一次暴雨过程预报的多模式NWP产品与物理参数的综合分析应用

对照常规天气图实况资料,检验几种常用NWP产品对2008年7月5日山东一次强降水过程的形势场预报和降水预报,并对其物理量场进行诊断分析.结果表明,暴雨落区与诸多物理量场的配置紧密相关;暴雨区出现在低层水汽辐合中心移动路径上,位于与水汽通量散度强辐合中心和强上升运动中心接近处;暴雨区移动方向与水汽通量大值中心、△θse(500-850)负值中心长轴方向一致,水汽通量散度低层辐合、高层辐散两者均满足时有利于强降水发生;200 hPa高空辐散的抽吸作用远比仅有低层辐合更有利于上升运动发展;地面强降水区出现在200 hPa强辐散中心所在处.     

2005年6月湖南大暴雨过程的天气动力学诊断分析

利用NCEP分析资料和实测资料，对2005年6月初湖南大暴雨过程进行了天气动力学诊断分析。结果表明：暴雨区中上升运动和水汽辐合均大于周围区域，中低层为对流不稳定层结。暴雨区位于非地转湿Q矢量辐合强迫的次级环流上升支中，其南北两侧为非地转下沉气流，下沉气流的补偿有利于暴雨系统的维持。非地转湿Q矢量辐合区对6小时暴雨落区预报有指示意义。暴雨区位于700hPa湿位涡和850hPa湿相对位涡负值中心附近偏暖湿气流一侧。低层暖湿平流和强上升运动致使低层湿空气辐合补偿、热量上传，利于高层辐散增强，抽吸作用加强低空辐合，促使暴雨发展。     

2015年12月乌鲁木齐极端暴雪成因分析

利用常规观测资料、NCEP FNL（1o×1o）再分析资料以及卫星、雷达资料,对乌鲁木齐2015年12月10日-12日的极端暴雪天气过程的环流演变及暴雪产生和维持的机制进行了初步分析。结果表明：此次暴雪过程是欧洲脊发展推动乌拉尔山地区长波槽东移南压,同时配合低层风场的辐合切变、地面冷锋及地形强迫抬升等共同作用造成此次过程。500hPa偏南气流,700hPa、850hPa的偏北气流在乌鲁木齐的交汇有利于加强冷暖空气的汇合和水汽的聚集,为乌鲁木齐强降雪提供了有利的动力条件。各物理量场的配合及地形作用使得此次乌鲁木齐大暴雪持续时间长,降雪强度大;降雪前期乌鲁木齐逆温使不稳定能量集中释放;散度辐合中心最强时段及上升运动均与降雪时段对应,乌鲁木齐地形引起的强迫抬升为暴雪提供有利的垂直环流;水汽的主要来源为阿拉伯海及孟加拉湾,且水汽在中低层的辐合上升明显,水汽通量散度辐合中心的出现时间对本次乌鲁木齐大暴雪的最强降水时段有很好的指示意义。     

2020年初内蒙古一次暴雪天气过程的成因分析

利用常规观测资料和NCEP（1°x1°）再分析资料，对2020年2月发生在内蒙古的一次地面回流与倒槽共同作用下的暴雪天气过程进行详细分析。结果表明：本次暴雪过程的主要影响系统是高空槽、700hPa切变线、高低空急流、地面冷高压、倒槽和冷锋。在高空下沉气流及1000~800hPa上东北急流的共同作用下，干冷气流形成“冷垫”，迫使暖湿空气沿冷垫抬升，同时不断的有干冷空气向中低层暖湿气流下方入侵，与中高层的西南急流形成深厚的锋生区和锋面次级环流，二者的正反馈作用为暴雪提供增幅作用。700hPa西南急流不断输送水汽，暴雪区位于比湿、水汽通量和水汽通量散度辐合的大值区。低层辐合高层辐散，配合显著的上升气流，有利于水汽积聚与输送和上升运动。强锋生落区与暴雪区域相对应，其中水平变形作用项对锋生的贡献最大，垂直运动项对锋生的贡献最小。湿位涡在强降雪落区内MPV1>0, MPV2<0，有利于本次暴雪过程的发生，高空下传的正MPV1会引起低层冷空气加强，冷暖空气对比度加大，有利于锋生，同时湿斜压性增强，诱发气旋式环流，进一步增强降雪。     

