鲁东南地区“2004．07”大暴雨中尺度分析与数值模拟

对2004年7月16、17日出现在临沂市的大暴雨过程的进行中尺度分析，应用MM5v3．6非静力中尺度模式，用美国NCEP再分析资料作初始场，采用双向三重嵌套模式，进行高分辨的数值模拟。分析揭示了这次大暴雨的天气尺度背景和中尺度系统的发生和发展的结构及演变，结果表明：高低空急流的有利配合为暴雨过程提供环境条件，大暴雨出现在高空西风急流轴线出口区与低空西南风急流轴向出口区北侧之间；数值模拟看出：在强降水产生时，雨区上空存在较强的中-β尺度系统，该系统有强而窄的垂直上升运动、上下垂直的辐散辐合结构，强烈的对流不稳定，在对流层低层还存在对称性不稳定。低空急流提供充沛的水汽，并通过强而窄的上升运动向高层输送。     

中β尺度系统造成的大暴雨过程数值模拟与诊断分析

利用T106资料和MM5V3．5中尺度非静力模式对2002年6月8—9日发生在陕西和四川东北部的一次突发大暴雨过程进行了数值模拟与诊断分析。模拟结果表明：在有利的大尺度环流形势下，中α尺度切变激发的中β尺度系统是本次暴雨的直接引导系统。进一步诊断分析揭示了中β尺度系统的动力场和热力场之间具有一种强耦舍机制：中β尺度系统是在低空急流带上发展起来的，垂直上升运动与近饱和湿空气柱及涡散柱互耦，低空对流不稳定层结的发展触发了强烈的垂直上升运动。模拟结果表明模式能很好地模拟中尺度对流系统的整个发展过程和降水雨带，细网格模拟的降水量与实况比较接近，分析结果可为中尺度暴雨预报提供参考依据．     

辽东半岛大暴雨的雷达回波及数值模拟分析

利用常规资料、多普勒雷达回波资料和数值模拟结果对2004年8月3日辽东半岛大暴雨进行了中尺度分析，并应用湿位涡理论对此次过程进行了诊断。结果表明：产生本次大暴雨的中尺度系统是低空急流、切变线和中尺度低压。雷达观测的中7尺度回波、带中带回波、中尺度气旋、低空急流和弓状回波均产生了对流性强降水。数值模拟结果分析表明：低空急流及高低空急流两次不同方式的耦合形成的强烈上升运动对大暴雨有重要贡献。等熵面由水平变为陡立且密集导致湿斜压涡度的激烈增长，促使降水增幅。低层强对流不稳定和斜压不稳定为这次大暴雨的发生提供了条件。     

低涡与急流对"04.9"川东暴雨影响的分析与数值模拟

2004年9月3日～5日川东出现了大范围的强暴雨过程,本文分析了这次暴雨过程的云图特征和环流形势,并利用MM5中尺度数值模式对本次暴雨进行了二重嵌套模拟,分析及模拟结果表明,本次降水过程与中尺度云团、高低空急流和对流层中低层涡旋活动密切相关,同时还与副热带高压活动和“桑达”台风活动相关。盆地涡出现在低空急流的左侧,而川东强降水发生在高空急流的南面、低涡东南侧与西南低空急流大风出口区之问。盆地正涡度维持有利于盆地上空垂直上升运动的发展和维持,对暴雨的发生提供了动力条件。垂直上升运动是高低空急流和盆地涡联系的纽带,也是盆地涡动力驱动的结果。分析结果还表明,西南低空急流在暴雨出现前建立,暴雨和盆地涡同时出现,而暴雨、低空急流和盆地涡几乎同时减弱。高空急流在过程前和过程中是逐步加大,当高空急流出现剧减时,预示暴雨即将结束。     

江苏一次大暴雨高低空急流的数值研究

本文运用我国新一代中尺度数值模式(GRAPES)对2004年6月23—25日长江中下游地区大暴雨过程进行了数值模拟研究,数值模拟和诊断分析结果表明,暴雨的落区和强度与高低空急流的位置及强度密切相关,低空急流位置北(南)移,垂直上升运动中心的位置也随之北(南)移,对应暴雨的落区也随之移动,暴雨中心强度与垂直上升运动的强度变化趋势一致,上升运动中心强,对应暴雨中心的雨量大。因此,改变高低空急流位置及强度,实际上是改变高空辐散和低空辐合区的位置及强度,改变了高低空急流耦合的位置,主要是影响了垂直上升运动的位置和强度,进而影响了暴雨的落区和强度。高低空急流耦合及上升运动加强,是暴雨发生和雨量增幅的一种重要物理机制。     

