河南省两场初雪的Q矢量诊断分析

2003年11月8～9日河南省发生了近10年来唯一一次初雪即达暴雪的过程.利用Q矢量方法和常规观测资料,将2003年11月8～9日和2000年11月7～8日过程中的Q矢量和水汽条件进行对比分析,结果表明Q矢量散度场、水汽通量散度和Q矢量湿锋生函数与河南省暴雪预报有较好的对应关系,对降雪预报有指示作用.     

青海东部一次强暴雪天气的Q矢量诊断分析

2002年10月21～22日青海高原东部地区发生近10年以来秋季最强的一次暴雪天气过程。利用Q矢量方法以及GMS-5红外云图、水汽云图和常规观测等资料，对强暴雪天气进行了天气动力学诊断分析。结果表明：Q矢量湿锋生函数、Q矢量散度场和水汽通量散度场与青海高原暴雪区有较好的对应关系，对青海高原的降雪预报有指示作用。     

非地转湿Q矢量在北上台风“桃芝”造成山东大暴雨中的应用

利用非地转湿Q矢量方法诊断分析了北上台风"桃芝"减弱后的低压造成的山东半岛2001年8月1日的大暴雨过程.结果表明:非地转湿Q矢量散度负值区与暴雨落区有很好的对应关系,低层925 hPa非地转湿Q矢量散度对未来6～12 h的强降水有较好的指示意义, 明显优于常用的诊断物理量散度、水汽通量散度.925 hPa层次增温、增湿明显,可能是非地转湿Q矢量在这次台风暴雨中925 hPa层次比850 hPa具有指示意义的部分原因.可见非地转湿Q矢量是预报山东暴雨的一种有效工具,在山东暴雨、大暴雨天气过程预报分析中具有较高的应用价值,为山东的暴雨预报提供了一个新的思路.     

一次辽宁暴雨过程的Q矢量诊断分析

应用Q矢量理论，分析了2003年8月5～6日辽宁暴雨天气过程，探讨了暴雨期间Q矢量和Q矢量散度场及Q矢量锋生函数场的分布特征。表明低层Q矢量散度辐合带与暴雨区有较好的对应关系，揭示了Q矢量散度的辐合中心或辐合线、散度场和锋生函数场与暴雨落区有关。     

非地转湿Q矢量在台风暴雨预报中的应用试验

利用NCEP/NCAR全球格点资料和TRMM卫星资料,采用改进后的非地转湿Q矢量,对0908号台风“莫拉克”引起的台湾南部特大暴雨过程进行预报应用试验.试验结果表明:(1) 850hPa高度层的非地转湿Q矢量散度及水汽通量散度分布可以预报未来24 h暴雨的落区及其雨带的分布,暴雨发生在Q矢量散度梯度大值区靠近辐合区域,...     

冀南一次暴雪天气过程分析

利用NCEP再分析资料和常规观测资料,对2001年1月6日冀南暴雪过程进行分析。结果表明:偏南暖湿气流在东北南下的冷垫上爬升是降雪发生与维持的有利条件;暴雪过程以回流降雪为主,后期为西来槽降雪;暴雪发生时,有较强的上升运动和较大的水汽输送与辐合,高层辐散低层辐合、中低层正涡度的发展尤其是正涡度平流的增强为暴雪过程提供了动力条件;偏南风急流为暴雪区提供了充沛的水汽和能量;非地转湿Q矢量散度的辐合区与降雪区对应;低层高能舌的演变可以大致判断强降水出现的时间和位置;在回流降雪阶段出现对流性不稳定。     

冀南一次大到暴雪天气过程分析

利用NCEP再分析资料和常规观测资料,对2001年1月6日冀南大到暴雪过程进行分析。结果表明：偏南暖湿气流在东北南下的冷垫上爬升是降雪发生与维持的有利条件;暴雪过程以回流降雪为主,后期为西来槽降雪;暴雪发生时,有较强的上升运动和较大的水汽输送与辐合,高层辐散低层辐合,中低层正涡度的发展尤其是正涡度平流的增强为暴雪过程提供了动力条件;偏南风急流为暴雪区提供了充沛的水汽和能量;非地转湿Q矢量散度的辐合区与降雪区对应;低层高能舌的演变可以大致判断强降水出现的时间和位置;在回流降雪阶段出现对流不稳定。     