WRF模式对一次河西暴雪的数值模拟分析

利用NCEP再分析资料,使用WRF模式模拟了2005年3月14~15日出现在甘肃河西西部(祁连山西段北坡)的一次暴雪天气过程。结果表明:WRF模式能较好地模拟出暴雪的区域,对这种中尺度天气系统具有良好的预报能力。在这次暴雪过程中,地面冷锋、低空风场切变线,以及与高空强锋区相对应的高空急流的合理配置加强了暴雪区的垂直环流的发展,使降雪区对流发展;出现暴雪时最大辐合层在600 hPa附近,500 hPa以上表现为一个深厚的辐散层。随着强降雪的开始,降雪区近地面层由辐合变为辐散,反映出由于能量释放,降雪的影响系统开始逐渐消亡;在降雪过程中始终伴随着中小尺度特征的强烈的垂直上升运动,最大上升速度层在500~400 hPa之间;降雪的水汽来源于西风气流,水汽输送在600 hPa最强。600 hPa的强水汽输送和强辐合保证了产生强降雪必需的水汽条件。     

柴达木盆地西部小灶火一次极端降水天气过程分析

利用气象资料对2018年6月17—18日出现在柴达木盆地西部小灶火的极端降水天气过程进行分析,结果表明:(1)小灶火地区处在500hPa风场切变线上,700hPa有柴达木热低压存在,整个青海省水汽处于饱和状态(t-td≤5℃)。地面△P3图上,17日20时冷空气已入侵柴达木盆地,其后不断加强。小灶火地区地面有辐合中心且处在迎风坡,地形强迫抬升显著。(2)17日20时小灶火地区低层辐合,高层辐散表现的非常清楚。小灶火有明显的上升运动,500hPa有上升运动的大值中心;水汽通量散度底层到中层水汽辐合;17日20时后有明显的增湿过程且湿层深厚,比湿达6g/kg左右。(3)小灶火上下游中低层大气层结不稳定,湿层较深厚,有一定的对流有效位能。(4)卫星云图水汽图上,小灶火地区对流层中上层有明显的上升运动。小灶火对流层中上层上升运动时段与主要的降水时段基本一致。     

高原低涡移出高原的动力结构特征分析

利用ECMWF资料对2001年6月1~5日东移出高原的低涡个例的动力结构进行了诊断分析。结果表明:(1)低涡东移过程中,闭合等高线或者闭合气旋式环流的垂直厚度随时间呈加厚趋势;(2)高原低涡在东移过程中,垂直方向上几乎都是正涡度,500hPa上正涡度随时间呈增强趋势;(3)在高原上时涡区明显低层辐合、高层辐散;移出高原后表现为微弱的低层辐合、高层辐散,甚至低层辐散、中层辐合、高层辐散。(4)处于高原上时涡区整层都为上升运动,移出高原以后上升运动微弱,中低空经常为下沉运动。(5)低涡处于高原上时,涡区在边界层始终有水汽辐合,移出高原以后在低空只有微弱的水汽辐合甚至辐散。涡区外围东南侧的槽前脊后区存在低空急流,是水汽通量和水汽辐合的大值区。      

初夏盆地暴雨环境场特征与分析

本文通过对物理量场的分析,定量地分析研究了一次初夏盆地暴雨环境场特征。分析表明: 大气环流的调整使高空急流轴线南压。其入口区右侧低层辐合高层辐散的配置加强了低空急流,暴雨出现在两支急流汇合处。高原涡耦合西南涡东移,盆地北部冷锋南下东移,迫使低层空气抬升,触发了本次暴雨过程。盆地水汽大值区可扩展到500hPa。低层湿度近饱和到暴雨出现早1—2天。当上下层湿中心趋于重合时,意味着暴雨即将产生。湿中心略比暴雨中心位置偏前。300hPa湿区移向对地面暴雨移向有引导作用。暴雨位于总能量大值区。当能量中心近于垂直,且700hPa与500hPa总能量接近时,意味着暴区产生时间逼近。而能量垂直中心点基本上是暴雨中心落点。而△θ_(?)可能对初夏层结稳定度反映不敏感。盆地上空出现了垂直顺时针环流,可能预示未来1—2天将出现暴雨。500hPa大片辐合大值区中出现的辐散区将对应地面微雨量区。低层涡度对地面冷锋移向有预示作用。     

