一次秋季大暴雨过程动力机制的数值分析

利用中尺度大气非静力模式MM5对2003年10月9～12日发生在冀东南和鲁西北的大暴雨过程进行了数值模拟。基于合理的模拟效果,着重分析了产生此次暴雨的动力、热力机制及中尺度天气系统之间的相互作用。结果表明：蒙古高压前部与西南低压外围在华北平原西部形成东北一西南走向的锋面,冷暖空气相遇,在锋前形成大范围静力不稳定区;生成于河南西南部的中-α涡旋向东北方向移动过程中引起地转平衡局地破坏,质量场向风场的调整过程中激发出惯性重力波,而惯性重力波的频散加强了西南风低空急流中急流核的移动,将水汽和能量向锋前输送;位于锋前的冀东南和鲁西北地区的大气层结不稳定度最大,重力波传播到此迅速发展,触发了该地不稳定能量释放,造成了此次局地大暴雨。     

山东半岛一次中β尺度暴雨的数值模拟分析

利用NCAR/PSU的中尺度大气非静力模式MM5,对2004年8月5日发生在山东半岛的1次中β尺度暴雨过程进行了数值模拟和分析.将模拟的位势高度场、风场、降水与实况进行对比分析,在模拟结果比较合理的情况下,着重对发生暴雨的动力学机制进行了分析.结果表明：黄海中部高能区和副高边缘的高比湿带的维持造成对流不稳定,类似“干线”的特征有利于储存对流不稳定能量.在850hPa散度场上,山东半岛存在辐合辐散交替出现的链式分布,这揭示了重力波的存在;沿辐合辐散交替出现中心连线,作涡度、散度的垂直剖面,显示出重力波的垂直结构特征;重力波过程对暴雨天气的发生、发展有触发、组织和加强作用,天气尺度切变线辐合加强对重力波有激发作用.     

0519号台风“龙王”中尺度螺旋雨带的数值模拟

本文研究0519号"龙王"台风中尺度螺旋雨带结构特征及其与闽东北沿海地区特大暴雨的关系。通过对台风中尺度螺旋雨带特征的分析确定其引发福建暴雨的事实,并采用MM5模式对台风的中尺度降水进行数值模拟。模拟得到的降水分布和强度与实况基本相符,效果较好。在此基础上,我们对此降水过程进行B、C方案的地形敏感性试验,结果表明地形高度增加使迎风坡及山脉东侧的降水增加,地形降低则反之,山脉东侧地势较低地带受地形影响较小,台风降水受地形影响呈现出类重力波式正负相间的降水差值波列形式,但MM5对短时强降水的模拟效果较差。     

低空急流对0212号台风"北冕"后部暴雨影响的分析和数值试验

本文首先用实测资料分析了0212号台风"北冕"造成福建大暴雨过程的环流形势和物理量场特征,指出低空偏南风急流的北抬和加强为远离风暴中心的福建东南沿海大暴雨提供了有利的水汽和动力条件.然后用中尺度模式(MM5)模拟分析了低空偏南风急流强度变化对本次暴雨过程的影响,结果表明低空急流强度变化对福建东南部的暴雨落区及强度有很大影响.     

西风急流对一次华南早春极端暴雨影响的分析

利用MICAPS站点降水数据和NCEP再分析资料对2014年3月30-31日发生在广东的一次极端降水过程进行了分析。结果表明,副热带北大西洋东部上空200hPa扰动在南支西风急流中的传播对本次极端降水的触发具有重要影响。降水发生前,副热带北大西洋东部高空不稳定槽发展,扰动信号进入南支西风急流并沿其向下游传播。阿拉伯海上空暖平流使印度上空的脊得到加强,脊前冷平流导致脊前位于华南上空的槽加深,从而导致降水区上空急流最大风速中心断裂,形成有利于极端降水发生的高层大气环流形势——急流入口区的右侧,涡度平流随高度增加和强的辐散中心引发强烈的上升运动,配合低层气旋式切变与充分的水汽供应,导致了此次极端降水的发生。     