四川暴雨过程动力因子指示意义与预报意义研究

本文利用2010年8月18~19日四川盆地西部地区一次引发了泥石流等次生灾害的暴雨天气过程的数值模拟资料及0.5°×0.5°分辨率、每6 h一次的GFS(Global Forecast Model)预报资料,结合集合动力因子预报系统中的广义对流涡度矢量垂直分量、质量散度、垂直螺旋度、质量垂直螺旋度、水汽垂直螺旋度、热力垂直螺旋度、湿热力平流参数、密度散度垂直通量、散度垂直通量、热力散度垂直通量、水汽散度通量、广义 Q 矢量散度等12个动力因子成员对此次暴雨过程进行诊断分析和预报研究,结果显示:(1)集合动力因子预报系统中的动力因子对此次降水落区诊断效果良好;(2)各动力因子区域均值随时间的变化曲线都能表现出降水区域均值随时间变化曲线双峰形态,其中,广义 Q 矢量散度、水汽垂直螺旋度、热力垂直螺旋度、质量垂直螺旋度、垂直螺旋度与降水的相关系数较大(达0.9以上),对此次降水的诊断效果较好;(3)动力因子对此次强降水过程的发展演变具有一定的预报能力。     

一次北方暴雨的Q矢量诊断分析研究

考虑水汽相变的凝结潜热作用,引入广义位温,发展了包含广义位温的Q矢量,并在此基础上推导了非地转湿大气Omega方程。(1)包含广义位温的Q矢量是Omega方程的唯一强迫项,由拟涡度伸展矢量、锋生矢量和非绝热加热梯度等三项构成。(2)利用包含广义位温的Q矢量对一次北方夏季暴雨进行诊断分析,发现包含广义位温的Q矢量对降水区的垂直运动结构有良好指示意义,可以综合表征次级环流、锋生和锋消、大尺度和中尺度强迫等多种物理因素,而这些均是影响暴雨发生发展的重要因素,因而包含广义位温的Q矢量及其散度与强降水的发生发展密切相关。(3)利用美国全球预报系统24 h预报场对包含广义位温的Q矢量散度进行计算,结果表明预报的Q矢量散度在时间和空间上与观测6 h降水联系紧密,根据预报的Q矢量散度的异常能够判断降水的可能落区。     

菏泽市一次暴雪天气过程的预报分析

利用常规天气图、数值预报、卫星云图、雷达资料和各种物理量场等对2009年11月11—12日菏泽市暴雪天气过程进行综合分析。结果表明：深厚的水汽、充足的水汽来源和中低层水汽辐合作用是暴雪天气发生的必不可少条件,影响这次暴雪有两个水汽来源,一个是700hPa的西南气流对水汽的输送,一个是850hPa的偏东风对水汽的输送,两个水汽输送带的辐合中心在菏泽交汇,造成此次暴雪天气;低层辐合高层辐散是造成这次暴雪的垂直环流机制;数值预报对于强降水出现的时间和落区有一定的指导意义。     

2008年初江苏暴雪天气的诊断分析

用2008年1月25—29日NCEP/NCAR一日四次全球再分析资料对1月25—29日江苏省大范围强降雪过程的天气背景、散度场、水汽通量的流函数与势函数、视热源与视水汽汇以及Q矢量等物理量进行了分析,并进行了南北地区的对比。结果表明:(1)200 hPa与850 hPa的散度差值场,与降雪落区有较好的对应关系;(2)沿江和苏南地区明显的水汽辐合,配合北方冷空气的向南侵入,是造成江淮流域持续暴雪的重要原因之一;(3)强降雪期间,非绝热加热对降雪产生重要影响,其中淮河以南降雪以对流性降雪为主,淮河以北地区以非对流性降雪为主;(4)非地转风造成的Q矢量辐合区主要位于850 hPa切变线附近,为强降雪提供了有利条件。     

