赤道地区一次中β尺度对流云团的观测分析

应用MTSAT红外云图、NCEP再分析资料、船载微波辐射计和自动气象站资料对2014年12月22日发生在赤道中太平洋地区的一次中β尺度对流云团降水过程进行研究,揭示了热带对流云团的垂直结构及演变特征。分析表明:(1)中β尺度对流云团的生成和发展与低层切变线有直接关系,云团发展过程呈现尺度小、发展快、移动快的特点。(2)该对流云团向西倾斜的不对称结构造成了降水在东西向的不均匀分布。(3)云团中心与强降水区相互对应,并伴有瞬时大风、低能见度现象。云团中心附近呈现低层存在逆温层、高层多个"冷团"的现象,与中纬度对流降水"中间暖、两头冷"的特点迥然不同。     

一次引发强降水的热带低压对流云团的多尺度特征分析

利用每10分种一次地面自动站常规观测资料，以及每5分钟一次多普勒天气雷达和每小时一次卫星等非常规资料，对一次造成上海地区特大暴雨的热带低压对流云团的多尺度特征进行分析，取得主要结果：（1） 本次暴雨过程由三次强降水造成，每次强降水都由?和?中尺度雨团构成，表明引发强降水的热带低压对流云团内部的多尺度特征；（2） 热带低压对流云团在上海地区的维持和加强是由其移动方向右后侧的?和?中尺度对流单体不断新生、发展和合并的结果，这一过程对应于雷达强回波带的新生、发展和合并现象；（3） 自动站风场分析出中尺度辐合线的位置和强度与中尺度雨团的落区和强度对应，雷达基本反射率和径向风资料进一步证实了气流辐合区是对流单体生成的区域。     

一次中—β尺度对流云团发生,发展的分析

本文采用增加显示红外云图、一小时雨量和一些主要物理量的诊断分析及带通滤波等方法,讨论暴雨过程中的中-β尺度对流云团演变及中尺度扰动等特征。     

基于卫星和雷达资料的对流云团识别跟踪

强对流天气是福建汛期最主要的气象灾害之一,利用我国自主研制的风云系列气象卫星资料,结合天气雷达和自动站雨量资料,采用多阈值法、面积重叠法、统计法对福建省对流云团的识别、跟踪、未来3h短时降水预报等方法进行研究,在此基础上建立福建省对流云团卫星遥感监测预报业务软件系统。根据2015年5—9月福建省4次典型对流天气过程的业务试运行,结果表明该业务软件系统能准确识别跟踪对流云团的发生发展,对流云团移动过程的降水落区与地面气象观测的实际降水分布一致,对流云团最大降水量的预报准确率为61%,空报率为33%,漏报率为6%。研究成果对对流云团的监测和预报有较好的指导作用。     

2004年7月18～21日暴雨过程的中尺度对流云团特征

分析2004年7月18-21日广西暴雨过程中尺度对流云团发展的大尺度动力、热力背景和卫星云图的TBB特征。结果表明：低涡切变是强降水的重要天气系统，西风带的冷空气加入对中尺度云团的发展至关重要，它有利于形成强降水天气发生的斜压不稳定区；暴雨强度与中尺度云团的最冷云区亮温和面积密切相关，强降水出现在对流云团的发展阶段，云团下风方和≤-70℃的冷云覆盖区与暴雨落区有较好的对应关系。     

中国及周边海域对流云团的水平和垂直尺度

利用2007年1月-2010年12月CloudSat-CALIPSO二级云产品2B-CLDCLASS-LIDAR,统计中国及其周边海域对流云的发生频率,根据对流云发生频率的分布特征将中国及周边海域划分为青藏高原（TP）、东部陆地（EC）、南部海域（SO）和西北太平洋（WP）4个子区域,并研究了4个子区域积云团和深对流云团的水平尺度和垂直尺度。统计结果表明,海洋积云团的水平尺度约为2 km,陆地积云团的水平尺度约为1 km,海洋下垫面热力性质均匀,积云团尺度更大;陆地下垫面非均匀性强,积云团分布更为零散。深对流云团的水平尺度为10-50 km,东部陆地最大,约为45 km,西北太平洋最小,约为30 km。陆地深对流云团水平尺度较海洋上大,且多尺度特征显著,应该与深对流云发生的复杂天气背景有关。积云团的垂直尺度范围为0.24-2 km,4个区域无明显差异。垂直尺度海洋深对流云团大于陆地云团,其中在南部海域地区最大,约为15 km,青藏高原最小,约为10 km。与陆地云团相比,海洋深对流云团表现为水平尺度更小、垂直尺度更大的中尺度对流体特征。      