台风“利奇马”造成浙江极端降水的成因分析

利用NCEP/NCAR再分析资料(0.25°×0.25°)、FY-2G卫星的黑体亮度温度(TBB)、双偏振雷达、加密自动站资料,对2019年台风“利奇马”引发浙江极端暴雨过程的成因进行分析,结果表明:(1)“利奇马”引发的浙江特大暴雨过程是一次深厚台风本体降水,具有范围广、总量大、局地雨强极端的特点,山脉地形对降水的增幅作用显著。(2)台风登陆前后850 hPa水汽通量、850 hPa辐合和200 hPa辐散都超过气候平均值3~4个标准差,异常强的动力抬升和水汽输送为此次极端降水提供了有利的背景条件,物理量的异常度可作为判断极端降水的重要因子。(3)活跃的西南季风和副高南部的偏东急流为“利奇马”提供了充足的水汽和能量。925 hPa水汽通量辐合大值区域与暴雨落区的形态和位置对应较好,且辐合强度的变化对降水量具有一定的指示意义。(4)登陆前后台风中心密闭云区范围大、结构紧实,其中有多个中尺度对流系统强烈发展且移动缓慢,是浙江东部沿海地区产生极端降水的主要原因。基于双偏振雷达的降水估测产品在短临预报中参考价值高。(5)中层的弱干冷空气和低层的强暖湿气流促进了对流不稳定层结的发展和维持,在地面中尺度辐合线和地形的强迫抬升下不断触发中尺度对流系统并产生“列车效应”,是此次过程中西北部山区特大暴雨产生的重要原因。     

“尼伯特”台风暴雨过程中温州北部和南部降水差异的成因分析

利用温州地面自动气象站资料和日本0.5°×0.5°分析资料,对2016年7月8—9日"尼伯特"台风暴雨过程中温州北部与南部降水差异的成因进行分析。结果表明:1)北部东南气流较弱,降水小;南部受东南低空急流影响时间较长,有利于产生强降水。2)北部水汽辐合弱,提供的水汽有限;南部水汽辐合强,提供的水汽充足。3)南部的SWEAT指数高于北部,强降水的不稳定条件优于北部。4)北部低层辐合弱,高层辐散弱,低层非地转湿Q矢量辐合小,上升运动弱,降水也弱;南部低层辐合强,中低层和高层辐散强,低层非地转湿Q矢量辐合大,上升运动强,有利于产生强降水。     

三门峡市2005-08-17暴雨天气过程分析

利用"9210"实时资料,欧洲ECMWF和T213格点资料、物理量分析场,分析了2005-08-17三门峡市暴雨过程中500 hPa、700 hPa、地面天气形势及流场、水汽通量、总温度平流、散度,结果表明:副高东退,随着短波槽的东移加深,850 hPa和700 hPa槽前形成了≥6 m/s的偏南气流,打开了水汽通道,为暴雨形成提供了充足的水汽来源;中高层低槽后部冷空气的斜压作用以及地面西路冷锋的触发抬升,加之散度场上低层强烈辐合、中层上升、高层辐散的耦合机制,为暴雨形成提供了充足的动力条件。     

2010年冬季浙江两次强降雪过程的对比分析

利用NCEP1°×1°再分析资料,对浙江2010年冬季两次强降雪过程的环流形势和物理量场进行了分析和讨论.结果表明:两次过程都是北方冷空气与西南暖湿气流交汇所致,冷空气较强时,锋区迅速南压,降雪持续时间较短,暴雪产生在中低层切变线的风速辐合区中;而冷空气强度适中时,“冷垫”和静止锋长时间存在,降雪持续时间则较长,暴雪产生在低空急流的左前方;降雪区上空有明显的水汽通量辐合,水汽通量大值区的演变与降雪过程有较好的对应关系;低空辐合和高空辐散的配置是强降雪产生的有利动力条件,其强度越强,降雪也越强.     