一次特大暴雨形成中天气尺度和次天气尺度系统的作用

采用中尺度数值模式MM5V2对1998年6月下旬发生在长江流域持续的暴雨过程进行分析研究。通过尺度分离与数值模拟对比试验，着重分析了暴雨过程中天气尺度与次天气尺度各物理量场的结构特征，提出本次暴雨过程形成的物理机制:天气尺度流场与水汽场为降水提供持续的远距离水汽输送通道，次天气尺度流场形成稳定的经向强辐合，为水汽的抬升与凝结提供动力条件；在有利的高、低空急流的配置下，暴雨区落在高空急流轴以南、低空急流轴以北；次天气尺度温度场下暖上冷的热力不稳定层结促进了热力不稳定的发展，促使暴雨增幅；特大暴雨发生地区上空的次天气尺度湿度的高值中心，有利于湿空气在上升运动中释放潜热，形成暴雨的反馈机制。数值试验分离模式初始场不同尺度系统信息，揭示了不同尺度系统在暴雨发生过程中的动力作用，没有中尺度系统的配合，仅有天气尺度系统信息，或只有次天气尺度系统信息，没有大尺度系统的配合，暴雨的强度及范围都将有所消减。分析及数值试验结果表明大暴雨是在天气尺度和次天气尺度系统的共同作用下才得以产生和维持的。     

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。     

贵州一次大暴雨过程的中尺度数值模拟与诊断分析

利用三重嵌套的非静力中尺度数值模式MM5V3.5,对2005年5月31日至6月1日贵州省发生的一次大暴雨天气过程进行数值模拟,并利用模拟结果对该过程进行诊断分析。结果表明:模式较好地模拟这次大暴雨过程,并对与暴雨过程相关的中尺度系统的发生发展做出了较成功的模拟,此次过程中,西南涡是造成大暴雨的主要影响系统。对中尺度系统的模拟表明:强降水与强上升运动区及正涡度区有很好的对应关系,低层辐合、高层辐散、西南低空急流、垂直运动增强等是此次暴雨维持和发展的重要机制之一。强降水与水汽辐合的大值密切相关,降水的强弱与辐合的强弱变化一致。     

2006年7月3日豫北区域性大暴雨数值模拟与诊断分析

利用1°×1°NCEP再分析资料和WRF中尺度数值模式对2006年7月3日豫北区域性大暴雨过程进行了数值模拟,并结合常规观测资料和中尺度模式输出结果对这次大暴雨过程进行了初步分析.结果表明:这次过程是在西风槽与副热带高压共同影响的天气形势下,由中低层切变线、地面倒槽等影响系统共同作用的结果;大暴雨发生在高温、高湿、强不稳定的有利环境中;副高边缘西南急流将海上充沛的水汽输送到豫北地区并在此汇集,造成豫北上空强降水期间稳定维持深厚的湿层;同一地区高低层出现的正负涡度柱、散度柱耦合结构和剧烈的上升运动,导致不稳定能量快速释放,产生大暴雨;垂直螺旋度的分布和强度变化对暴雨落区和强度变化有很好的指示性.     

济南市"7·18"大暴雨成因的中尺度分析

利用常规观测资料、地面加密资料、卫星云图资料和雷达资料,对造成济南市"7·18"大暴雨过程的中尺度系统演变情况进行了分析。结果表明,高、低空急流耦合区内中尺度辐合线的形成和维持是造成此次大暴雨的直接原因;济南处于200hPa高空急流出口区的右侧、低空急流出口区的左侧位置正是暴雨、大暴雨产生的关键部位;在减弱的云团右后方不断有新的云团生成,从中-γ尺度发展到中-β尺度,水汽条件充足时发展成中-α尺度,是造成此次大暴雨的主要原因;大暴雨中心与云顶亮温TBB的最低值中心及强度有密切关系;在有利的大尺度背景条件下,带状回波移动的前方不断有新单体生成汇合到主体,使回波增强,降雨增幅,是造成强降水的原因之一。     

