大连地区一次副热带高压边缘暖锋暴雨机制分析

利用常规气象观测资料、自动站逐时降雨量资料以及NCEP逐6小时再分析资料（1°×1°）,对2020年8月31日大连地区一次副热带高压（下称副高）边缘暖锋暴雨过程的环境场特征和动力热力机制进行了分析。结果表明：暴雨发生在远距离台风活动的有利背景下,由副高、500 hPa高空槽和850 hPa暖式切变线共同影响所致。大连地区处于副高边缘,台风造成副高西伸北抬,副高和台风外围的偏南暖湿气流共同为暴雨区输送充足的水汽条件,为此次暴雨的产生提供了有利的大尺度环流背景场。暴雨发生前大气对流不稳定,深厚的湿层和暖云层以及较低的云底高度,是产生较高降雨效率的有利条件。850 hPa比湿大于14 g﹒kg-1,超过区域暴雨阈值;近地层出现强水汽通量辐合中心并配合上升运动区,对强降水的预报具有明显指示意义。高空急流提供强辐散“抽吸”作用,对流层中下层西南风的不断加强和向下传播出现低空和超低空急流,高、低空急流耦合形成较强的上升运动,触发不稳定能量释放,产生强降水,超低空急流的出现对此次暴雨的产生、发展和维持发挥关键的作用。暴雨区上空存在广义位温等值线密集带和陡立区,由于凝结潜热释放而引起广义位温高值区呈漏斗状向下伸展,中低层强暖平流促使湿斜压性显著增强,有利于暖锋锋生,从而导致整层饱和大气的抬升,最终产生强降雨天气。     

暴雨的雷达回波个例分析

对一次暴雨天气过程的环境形势和湿度分布进行分析、着重分析了此次过程的雷达回波特征。为以后短时预报的制作提供了依据。     

大连地区一次暴雨过程雷达回波分析

通过2000年7月11日雷达回波演变过程分析,揭示大连地区暴雨天气发生的变化过程,为临近预报提供预报依据。     

持续性冷涡暖锋暴雨成因及特征分析

利用常规观测资料、自动气象站降水量以及NCEP FNL再分析资料,对2019年8月6—8日一次持续性东北冷涡暴雨过程成因及特征进行诊断分析。结果表明:暖锋稳定维持在同一区域且不断锋生造成持续性暴雨。强降水出现在850 hPa锋区南侧,呈东西带状分布,暴雨与最大锋生区相对应。大气中层为弱对流不稳定,有利于强降水的维持。高层正位涡大值区向下层扩展,促使中低层涡度增加,在暖锋前形成正涡柱结构,在地面锋区上诱发出气旋性环流,有低压新生。锋区低层的强辐合区位于迎风坡,锋面辐合抬升和地形强迫抬升的共同作用,使低层强辐合区持续3 d维持在同一区域。冷涡东移减弱阶段,台风携带大量暖湿空气北上促使锋区北抬,强降水维持。冷涡新生和维持阶段,T_(850-500)≥25℃,K≥35℃,且有一定的对流有效位能,对暴雨的出现有较好的指示意义。暴雨区东边界的水汽输入最为关键,占到整个水汽输入总量的一半,尽管南边界的总水汽输入量不大,但集中出现在第一个暴雨日,是6日暴雨过程主要水汽贡献者。     

暖锋锋生引发中尺度暴雨的环境条件及诊断分析

2012年7月28-30日,黑龙江省受暖锋锋生影响,自西南向东北出现区域性暴雨天气过程。此次暴雨天气过程,降水持续时间长,影响范围广,显著特点是短时局地暴雨强度大,多站降水量超过100 mm,黑龙江省罕见。通过对暴雨产生的主要环境条件及中尺度分析,得出结论:暴雨主要是河套低压北上、暖锋影响产生的,暖锋锋生及锋前对流触发是短时降水增强的原因。低空西南急流为暴雨区带来了丰富的水汽和不稳定能量,高低空急流耦合加强了动力条件。弱干冷空气入侵增强暖锋降水,地面中尺度环流的建立及增强与降水强度增加对应。     

黑龙江省短时暴雨天气分型及雷达回波特征

通过统计黑龙江省2005～2006年260个短时暴雨样本,结合天气图和雷达图进行分析,对黑龙江省短时暴雨分类,并总结出不同天气形势下短时暴雨的雷达回波特征.     

