准地转Q矢量分析方法在宁夏夏季降水天气预报中的应用

本文概要地介绍了准地转Ｑ矢量、Ｑ矢量散度及Ｑ矢量锋生函数的物理意义，并用Ｑ矢量分析方法诊断了宁夏夏季的降水过程。结果表明，这种方法能揭示降水天气的变化，可为业务预报提供一些预报信息。     

东北冷涡的矢量诊断分析

应用准地转Ｑ矢量理论，将８０年代以来出现的９次东北冷涡进行了诊断分析。逐个计算了不同时次和层次的Ｑ矢量散度、旋度并分析了它们与冷涡强度演变的时空配置关系。结果表明，Ｑ矢量散度和旋度对东北冷涡的加强和减弱有着指示意义。     

应用Q矢量分析方法结合数值预报产品诊断区域暴雨

简要介绍了准地转Ｑ矢量分析方法。直接利用Ｔ６３、Ｌ１６模式数值预报有限区域格点资料，计算了Ｑ矢量、Ｑ矢量散度及Ｑ矢量湿锋生函数等物理量场。诊断分析了１９９７年５月６日—７日山东区域暴雨过程，对数值预报产品动力学释用作了探索性试验，效果理想。得出了预报区域暴雨有参考价值的结论     

准地转Q矢量诊断场与暴雨关系的分析

应用准地转Ｑ矢量理论，分析了一次连续暴雨过程，共计算了１３个时次的Ｑ矢量及其散度、涡度、地转锋生函数等诊断场，得出了一些有益的结果，发现造成秋末冬初连阴雨中暴雨的内在机制，是冷暖空气相向运动，作顺时针旋转，螺旋式抬升的结果。提出了在实际预报业务中，应用Ｑ矢量场作暴雨落区预报的着眼点。     

对流层中低层的准地特Q矢量珍断与连阴雨中暴雨失系的分析

应用准地特Ｑ矢量理理论，跟综了一次连续暴雨述程，共计算了１３个时次的Ｑ矢量各种全断场，得出了一些有益的结果，发现造成秋末冬初连阴雨中暴雨的内在机制，是冷暖空气相向运动，作顺时针旋转，螺旋式抬升造成的结果。提出了在实际预报业务中，应用－Ｑ矢量诊治珍断的着眼点。     

江淮梅雨锋暴雨过程Q矢量分析及落区预报

应用Ｑ矢量分析方法对２０次伴有暴雨的江淮梅雨锋过程进行分析，揭露了梅雨锋暴雨期对流层低层Ｑ矢量散度场的分布特征以及中、低空主要天气系统和暴雨带之间的时空配置关系，指出了Ｑ矢量散度场对江淮梅雨暴雨的落区有较好的预报意义。     

甘肃省一次区域性暴雨的准地转Q矢量分析

运用准地转Ｑ矢量理论,对１９９８ 年７ 月４ ～６ 日甘肃省一次区域性暴雨过程进行了诊断分析。结果表明,低层Ｑ矢量散度辐合中心与暴雨区有很好的对应关系,Ｑ 矢量表示的非地转风辐合及其在等θｓｅ 线密集带两侧方向相对的特性,对暴雨有重要的指标意义。这种方法在实际预报业务中有一定的参考价值。     

梅雨锋暴雨的Q矢量定性分析

本文利用1991年7月5日20时－6日20时一次江淮梅雨锋暴雨过程实部资料，结合地面降水分析，定性地比较分析了准地转Q矢量、半地转Q矢量及湿Q矢量的诊断特性。结果表明，半地转Q矢量比准地转Q矢量优越。非地转Q矢量与湿Q矢量相差不大，都明显比半地转Q矢量及准地转Q矢量优越。准地转Q矢量表现最差；700hPa各Q矢量的辐合场较各自在850hPa及500hPa的相应场对降水的反映更好，尤其是700hPa非地转Q矢量及湿Q矢量辐合场与同时刻地面降水的发生有很好的对应关系；与降水对应的Q矢量的辐合场基本位于槽前及气旋的中、前方，这对台站实际业务预报工作有参考价值。     