北极海冰“强信号”影响域

冰冻圈作为下垫面的一个重要组成部分 ,与大气处于不断的相互作用过程中。文中主要研究了北极海冰与中国华北地区降水的关系。研究结果揭示了中国区域与北半球季尺度气候变异前期北极海冰“强信号”现象。探讨了中国华北地区旱涝前期北极海冰特征 ,比较了华北旱涝前期北极海冰相关区域特征分布 ,并揭示出北极海冰“强信号”区与中国区域夏季降水的相关分布 ,分析了北极海冰“强信号”区对华北地区夏季旱涝影响的动力结构特征。     

"93.5"黑风暴的对称不稳定诊断分析

利用一次较好地模拟了“９３．５”黑风暴的ＭＭ４中尺度模式三个时次的输出资料,应用线性和非线性对称不稳定的判据对这次强沙尘暴天气过程进行诊断分析。结果表明,线性理论判据中的湿对称不稳定为这次过程的一种可能机制。非线性理论的分析结果表明,这次飑线过程不但与条件对称不稳定和尖点突变有关,且其移速较线性理论更符合实际过程。     

"龙王"(LONGWANG)台风过程湿位涡的诊断分析

本文应用MM5V3中尺度数值模式对0519号台风“龙王”过程进行了数值模拟,利用模拟结果计算了台风过程湿位涡(Moist Potential Vorticity,MPV)的演变,从湿位涡的角度研究了台风过程大暴雨的产生机制。结果表明:倾斜涡度发展是“龙王”台风在福建沿海产生大暴雨的重要机制之一,湿位涡能够对暴雨落区的预报有较强的指示性作用,暴雨产生在θse线陡立的对流层中低层MPV1等值线密集带中零线附近,对流层中高层的MPV2负值区可以作为暖湿气流或涡旋活动的示踪;另外,对流层中高层中高纬度冷空气扩散南下与台风的东南暖湿空气在福建沿海交汇,加剧了气旋性涡度发展,对暴雨的发生发展也有巨大的作用。     

台风"碧利斯"影响庐山降水的探测资料分析

通过分析台风“碧利斯“影响江西期间的自动气象站资料和雷达回波特征,探讨了造成庐山过程强降水较周围雨量明显偏多的原因.研究结果发现,“碧利斯“过境时,雷达回波强度在庐山会有加强的现象,径向速度场表现为有风向和风速的切变存在;零等速度线的走向变化和降水的变化有关,且零等速度线的变化往往先于降水的变化,能预示降水的变化趋势.除“碧利斯“本身携带的大量水汽外,庐山迎风坡的地形抬升作用,以及鄱阳湖水域充沛的水汽供应,是造成这种现象的根源;中小尺度辐合在庐山较长时间的维持,是造成庐山降水普遍大于周边地区的根本原因.     

THE DIAGNOSTIC ANALYSIS OF THE TRACK AND PRECIPITATION OF TYPHOON "RANANIM" AFTER LANDFALL

1 INTRODUCTION Over the past few years, landfall and track,intensity, sustaining mechanisms of tropical cyclones(hereafter TCs) and associated weather changes have become heated topics of research. From the viewpoints of energy transformation, moisture transfer, midlatitude baroclinic frontal zones and ambient wind fields, Chen et al.[1]Le et al.[2] and Zeng et al.[3] studied the sustaining mechanism of TCs that have made landfall.     

MM5模式水平扩散项的改进及其对陕西“8.28”暴雨模拟的影响

在数值预报发展的过程中,我们通常把水平扩散项当作滤波器用来光滑或是过滤掉模式积分过程中所产生的毫无天气意义的并会引起非线性计算不稳定的所谓计算噪音或“超短波”,从而达到阻尼虚假短波以及抑制非线性计算不稳定的目的,但这仅仅只是从计算数学或计算物理的角度来考虑,并不能真正反映扩散的物理本质。本文尝试运用热力学第二定律的思想对MM5模式中的水平扩散项进行改造,以便更好地消除原模式中的扩散项所导致的Gibbs振荡现象。通过对陕西2003年8月28日暴雨的数值模拟表明,改进后的MM5模式的输出量（如相对湿度、温度、速度）的相关系数以及均方根误差均有明显的改进。     