副高边缘暴雨的多普勒雷达回波特征

利用常规观测资料和多普勒雷达探测资料，对2003-2004年湖南省4次副高边缘暴雨的天气形势和雷达回波特征进行了分析研究。结果表明：4次暴雨过程的副高位置适当，高空有低槽，中低层有低空急流和低涡切变线，地面上有冷锋。在基本反射率图上，低槽暴雨有S-N向的窄带回波特征、冷式切变线暴雨有准W—E向的积层回波特征、暖式切变线有NE—SW向的积层回波特征，但每一次暴雨过程不尽相同。在多普勒速度图上常出现低空急流、冷暖平流、冷锋、逆风区以及高层大风核等特征，并常是几种特征同时出现，有利于强降水产生。     

长江中下游地区一次春季暴雨过程的多普勒雷达速度特征分析与研究

利用南京多普勒天气雷达径向速度数据,对2012年春季南京地区首场暴雨过程进行了分析。结果表明,风廓线产品(VWP)在降水各阶段都呈现出相应的图像特征:中上层降水云系向下扩展而同下层降水云系"连接",形成"ND"楔形区域,是降水即将开始的一个信号;降水发展阶段大风区底高变化与雨势有较好的对应关系,大风区底高持续下降并维持某一高度后的30 min内,雨势增强明显,随着大风区底高的快速升高,雨强也迅速减弱。降水末期中层"ND"的出现预示着降水云系逐渐消散,风向杆位置的连续下降预示着降水即将减弱停止。逆风区断裂位置及边缘地带对应着强降水的落区。由雷达基数据计算出的平均散度信息较好地反映了此次降水的动力学特征。     

一次低涡强暴雨的雷达回波特征

利用大气环流背景及物理量客观诊断和西峰新一代多普勒天气雷达回波资料,对2007年7月24日河套深厚低涡造成的甘肃环县短时强暴雨过程进行了分析,结果得到:河套低涡在铅直剖面上对应有深厚的正涡度场分布;强暴雨前天气雷达强度回波反射率因子大于等于50 dBz,随高度无明显"跃增",回波强中心在0℃层附近;径向速度回波的水平辐合和大于等于±20 m/s的速度中心对在2~7 km高度上活跃;云顶高度"跃升"变化显著;垂直液态水含量大于等于45 kg.m-2大值中心面积迅速扩大,对监测预警短时强暴雨天气和实施人影防雹作业,具有一定指示意义。     

四维数据同化在一次梅雨锋暴雨过程中的应用研究

通过2008年梅雨季内的一次暴雨过程来着重研究WRF模式中四维测站同化技术的应用情况以及不同的同化策略对模拟结果的影响,使用的同化资料包括常规高空和地面探测资料。结果表明:高空探测资料的同化能够较好地修正中α尺度系统的移动发展速度,从而有效地改进强降雨带的落区位置;湿度观测资料的同化反而降低了强降雨带的降水强度,这可能因为同化湿度观测量可能减小近饱和区域内的水汽混合比,从而导致这些区域内的潜热加热减小,对流强度变弱,降水减少;地面观测资料的同化能够对模式行星边界层进行修正,这种同化影响通常在模式最低层上表现得较为明显,向上逐渐减小,而边界层模拟质量对降水至关重要,因此地面观测资料的加入使得模拟降水更加接近于实况。区域嵌套模拟试验表明对粗网格区域进行四维分析同化处理可以有效抑制中α尺度模式误差的增长,对细网格区域进行四维测站同化处理则可以进一步抑制中β尺度模式误差增长。     

