高原低值系统的东移、减弱,西南低涡的生成、发展,伴随的对流云团经历了连续生消的过程。(3)动力因子对此次暴雨过程的发展和演变有较好指示意义。动力因子大值区基本覆盖强降水区。西南低涡形成初期,动力因子大值区和高原切变线分布一致,降雨中心位于动力因子大值区和高原切变线右侧,与西南低涡中心对应。西南低涡强盛时期,动力因子大值中心、西南低涡中心、降雨中心趋于重合。降雨区上空存在质量散度辐合、气旋性涡度和水汽通量涡度的垂直向上输送及辐合上升运动。     

2005年7月一次大暴雨过程的模拟和诊断分析

基于2005年7月9—10日河南、安徽等地一次大暴雨的巨大影响,利用中尺度模式（MM5）对此次过程进行了模拟,并使用NCEP/NCAR再分析资料和模式输出产品作了多种物理量诊断分析,结果表明,贝加尔湖附近阻高、下游的东北冷涡及其伴随的高空槽造成了有利的环流形势,低层切变线及急流是此次暴雨过程的最主要影响系统。散度、涡度、垂直速度、螺旋度及位温的分布和演变反映出在此次降水发生过程中,暴雨区出现了很强的辐合上升运动,中低层大气层结不稳定性强,上下层大气物质交换强烈,在暴雨区上空螺旋度呈＂下正上负＂的垂直结构,螺旋度正的大值区对应强降水中心;水汽通量散度的分布说明暴雨区有充足的水汽供应,而锋生条件为降水的形成和维持提供了一定的能量。     

四川暴雨过程动力因子指示意义与预报意义研究

本文利用2010年8月18~19日四川盆地西部地区一次引发了泥石流等次生灾害的暴雨天气过程的数值模拟资料及0.5°×0.5°分辨率、每6 h一次的GFS(Global Forecast Model)预报资料,结合集合动力因子预报系统中的广义对流涡度矢量垂直分量、质量散度、垂直螺旋度、质量垂直螺旋度、水汽垂直螺旋度、热力垂直螺旋度、湿热力平流参数、密度散度垂直通量、散度垂直通量、热力散度垂直通量、水汽散度通量、广义 Q 矢量散度等12个动力因子成员对此次暴雨过程进行诊断分析和预报研究,结果显示:(1)集合动力因子预报系统中的动力因子对此次降水落区诊断效果良好;(2)各动力因子区域均值随时间的变化曲线都能表现出降水区域均值随时间变化曲线双峰形态,其中,广义 Q 矢量散度、水汽垂直螺旋度、热力垂直螺旋度、质量垂直螺旋度、垂直螺旋度与降水的相关系数较大(达0.9以上),对此次降水的诊断效果较好;(3)动力因子对此次强降水过程的发展演变具有一定的预报能力。     

2020年1月24—25日贵州冰雹、雨雪共存天气机理分析

利用常规观测、NCEP再分析及FY-2G TBB等资料,对贵州2020年1月24—25日的冰雹、雨雪共存天气进行分析,结果表明:(1)此次复杂天气主要由南支槽前强上升运动把低空急流带来的充沛水汽强迫抬升至-10℃以上,前期能量集聚使得大气不稳定度迅速加大,滇黔静止锋触发贵州南部不稳定能量释放,共同造成了此次天气。(2)冰雹是由高架雷暴造成的,暖湿逆温层、强垂直风切变、强不稳定层结和合适的温度垂直分布是发生强对流的主要原因。(3)冷锋及深厚南支槽是降雪发生的主要环流形势,中层水汽辐合的强度及厚度不断增长、槽前动力抬升使得水汽伸展到-10℃以上,配合气温不断下降共同造成了暴雪天气。(4)贵州西部较充沛的外部水汽输送为降雨提供有利条件,高低空急流的有效叠加及典型的低层辐合、高层辐散加大降水强度。(5)强上升运动在降雪前8 h出现、涡度平流在降雪前24 h出现跃增,低层辐合的强度大于高层辐散;较之冰雹、暴雪区,大暴雪区饱和区伸展更高、上升运动更强、涡度平流更强,但水汽辐合稍弱;大暴雪区表现为稳定的低冷高暖,冰雹区、暴雪区则表现为由低到高的"冷—暖—冷"结构。(6)降雪区TBB纹理较均匀,大部在-20～-32℃,TBB低值区对应降雪强度较大,降雪最强时段TBB达-52℃。     