云南主汛期大雨过程的诊断与预报

分析和探讨了１９９６年云南主汛期（６－８月）逐日Ｑ矢量湿锋生函数、Ｑ矢量散度、涡散场能量转函数、水汽通量散度等４个物理量参数与云南大雨过程的关系,并在此基础上建立了未来２４小时大雨预报方程。     

The extension of a density current model of katabatic winds to include the effects of blowing snow and sublimation

A density current model was extended for use in katabatic flow over the steep slopes of Antarctica through the inclusion of the Coriolis effect and weight flux terms corresponding to blowing snow and cooling caused by sublimation. The model was calibrated and tested against data obtained during two flights in Adelie Land, Antarctica, along a trajectory starting about 170 km inland and extending to Dumont d'Urville. The predicted trend in water vapor flux agrees with measurements of this flux, lending support to empirical formulae for both snow flux and sublimation rate. Model predictions of velocity were in good agreement with measured quantities when reasonable estimates of radiation divergence and surface heat exchange were provided as input to the model. The potential temperature gradient above the katabatic layer was found to play a major role in flow stability for high velocity and deep katabatic flows. Velocity predictions were in better agreement with the data when a locally determined value was used for the coefficient in the empirical snow flux expression.     

诱发泥石流灾害的四川盆地大暴雨过程分析

通过对2001年9月18－20日诱发泥石流灾害的四川盆地西、北部大暴雨过程的分析，得出几点认识：（1）诱发泥石流灾害的暴雨与前期雨日、暴雨强度及地质、地貌有关，此类暴雨预报应以地质、地貌特征划分区域为妥。（2）这次华西秋季大暴雨过程中前、后期500hPa影响系统不同，这是一般暴雨所少见的。（3）大暴雨发生在对流层中低层为气旋性涡旋、流场辐合加强、水汽通量增加、水汽通量辐合加强，并伴有高层较强辐散的情况下。（4）Q矢量辐合带对暴雨有指示意义，尤其是在天气影响系统不明显的情况下，进行Q矢量分析更为有益。     

“97.12”高原暴雪过程中尺度热量和水汽收支诊断

应用非静力模式MM5V2对1997年12月（简称：97．12”）一交高原暴雪过程进行控制模拟试验。利用其输出资料以及热量和水汽收支方程，对这次暴雪过程进行了热量及水汽收支诊断。视热源（Q1）和视水汽汇（Q2）的诊断结果表明：Q1和Q2垂直积分的正值区分布形势相似且较强，并与地面降雪带的分布一致，因而，此次过程的Q1、Q2主要是由水汽凝结和潜热解释决定的。Q1在对流层为加热层，对流层上层相对为冷层，是暴雪发生发展的主要热力机制。Q1、Q2区域平均的垂直廓线峰值非常相近，该峰值区正是水汽凝结层，它与水汽输送带的水汽凝结变干有关。视水汽汇Q2与视热源Q1具有相近的垂直廓线，表明“97．12”暴雪过程中非对流性凝结降水起决定因素。这些结果为改进和发展用于模拟和预报高原暴雪的中尺度数值模式模拟系统提供了一些物理依据。     