浙江2011-01—20强降雪过程降雪带南压成因的诊断分析

利用自动站、Micaps、雷达风廓线等资料和6h间隔的NCEP1°×1°再分析资料,对浙江2011年1月20日强降雪过程中降雪带南压的成因进行了诊断分析。结果表明：高空槽、中低县切变配合近地面的冷空气渗透影响是强降雪发生的有利天气尺度背景;强降雪发生在低空西南急流左侧水汽通量散度的辐合区内,且低空西南急流的南压领先于降...     

2019年台风利奇马引发山东特大暴雨成因分析

利用地面观测资料、雷达资料、FY-2G卫星云图资料及欧洲中心细网格资料,对台风利奇马登陆北上引发山东特大暴雨的成因进行分析。发现:利奇马登陆北上过程中,冷空气先后从台风的西部、西南部与南部侵入至台风中心内部,使其暖心结构逐渐减弱,其变性时段发生在10日20:00至11日08:00。山东的特大暴雨主要出现在台风变性前12h至台风变性后6h。变性之前的暴雨主要是由于台风螺旋云带与高空槽尾部云系相叠加造成的,变性之后的暴雨则是由于冷空气侵入致使台风外围云系演变成强对流复合体造成的。变性之前,对流层内800～500hPa风速小,500～250hPa风速大,气层内有暖平流,整层的上升运动,降水以暖区对流降水为主;变性之后800～500hPa风速大,500～250hPa风速小,500hPa至地面是上升运动,以上为下沉运动,降水以斜压锋区附近的对流降水为主。当500hPa至地面气层内出现冷平流时,湿层变薄,降水趋于减弱。特大暴雨区出现在台风中心西北方向,与850hPa假相当位温锋区与水汽通量散度辐合大值区相吻合。     

中国东部夏季极端降水事件及大气环流异常分析

主要利用1961~2014年中国东部地区438个台站的逐日降水资料和NCEP/NCAR的再分析资料,从大气内部动力角度对夏季不同极端降水情况下的环境场进行分析,结果表明:对长江中下游地区而言,在极端降水频次偏多年时,850 hPa风场及整层水汽输送距平场均表明东亚夏季风偏弱,有利于更多的水汽输送到长江中下游地区,500 hPa鄂霍次克海阻塞高压持续日数偏多,有利于冷空气南下,200 hPa东亚副热带急流偏南,且30°N以南偏西风异常有利于辐散,而在斜压波包从西北东南向传播为极端降水事件分发生集聚了能量;对华北地区极端降水频次偏多年而言,850 hPa风场及整层的水汽输送距平场均表明东亚夏季风偏强,有利于更多的水汽输送到华北地区,500 hPa高度距平场日本海正距平,贝加尔湖蒙古地区为负距平,华北地区东高西低,200 hPa东亚副热带急流偏北,从而导致我国华北地区极端降水频次偏多,能量传播也为西北东南向。这些结果表明极端降水的变化,与大气内部的动力作用和能量的传播有密切的关系。     

湖北省两类典型极端降水过程气象因子异常特征对比

利用NCEP/NCAR再分析数据和其他常规观测数据,对湖北省两类典型极端降水型(南北气流汇合型、南北槽叠加型)的天气背景及气象因子异常特征进行分析,结果表明:南北气流汇合型500 hPa上形成南北气流汇合形势,低层切变线南侧南风发展异常强盛,地面上冷锋入暖槽形成静止锋,动力因子(850 hPa涡度、200 hPa散度)和水汽因子(大气可降水量)异常特征显著;南北槽叠加型500 hPa上形成南北槽叠加形势,低层或边界层形成显著低涡切变,地面上暖低压强烈发展,动力因子(200 hPa散度、925 hPa涡度)和不稳定因子(700 hPa温度平流)异常度比例偏高。最后给出了两类集天气背景与气象因子异常度配置于一体的极端降水天气概念模型。     

