湿位涡诊断分析在河南台风远距离降水中的应用

应用湿位涡理论,分析了两个发生在河南的台风远距离降水个例,讨论了湿位涡与台风远距离降水形成的关系。结果表明：两个个例中,河南具有有利于强降水发生的湿位涡特征;异常暴雨的发展与湿位涡的变化有很好的对应关系：湿位涡的异常区域对应着最强的降水,对流层高层ζMPV1（湿位涡的垂直分量）正值区与低层ζMPV2负值区相互作用,即高层下滑的干冷空气与中低层由东南急流输送的高温高湿空气交汇,容易储存和释放湿对流不稳定能量,有利于强降水产生。湿位涡理论在河南台风远距离降水诊断中有很好的应用前景。     

湿位涡诊断分析在东南亚强降水中的应用

文章应用湿位涡理论 ,分析了发生在东南亚夏季的两个强降水个例 ,讨论了湿位涡与东南亚强降水形成的关系。东南亚夏季具有利于强降水发生的湿位涡场分布特征 ;强降水的发展与湿位涡的变化有很好的对应关系 :当对流层低层MPV1<0、同时MPV2 ≥ 0时 ,易产生强降水 ;当对流层高层MPV1正值区与低层MPV1负值区相互作用 ,即高层下滑的干冷空气与低层上升的高温高湿空气交汇 ,容易贮存和释放湿对流不稳定能量 ,有利于强降水产生。湿位涡理论在东南亚强降水诊断中有很好的应用前景。     

台风“韦帕”(0713)引发华东暴雨过程的诊断比较

采用湿Q矢量、螺旋度、湿位涡对给华东造成严重灾害的超强台风"韦帕"(0713)强降水过程进行诊断比较分析,结果表明:登陆前,上述物理量均能提前指示强降水落区,湿位涡有更多提前指示时间,螺旋度次之,湿Q矢量最少;登陆后,三者均能表征台风主体云系降水,湿位涡、螺旋度与强降水有较好对应关系,而湿Q矢量指示强降水位置偏北,但湿位涡会出现一定程度空报现象;台风深入内陆后,螺旋度预报指示明显不如湿位涡、湿Q矢量好,螺旋度指示强降水位置偏东,而湿Q矢量指示强降水范围略偏小;对台风后部强降水,湿Q矢量和螺旋度均未能预报出降水落区,而湿位涡仍有较好的预报效果。从区域平均看,螺旋度与湿Q矢量的预报指示时效小于12 h,而湿位涡超过12 h。     

台风“凤凰”和“诺瑞丝”路径与降水分布对比分析

台风"凤凰"(0808)和"诺瑞丝"(8012)路径相似,但降水分布不同,"凤凰"暴雨分布在路径左右两侧,而"诺瑞丝"暴雨分布在路径左侧。文章从湿位涡和垂直风切变角度对这两个路径相似台风暴雨进行了诊断分析。结果表明:无论是"凤凰",还是"诺瑞丝"台风暴雨与湿位涡和垂直风切变都有较一致对应关系,强降水位于垂直风切变矢量左侧,垂直风切变矢量与移动路径呈不同夹角时,强降水分布在移动路径不同方位。湿位涡正压项(MPV1)负值区和斜压项(MPV2)正值区相叠加对应强降水落区,而且叠加区内MPV2越大,降水强度也越强。因此,在实际台风预报中,可以结合湿位涡和垂直风切变综合分析来提高预测强降水落区准确性。     

2004—07—16河南大暴雨过程的湿位涡分析

应用湿位涡理论,分析了2004年7月16~17日的强暴雨个例,发现有利于强降水发生的湿位涡场分布特征:对流低层MPV1<0、同时MPV2>0,有利于强降水发生。暴雨发生时,对流高层表现对流稳定,即MPV1>0,低层MPV1<0,为湿对流不稳定区;当两者相互作用时,即当高层干冷空气下滑与上升的低空高温高湿的空气交汇,容易储存和释放对流不稳定能量,利于暴雨的发生。低层西南急流不仅为暴雨的发生提供了丰沛的水汽,也为暴雨的发生提供了足够的热力和动力,因而使MPV2增大,垂直涡度得到发展,降水加剧。湿位涡在夏季可以作为河南省预报暴雨的一个有效辅助工具。     

