不同定义的位涡对四川盆地一次极端暴雨的诊断

利用NCEP 1°×1°再分析资料、国家级地面自动站观测资料、探空资料和四川加密自动站逐时降水观测资料对2020年8月15-18日四川盆地西部一次极端暴雨的不同定义的位温和位涡进行诊断分析。结果表明：本次暴雨过程属于500 hPa“东高西低”型暴雨,中层低槽、低层切变线和低涡是此次暴雨有利的动力条件。暴雨区上空均存在明显的等θ_se和θ^*线密集带,但θ较为平直,降水指示性较差。500 hPa和800 hPa附近PV异常区与降水区对应较好;对流层中低层湿位涡MPV₁上正下负的叠置以及MPV₁、MPV₂负值的重合区是强降水发生的警戒区,强降水中心靠近低层MPV₁正负值交界处,强降水时段中低层对流不稳定能量占主导作用;800～600 hPa广义湿位涡异常扰动区可作为此次暴雨警示区,它的诊断效果与相对湿度密切相关。单站不同定义的位涡时空演变和降水的时间演变均有较好的对应关系,且降水强度与扰动强度呈正相关。不同的是,PV、MPV和GMPV三者的提示高度分别在650～4...     

广义湿位涡与暴雨落区预报的诊断分析

探讨了广义湿位涡理论及其倾向方程在暴雨落区预报方面的可应用性,为非均匀饱和广义湿位涡理论的业务应用提供了新的思路。 资料诊断结果表明, 非均匀饱和大气中的广义湿位涡虽然不具有守恒性, 但由于其体现了实际大气的非均匀饱和特性,尤其是水汽梯度效应的引入,使得广义湿位涡的异常在对流层低层能比较清楚地反映出暴雨发生时期的高水汽集中的特性和机制,有效地反映出暴雨区以及暴雨落区的变化。      

西北涡暴雨的湿位涡诊断分析

利用常规的探空和地面观测资料、NCEP格点资料以及中尺度MM5模式,对2000年7月4～5日发生在华北南部的一次西北涡大暴雨过程的湿位涡场特征进行了诊断和分析.结果表明,中尺度低涡暴雨的发生发展与湿位涡的时空演变有很好的对应关系,湿位涡＂正负区叠加＂的配置是低涡暴雨发展的有利形势.强降雨区发生在对流层低层正压项的正值区南侧零线附近,斜压项的最大负值区对暴雨的落区和移动有指示作用.     

一次西南涡暴雨的湿位涡诊断分析

利用NCEP1°×1°再分析资料对2013年5月25~26日发生在我国中东部大范围的暴雨过程进行了湿位涡诊断分析,结果表明:(1)暴雨发生时低层湿位涡明显增加,湿位涡正压项自底层至高层呈现出“负-正”的分布特征,湿斜压项负值中心的演变反应出斜压性在强降水发生时所起的重要作用;(2)本次暴雨过程分两个阶段,第一阶段主要是因为强垂直风切变作用,使得降水具有强对流特征;第二阶段则是由于斜压性作用,降水分布广、持续时间长;(3)干冷空气沿着等熵面向下入侵到低层负位涡之上会导致对流不稳定度进一步加大,垂直运动发展使得低层水汽抬升,凝结潜热释放有利于中低层低涡的维持和发展。      

四川盆地一次极端暴雨过程的成因诊断

利用ERA5高分辨率逐时再分析资料、地面加密自动站和高空观测资料,对2020年8月17日四川盆地西南部一次极端暴雨过程的成因进行动力热力诊断。结果表明：（1）高低空急流、500 hPa高空槽以及低层切变线是此次暴雨产生的动力条件。（2）低层冷空气侵入使四川盆地西部出现明显锋生,且随时间推移,西南部处于持续锋生作用之中;锋生强度对暴雨强度和落区均有一定指示作用。（3）降水区内高温高湿,不稳定特征显著;强降水发生阶段,对流层低层存在对流不稳定和对称不稳定,且其强度演变趋势与降水强度关系密切; MPV_1 负值扰动分布与 MPV 较为一致,表明此时段降水中对流不稳定能量占主要作用。     