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。     

1964-2013年大连地区暴雨气候特征及变化规律

利用1964—2013年大连地区6个气象站逐日降水资料,采用线性倾向估计、Mann-Kendall和 Yamamoto检验及最大熵谱分析等方法,对大连地区暴雨的气候特征及变化规律进行分析。结果表明：大连地区3—12月均可出现暴雨,72.7％的暴雨出现在7—8月,7月暴雨出现最多,8月上旬是暴雨出现最集中的时期。4—8月各月暴雨日数均呈上升趋势,且4月暴雨日数上升最明显,8月次之,至9月暴雨日数呈下降趋势。大连地区各站年平均暴雨日数为1.8—2.8 d,暴雨日数分布从大连西北内陆向东南沿海地区逐渐增多,暴雨日数大值中心在庄河（2.8 d）。各站年暴雨日数均呈上升趋势,大连北部普兰店、东部长海和西南部旅顺地区年暴雨日数呈显著上升趋势,其他地区年暴雨日数上升趋势较弱。近50 a来,大连地区暴雨初日有所提前,暴雨终日变化不明显。年暴雨日数、暴雨强度和暴雨贡献率均呈不显著的上升趋势,且均从2003年以来增加明显,均有2.0—3.0 a的周期振荡;此外,年暴雨日数、暴雨强度和暴雨贡献率分别存在准12.5 a、准5.0 a和准16.7 a的振荡周期,仅年暴雨贡献率在1977年和1978年发生显著突变。     

一次中尺度温度和湿度锋区对冰雹回波系统的影响

为了更好地监测预警冰雹和雷暴大风等强天气,使用常规天气图、TBB云图、自动气象站、雷达拼图、雷达PUP产品等资料,对2021年5月10日江西雷暴回波群冰雹天气过程,采用中尺度气象学和雷达气象学等方法进行分析,结果表明：雷暴回波群中超级单体产生大冰雹并伴随雷暴大风天气,没有出现短时强降水;超单往往造成较大冰雹,强单出现较小冰雹;樟树、丰城的对流云系发展成为中尺度对流系统MCS。湿度锋区达到≥40%/100 km和温度锋区达到≥10℃/100 km时,就能够触发产生对流运动而形成新的对流回波;当原有对流回波移到锋区附近时,回波会快速发展加强,强回波面积迅速扩大。风暴跟踪信息STI能较好地指示超级单体和强单体回波的移动方向和移动速度,多条STI指向一致时可信度更高。超单CR在65 dBZ以上,强回波面积较大,VIL在60 kg/m2,V0.5有正负速度对,RCS有冰雹回波特殊结构特征;VCS有正负速度切变;强单CR在60～65 dBZ之间,强回波面积较小,VIL在45～50 kg/m2之间,V0.5不一定有速度切变,RCS冰雹回波特殊结构特征不明显,VCS表现在负值区中出现大值区。     

2013年6月23日江淮地区梅雨锋暴雨的发展和维持机制

利用WRF模式对2013年6月23日江淮地区的梅雨锋暴雨过程进行了数值模拟,并利用模式输出的细网格资料进行诊断分析。结果表明：地面梅雨锋、高低空急流耦合、低层辐合高层辐散以及中层短波槽的配置有利于暴雨的发生发展;暴雨主要由两个中尺度对流系统的发展、维持、合并造成;低层辐合、高层辐散为暴雨提供了动力条件;高温高湿环境为暴雨提供水汽及热力条件。水汽及凝结潜热的诊断分析表明,高空槽的抽吸作用与潜热反馈的配合表现为两个方面,一是向中层输送水汽,使最大凝结发生在中层,加强低层的正涡度中心,二是向高层输送源源不断的热量,避免凝结潜热在中层堆积,有利于不稳定形势和上升运动的维持,从而影响中尺度对流系统的移动和发展。     

