涡旋自组织现象在上海一次暴雨预报中的应用

根据涡旋自组织理论的研究成果,通过对天气背景以及卫星、雷达等资料的分析发现,在2008年8月25日早晨上海地区发生的一场雨强为百年未遇的强雷电和大暴雨天气过程中,确实存在着涡旋自组织现象。地面中低压的发展与中小尺度涡旋的组织、合并关系密切,而中低压的发展导致了剧烈而集中的降水发生,进而造成了上海地区的这场特大暴雨。此外,详细阐述了在业务预报中预报员如何应用涡旋自组织理论的相关成果来改进和提高暴雨预报的时效和准确度,显示该理论在业务应用中具有广阔前景。     

长江下游梅汛期中尺度涡旋特征分析

利用2006～2009 年日本再分析资料对长江下游地区梅汛期间(5～7 月)边界层内中尺度涡旋进行普查,并分类统计分析了边界层内中尺度涡旋与暴雨、低空急流的关系。研究结果表明:每年的5～7 月该地区经常在对流层低层或(和)边界层内出现中尺度扰动涡旋,根据中尺度涡旋最初生成的高度不同,可划分为边界层中尺度涡旋、对流层低层中尺度涡旋和对流层低层—边界层中尺度涡旋三类。边界层中尺度涡旋中与暴雨有密切关系的中尺度涡旋称为边界层中尺度扰动涡旋(PMDV),根据涡旋前或后6 小时累积雨量,可以进一步将其分成两类:第一类是暴雨的直接制造者中尺度对流系统(MCS)先于边界层中尺度扰动涡旋发生(MCS-PMDV);第二类是边界层中尺度涡旋产生后,激发了中尺度对流,造成了暴雨过程(PMDV-MCS)。PMDV-MCS 类涡旋暴雨的特点是在对流层低层850 hPa 是一条切变线,其南侧有一支西南低空急流,边界层925 hPa 则是一个闭合的涡旋,暴雨区主要落在涡旋的东北面和东南面。     

2003年6月30日梅雨锋大暴雨β和γ中尺度结构的双多普勒雷达反演

2003年6月下旬至7月上旬,淮河流域出现了持续强暴雨,文中使用双多普勒雷达三维风场反演技术(MUSCAT)对6月29～30日合肥和马鞍山多普勒雷达探测到的暴雨资料进行了三维风场反演,对暴雨系统的中尺度三维动力结构进行了研究。此次梅雨锋暴雨是由β中尺度辐合带和嵌在辐合带上的γ中尺度涡旋共同作用引起的,辐合带上的波动活动对降水具有重要的触发和维持作用。在强降水时段的前期,无为附近中低层的γ中尺度涡旋在东—西走向的中尺度辐合带上自西向东移动,γ涡旋的移动与主雨区的移动基本同步,γ中尺度波动是该时段暴雨的重要动力因素;与此同时,在雨带的北区,γ中尺度涡旋活动比较频繁,但基本上是局地生消;在后期,西南暖湿气流和西风辐合,形成雨带上空的β中尺度辐合带,辐合带随着降水的减弱而减弱;最后,给出了此次暴雨的三维动力结构。     

西北区域几次暴雨过程中的自组织现象

通过涡旋自组织动力学方法对西北地区几次暴雨过程进行了分析,得到了一些暴雨过程中降水云团自组织预报的判据和指标：（1）产生暴雨的云团发展演变大都经历了由无组织到有组织、由不规则云形到有规则云形的过程;（2）造成甘肃暴雨过程的降水云团一般由2～4个范围在35km×35km左右的小云团合并而成,合并过程一般为两两合并,范围在...     

一次热带系统北上引发华南大暴雨的诊断分析和数值研究

2006年5月21—22日,南海北部洋面上一强的气旋性风速扰动快速北上,在广东西南部发展成一中尺度涡旋后,它与南下的中纬度切变线结合,期间出现了3次强的中尺度对流系统活动,造成了广东沿海大暴雨甚至特大暴雨。利用1°×1°NCEP再分析资料和WRF中尺度模式对该过程进行了数值模拟、位涡反演和敏感性试验,并结合常规观测资料、卫星云图和中尺度模式输出结果等资料对这次暴雨过程进行了初步分析。结果发现:暴雨发生在高温高湿、抬升凝结高度低以及对流不稳定的有利环境中。暴雨高温高湿条件的形成与南海北部热带洋面上气旋性风速扰动向北推进时强偏南气流对水汽的输送密切相关。中尺度涡旋形成之后,在东移南压的北支槽前西南气流的引导下,中尺度涡旋向偏北方向移动,造成广东境内大部分地区出现了暴雨,中尺度涡旋为对流的触发以及暴雨的产生提供了一定的抬升条件。中尺度涡旋活动期间,广东境内云雾山中尺度地形一定程度上增强了暴雨,但它对暴雨的作用随其上空盛行气流的方向变化而变化,云雾山地形相对于暴雨中尺度系统的位置不同其作用也不相同。珠江三角洲喇叭口地形一定程度上决定了强暴雨的落区。南海洋面对华南暴雨区水汽的近距离输送是大暴雨形成的主要原因之一。     