低涡过程对流云和降水结构特征及其环境条件分析

利用遥感及加密观测资料详细分析了2005年6月25～26日一次低涡过程对流云和降水的结构特征,并利用NCEP再分析资料以及实况风场资料分析了其形成的有利条件。分析表明：此次低涡过程中出现的中尺度对流云团（MCC）经历了十几小时的发展演变,云顶亮温低达-90℃,导致了局地暴雨出现,对流云和降水的分布有很好的对应但同时具有显著的时空分布不均匀性。对流云内部高空存在冰晶的大值区,云水含量也比周围环境丰富,冰晶下落过程中通过碰粘其它冰晶、碰冻云水导致了云内的可降水增多,播撒-供应机制起主要作用。而对流降水的“双峰“廓线结构表明暖雨过程非常强。此次过程有形成强对流非常有利的环境：强西南低空急流水汽输送和水汽辐合与高空偏西风急流的相互作用为对流云团和强降水的形成提供水汽和不稳定条件;低层不稳定区域上强垂直上升运动则提供了不可缺少的动力条件;中尺度辐合系统的形成是此次强对流产生的直接原因。     

一次大暴雨过程的中-β尺度对流云团分析

通过对2005年7月18日到19日发生于四川盆地北部的大暴雨过程中的两个中-β尺度对流云团的分析,探讨了中-β尺度对流云团产生强降水的条件,研究其变化规律,从而为暴雨预报提供一定的物理依据。     

对流云团与低空急流耦合相互作用研究--云团再生和维持的一种机制

依据低空急流附近风场分布的非均匀特征, 结合对流云团边缘附近呈现的强烈垂直速度梯度分布, 利用动力学诊断分析, 研究了急流低层强烈垂直风切变与对流云团后部强烈垂直速度梯度耦合相互作用产生的对流自激励过程, 揭示了低空急流附近新对流和强降水在云团后部发生、发展的可能机制.     

对流云团资料在局地暴雨数值模拟预报中的应用

使用ＰＳＵ／ＮＣＡＲ中尺度数值模式,对两次暴雨实例进行了数值模拟试验。结果表明：相对应用地面及高空常规资料作为初始场的控制试验而言,就用实时卫星对流云团资料增强局部湿度场的敏感性试验,可使暴雨及邻近地区对流层中低层气流辐合上升运动增强,     

广西前汛期冷锋云系中尺度对流云团卫星云图特征分析

通过对1994～2002年间9次由冷锋云系中尺度对流云团分析,发现广西前汛期冷锋云系中尺度对流云团的源地主要是黔西南和黔中;移动方向是东或东南;当环境云场强度指数≥28有利对流云团的发展,≤26时不利对流云团的发展;初步研究了中尺度对流云团生命史不同阶段的卫星云图形态特征,给出了中尺度对流云团降水的时空分布特征。     

对流云盐粉催化的数值模拟研究

利用三维对流云盐粉催化模式对一次对流云降水进行了盐粉催化模拟试验。模式中考虑了盐粉与云雨滴和冰相粒子间的相互作用。模拟结果显示,当采用20μm粒径的盐粉进行单次催化时,催化效果较好,地面总雨量可增加20%,催化次数的增多会导致降水的减少。霰融化成雨是雨滴增长的主要机制,霰碰并过冷云水是霰增长的主要机制,催化后霰融化成雨和霰碰并过冷云水的速率均有提高。催化会引起水成物云滴、冰晶、霰和雨滴的比质量变化。霰和云滴的粒径也在催化后出现了明显的增大。催化后短时间内动力过程出现了变化。     

强对流降水云团的云图特征分析

对1992～1994年夏季四川、湖北、河南3省333个地面雨量站2万多个雨量观测数据以及与之相应的4千余幅GMS-4红外数字云图资料的分析结果表明,云顶温度、温度梯度、云团的膨胀、穿透性云顶的存在、云体相对于云团中心的偏离量与云的降水强度有着明显的对应关系。在不同的地区,这种对应关系有所不同。     

“96.8”特大暴雨的中尺度对流云团特征

１９９６年８月３－５日河北省的西南部地区出现了特大暴雨过程。此次特大暴雨，主要是８６０８号台风登陆后减弱为低气压西北上，副热带高压加强西进，低层从东北部有弱冷空气扩散南下，在暴雨区域形成湿斜压锋区，触发不稳定能量释放，致使台我低压北方形成３个中尺度对流云团所致。     

黄河上游地区强对流云特征的模拟分析

利用中国科学院大气物理研究所发展的完全弹性三维积云模式,对相似天气背景下黄河上游及渭北地区的强对流云的宏微观特征进行了数值模拟对比研究,并与相应的雷达回波及地面观测资料做了比较分析.模拟结果表明,模式对黄河上游玛曲和渭北地区旬邑的强对流云结构和降水均有很好的模拟能力.与旬邑相比,玛曲零度层低,云底温度低、比湿小,为冷云过程.云中雨水含水量极低,冰晶出现早,维持时间长.云中上升气流弱,对流云发展浅薄.地面降雨量相对较小,固态降水所占比例大,霰为主.霰胚对冰晶的碰并增长是地面软雹的主要来源.旬邑冰雹主要来源是霰,但冻滴也占了一定比例.霰融化是玛曲雨水的最重要来源.而冻滴融化对旬邑雨水的贡献最大.     