湿位涡和Q矢量与西北东部暴雨关系的分析

应用湿位涡理论和Ｑ 矢量分析方法,研究了位于发生在副高边缘青藏高原东侧复杂地形条件下一次暴雨过程。通过对湿位涡、Ｑ 矢量散度、涡度和锋生函数等物理量分布特征的诊断,发现造成西北东部暴雨的内在机制, 是一次大环流形势调整后的西太平洋副热带高压西伸北抬,与新疆东移冷空气在其边缘交绥抬升时切变辐合带强烈发展,从而激发前期堆积的不稳定能量释放,并提出了在数值预报产品释用业务中应用湿位涡及Ｑ 矢量场作暴雨落区预报的着眼点。     

湿Q矢量表达式及其应用

考虑了大气中凝结潜热作用,提出湿Ｑ矢量概念并推导出非地转的湿Ｑ矢量表达式以及用湿Ｑ矢量散度作强迫项的ｗ方程。利用常规气象资料作实例分析,结果表明在低纬度地区湿Ｑ矢量分析优于准地转Ｑ矢量分析。     

开都河流域两次特大洪水的准地转诊断

简述了开都河流域的洪水特点，同时进取了历史上两次特大洪水个例，利用准地转Q矢量的ω方程进行诊断分析，从而对由于大降水产生的洪水的降水落点和强度的预报找出了一些可行线索。     

雷暴区域追踪矢量与雷暴单体追踪矢量融合临近预报研究

雷暴追踪矢量的准确性是决定短时临近降水外推预报效果的关键。以TREC（Tracking Radar Echoes by Correlation）为代表的区域追踪和以TITAN（Thunderstorm Identifiation,Tracking,Analysis,and Nowcasting）为代表的单体追踪是追踪雷暴移动矢量的两种典型方法。TREC基于追踪格点雷达回波数据得到,能较好体现层状云降水和对流云降水系统的区域总体移动趋势;TITAN可以识别、分析雷暴的二维和三维属性,自动跟踪雷暴的移动速度和方向,形成雷暴单体移动矢量,能够更好地刻画小尺度雷暴单体的移动速度和方向。将TREC和TITAN两种移动矢量进行融合,生成新的外推移动矢量,既保留了TREC方法在刻画大尺度雷暴总体移动趋势信息方面的特长,又能充分发挥TITAN方法在刻画小尺度雷暴运动细节信息上的优势。融合试验表明,采用TREC和TITAN两种降水移动矢量融合的新技术,可以一定程度改进降水外推移动矢量场估计的准确度,提升降水落区和强度外推预报的准确度,对改善北京地区降水临近预报水平具有一定正效果。      

湿Q矢量释用技术及其在定量降水预报中的应用

新发展了一种湿Q矢量释用技术:利用松弛法迭代求解以非地转干Q矢量散度为强迫项的方程得到垂直运动场ω ₁, 然后由ω ₁计算湿Q矢量散度场, 接着再利用松弛法迭代求解以湿Q矢量散度场为强迫项的ω方程得到垂直运动ω ₂, 最后由ω ₂结合水汽条件进行降水量计算, 得到湿Q矢量释用降水场。结合一次典型的江淮梅雨锋暴雨过程研究表明, 湿Q矢量释用降水场对同期观测降水场水平分布特征、极端降水强度都具有一定的反映能力, 反映出湿Q矢量释用技术具备实际应用的可行性和一定合理性。将此释用技术应用于华东区域数值预报模式 (基于MM5 V3.6而建立, 以下简称MM5) 产品, 得到湿Q矢量释用定量降水预报 (QPF) 场, 其独立于模式本身输出的QPF场, 但与模式QPF场具有相同的时空分辨率。针对2004年6—8月汛期华东地区一次梅雨锋降水过程和一次登陆台风降水过程, 结合实况雨量资料, 比较分析了湿Q矢量释用QPF场和MM5模式QPF场对实际观测降水场的反映能力, 结果表明, 前者对有无降水、10.0 mm/24 h以上明显降水的反映能力明显优于后者。进一步进行预报统计检验表明, 湿Q矢量释用预报有无降水、小雨及10.0 mm/24 h以上降水的TS评分、正确率都明显高于MM5模式, 而漏报率、空报率则是前者明显低于后者。这也充分反映出湿Q矢量释用技术应用于QPF研究的有效性。最后, 探讨了数值预报产品释用技术对数值预报模式性能的依赖性, 并指出未来对湿Q矢量释用技术进一步改进的方向及其广泛应用前景。     