西南低涡暴雨的湿位涡诊断分析

文章分析了１９８１年７月１１－１５日的一次与西南低涡有关的四川特大暴雨过程中的湿位涡变化,发现湿位涡由负变正预示着暴雨的威弱和消失;同时利用湿位涡方程进行了诊断计算,结果表明：暴雨的发展趋势与位涡变率的变化趋势基本一致,位涡变率的正负转换对预报大暴雨的形成和减弱有一定的指示意义。     

敦煌致洪暴雨的广义湿位涡分析

利用高空、地面定时观测资料、区域站降水资料、FY-2E红外云图和NCEP 1°×1°再分析资料,对2011年6月15-16日甘肃敦煌、阿克塞和肃北的一次历史罕见暴雨天气过程的影响系统、水汽条件、广义湿位涡及其倾向变化进行了分析.结果表明,这次暴雨是中高纬天气系统与低纬天气系统相互作用的结果.暴雨水汽来源于700 hPa新疆东部偏西气流输送和600 hPa附近河西走廊西部偏东气流输送.广义湿位涡正异常主要集中在850～750 hPa广义位温线密集区,这与实际大气水汽主要集中在低层是一致的,在一定程度上反映出暴雨期的水汽分布和水汽集中特征.800 hPa上广义湿位涡的正异常区基本与暴雨区一致,与湿位涡相比,广义湿位涡能更好地诊断出这次暴雨落区.广义湿位涡正异常大值区出现在绝对涡度异常大值区与大的相对湿度梯度相重叠的区域.单点广义湿位涡倾向异常值的负正、正负转换及峰值变化与降水开始、结束和雨强变化相一致.广义湿位涡除了可作为一个分析暴雨系统发生、发展的动力变量外,还可体现出暴雨时期高水汽集中的特点,在暴雨分析中有一定的优势.     

广义湿位涡在江淮流域暴雨分析和预报中的应用

利用中尺度数值模式MM5, 以6 h间隔的NCEP/NCAR 1°×1°的格点资料为背景, 加入新一代天气雷达 (CINRAD－SA雷达) 1 h间隔的反演风廓线资料和12 h探空、 3 h常规地面观测进行四维同化模拟得到的输出资料, 检验非均匀饱和大气中的广义湿位涡在2003年江淮流域暴雨动力指示方面的分析和预报能力。理论分析表明: 广义湿位涡综合体现了大气的动力、 热力及水汽作用, 相对于常用的温度、 湿度等物理量来说, 在一定程度上包含了风场、 温度场和湿度场的相互作用, 对实际非均匀饱和大气的热力变化和水汽影响有较好的反映。对模拟结果的诊断发现, 广义湿位涡倾向值的正负及强弱变化对暴雨落区预报和单站降水变化趋势预报都有一定的指示意义。利用NCEP/NCAR 1°×1°格点资料和气象台站观测的实况降水资料, 对1999年长江流域梅雨和2007年淮河流域大洪水时期的广义湿位涡及其倾向变化与区域平均降水变化的对比分析进一步表明了在持续性暴雨发生时期, 在大气中低层(主要在500 hPa以下), 确实持续存在广义湿位涡和广义湿位涡倾向的异常, 这种异常能在一定程度上反映出对应时期的水汽分布和水汽集中特征, 与降水量的变化是一致的, 而850 hPa以下的广义湿位涡倾向在一定程度上也能反映出降水的增强或减弱趋势, 即: 广义湿位涡倾向为正 (负) 异常时, 未来降水量可能增加 (减小), 因此, 广义湿位涡倾向可以定性地给出暴雨是加强还是减弱的强度趋势预报。类似于涡度、 湿位涡等其他动力变量, 广义湿位涡除了可作为一个分析暴雨系统发生发展的动力变量外, 还可体现出暴雨时期高水汽集中的特点, 在暴雨分析中有一定的优势。     

滇中暴雨的湿位涡诊断分析

应用湿位涡理论,对１９９８年６月滇中地区罕见的６场暴雨过程进行了诊断分析。结果表明：θｅ面陡立且南侧暖湿气流活跃,易导致湿斜压涡度发展,形成θｅ陡峭密集区,密集区内暴雨容易发生;湿空气对流活动层仅能达到５００ｈＰａ至６００ｈＰａ之间,若对流层低层ＭＰＶ１〈０,同时ＭＰＶ２〉０,易产生暴雨。     