江淮锋面和华南暖区两次暴雨过程可预报性对比

以2008年6月9—10日江淮地区的锋面暴雨和2008年6月6—7日华南地区的暖区暴雨为例,采用模式试验的方法,研究了这2个不同地域不同类型的暴雨的模式可预报性的差异．控制试验的结果表明,2个地区的暴雨都可以用WRF模式得到较好的模拟再现．通过在控制试验的初始场上对温度场和风场添加高斯随机扰动误差构造敏感性集合成员,结果表明初始场的微小误差在24 h内使得华南暴雨与江淮暴雨的模拟结果都发生较大改变,但华南暴雨的误差增长快于江淮暴雨,导致华南暴雨模拟结果发生更大的改变．通过对集合离散度的分析表明,华南暴雨与江淮暴雨的离散度都随积分时间延长而不断增大,但华南暴雨的集合离散度增长更快,华南暴雨的集合离散度在模式各层上都远大于江淮暴雨．从误差增长和集合预报的角度讲,华南暴雨的模式可预报性比江淮暴雨的模式可预报性差     

安徽一次大范围暴雨和大风过程的成因分析

对2010年6月8日08时—9日08时发生在安徽麦收区的一次大范围暴雨和大风过程进行天气学分析,分析结果表明:在低层辐合、高层辐散的有利环流配置条件下,高压的阻挡、低空西南急流和低空东风急流是形成这次暴雨的最主要原因。高压阻挡使降雨维持的时间较长,两支低空急流不仅为暴雨区提供了充沛的水汽,而且两者之间的相互作用使得降雨进一步增强。通过对低空东风急流的作用做深入分析发现:低空东风急流的存在不仅使低空西南急流输送的水汽在其左侧累积,而且低空东风急流上的正涡度平流也迫使江淮气旋向麦收区方向缓慢移动,并使其不断发展,进一步加大了江淮气旋移动前方的气压梯度,使风力加大,东风急流进一步加强,形成正反馈机制。另外东风急流的动量下传又使得地面出现偏东大风。     

Relationship between radar reflectivity and the time scale of warm rain formation in a global cloud-resolving model

The connections between radar reflectivity and the time scale of warm rain formation are examined within a global cloud-resolving model. The parameterizations formulae of auto-conversion and accretion processes in the model reveal specific relationships between the time scale for auto-conversion and radar reflectivity of cloud water as well as between the time scale for accretion and radar reflectivity of rain water. The overall time scale for warm rain formation, determined by combined contributions from these processes, is found to relate with total radar reflectivity in the manner that varies with cloud-rain composition between auto-conversion and accretion limits. The global statistics from the model output reveals that the time scale is closely related with the total radar reflectivity, thus suggesting that the radar reflectivity is a gross measure of the warm rain time scale. The relationship developed is applied to both model-simulated and CloudSat-observed radar reflectivities to compare the time scales of warm rain formation between observation and the model. Comparison of the time scale so derived reveals significant differences between the model and CloudSat observations. These differences suggest that the simulated cloud-rain composition in the model is biased toward larger rain water contents and smaller content of cloud water compared to reality due to an accelerated cloud-to-rain water conversion in the model.     

天津局地暴雨特征及落区预报分析

利用常规观测资料分析2009-2011年天津地区33次局地暴雨天气过程的影响系统。对局地暴雨天气发生前的大气环境物理参数进行统计,对比不同影响系统下预报着眼点的差异。结果表明：天津局地暴雨主要发生在蒙古冷涡、东北冷涡、高空槽前以及高空槽后四种天气系统的影响下。蒙古冷涡系统下应以整层良好的水汽和涡旋系统东南象限深厚的辐合上升运动为着眼点;而东北冷涡系统下则需关注低层水汽条件充沛和中层强烈的辐合抬升;高空槽系统下在动力、水汽以及能量条件配合较为均衡;而槽后型系统影响下若发生局地暴雨,各种强对流参数特征则最为显著。在此基础上,通过典型局地暴雨过程对强降水落区进行诊断表明,天津构造加密探空由于充分考虑了近地面的温湿风特征,计算所得的可降水量、对流有效位能以及地面至3km高度的垂直风切变对局地暴雨落区具有良好的指示性。同时,个例研究也表明TJ-WRF对局地暴雨天气过程有较好的预报能力,综合应用模式物理量结果能较好地预报局地暴雨落区。