9608台风外围对流云团造成闽南暴雨成因分析

分析表明：当９６０８叶风在福建登陆并行西北行之后，台风东侧东南风和西南风中强并在闽南地区形成暖湿切变，台风西侧的下沉偏北气流加强了闽南地区的湿斜压锋区，提供了中尺度对流云团发生发展的有利条件；台风低压西北方干舌卷入并向南扩展、地面中小尺度国界事系统、地面中尺度能量锋区以及闽南特殊的地形作用均加强了对流云团的发展。     

用云和辐射传输模式研究对流性降水云微物理及辐射特性

利用中国气象科学研究院的三维对流云模式模拟了 1 998年发生在我国武汉地区的特大暴雨过程中的对流云。在模拟云的成熟阶段 ,模拟结果和地面最大降水量实况及热带测雨卫星TRMM (TropicalRainfallMeasureMission)的降水雷达PR(Pre cipitationRadar)的零度层高度和降水粒子达到的高度较接近。将该云物理模式的输出结果输入到Liu的三维辐射模式的输入场 ,模拟了以TRMM的微波成像仪TMI(TRMMMicrowaveImager)的扫描角为入射角 ,频率为 85 5GHz和 37 0GHz的星载微波辐射仪接受到的亮温 ,模拟的结果表明云中各微物理量的分布对上行微波辐射的影响较大。     

大气冰核浓度对对流云降水过程影响的数值模拟

在已有的三维对流云模式的基础上新植入了同质冻结和异质核化方案,结合一次山地雷暴个例,通过敏感性试验来探讨大气冰核浓度对对流云微物理过程和降水的影响。模拟结果表明:①冰核浓度的改变会对对流云的动力场及各水成物粒子产生明显作用。增加冰核浓度,冰相粒子的数浓度随之增加;同时,凝华过程中释放大量潜热导致云中上升气流增强。由于水汽含量一定,各水成物粒子"争夺"水汽,使得云滴、冰晶和霰的增长均受到抑制,难以成为较大尺寸的降水粒子。②冰核浓度的增加,"贝吉龙效应"导致云滴的尺度减小,削弱了云-雨转化过程。雨滴、云滴混合比的减小抑制了雨滴对云滴的收集。同时,小尺度的霰粒子削弱了霰融化为雨滴的物理过程,最终导致地面累积降雨量降低。     

西南低涡对流云团及其降水的一些特征

基于FY-2C静止卫星红外和水汽通道资料,简单分析了发生在四川盆地的西南低涡暴雨云团生消过程,给出了一些有意义的云团生命特征。同时,结合相应的地面自动站降水资料,详细分析了卫星红外和水汽通道云顶亮温与对流云团降水之间的关系特征,结果表明:对于一完整对流降水过程,1小时内最低水汽亮温和水汽亮温增量能很好地描述地面1小时累计降水特征。然而,用静止卫星红外或水汽通道亮温来表征的云团降水特征是非常复杂的。尽管具有相同的最低云顶红外或水汽亮温,但对不同的对流过程其总体降水量级趋势不一样。而且,对于同一对流过程的不同发展阶段,即使出现云顶红外或水汽亮温一样,但其地面降水特征也是不一致的。甚至是对于同一时刻具有相同最低红外或最低水汽亮温特征的云,其降水落区与量级都不尽相同。正是这些复杂的降水特征,使得西南低涡对流云团的降水估算具有很大的难度。      

山西中部一次积层混合云降水微物理特征研究

基于2011年5月9日山西中部地区一次积层混合云降水的机载探测和地面雨滴谱观测资料,分析了空中云系微物理参量的垂直分布、冰晶形态及演变和地面降水的微物理特征。结果表明：此次积层混合云为冷云结构,垂直分布不均匀,云中过冷水较为丰沛,对流泡的存在造成云内不同区域云水含量不均匀。云滴的凝华增长导致5.3 km处大云粒子和降水粒子数浓度明显增加。小云粒子谱分布以单峰型为主,峰值直径主要位于5～6 μm或9～10 μm,大云粒子谱分布呈多峰型,不同高度处变化较大。此次降水观测到的冰晶形态包括板状、针柱状、柱帽状、辐枝状和不规则形状,4.9 km处受聚合和淞附过程的共同影响,辐枝状和针柱状冰晶增多,在4.1 km处融化层附近淞附状冰晶明显增加。地面降水受到雨滴谱仪布设位置的影响,其微物理结构主要呈现为层状云降水的特征。