玉树地区“3.28-3.29”强降雪天气过程成因分析

利用常规地面、探空、卫星云图、各物理量场资料,对玉树地区3.28-3.29发生的一次强降雪天气过程进行了诊断分析。结果表明:500hPa高空图中,中高纬度的长波形势为两槽一脊型,低纬度南支槽发展旺盛,玉树州处在冷暖气流汇合时,易触发强降雪天气过程;高低空散度、涡度场配置为低空辐合、高空辐散,有利于降水天气过程的出现;造成此次强降雪天气的水汽来源于孟加拉湾地区,降水中心在水汽辐合最明显的地区。     

“2009.11”山西大暴雪天气过程诊断分析

利用山西省109个测站的降雪资料、FY-2C卫星云图和华北雷达拼图,分析了2009年11月9～13日山西大暴雪天气过程的环流背景、中低空系统配置、物理量场中相对湿度、散度及垂直速度沿112.5°E的空间垂直剖面。结果表明,此次暴雪天气以500hPa南支槽与西风槽的相继影响为背景,有利的中低层(700hPa切变与急流、850hPa东风急流)系统配置为持续降雪提供了有利条件。在强降雪时段,物理量场的空间垂直剖面呈现出相对湿度在200hPa以下形成≥80%深厚的湿空气柱,整个对流层为高层辐散、低层辐合的不稳定结构,山西处于上升运动区,最大负值中心(-36×10-3 hPa.s-1)位于400～500hPa,这种配置构成了强降雪产生的有利条件。FY-2C云图的云团发展与华北雷达拼图的组合反射率因子的演变类似,强降雪主要由3次大范围的中低云系和强回波东移影响所致。     

河北北部两次强降雪过程对比分析

选取河北北部承德市2010年1月3—4日和2015年2月20—21日两次强降雪过程,利用常规观测资料和NECP(1°×1°)逐6 h再分析资料,对环流形势和物理量场进行对比分析。结果表明,两次过程影响系统虽有不同,但500 hPa贝加尔湖附近有冷涡、低层有切变线缓慢东移、地面上贝加尔湖以西存在冷高压,海平面气压场呈"西北高东南低"是其共同特征,也是承德出现强降雪的有利天气形势。物理量场在强降雪期间有以下共同特征:低层水汽通量呈辐合,辐合中心与强降雪有很好对应关系;700 hPa以下为强上升运动,且850 hPa附近有上升中心;850 hPa以上涡度为正值;垂直螺旋度整层为正值或呈"上负下正"结构。     

河北两次大（暴）雪过程对比分析

选取河北省2003年和2004年两次较大的降雪过程,利用常规气象资料和NCEP再分析资料,对它们的环流形势和物理量场作了对比分析。结果表明,500 hPa南北两支槽在110°E附近同位相叠加、地面气压场"北高南低"并在河套地区有倒槽生成是河北出现大(暴)雪的有利形势。低层暖温舌和暖平流的存在为大(暴)雪的形成提供了较好的热力条件。槽前西南气流、低层偏东气流和低空急流都能为产生大(暴)雪带来充足的水汽。高层辐散、低层辐合的水平散度结构和整层为垂直上升气流的分布,加强了上空的抽吸作用,有利较大降雪的发生。而整层是正涡度(正垂直螺旋度)对垂直上升运动最有利。925 hPa和850 hPa温度同时降至0℃以下,且地面气温小于等于1℃是适合降雪的温度条件。     

江苏三次不同量级降雪过程的对比分析

利用常规观测资料和NCEP 1°×1°再分析资料,通过对发生在江苏的三次不同量级的区域性暴雪、大雪和中雪过程典型个例进行对比分析,发现降雪时,700hPa低空急流的位置和强度是影响降雪量级的主要因素之一;降雪区上空涡度的垂直分布遵循低层负涡度、中层正涡度和高层负涡度的配置,暴雪时正涡度强且正涡度区最为深厚,动力抬升作用强,中雪发生时正涡度区相对最为浅薄,不利于形成强辐合抬升,动力抬升作用弱。且暴雪和大雪发生时基本上整层都为垂直螺旋度正值区,中雪时没有出现明显的正值区;暴雪和大雪过程时中低层都具有明显的逆温层,中高层西南急流造成的对流层中层的爆发性增温是逆温层形成的关键,中雪发生时不一定有逆温层结;降雪强度与湿位涡分量绝对值存在一定的正相关关系。     