内蒙古一次区域性暴雨的湿位涡诊断分析

应用自动气象站观测资料及NCEP再分析资料,对2012年7月27日发生在内蒙古中西部地区一次暴雨天气过程的湿位涡场进行了诊断分析。结果表明:MPV1"正负值区垂直叠加"的配置对暴雨的发生、发展非常有利,且MPV1负值中心区对暴雨落区有一定的指示作用;MPV2的分布表明,随着大气斜压性增强,强降水总是发生在对流层低层斜压性较强的区域;低层斜压项的负值区与暴雨的落区存在着良好的对应关系。     

影响河北两次相似路径台风的湿位涡对比分析

利用常规的探空和地面资料以及NCEP／NCAR全球再分析资料,对9711号台风温妮和0509号台风麦莎的变性过程和影响河北暴雨过程的湿位涡场进行了诊断分析。结果表明：温妮变性再加强过程是一个温带气旋强烈发展的过程,主要与高层湿位涡扰动下传、热带气旋低压环流两者之间的相互作用有关。而麦莎变性过程中,没有高层湿位涡扰动下传和热带气旋低压环流之间的相互作用过程,无再加强过程。对流层中低层MPV1〈0、MPV2〉0区域对应暴雨区,对此类暴雨具有较好的指示意义;对流层高层高值湿位涡下传,有利于位势不稳定能量的储存和释放,使降水增幅。     

甘肃东南部两次极端致灾暴雨对比分析

为了研究甘肃东南部相同气候背景条件下极端暴雨天气的成因,提高极端暴雨强度和落区预报的准确率,利用NCEP再分析、自动气象站降水、常规观测资料及卫星云图资料,对2013年8月7日和2017年8月7日发生在甘肃东南部两次极端暴雨进行对比分析。结果表明:两次极端暴雨天气过程都伴随着短时强降水等强对流性天气,具有降水量大、雨强强、灾害重的特点,其中冷空气的强度对暴雨落区、空间分布以及影响系统移动以及对流强度产生重要影响。在强冷空气和高空低槽、低层切变线影响下,暴雨区偏南,强降水区域小,持续时间短,不稳定条件更好,对流强度更强;在弱冷空气和高原槽、低层低涡、低空急流作用下,暴雨区偏北,强降水范围大,持续时间长,大气湿层厚度大,低层水汽辐合强度、涡度以及垂直速度更强,降水效率更高,但对流强度相对较弱。卫星云图上,在强冷空气的影响下对流发展旺盛,形成强中尺度对流云团,对流云团呈带状;在弱冷空气作用下对流云团尺度小,发展范围小,有暖云降水特征,降水效率高。     

包含冻结过程的广义位温及位涡特征分析

为了对比分析降水过程中不同表达形式热力学变量和位涡时空分布特点,本文针对2017年7月13～14日吉林省强降水过程,利用模式输出资料对常规位温（θ）、相当位温（θ_e）、包含凝结概率函数的广义位温（θ_Gao）、包含冻结概率函数的广义位温（θ_Wang）和同时涵盖凝结过程与冻结过程（θ_Gu）五种不同形式位温进行计算,并分析五种对应位涡[PV(θ)、PV(θ_e)、PV(θ_Gao)、PV(θ_Wang)、PV(θ_Gu)]与降水的关系。结果表明,引入冻结概率函数的广义位温（θ_Wang）和对应的广义湿位涡PV(θ_Wang)与强降水的对应性更好。θ_Wang与θ_Gao差异集中在降水区对流层中高层5～11 km,前者始终高于后者,最大差异达2.5 K,说明冻结概率函数的引入扩大了广义位温的适用范围,更适合描述降水区湿大气非均匀饱和热力状态。五种位涡的差异主要在降水区上空12 km以下,由θ_Gao和θ_Wang定义的位涡PV(θ_Gao)和PV(θ_Wang)的正负异常中心更为明显。相比于PV(θ_Gao)和PV(θ_Wang)异常值更大,差异可达±0.2 PVU,这主要是由于冻结概率函数的引入增大降水区上空广义位温,促使冻结区的湿位涡异常增强。     