一次东移高原低涡的天气动力学诊断分析

利用地面和高空常规观测资料、NCEP 1°× 1°再分析资料以及时空分辨率较高的 TBB 资料,对造成我国长江流域强降水的一次高原低涡东移过程进行了天气学和动力学诊断分析.主要分析了低涡移动、降水分布及水汽输送、假相当位温和湿位涡等物理量.分析表明此次高原低涡随其东部低槽移出高原,降水主要发生在低涡的东半侧并在低涡移出高原后增强.当低涡与热带气旋合并时,产生强降水,造成了长江流域的汛情.卫星 TBB 图与降水时段和落区对应较好.水汽通量散度场的分布较好地反映了水汽的集散情况,其辐合区与降水区相对应,强辐合中心与强降水中心一致,且强降水中心位于 850 hPa θse 等值线密集区和 500 hPa 的高能区.低涡降水的发生发展与湿位涡的时空演变有很好的对应关系,湿位涡正负区的叠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湿位涡正压项的正值区东北和东南侧零线附近,而湿位涡斜压项的负值区对暴雨的落区和移动有一定指示意义.     

2004-07-16河南大暴雨过程的湿位涡分析

应用湿位涡理论,分析了2004年7月16～17日的强暴雨个例,发现有利于强降水发生的湿位涡场分布特征对流低层MPV1<0、同时MPV2>0,有利于强降水发生.暴雨发生时,对流高层表现对流稳定,即MPV1>0,低层MPV1<0,为湿对流不稳定区;当两者相互作用时,即当高层干冷空气下滑与上升的低空高温高湿的空气交汇,容易储存和释放对流不稳定能量,利于暴雨的发生. 低层西南急流不仅为暴雨的发生提供了丰沛的水汽,也为暴雨的发生提供了足够的热力和动力,因而使MPV2增大,垂直涡度得到发展,降水加剧.湿位涡在夏季可以作为河南省预报暴雨的一个有效辅助工具.     

一例台风诱发副高西北侧连续性暴雨过程的动力学机制分析

利用ncep 1°×1°再分析资料和地面加密自动站资料,采用动力诊断分析方法,对2008年9月22～ 26日发生在四川盆地西北部连续性暴雨的形成机制进行探讨.分析表明:连续性暴雨天气过程前期(对流性降水阶段),湿位涡正负区叠置的形式有利于低层气旋式辐合发展,强降水出现在对流层中下部MPV1 ＜0和低层MPV2＞0的范围内,而MPV1负值中心和MPV2正值中心及其包围的密集区,是暴雨产生的警戒区.后期(稳定性降水阶段),对流层高层MPV2负值位涡舌的向下伸展,有利于中低层大气斜压性增强,使垂直涡度发展,降水维持.湿螺旋度垂直分布能很好地反映暴雨发生时大气的动力特征,暴雨区上空低层正涡度、水汽辐合旋转上升与高层负涡度、辐散相配合,是触发暴雨的有利动力机制.强降水发生时段,湿螺旋度有显著增加,这对于降水发生的预报要优于z螺旋度.     

浙北地区一次大暴雨过程的等熵位涡分析

利用NCAR/NCEP逐日再分析资料,对浙北地区2008年6月9—11日大暴雨过程进行等熵位涡分析。结果表明:等熵面上的位涡(IζP)演变反映了暴雨区的移动及西南急流的发展。暴雨区主要位于位涡高值中心的东南侧,对应西南气流发展最强处,而位涡中心降水却不明显。当高位涡中心区南压影响后,强降水结束。通过垂直剖面图可看到,等熵面上的西北急流将高层的高等熵位涡向东向下输送,当浙北地区处于正IζP平流控制下时,强降水发生,当其处于负IζP平流控制时,强降水结束。同时,逆向的Ferrel环流圈的形成,为30°N附近强降水的产生与维持提供了有利的条件。     

