“5.10”岷县暴雨灾害天气过程的数值模拟和诊断分析

利用NCEP再分析资料和中尺度模式WRF,对2012年5月10日甘肃岷县出现的罕见雷电、短时强降水、冰雹和阵性大风等强对流天气过程进行了模拟,同时使用H YSPLIT后向轨迹模式对此次天气过程的水汽来源进行了模拟,并对模式输出的多种物理量进行了诊断分析.结果表明,WRF模式能较好地模拟此次天气过程;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,为降水的形成和发展提供了动力条件,中低层负螺旋度的短暂出现可作为降水即将发生的一个指标;来自西亚地区和孟加拉湾的水汽在甘南中层辐合,为此次暴雨提供了足够的水汽;不稳定能量的积累和释放,且能量的释放过程比积累过程快,导致暴雨的产生.     

台风“海燕”过境海南岛数值模拟及暴雨成因诊断

利用NCEP/NCAR 1°×1°再分析资料、地面观测降水资料、FY-2E卫星相当黑体温度资料,采用WRF中尺度数值模式对2013年11月9—11日台风"海燕"过程进行数值模拟,并对期间海南暴雨天气诊断分析。结果表明:台风"海燕"携带的大量水汽,为海南暴雨提供了丰富的水汽来源;TBB梯度高值区与暴雨强度及落区有很好的对应关系。地形在暴雨过程中起到重要作用,初期台风外围偏东气流遇海南中部高山产生地形重力波,促使局地辐合上升,产生降水;随着台风靠近,风向转为偏南且风速增大,地形作用促使气流强烈抬升,在低层产生强对流中尺度系统,并与高层辐散系统配合,产生强降水。     

“达维”(2005)台风经过海南岛过程非对称降水的成因分析

2005年9月25日08时—27日08时,强台风“达维”从海南岛中部陆地经过的48小时期间,给海南岛带来一次强降水,表现出海南岛南侧降水大于北侧的非对称特征。利用热带测雨雷达资料(TRMM)对这次非对称降水的中尺度特征进行分析,并从次天气尺度系统扰动、垂直风切变、地形作用等方面对其成因进行探讨。结果表明:⑴ 次天气尺度扰动系统为中尺度雨团、中尺度雨带的形成提供了有利的动力条件;⑵ 垂直风切变下风方向左侧有利于对流发展的区域始终位于海南岛南部,导致降水出现非对称特征;⑶ 海南岛山脉地形通过刺激小对流单体的形成与合并发展,从而促进中尺度降水系统形成,最终致使海南岛南部暴雨增幅。      

WRF模式对江苏一次强降水过程的模拟分析

利用NCEP最终分析资料,使用WRF模式模拟了2008年7月22—23日出现在江苏的一次强降水天气过程。结果表明：WRF模式能较好地模拟出这次降水的区域,对这种中尺度天气系统具有良好的预报能力。在这次降水过程中,低空风场切变线和冷空气以及与高空急流的合理配置加强了强降水区垂直环流的发展,使降水区对流发展;而高空辐散、低空辐合的流场特征也促进了强降水的产生;这次过程的水汽输送在850hPa上最强,850hPa的强水汽输送是产生强降水必需的水汽条件;从能量方面看,江苏全境都处于K指数高值区,特别是江苏中北部有相当高的能量聚集,为强降水提供了不稳定条件。暴雨区上空螺旋度呈低层正中心、高层负值区的分布,螺旋度的高低层耦合是触发并维持低压暴雨的动力机制。     

"2004.6"湘西北低空急流暴雨的中尺度分析

利用常规观测,T213、雷达和MM5中尺度模式输出资料对2004年6月23-24日湘西北地区的暴雨和大暴雨进行了天气动力学和中尺度分析.结果表明这场暴雨是在有利的天气背景条件下产生的,造成强降水的雨团在时空尺度上具有中尺度系统的特征,中尺度辐合线和低空急流为降水发生提供了有利的触发条件.     