西南季风和热带气旋耦合的暴雨过程诊断分析

本文用NCEP/NCAR再分析资料、常规观测资料、FY-2C卫星云图、风廓线资料及自动站资料分析了热带气旋"碧利斯"的路径、陆上维持、暴雨成因.结果表明:"碧利斯"登陆后折向西行与冷空气到达黄淮一带有关,以后折向西偏南行,是受大陆高压南侧东北气流引导;"碧利斯"在陆上维持长、登陆后具有明显的不对称结构,与它处在鞍形场的有利流场、副热带高压从其东面加强西伸、正值西南季风爆发有关;暴雨的发生,与其"处在有利的气候背景,低压环流以罕见的路径从较北的纬度跨越广西"有关:更重要的是西南季风激发西南急流,西南急流输送水汽和释放潜热,利于热带气旋环流的维持,也为暴雨提供充足的水汽条件;急流轴左侧为正切变涡度区,既有利于热带低压环流的维持,又有利于强对流的发生;急流加强风的垂直切变,促使对流风暴不断生成.强降水的发生与西南急流的加强和向下扩展相关,急流指数变化对暴雨短时临近预报有较好预示性.     

一次副热带高压边缘切变线暖区暴雨特征分析

利用常规气象观测资料、NCEP 1°×1°再分析资料以及卫星和雷达资料,对2018年6月25—26日副热带高压(简称"副高")边缘切变线暖区暴雨的大尺度环流背景、雨带的移动与传播、中尺度特征以及温湿特征等方面进行分析。结果表明:此次暖区暴雨过程是在副高稳定维持,500 hPa西风槽东移,并有低空急流配合,低空暖切变线触发不稳定能量释放的有利背景下产生的;暴雨落区位于700 hPa暖切变线和925 hPa暖切变线之间;暴雨期间,小尺度对流单体在鲁南地区触发,云顶亮温t_(bb)≤-60℃,并沿引导气流向东北方向移动;强降水区域有多个强回波中心持续影响,有明显的"列车效应",强回波持续时间长;红外云图能很好地反映天气系统的发生、发展和消亡,而水汽图像上色调暗区不明显,冷空气活动较弱;低层暖湿气流强烈发展,是造成此次暖区暴雨过程层结不稳定的主要原因;暴雨的水汽源地是孟加拉湾和南海,且强降水期间,随着西南暖湿气流的增强,水汽通量有一个跃增现象;云顶t_(bb)≤-70℃覆盖的区域、水汽通量散度负值中心可以作为暖区暴雨落区预报的参考点。     

一次台风尾流暴雨的多普勒雷达资料特征分析福

利用多普勒雷达加密资料对发生在闽南的一次台风尾流暴雨进行中尺度分析。结果表明 ,这次暴雨过程由两阶段暴雨组成 :第一阶段暴雨是由海上形成的中尺度气旋造成的 ;第二阶段暴雨是由切变线上的强辐合及切变线上形成的边界层中尺度气旋造成的。暴雨雨带的形成主要与“逆风区”、气流辐合、边界层急流、切变、地形有关。     

长江口洪水期潮波变形数值模拟研究

由长江口现场水文测验资料分析知,洪水期潮波上溯过程中,潮波变形具有先加剧后趋缓的特点。基于非结构网格FVM方法建立大通至外海的大范围数学模型,复演长江口潮波传播过程,以此为基础,研究长江口洪水期潮波变形特征的形成原因。研究认为:洪水期长江口潮波变形转折点位于潮流界上游;转折点下游潮波变形逐渐加剧是由于高低潮位潮波传播速度差异造成的;转折点上游潮波变形趋缓是由于高潮位重力引起的潮波传播阻力对潮波传播影响大于高低潮位潮波传播速度差异造成的。     

赤道低空急流及天气成因的诊断分析

利用“热带海洋与全球大气”──海洋大气耦合响应试验强化观测阶段,“向阳红五”号科学考察船于2°S、155°E定点海洋气象和高空大气探测资料,分析了热带西太平洋暖水池区低空急流及天气的成因.文章指出强化观测阶段北半球东北季风(或信风)越过赤道转变成的西北气流与赤道南侧SPCZ北─西北部西南气流辐合,是暖水池赤道南侧低空西风急流、赤道西风爆发及降水过程形成的主要原因.     