“海葵”登陆前后强度演变及造成浙江省强降水的诊断分析

利用湿位涡、螺旋度和湿矢量对"海葵"登陆前后强度变化及造成浙江省强降水诊断分析,结果表明,广阔的暖海面、高空急流的维持、弱纬向风垂直切变及暖心结构的增强为"海葵"在近海发展提供条件。TC中心附近mpv1负中心的出现及mpv2正值区的抬升,及此后mpv2由正转负的过程,分别对其发展和衰减有12~18 h的提前量。台风先增强后减弱的过程对其大风区内高层水平螺旋度负-正-负的转换存在12 h的响应时间。大气层结不稳定条件下,TC强度发展有利于中心附近能量积累,促使低层气流增强并携带丰富水汽输送至浙东沿海,形成暴雨。台风大风区内高层水平螺旋度的演变通过影响TC强度,促使低空水平螺旋度变化,850 hPa数值增加及减弱为零的过程分别对强降水的形成与减弱有9~12 h左右的预示,且中心阈值一定程度上可表征TC登陆前后降水强度与持续时间上的差异。湿矢量可预示雨带分布,其负值区大小对雨带范围的表征能力较强但负值中心相对降水中心偏北,且无法反映登陆前后降水强度的差异。     

影响山东的台风暴雨天气的湿位涡诊断分析

应用湿位涡理论 ,对发生在山东境内由台风和台风减弱的低压引发的两场大暴雨过程进行诊断。结果表明 :这两场暴雨都产生在θe 陡立密集区附近 ,θe 陡立密集区附近易导致湿斜压涡度发展 ;对流层中低层MPV1 <0 ,850hPa上MPV2 >0 ,综合反映了暴雨区对流不稳定和斜压不稳定的发展 ;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。     

江苏一次大暴雨过程的数值模拟

采用中尺度数值模式WRF（v2．2）对2007年7月7～9日发生在江苏的一次区域性大暴雨过程进行数值模拟,对模式输出资料,利用位涡与湿位涡理论分析了这次大暴雨维持发展的机制。分析结果表明,正位涡异常区对应着强上升区,低层湿位涡负值中心对应降水中心,高层正值区的移动也能预示雨区的移动,湿等熵面的陡立面的出现致使对流不稳定发展。     

一次西南涡暴雨的位涡分析

利用NCEP提供的FNL再分析资料对2013年5月25—26日发生在我国中东部西南涡暴雨过程的初期阶段进行了位涡分析,结果表明:高原槽附近异常高位涡,促进了低层西南涡前期的发展,这对西南涡前期的预报有很好指导意义;西南涡发展前期,强降雨中心湿位涡正压子项自低层至高层呈现出"负—正"的分布特征,湿位涡斜压子项在中低层有强负值中心,反映出低层对流不稳定和垂直风切变对于对流性降水的促进作用;西南涡发展阶段,湿位涡正压子项正值中心呈现出倾斜漏斗状,斜压子项在降雨中心低层出现了强负值中心;强降水中心与低层扰动湿位涡负值有较好的对应关系,对于强降雨落区的预报提供了一种参考。     

一次高原低涡东移引发四川盆地暴雨的机制分析

利用T213L19资料以及地面和高空观测资料,对2008年7月20～25日一次高原低涡东移引发四川盆地暴雨的机制进行了分析,结果表明:降水的发生、发展与湿位涡的时空演变有很好的对应关系,湿位涡高低层正负区叠加的配置是低涡暴雨发展的有利形势,MPV1负值中心和MPV2正值中心及其包围的密集区是暴雨产生的警戒区。中低层z-螺旋度水平分布对降水落区和强降水中心的分布有较好的指示性,z-螺旋度垂直分布能反映暴雨发生时大气的动力特征,雨区上空高层负涡度、辐散与低层正涡度、辐合相配合,是触发暴雨的动力机制;相对螺旋度与降水落区及降水中心亦配合较好,并与未来6h的降水落区和强度分布存在较好的正相关,这对降水落区及强度分布的预报有一定参考价值,强降水中心通常出现在相对螺旋度梯度的高值一侧。     