热带风暴莲花外围特大暴雨的成因分析

利用1°×1°的NCEP再分析资料计算螺旋度、湿位涡及各种基本物理量,并结合多普勒雷达资料,对0903号热带风暴莲花外围环流在粤东引发特大暴雨过程进行追踪和诊断分析,探讨此次特大暴雨天气发生、发展的热力学和动力学机制以及雷达回波特征。分析结果表明：台风低槽外围的西南急流为特大暴雨提供了充沛的水汽条件和热力条件;暴雨区上空中低层（）θ_（se）/（）p〉0,存在明显的等θ_（se）陡立面,同时该区上空低层MPV为高负值区,两者结合可见特大暴雨区上空存在强对流性不稳定层结;而低空强辐合、高空强辐散的高低空形势配置、中尺度次级环流以及强烈的旋转上升运动为此次特大暴雨提供了重要的动力机制。分析还表明：高θ_（se）舌和MPV低舌出现叠加的区域和时间与特大暴雨落区和发生时段有很好的一致性;垂直螺旋度中低层正值中心和高层负值中心与特大暴雨中心区域对应较好;强降水最易发生在旋转上升运动迅速加强发展的时间段里;天气雷达在暴洪预报中的运用,有利地追踪了暴雨系统的演变过程,回波特征显示此次特大暴雨是由高降水率配合较长降水持续时间产生。     

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。     

广东罕见特大致洪暴雨形成机理个例分析

利用常规观测、雷达卫星和NCEP 1°×1°格点资料,从形势场配置、水汽供应、动力机制等方面对广东罕见特大暴雨的形成机理进行诊断分析。结果表明:西太平洋副高位置偏南,强度偏弱,副高北侧的西南暖湿气流与西风槽前的冷空气共同作用是此次特大致洪暴雨形成的重要原因;强盛低空急流为暴雨过程提供了充沛的水汽;高层辐散低层辐合激发强烈上升运动;特大暴雨过程中垂直螺旋度量级(10-6hPa.s-2)比常规(10-8hPa.s-2)大2个量级,其正值区长轴与700 hPa的切变辐合线走向和移动方向一致;广东暴雨范围和量级增大期间,其上空垂直螺旋度具有中低层正、高层负螺旋度闭合中心向低层明显传送的特征。     

北京一次强降水过程的数值模拟

利用新一代中尺度数值预报模式WRF3.3和1°×1°的NCEP气象再分析资料,对2011年7月24日北京强降水天气过程进行数值模拟,并利用模式输出的高分辨率资料进行诊断分析。结果表明：WRF模式能较好地模拟出这次强降水过程。该过程不仅受到对流层中低层长波低槽和地面辐合区系统性的动力抬升作用,还受到对流层高层辐散的强迫作用。在这种配置下,中低层大尺度动力抬升与高层强辐散呈现出垂直耦合状态,有利于强降水区垂直环流和对流的发展。同时北京地区上空500 hPa以下相对湿度大于70 %,在降水区形成了深厚的高湿环境,为降水的产生、加强和维系提供了充沛的水汽条件。从大气稳定度方面看,北京市全境均处于K指数高值区,高峰值为42.5 ℃,反映了大气层结非常不稳定。从动力作用分析发现,高空辐散、低空辐合的流场特征促进了降水的产生,螺旋度低层正值、高层负值的耦合结构是触发并维持降水的动力机制。     

鲁南初冬一次罕见特大暴雪的成因分析

利用常规气象观测资料和NCEP/NCAR逐6 h再分析资料,对2015年11月23—24日山东南部出现的一次罕见特大暴雪天气过程进行诊断分析。结果表明：1）这是一次典型的回流形势降雪,850 hPa东南风急流影响的鲁南地区降雪强度较大,而东北风急流影响的区域降雪强度较弱。2）700 hPa强西南低空急流、850 hPa东南低空急流为鲁南地区降雪提供了充沛的水汽,水汽通量的强辐合区域即为大暴雪的发生区域。3）暴雪区上空散度呈现出弱辐散—强辐合—强辐散的垂直结构;暴雪落区与高空的强辐合中心以及强上升运动中心吻合度较高。4）暴雪期间,850～925 hPa之间维持一个逆温层;强冷空气使得925 hPa以下边界层温度锐降导致降雨迅速转雪,降雪持续时间长是鲁南地区产生异常强降雪的重要原因。