一次台风尾流暴十的多普勒雷达资料特征分析

利用多普勒雷达加密资料对发生的闽南的一次台风尾流暴雨进行中尺度分析。结果表明,这次暴雨过程由两阶段暴雨组成：第一阶段暴雨是由海上形成的中尺度气旋造成的;第二阶段暴雨是由切变线上的强辐合及切变线上形成的边界层中尺度气旋造成的。暴雨雨带的形成主要与“逆风区”、气流辐合、边界急流、切变、地形有关。     

东亚副热带西风急流及其年际变率的海气耦合模式模拟

分析了中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室(LASG/IAP)快速耦合气候系统模式FGOALS_gl模拟的东亚副热带西风急流,并讨论了ENSO对东亚夏季副热带西风急流位置的影响.FGOALS_gl能较好模拟东亚副热带西风急流的空间分布以及季节演变,但较之再分析资料,模式模拟的急流强度偏弱...     

郑州“7·20”极端暴雨过程中水汽和高低空急流作用机制的数值模拟

针对郑州“7·20”特大暴雨过程,使用CMA-MESO区域模式对此次极端强降水过程中水汽与高低空急流的影响进行了数值试验分析。结果表明,此次暴雨过程较为成功地被中尺度模式模拟再现;暴雨过程中水汽来源主要为台风“烟花”北侧的东南急流携带的来自西太平洋与印度洋的水汽以及台风“查帕卡”北侧东南气流携带的来自南海的水汽;降水及水汽输送对水汽含量十分敏感,水汽含量微小的变化便会使郑州上空气流辐合区强度减弱,水汽累积减少,降水范围向河南北部缩小,降水强度大幅度减弱;低空急流对应的气流辐合区是郑州上空出现强垂直上升运动中心的主要机制,低空急流减弱后,水汽辐合减弱,降水减少,降水中心位置偏西南,高空急流对降水的影响与低空急流相比较小。     

2002年8月闽东一次暴雨天气过程的可能物理成因和数值试验

利用MM5模式对2002年8月10～11日发生在闽东的一次暴雨过程进行了数 值模拟和诊断分析．结果表明:暴雨中心位于低层正螺旋度中心附近。而且雨强的变 化与正螺旋度的变化近于一致．在MM5模式能较好地模拟本次过程的基础上,对地 形和风场做了对比试验．试验结果表明:地形对暴雨有较强的增幅作用;风速垂直廓 线的线性和非线性分布激发产生的中尺度重力惯性波和涡旋Rossby波,在切变基流 中有可能发生不稳定而导致暴雨天气过程的产生．     

大连地区一次极端天气的数值研究

利用常规资料、自动站资料以及中尺度数值模式(MM5V3.7),对2007年3月3日~5日大连地区出现的暴雨、雨凇、雪、大风、寒潮等多种灾害性极端天气进行了分析。结果表明:这次极端天气是由北上江淮气旋与北方冷空气共同作用造成的。利用MM5模式对造成这次极端天气的天气系统的发展和演变进行了诊断,表明:高、低空急流及其相应的次级环流在这次强天气过程中起了重要作用,低空急流的次级环流的上升支和高空急流入口区右侧的强辐散相重合,形成高空强负涡度、强辐散,低空强正涡度、强辐合和上升运动。与高空偏西急流相配合的强冷空气与低空东南急流引导的海上暖湿空气在辽东半岛交汇,激发不稳定能量的释放,从而进一步加强了上升运动。这种深厚的强上升气流是这次强天气发生的重要原因。     