“云娜”台风登陆后的路径和降水的诊断分析

利用1°×1°的NCEP全球再分析资料和实时高空、地面加密探测等资料,综合分析了环流背景、冷空气活动和下垫面对"云娜"台风登陆后的路径和降水变化的影响,并对"云娜"登陆后的物理量特征进行了诊断分析.结果表明(1) 台风路径在登陆时发生西折的主要原因是由于在500 hPa副高调整为带状分布,台风北侧的东风气流明显加强,而且台风北侧最大东风风速与南侧的最大西风风速之差陡增;(2) 冷空气的入侵是"云娜"登陆后的台风低压在其路径折向西南的主要原因,表现为850 hPa台风西侧的北风加大,东侧的最大南风分量和西侧的最大北风分量的绝对值差变为负值;此外,冷空气在前期还有利于台风低压的维持,后期则使台风低压填塞;(3) "云娜"在进入鄱阳湖地区后其垂直运动、散度、水汽通量散度等各物理量场均表现出有利于降水加大的特征,这与下垫面的热量和水汽交换作用密切相关.     

"050810"苏中局部特大暴雨多普勒天气雷达资料分析

本文分析 2005-08-10 苏中地区出现局部特大暴雨期间的南通多普勒天气雷达资料,结合天气形势和数值预报产品,给出相似时段、相似天气条件下利用多普勒天气雷达 6 min 图像资料,做好突发性、灾害性天气临近预报服务的注意点.     

“98.7”特大暴雨中尺度系统发展的热量和水汽收支诊断

1998年7月20~23日 (“98.7”) 发生在鄂东和鄂西南地区的特大暴雨过程, 不仅与700 hPa上低涡切变线的生成和持续发展密切相关, 而且与沿低涡切变线相继生成和强烈发展的MαCS与MβCS直接关联。利用非静力模式MM5.V2.12成功模拟提供的高分辨输出资料对这次特大暴雨中尺度系统发展的热量和水汽收支进行了诊断。结果发现:当有强对流发生并伴有强降水时, 就会有强的视热源Q₁和视水汽汇Q₂出现, 而强的Q₁与Q₂和强降水区基本是对应的; Q₁随高度增高而增大, 最大加热位面基本上都在486.1 hPa (σ=0.54) 附近; 在对流层深厚的中空加热层是积云对流活跃和强暴雨持续发生、发展的一种重要热力机制; 在对流层上半部的相对冷层为暴雨区上空积云对流提供了极为有利的热力不稳定条件, 积云对流在中、低空的凝结潜热不仅加热对流层中层大气, 而且向高层输送, 加热高层的环境大气; 在暴雨初期, Q₂的双峰结构与低空层积云及中空积云对流凝结变干有关; Q₂的中空峰值大体与Q₁的峰值相应, Q₂的深厚变干层与Q₁的深厚加热层非常一致。 诊断结果表明, 用非静力中尺度模式成功模拟的高分辨输出资料对Q₁和Q₂进行数值诊断是可行的。通过对强暴雨过程Q₁和Q₂的诊断, 可为改进积云对流参数化中加热和增湿廓线提供可靠的物理依据。     

热带气旋"黄蜂"登陆过程诊断分析

应用了高分辨率的卫星TRMM资料以及多种类资料的同化资料对登陆广东吴川的强热带风暴"黄蜂"进行了诊断分析.分析了登陆前阶段和登陆阶段"黄蜂"风场的不对称性、降水分布、热力结构的变化特征,讨论了北方干冷气流和南方西南季风相互作用对"黄蜂"增强和减弱的影响作用.结果表明,热带气旋"黄蜂"在风速分布、降水分布、对流活动等方面存在不对称性.在登陆前阶段"黄蜂"经历了一次强对流云团发展为螺旋云带的过程,降水增加;"黄蜂"登陆阶段,对流迅速减弱,降水明显减少.登陆前阶段的发展与北方小股干冷气流从中层进入,影响了"黄蜂"内部的热力结构,其位势不稳定得到加强有关;登陆阶段,北方干冷气流进入"黄蜂"内部低层以及西南季风水汽输送减弱,导致"黄蜂"迅速减弱.