“2004．6”湘西北低空急流暴雨的中尺度分析

利用常规观测、T213、雷达和MM5中尺度模式输出资料对2004年6月23—24日湘西北地区的暴雨和大暴雨进行了天气动力学和中尺度分析。结果表明：这场暴雨是在有利的天气背景条件下产生的，造成强降水的雨团在时空尺度上具有中尺度系统的特征，中尺度辐合线和低空急流为降水发生提供了有利的触发条件。     

2008年6月广西持续性暴雨的诊断与数值模拟

用NCEP/NCAR全球逐日再分析格点资料和广西区域日降水资料,对2008年6月12—13日发生在广西的持续性暴雨过程进行了诊断分析,并利用中尺度数值模式WRF进行了数值模拟研究。结果表明:暴雨过程的水汽来源主要为孟加拉湾南部和南海北部;在强降水期间,暴雨区上空低层为较强的大气层结不稳定区,中高层为大气层结相对稳定区,不稳定能量与降水强度有着很好的对应关系;西南急流作为对流系统上升的触发机制,为广西持续性暴雨过程的发生和发展提供了水汽条件和动力条件。WRF模式成功模拟出本次暴雨过程的大尺度环流形势的演变及中尺度降雨分布,本次暴雨与850hPa上一个β中尺度低涡的生成和强烈发展直接关联。     

一次纬向型持续性暴雨过程中的多尺度作用

应用NCEP资料(2.5°×2.5°和1°×1°)、WRF V3.3.1模式预报(3km×3km)、FY2卫星产品等资料,对2013年8月12-17日吉林省中东部持续性暴雨过程进行分析,发现:此次过程是在多种尺度天气系统共同作用下形成的。环流背景上,纬向型环流形势的稳定维持,使西风带上的天气尺度系统重复影响东北地区,并为暴雨区提供了源源不断的水汽供应。天气尺度上,低空急流提供了中小尺度上升运动发生发展的环境条件,且多次触发了暴雨中尺度系统。中尺度对流系统的主体上升运动出现在低空急流核左前方,对应高空辐散中心和降水云团TBB极值区,出口区上升运动对应低层强辐合中心和TBB梯度区,而强降水落区对应中尺度系统的上升运动,即中尺度对流系统内部不同机制造成的上升运动产生了地面不同的中尺度雨带。     

甘肃东南部一次暴雨天气的数值模拟和螺旋度分析

利用NCEP每6h一次的1°×1°格点资料和中尺度模式WRF(V3.1),对2005年7月1～2日发生在甘肃东南部的一次暴雨天气进行了诊断分析和数值模拟,运用模式输出资料对本次天气过程的螺旋度与降水的关系进行了分析讨论。结果表明:高原短波槽的生成,以及来自南海和孟加拉湾的水汽输送是造成此次暴雨天气过程的主要原因;WRF模式对西北暴雨具有一定的模拟能力;螺旋度的空间分布对西北地区东部暴雨的预报具有一定的指示意义;700hPa正值螺旋度的分布形状与高原短波槽和700hPa切变线的形状存在对应关系;而400hPa以下大值正螺旋度的产生可能是西北暴雨发生发展的重要原因之一。     

2004年7月10日北京暴雨的中尺度分析

利用常规探测、地面加密观测、NCEP1°×1°的6小时资料和雷达资料对2004年7月10日北京罕见的局地暴雨进行了天气动力学和中尺度分析。结果表明这次暴雨是在比较有利的天气背景条件下产生的,造成强降水的3个雨团在时空尺度上具有中β尺度系统的特征,不断移入的对流回波是降水的直接制造者,中尺度辐合线和小低压为降水发生提供了有利的触发条件。     

用WRF与MM5模拟1998年三次暴雨过程的对比分析

使用NCAR和NOAA的新一代中尺度模式WRF(WeatherResearchandForecast)和UCAR/PSU的MM5 (v3)模式 ,对 1998年发生在中国的三次强降水过程 ,即 5月的 1次华南暴雨过程 ,7月初的 1次淮河流域暴雨过程和 7月下旬的 1次长江流域暴雨过程进行了数值模拟。模拟结果表明 ,WRF模式能够成功模拟这几次不同性质的降水过程 ;与MM5对比 ,WRF更好地模拟了引起这几次降水过程中的主要天气系统的位置和移动过程 ,从而使WRF模拟的降水落区好于MM5。但在这几次过程中WRF模拟的降水都较MM 5为小 ,也小于实况值 ,分析可见 ,WRF模拟的垂直速度明显小于MM5的模拟结果 ,这可能是导致模拟的降水偏小的原因之一。     