“菲特”台风路径和强度预报难点分析

利用1°×1°NCEP再分析资料、NOAA海温资料对其进行分析,结果表明:(1)副高突然加强西进,中低层高压带加强,在台风北侧形成高压坝和强盛偏东气流,是台风路径突然西折的主要原因;(2)"丹娜丝"的活动在一定程度上阻止了副热带高压的南落,有利于副高南侧偏东急流的维持和加强,对"菲特"路径的突然西折起一定作用。敏感性数值试验结果表明"双台风"效应对"菲特"登陆前进一步西折具有决定作用;(3)高低空急流的配置,产生了动力场的耦合作用,加强了台风的对流活动,所释放的潜热可以补偿海温降低的影响,对"菲特"在近海强度维持起到了重要作用;(4)"菲特"的强度和环境风垂直切变的演变规律基本一致,较低的环境风垂直切变是"菲特"在近海强度维持的重要原因。     

0505号台风的数值模拟和中尺度结构分析

采用MM5中尺度数值模式,以NCEP再分析资料作为初始场和侧边界,对0505号台风“海棠”登陆过程进行数值模拟,结果表明模式能很好的模拟出台风路径和暴雨落区,并利用模式输出的高分辨率结果对台风“海棠”的中尺度结构演变特征进行了初步分析。     

潍坊地区初春一次罕见大暴雪天气的诊断分析

利用常规观测资料、FY–2E卫星TBB资料和NCEP/NCAR 1°×1°的6 h再分析资料,对2010年2月28日山东潍坊大暴雪过程进行动力学、热力学诊断和中尺度分析。结果表明：此次潍坊大暴雪是由西风槽、低涡、切变线及地面气旋等共同影响产生的;低空急流为暴雪区带来源源不断的水汽输送;风速风向辐合使大量水汽在暴雪区汇集...     

中国江南地区降水异常的年际变化与北极海冰密集度异常的相关分析及其机理研究

本文选取最近二十年(1998—2017年)中国江南地区降水和北极海冰为研究对象,分析了年际时间尺度上中国江南地区降水异常与北极海冰异常的关系,并进一步通过研究关键区附近罗斯贝长波(Rossby长波)的波射线路径和中国中纬度地区波作用通量的传播异常,揭示了北极海冰通过Rossby波大气桥的调制作用影响江南地区降水的可能机制。结果表明:夏、秋季东西伯利亚海与巴芬湾的海冰密集度异常与次年中国江南地区降水异常存在显著的正相关关系。其影响机制是:关键海区海冰异常和北极放大能够激发Rossby波列型遥相关从北极关键区向中国中纬度地区传播,而关键区附近的Rossby波扰动能量在夏、秋季比冬、春季更容易传播至中国中纬度地区,并最终通过上下游遥相关效应引发中纬度副热带西风急流异常和急流入口区右侧江南地区的环流和降水异常,当海冰偏多时西风急流加强,江南地区对流不稳定发展,降水偏多。     

一次西南涡致洪暴雨天气过程诊断分析和数值模拟试验

基于NCEP(National Centers for Environmental Prediction)的FNL(Final Operational Global Analysis)资料和WRF-ARW模式,对2014年7月10—12日西南涡(SWV)暴雨天气过程进行诊断分析和数值模拟试验。研究结果表明,西南涡沿切变线东移发展和低空西南急流的增强是导致此次暴雨过程的主要原因。西南涡的移向和相对风暴螺旋度(SRH)大值区有很好对应关系,SRH大值区对西南涡暴雨过程强对流的落区有较好的指示作用。沿西南涡移动方向,其前部暖平流后部冷平流有利于其前移,沿假相当位温平流场的零等值线可指示西南涡的移向。引入湿螺旋度散度(MHD)来分析西南涡降水的水汽条件发现,模式结果计算的850hPa上MHD值分布与雨区和降雨强度对应较好,但对于降水的定量预测还需考虑MHD大值区延伸的高度。