0～3小时短时定量降水预报算法研究

利用广东省3 km高度CAPPI雷达反射率因子拼图资料,对2012年6月22日一次降水个例进行0～3 h短时定量降水预报算法研究,以期通过改进算法来提高降水短时预报的准确率。在利用交叉相关算法获取回波移动矢量场后,使用五点平滑及卡尔曼滤波的方法对其进行处理,利用处理后的矢量场对雷达回波进行3 h外推,再进行0～3 h降水量预报。研究结果表明,经过滤波处理后可得到时空连续性更好的回波移动矢量场,滤波后回波外推预报效果明显改善,其临界成功指数（CSI）有所提高,空报率（FAR）显著降低,提高了降水预报准确率。      

东北冷涡的Q^→矢量诊断分析

应用准地转Ｑ矢量论，将８０年以来出现的９次东北冷涡进行了诊断分析，逐个计算了不同时次和层次的Ｑ矢量散度，旋度并分析了它们与冷涡强度演变的时空配置关系。结果表明，Ｑ矢量散度和旋度对东北冷涡的加强和减弱有着指示意义。     

一次高原北侧槽个例的Q矢量的分析

本通过对１９８２年７月２４－２９日一次高原北侧槽活动过程的Ｑ矢量分析，发现低压槽在高原上南伸时，一般槽前５００ｈＰａ上有Ｑ矢量辐合带，Δ·Ｑ５００＜０；对应２００ｈＰａ上有Ｑ矢量辐射中心或辐区，Δ·Ｑ２００＞０；同时槽线南端伴有强冷锋锋生中心。说明上升运动的维持、加强和冷锋锋生作用是低压槽在高原上南伸的重要机制。     

非地转湿Q矢量及其在华北特大台风暴雨中的应用

在非地转 Q矢量的基础上 ,考虑天气系统发展的主要热力强迫因子——非绝热加热作用 ,引入非地转湿 Q矢量的概念 ,并推导出其表达式以及用非地转湿 Q矢量散度为唯一强迫项所表示的非地转ω方程。同时 ,用非地转湿 Q矢量分析方法诊断了由北上台风倒槽引起的一次华北特大暴雨过程 ;结果表明 ,非地转湿 Q矢量能较清楚地揭示暴雨过程系统的演变 ;通过比较非地转湿 Q矢量、垂直速度和不考虑“湿”过程的“干”Q矢量散度与暴雨落区的配置关系 ,结果发现 ,非地转湿 Q矢量与降水落区存在最佳的对应关系 ,非地转湿 Q矢量散度负值区能较好地预报出未来 6h的降水落区 ,而且其中心数值的大小与未来 6h降水的强度存在正相关的对应关系 ,从而说明非地转湿 Q矢量对于暴雨天气系统诊断和预报是一种十分有效的工具 ,其散度负值区可以作为未来 6h降水落区预报的重要指标 ,为暴雨的预报提供了更广阔的思路     

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。     

Q矢量系统的开发及业务应用

运用Q矢量分析理论，采用Delphi语言与Micaps数据连接开发Q矢量暴雨预报系统。通过分析Q矢量指向，Q矢量散度的正负区和Q矢量湿锋生函数梯度区等，为江门的暴雨落区预报提供参考。该系统在预报业务的试运行中性能正常，预报效果良好。     

圣帕台风暴雨的非地转湿Q矢量的诊断分析

利用WRF中尺度模式模拟了台风"圣帕"登陆后减弱成热带低压造成湖南省大暴雨的过程,使用模拟输出的高分辨率资料,借助非地转湿Q矢量对这次暴雨过程做了详细的诊断分析.结果表明:非地转湿Q矢量能比较清楚地揭示此次暴雨演变过程,尤其700 hPa的非地转湿Q矢量散度场对降水预报具有较好的指示意义,其散度辐合区域对应着降水的落区,散度辐合强度变化指示着降水强度的变化趋势,并且非地转湿Q矢量散度辐合强度的大小可预示着未来3～6 h降水的强弱,是具有预报价值的;非地转湿Q矢量散度是非地转ω方程的强迫项,并与地形条件共同作用激发了地面中尺度系统的发展与次级环流的形成,是此次暴雨得以发展与维持的机制.