江苏不同量级降雪过程的对比分析和预报指标研究

利用常规观测资料和NCEP 1°×1°再分析资料,通过对2008-2018年共11年间发生在江苏省的区域性中雪、区域性大雪、区域性暴雪天气过程的对比分析,发现影响江苏区域性降雪的主要天气系统是500 hPa西风槽、700 hPa西南急流和地面冷空气。决定降雪量级的因素主要是700 hPa西南急流强度和范围,降雪区上空水汽输送强度、水汽辐合强度、水汽辐合厚度也与降雪量级有一定的正相关关系。暴雪时700 hPa水汽通量≥14 g·cm^-1·hPa^-1·s^-1,且水汽来源更为丰富,均来自于孟加拉湾和南海;大雪和中雪时,700 hPa水汽通量分别≥12 g·cm^-1·hPa^-1·s^-1和10 g·cm^-1·hPa^-1·s^-1。暴雪期间,水汽辐合区内水汽通量散度都≤^-1×10^-7g·s^-1·hPa^-1·cm^-2,水汽辐合厚度达200~400 hPa,明显强于大雪和中雪。有利于江苏发生区域降雪过程的温度垂直分布条件为:地面≤2℃、t₉₂₅≤-1℃、t₈₅₀≤-2℃、t₇₀₀≤-1℃、t₅₀₀≤-14℃。随着降雪量级的增大,中低层温度阈值呈降低趋势。中低层逆温是产生区域性大雪及暴雪的必要条件,而中雪发生时不一定都有逆温层结,只要近地层温度条件合适,就能产生降雪。随着降雪量级的增大,逆温层强度明显增强、厚度明显增厚。暴雪、大雪和中雪时逆温强度阈值分别为3~8℃、2~8℃和1~3℃,其逆温层厚度分别为150~200 hPa、100~200 hPa和50~100 hPa。降雪过程中上升运动强中心位于600400 hPa。暴雪时,上升运动区相对大雪和中雪时的更为深厚,基本整层都为上升运动区,垂直运动发展旺盛。暴雪和大雪时上升运动中心值均≤-0.7 Pa·s^-1,中雪时中心值≤-0.3 Pa·s^-1。     

场相似在汛期暴雨预报中的应用

采用相似原理,利用车贝雪夫多项式对暴雨发生前期高空三层的高度场展开,突出与历史暴雨过程场相似特点。在高度场相似的基础上,又对和暴雨关系密切的Ｑ矢量散度,水汽通量及其散度,潜在不稳定度等物理量进行诊断分析,也取场的主要分布特点来进一步逼近,进行最佳相似预报和相似分析预报。通过试报和业务使用,效果较好。     

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。     

冀南大到暴雪天气过程分析

利用NCEP1°×1°的6h再分析资料和常规气象观测资料,对2001年1月6日冀南大到暴雪天气过程进行了诊断分析,结果表明:冀南地区大到暴雪天气过程的主要影响系统是低层辐合切变线、高空槽、低空和超低空急流;降雪过程中前期为回流降雪,后期为西来槽降雪;冀南暴雪区处于偏南风急流左前方的辐合区内,低空、超低空急流为暴雪提供了源源不断的水汽条件;暴雪过程中存在较为深厚的上升运动,散度的垂直分布形成上下抽吸作用,中低层正涡度的发展尤其是正涡度平流的增强等均为强降雪提供了动力条件;非地转湿Q矢量散度场低层辐合明显,强辐合区与暴雪区有较好的对应关系;低层高能舌的演变可以大致判断强降水出现的时间和位置;由假相当位温垂直方向上的变化可知,冀南地区大到暴雪基本属于稳定性降雪过程。     

一次回流与倒槽共同作用产生的暴雪天气分析

对2006年1月18—19日山西持续暴雪天气进行了分析,发现这次暴雪过程不同于以往:(1)高空极涡稳定,强度较强,极锋位置偏北,沿极涡外围极锋锋区上分裂的短波小槽,与南支槽同相叠置,使得南支槽发展加深,暴雪发生在此期间。(2)地面图上,不仅形成回流形势,而且河套倒槽向北发展旺盛,倒槽前的暖湿空气与东南气流相遇,两支气流耦合加强,与北方冷空气在山西中南部强烈交汇,使得山西中南部出现了暴雪天气,这种回流形势与倒槽同时强烈发展的情况并不多见。(3)深厚的湿层和强烈的水汽辐合为暴雪的产生提供了充足的水汽条件,暴雪中心就位于中低层两条水汽通量轴线交汇的南侧。(4)高层辐散、低层辐合的垂直配置以及暴雪区上空强烈的上升运动和低层露点锋的持续抬升作用,触发中层高不稳定能量的连续释放,是造成连续暴雪的重要机制,而低空、超低空急流的存在,不仅为暴雪提供了水汽来源和热量输送,而且使得重力波不稳定发展,加强了抬升运动。(5)暴雪出现在500hPa正涡度平流中心右前方,暴雪出现12小时后,正涡度平流中心强度迅速增强,对应暴雪出现一个增幅期。