2022 年初冬伊犁河谷一次极端暴雪过程诊断分析

为了更全面地伊犁河谷极端暴雪发生发展的机制,利用常规探空和地面观测资料、FY-2H长波辐射资料(Outgoing Long-wave Radiation,OLR)和NCEP/NCAR１°×１°再分析资料,采用天气动力学分析方法对2022年11月22日-24日出现在伊犁河谷极端暴雪过程的成因和动力结构演变特征进行分析,结果表明:(1)此次降雪为强锋区降雪,锋区内不断有短波东移,是暴雪发生的大尺度环流背景；300hPa极锋急流、500hPa强锋区、700hPa强偏西急流的流场配置起至关重要作用。(2)低层冷空气入侵,迫使暖湿空气抬升、气温下降,形成了下冷上暖的强逆温层结,而导致降水相态转变。降雪持续时间长,导致强降雪发生。(3)低层偏西急流把水汽输送到暴雪区,并在暴雪区上方产生强的水汽辐合中心,为本次暴雪提供了有利的水汽条件。散度场对大暴雪的发生有较好的先兆意义,双辐合-辐散结构的散度场特征可以作为预报降雪加大的指标。(4)暴雪过程发生时大气处于对流稳定状态,但存在对称不稳定能量的释放。(5)OLR特征分析表明OLR３ｈ平均值与３ｈ降雪量存在明显的负相关关系。     

2015年12月新疆极端暴雪天气过程分析*

2015年12月10-12日新疆大面积暴雪是欧洲脊发展衰退、乌拉尔低槽东移南下环流形势下的极端强天气过程,环流形势、高低空系统配置与新疆强降水研究成果[1-3]吻合,高低空三支急流是大尺度上升运动维持和水汽输送、辐合的重要系统。暴雪过程中存在3条水汽输送路径,水汽长时间向暴雪区输送且输送厚度较厚,水汽辐合从低层发展、东移时层次抬升强度增强,水汽输送和辐合主要出现在低层700-850hPa,当水汽输送层和辐合层降低、强度减弱后最强降水开始。天山地形强迫抬升作用明显,低层水汽在天山北坡聚集抬升,低层冷垫有利于中层西南暖湿气流向北输送。环流经向度大和槽前偏南风强、天山地形的强迫抬升和上升运动维持以及水汽持续输送和3条中尺度云带的持续影响是此次新疆极端暴雪形成的重要机制。     

甘肃中东部初夏一次暴雨天气过程的动力诊断

利用Micaps常规和ECWMF资料,对造成2004年5月28～29日甘肃省中东部初夏区域性暴雨过程的高、低空急流及锋区等天气系统进行分析,结果表明:(1)500hPa西风带急流轴(≥20m.s-1)从乌拉尔山中底部向巴尔喀什湖移动,其分裂的短波槽和冷空气沿急流底部向甘肃河西至青海省中部发展,为这次大降水的形成和维持提供了能量;(2)在副热带高压快速南压东退中,高压边缘的西南暖湿气流为此次降水过程提供了充沛的水汽来源;(3)垂直速度、水汽通量、水汽通量散度等物理量对此次大(暴)雨有很好的指示意义。从能量场上,总温度平流和差动平流场对这次降水过程也有重要的贡献。     

冷平流强迫背景下攀枝花市一次雷暴过程综合分析

基于欧洲中心ERA5再分析资料、NCEP再分析资料、卫星和雷达资料以及MICAPS气象资料,运用天气学方法对2020年4月13日四川省攀枝花市发生的冷平流强迫类雷暴天气过程进行综合分析。结果表明:本次雷暴过程混合了冰雹、短时强降水、雷暴大风等多种天气,其主要影响系统为200 hPa高空急流、500 hPa高原槽、700 hPa切变线和西南急流以及地面辐合线。200~500 hPa西北干冷空气顺高原槽南下对本次过程起主导作用,弱的700 hPa西南急流为本地输送了水汽和不稳定能量,中低层切变线和地面辐合线促进了暖湿气流的辐合抬升。此外,“上冷下暖”的气层结构、中低层较强的垂直风切变、气流的低层辐合与高层辐散、适宜的0℃和-20℃层高度、较强的CAPE和K指数、较大的700~500 hPa温度垂直递减率等因素也是本次雷暴天气过程发生发展的关键。