贵州中西部地区一次台风暴雨天气过程的诊断分析及数值模拟

利用常规观测资料和NCEP/NCAR再分析资料,对2014年9月16—18日发生在贵州中西部地区的一次台风暴雨天气过程进行诊断分析,并利用中尺度模式WRF对该次过程进行了数值模拟。结果表明:此次暴雨天气过程具有降水强度大、持续时间长的特点。强降水时段主要有两个时段,且两个时段降水时空特征存在区别及其主要影响的天气系统也不一致。第1时段主要受1415号台风"海鸥"外围云系影响,降水强度较大且持续时间长;第2时段为700 hPa低涡切变系统配合冷空气侵入台风尾流云系,强降水持续时间比第1时段短但强降水范围更为集中,且最大小时雨强比第1时段强。台风云系带来的深厚湿层与暖湿气流沿地形抬升的动力作用,使得贵州累积的不稳定能量得到释放,加上后期700 hPa低涡切变带来的冷空气补充影响,导致此次贵州中西部地区连续强降水天气过程的形成。WRF模式较好地模拟出了台风的演变特征,并揭示了此次暴雨过程形成的重要机理,但WRF模式不能够较好地分离第1时段和第2时段的降水分布特征。总体来说,模式对于700 hPa切变系统降水的模拟略优于台风系统降水的模拟。     

江淮以南地区暴雨和强降水的中尺度天气动力学研究进展

经过新中国成立以来多次中尺度天气试验研究,江淮以南地区暴雨和强降水的中尺度天气动力学研究取得长足进展。其进展主要体现在两个方面:一是用较高分辨率的观测资料(包括地面和高空探测的加密观测以及卫星和雷达的观测)对形成暴雨和强降水的中尺度天气系统的结构特征和生命史过程建立了天气学概念模型,特别是对暴雨和强降水有重要影响的α中尺度和β中尺度对流系统,建立了观测个例的中尺度物理模型;二是探索了暴雨和强降水的动力学和热力学的物理机制,为精细化数值模式的设计提供了理论支撑,为灾害性天气预测预警提供了技术支持。本文在以往暴雨和强降水研究的基础上,着重对暴雨和强降水的中尺度天气科学试验、江淮以南地区暴雨和强降水发生主要区域的中尺度天气动力学研究进行了概述。     

2009年热带风暴“天鹅”移动路径及特大暴雨降水分析

利用MICAPS3.0常规天气图、中尺度WRF模式﹑海南岛自动站资料对第0907号热带风暴"天鹅"异常路径及造成海南省北部﹑西部地区特大暴雨降水过程的原因进行分析,分析表明,造成0907号热带风暴"天鹅"的移动路径复杂变化和"莫拉克"的云系影响有关,两个热带气旋在一定距离内产生"双台风"效应;此次特大暴雨降水过程是由于中低空海南岛北部及西部有偏北气流与西到西南气流强辐合,西南气流把孟加拉湾东移来的水汽,聚积于海南省北部﹑西部地区,增强了水汽辐合;涡度场反映对流云团云顶高度深厚有利于强降水云团的发展及维持。另外,海南岛地形抬升作用使得西部地区降水明显增幅。     

海陆风环流在天津2009年9月26日局地暴雨过程中的作用

利用常规天气资料、地面加密自动站资料、天津中尺度模式产品资料以及卫星云图和多普勒雷达等资料,对2009年9月26日出现在天津地区的局地暴雨过程进行天气学、动力学诊断分析和中尺度分析.结果表明,本次暴雨的天气尺度主要的影响系统是500 hPa高空槽,中尺度系统是由海陆风环流形成的地面中尺度辐合线.降水前天津市具有较好的热力不稳定条件,较好的能量储备,有利的动力条件,一定量级的水汽辐合,边界层的东风将渤海的水汽输送至天津市,是本次过程的主要水汽来源.天气尺度的积云对流与海风锋的碰撞触发不稳定能量的释放,引发第一阶段的强降水,边界层东风急流再度加强所产生的抬升效应引发第二阶段的降水.中尺度切变线通过提供带状辐合上升运动起着胚胎和组织积云对流的作用,使得降水回波和对流云团沿中尺度切变线发展、加强和移动,产生了明显的列车效应,导致了这场历史罕见的秋季局部暴雨过程,也充分凸显出海陆风环流对本次暴雨的重要作用.     