台风阻塞形势下两次四川盆地持续性暴雨过程对比研究

利用 CMORPH融合资料、地面降水资料和卫星云图资料,针对2015年6月22~24日（过程一）和2018年7月10~12日（过程二）四川省持续性暴雨过程,从动力、热力、水汽、云图等多方面进行对比分析。结果表明：两次过程的落区、强度均不相同;过程一主要降水产生于四川盆地东北部到中部,48h内共有338个区域自动站出现了暴雨以上的降水,最大雨量达到313.5mm;过程二强降水出现在四川盆地西北部,48h内共有942个区域自动站出现了暴雨以上的降水,最大雨量达到481.7mm。两次过程都有高空低槽、台风、切变线等多个不同尺度影响系统的相互作用;台风登陆点对四川盆地的暴雨落区有明显影响,台风从广西登陆,盆地降水偏北,而从东部沿海登陆,盆地降水偏西。两次过程低槽均为后倾槽,斜压特征明显;过程一降水激发了盆地涡的生成,盆地涡又使得降水持续,整个降水过程基本处于不稳定层结下,有MCC生成,多个时次的1h降水超过30mm;过程二随着副高东退,低槽东移,降水由前期的对流性转为稳定性降水。从位涡发展和移动来看,两次过程高位涡与强降水的发生时段吻合,位涡指示四川盆地暴雨落区具有重要的参考价值。     

副高西侧四川盆地两次极端暴雨过程分析

本文利用1×1°NCEP/NCAR再分析资料、FY2E卫星TBB资料及地面自动站资料,对2013年7月8~11日和7月17~19日四川盆地出现的两次极端暴雨过程的环流形势、中尺度环境条件和触发机制、水汽条件异常特征、地面能量和水汽压的分布及演变特征进行了诊断和对比分析,结果表明:(1)两次过程均发生在500h Pa为东高西低的形势下,暴雨落区位于低层低涡右侧、偏南气流左侧,高空急流入口区右侧。(2)副高外围偏南风持续向四川盆地上空输送暖湿气流,形成高能、高湿和层结不稳定的有利环境条件,500h Pa高原低值系统东移诱发低层正涡度辐合,造成对流强烈发展,是两次过程的共同特征,副高、低层低涡和辐合区位置、盆地内能量和水汽条件分布的差异是导致两次过程暴雨落区不同的主要原因。(3)两次过程都存在明显的水汽条件异常特征,其中降雨极端性更强的"7.8-11"过程标准化距平更大。(4)初始对流主要出现在地面水汽压的24h显著增量区域和地面能量锋偏低能区一侧,强降雨开始后,地面水汽压的演变趋势对降雨强度和强降雨持续时间也有一定的指示意义。     

Application of Generalized Moist Potential Vorticity to the Analysis of a Torrential Rain Case

Considering the non-uniform saturation of the real atmosphere,a diagnostic study of a torrential rain event is performed from the perspective of the anomaly of the generalized moist potential vorticity(GMPV) after introducing the generalized potential temperature into the thermodynamic frame of the real atmosphere. The results show that the anomaly appeared at mid-lower levels of the troposphere when the torrential rain happened.Analysis of the magnitudes and locations of maximum values of the tendency o...     

青藏高原两次极端暴雨过程对比分析

利用常规观测资料、地面自动站资料、雷达资料、卫星云图及NCEP 1°×1°再分析资料,对2015年6月20日和8月19日发生在林芝市的两次暴雨过程进行对比诊断分析。结果表明:“6.20”过程发生在副热带高压稳定少动的环流背景下,“8.19”过程发生在伊朗高压东伸与西太副高形成两高之间切变线的环流形势下;暴雨区低层水汽强烈输送和垂直运动强烈发展以及对流层中低层辐合、高层辐散的典型配置是两次过程共同的特点,“8.19”过程水汽输送较“6.20”更为通畅,配合低空急流,辐合更强,且“8.19”过程较历史个例而言,具有移动缓慢,系统深厚的特点,强降水落区同强垂直上升运动、低空强辐合及高空强辐散、水汽通量辐合中心相一致;“8.19”过程有明显的冷空气下传过程,存在强的高低空急流,且云顶温度更低,对流系统发展更高,云顶温度低于-60℃中心维持时间较长,强降水出现在云顶温度低值中心及其梯度大值区内。