一次台风引发的远距离暴雨诊断分析

台风对远距离暴雨的作用形式复杂,容易出现极端降水,量级和落区的预报难度大。2014年8月8日江苏东部到浙江北部出现暴雨,通过研究数值预报形势场、再分析场和各类实况资料,发现暴雨的产生与远在1300km外的西太平洋上的台风"夏浪"有关。江苏东部暴雨主要由中尺度涡旋造成,台风通过北侧偏东气流向暴雨区输送暖湿空气,有利于暴雨的形成与维持;浙江北部暴雨是中尺度涡旋与台风环流结合的产物,台风北上过程中,中心与中尺度涡旋逐渐靠近,台风外围环流对涡旋产生牵引,流场形势发生改变,引导弱冷空气在浙北近海附近与暖空气交汇辐合抬升引发暴雨,不稳定能量剧烈释放产生的中γ尺度气旋造成了极端强降水。     

台风韦森特对季风水汽流的“转运”效应及其对北京“7·21”暴雨的影响

2012年7月21日北京地区遭受了61年以来最大的暴雨,造成了大量的人员伤亡与巨大的财产损失。资料综合分析表明台风韦森特在暴雨发生过程中的水汽输送起到“枢纽”的作用,夏季季风通过台风韦森特在副高的影响下将水汽“转运”至暴雨区。为了验证北京异常暴雨过程中台风韦森特的“转运”效应,利用中尺度数值模式WRF对暴雨过程进行数值模拟,结果表明模式能够较好的模拟出此次降水过程的强度、落区,且暴雨发生过程中的水汽输送亦能够较好的再现。通过设计剔除台风的敏感性试验发现,剔除台风韦森特之后降水强度仅为控制试验的50%。进一步分析表明低纬季风水汽气流通过处于东南沿海的台风韦森特向暴雨区域输送水汽,在此过程中西南气流直接向北京区域的水汽输送减少,而西南气流向台风的水汽输送增加,台风与东侧副热带高压之间的偏南气流向暴雨区的水汽输送明显增强,从而印证了上述西南季风气流—台风涡旋—暴雨环流三个系统之间水汽的“转运”效应。以上结果表明远距离暴雨的发生是一个复杂的过程,不仅反映了中低纬度系统的相互作用,而且揭示出夏季季风水汽流对台风涡旋的水汽输送持续供应也可能是台风远距离异常暴雨发生的关键因素之一。     

重庆"7.21"暴雨天气过程的初步诊断分析

利用1°×1°每6小时一次的NCEP再分析格点资料和自动站资料分析了2008年7月21～23日发生在重庆地区的暴雨.结果表明高原槽和西南低涡是此次暴雨过程的主要影响天气系统,850hPa水汽主要来自南海和孟加拉湾,而700hPa上的水汽则主要来自孟加拉湾.在低涡的发展演变过程中,中层一直伴有涡旋的存在.然而中层涡旋发展演变过程与西南低涡明显不同.中层涡旋的发展不像低层西南低涡那样单边持续地增长或衰减,中层涡旋的正涡度值呈现明显的增长-衰减-再增长的演变特征,其最大值增长时段和低层低涡的也并不一致.对湿位涡的分析表明,在暴雨发生前,低层水汽和不稳定能量不断累积,为这场暴雨的发生提供了必要条件,这可能是暴雨爆发的触发条件之一.     

梅雨期3类不同形成机制的暴雨

通过对1998—2007年观测资料的分析,根据影响梅雨期暴雨发生、发展机制的不同,将梅雨期暴雨分为外强迫型、自组织型和非组织化局地型3种类型。外强迫型主要包括冷槽推进型、西南涡移出型和北槽南涡型,该类型暴雨主要是由大尺度环流的动力强迫抬升和冷空气侵入形成的不稳定层结共同作用而产生;在3类外强迫型中,高低空急流相互作用和冷槽的影响形式有很大不同。在自组织型中,暴雨对流系统具有较长生命周期,并以合并增长、上下游发展和新生中尺度涡旋等形式而传播、发展,是在切变线、水汽辐合带和低空急流等弱环境强迫下形成的一类暴雨。在非组织化局地型中,主要有山区午后强对流和副热带高压边缘对流不稳定两种形式,局地对流不稳定是暴雨产生的主要原因。不同的形成机制,导致出现了不同类型的梅雨期暴雨,相应地这些不同类型的梅雨期暴雨具有不同的预报难度。     

梅雨锋活跃模式与暴雨云团演变

利用适时红外增强卫星云图和环境物理量场资料．对“91.7”湖北强降水过程进行分析。综述了典型的梅雨锋活跃概念模式；概述暴雨云团的活动特征和涡旋云团、锋面云团演变的概念模式．