四川地区一次暴雨过程的观测分析与数值模拟

本文首先利用多种资料,对2010年8月18~19日四川地区一次引发了泥石流次生灾害的暴雨天气过程开展了观测分析,进一步利用中尺度模式WRF对此次降水过程开展了高分辨率数值模拟,并利用模拟资料对暴雨过程进行了初步诊断分析。结果指出:(1)此次暴雨过程具有强降水持续时间短、短时降水强度大、局地性强等特点,在空间和时间上都具有明显中尺度特征;强降水主要发生在汶川—雅安断裂带陡峭地形附近,与地形关系密切;(2)中高纬度“两脊一槽”环流形势及其缓慢变化、副热带高压(简称副高)与高压脊叠加形成“东高西低”形势,为此次暴雨天气过程提供了有利的大尺度条件;西南涡的发展加强及其与副高西侧边缘强风速带的相互作用,增强了川西陡峭地形的抬升效应,促发暴雨发生;而四川盆地中多个中尺度云团的发生、发展与暴雨的发生直接相关;(3)WRF模式较好地模拟再现了此次降水过程,模拟结果初步诊断分析显示,在四川盆地复杂地形及大尺度环流背景发展和演变的影响下,稳定层结盖的进退、低层东南风的加强和减弱以及不稳定能量的累积与释放控制着暴雨过程的发生与结束。     

重庆地区一次暴雨天气过程分析

利用常规探测、地面加密观测、NCEP 1°×1°的6小时资料和卫星、雷达等资料对2008年7月22日重庆地区暴雨进行了天气动力学和中尺度分析.结果表明:这次暴雨是在比较有利的天气背景条件下产生的,造成强降水的雨团在时空尺度上具有中尺度系统的特征,不断移入的对流回波是降水的直接制造者,西南涡及切变线为降水发生提供了有利的触发条件,低空南风急流的激发了对流运动的产生,同时低空南风急流的维持为降水过程提供了有利的水汽来源.     

桂东北一次暖区暴雨向锋面暴雨演变特征分析

利用micaps常规观测资料和多普勒雷达产品,对2014年5月10日至11日广西出现的一次强降水天气过程进行分析,结果表明:强降水天气过程是西南季风暴发,加强多空横切变线及地面冷空气共同影响造成的,过程前期的降水为暖区暴雨特征,后期转为锋面暴雨特征;强降水过程的天气条件,动力抬升条件过程不稳定条件十分充足;中尺度系统在暖区强烈发展。     

一次川渝大暴雨的中尺度分析

利用逐时FY-2CTBB资料、闪电资料、自动站雨量资料和经过再分析的中尺度格点分析场资料,分析2007年7月16-20日发生在川渝地区的暴雨天气过程中尺度特征,为评估、预报此类暴雨天气过程提供有价值的信息.分析结果表明:本次降水过程是高原涡和西南涡两个中尺度系统逐步耦合的结果,与上升气流相伴的强而深厚的正涡度柱是造成对流辐合体反复在相近区域生、消和暴雨反复在临近区域发生的重要因素之一;西南低涡环流中的三个中尺度云团系统(MCS)直接产生了本次暴雨过程的强降水,MCS的生消和青藏高原东部的对流云系具有翘翘板效应;对卫星云图Tbb值、闪电资料和强降水的综合分析表明闪电发生于降水之前约1～3小时,强降水基本出现在闪电密集区和低Tbb值重合区;闪电的移动方向基本可以代表对流旺盛区的移动方向,也就是未来可能出现强降水的方向.闪电突然增强或减弱对于追踪对流降水的发生和移向、判断强降水的增强或减弱、强降水出现时间、位置、变化趋势具有一定的指示意义.     

西藏林芝地区一次暴雨过程的中尺度模拟与分析

利用常规观测资料、FY-2E卫星观测的TBB资料,对2015年8月19日发生在林芝地区的一次暴雨过程进行天气分析,并利用中尺度数值模式WRF的模拟结果分析此次暴雨过程中尺度系统的结构特征。结果表明,此次暴雨过程发生在高原低涡切变的环流形势下,伴随辐合线发展的线状对流系统是此次暴雨发生的主要原因。WRF模式可较好地模拟出暴雨过程的环流形势和降水的落区、量级。西南风引导的暖湿气流为暴雨的发生、发展提供充沛的水汽条件;对中尺度结构的分析表明,低层辐合、高层辐散的结构以及在降水区存在的正涡度伴随强烈的上升运动为此次暴雨过程提供了有利的动力条件,假相当位温的分布能够为暴雨提供有利的热力条件,垂直螺旋度低层正中心的配置反映出大气的不稳定分布,有利于中尺度对流系统的发展与维持。