华南一次暴雨过程热力和动力特征的诊断分析

2015年5月19—20日广东省强降水过程具有降水集中、强度大和局地性强的特点,利用广东省自动气象站观测资料、ECMWF_FINE再分析资料,对此次强降水过程进行分析发现:华南地区受低槽东移影响,强降水发生在切变线南侧偏南暖湿流场中,粤北降水属于锋面降水,粤东降水属于锋前暖区降水,两者在水汽输送和动力机制上有显著区别。孟加拉湾和南海输送的水汽在这次强降水过程中占主导地位,南边界和东边界为水汽的流入边界,整体水汽输送以经向输入为主。暖区降水区域处于较强的水汽平流环境中,具有更大的水汽净输送量,造成粤东地区的降水量更大。对流层高层辐散比中低层辐合更为重要,是粤东暖区降水重要的动力属性,且暖区中低层流场的旋转效应弱,有区别于典型的梅雨锋降水。利用绝热无摩擦湿位涡守恒进行诊断发现对流不稳定是此次强降水发展的主要机制,暴雨发生区域对应湿位涡垂直分量为负值,水平分量为正值,底层MPV1＜0和MPV2＞0综合反映了大气对流不稳定和斜压不稳定的增强过程。降水区对流层低层受负湿位涡控制,低层湿位涡负值区与强降水落区有较好的对应关系。      

"海棠""凤凰""诺瑞斯"登陆后不同暴雨强度的对比分析

"海棠"、"凤凰"、"诺瑞斯"3个路径和强度相似、登陆地点相近、登陆后移动方向也相同,但在浙中南地区产生的降水强度有明显差异.利用NCEP再分析资料对3个台风的流场、物理量场以及湿位涡分布特征进行对比分析,探讨浙中南受这类台风影响时的雨强预报诊断思路.分析表明,低空急流、低层水汽辐合、高层辐散和大暴雨的降水强度密切相关;湿位涡在中低层mpvt<0,mpv2>0的分布特征对台风大暴雨的发生和落区有较好的指示意义;但由于台风暴雨发生机制的复杂性,大暴雨过程不一定都满足倾斜涡度发展理论所推得的这一强降水的判据,如具备其他有利条件,仍有发生大暴雨的可能.     

湿位涡子项在华南前汛期两类暴雨中的诊断分析

本文从湿位涡的正压项(ζMPV1)和斜压项(ζMPV2)两子项出发,应用常规资料和NCEP再分析资料,通过动态合成分析法,分别分析ζMPV各子项在华南前汛期连续性锋面暴雨和暖区暴雨过程中的特征,并用双雨带过程进行了验证。结果表明:低层ζMPV2的子项(ζ22),对华南锋面降水诊断能力较强,特别是对强降水分布结构特征及中心位置具有明显的诊断能力,不足之处是其强弱并不能直接指示降水的强弱。锋面强降水中心附近的低层ζMPV1与降水量有一定的反相关性。低层强ζMPV1负值对暖区强降水具有潜势预报能力,但其负中心位置或分布结构不能表征降水中心位置及其分布。ζMPV2及其两子项对暖区暴雨无明显诊断能力。以上所得结论物理意义明确,有助于预报员在实际预报业务中更好地使用湿位涡。     

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。     

广义湿位涡理论及其应用研究

押重点介绍了诊断暴雨落区与强度的广义湿位涡理论研究方面的两个内容,一是由于暴雨系统中强降水引起的质量亏空导致的暴雨系统中质量强迫下的湿位涡异常理论,二是非均匀饱和大气中的广义湿位涡理论;对暴雨系统中质量强迫的物理意义和非均匀饱和大气中的广义位温引入的思路与意义作了详细说明,并对位涡理论作了细致推导。在此基础上,针对暴雨个例,利用质量强迫的湿位涡异常和非均匀饱和广义湿位涡异常诊断了暴雨落区,从理论和诊断上论证了利用这两种湿位涡异常判断暴雨落区的可行性。     

“海棠”台风(2005)暴雨过程数值模拟及位涡分析

采用WRF模式对2005年"海棠"台风登陆福建省前后24h内所造成的降水过程进行了数值模拟,在此基础上,利用模式输出结果,借助位涡理论分析位涡与台风低压流场及降水的关系,并结合对风场、相当位温、相对湿度等诊断量的分布特征分析,探讨了台风强降水的发展和维持机制。结果表明,310K等熵面上高位涡发展演变较好反映了台风低压系统路径移动以及强度变化的过程。暴雨中心主要出现在位涡大值区及其偏东北方向,且位涡气块回旋少动,与暴雨的发展维持密切相关。高位涡区主要位于等熵面坡度和梯度最大处,当等熵面上下贯通,对流层高层的高位涡沿等熵面下传,形成位涡柱时,有利于暴雨增幅。台风环流内水汽充足,上升运动强烈,也有助于此次台风降水强度持续强大。