一次局地短时强降水的成因和预报误差分析

利用常规气象观测资料、NCEP/NCAR再分析资料和多普勒天气雷达资料,对2016年8月6—8日潍坊一次强对流天气的成因和预报误差进行了分析,结果表明：1）500 hPa冷涡底部低槽、850 hPa低涡切变线和地面倒槽是主要影响天气系统, 数值预报对此次天气过程的影响系统预报偏差大,而预报员对数值预报依赖程度高是此次预报失误的主要原因;2）850 hPa以下强的水汽辐合是强降水发生的重要条件,低层辐合和高层辐散配置导致的强垂直上升运动是暴雨产生的动力机制,位势不稳定因中高层的冷空气入侵下沉得以加强;3）列车效应和强回波维持少动是造成短时强降水的重要回波特征,逆风区的发展和移动对于判断强降水的落区有指示作用,多普勒雷达反演风场中的中尺度辐合线是导致局地强降水发生的直接原因;4）风廓线雷达水平风场可以连续地反映降水过程中风场垂直结构及其变化,降水发生前探测高度明显升高,中高层冷空气侵入时间与强降水的时段相对应。     

德宏一次持续强降水天气过程分析

利用区域自动站气象观测资料、Micaps系统资料、雷达探测等资料,对2013年7月7—11日德宏地区强降水过程的成因进行分析。结果表明:此次德宏强降水天气过程主要产生在副热带高压系统稳定维持,高原上有东移短波槽、高低空均有急流区等天气系统的适当空间配置的有利天气背景下。副热带高压和高原短波槽的配置、高低空急流的耦合是此次过程的主要影响系统;物理量分析表明大气层结不稳定和源源不断的水汽输送为此次过程提供了有利的动力条件;雷达资料分析可知暖平流加上风向的辐合有利于降水的持续与加强。     

巴彦淖尔市8.17大暴雨漏报的诊断分析

2016年8月16-18日巴彦淖尔市出现一次致灾大暴雨天气过程,降水强度大,持续时间短,局地性强。本文利用常规资料和自动站、卫星、雷达资料及ECMWF和T639数值预报产品对大暴雨天气过程的成因及漏报原因进行了分析,结果表明:(1)东移的短波槽叠加在暖区上空造成大气层结不稳定是此次暴雨过程的触发机制。副热带高压移动缓慢,西南暖湿水汽输送加强,地面低压稳定少动,是本次暴雨产生和维持的条件;(2)高低空急流、切变线和地面辐合线为此次暴雨过程的发展提供了水汽条件和动力条件;(3)利用卫星云图、雷达资料的演变来确定中小尺度系统的位置、强度和发展趋势,以提前开展强降水等强天气的预报和预警工作;(4)ECMWF预报场未报出短波槽东移,T639预报的短波槽位置偏南,预报员过度依赖数值预报产品是导致本次过程暴雨漏报的主要原因。ECMWF预报场偏弱,T639预报场偏离实况较大,间接导致了暴雨的漏报。     

C波段雷达资料同化对GRAPES中尺度数值模式短临降水预报的影响

将C波段雷达资料用LAPS模式的云分析系统进行反演,并采用Nudging技术将反演得到的云微物理场引入GRAPES中尺度数值模式,结合1次强降水天气过程的模拟实验,研究了C波段雷达资料同化对GRAPES中尺度数值模式短临降水预报的影响。结果表明：①雷达资料同化能够改进中尺度模式的降水预报,模式前6 h的降水预报相关系数和不同等级降水TS评分都有提高,同时降水峰值提前了1 h,有助于缓解模式spin-up问题。②模式降水预报的改进效果主要由强降水贡献,最大改进效果集中在4~6 h。③同化雷达资料后25 mm以上强降水预报站数比更接近实况,落区偏差幅度更小,降水落区和强度向实况方向得到调整。④10 mm以下弱降水在吸收雷达资料后,站数比相较于控制预报,比实况增加更多,落区偏差幅度增大,存在预报过量的问题。弱降水预报过量主要集中在4~6 h,而前3 h对降水预报的改进有积极作用。     

基于CRA技术的华南前汛期强降水EC模式预报误差分析

利用CRA空间检验技术对ECMWF模式36 h时效预报的2016—2018年华南前汛期(4—6月)69个降水目标进行了检验及误差统计分析,并将预报落区偏差相似个例的环流形势及天气尺度影响系统进行了分析。(1) 87% 的强降水目标存在明显落区预报偏差,最大偏差为2.75 °。偏差以经向偏差为主,其中偏北的目标多于偏南的目标,平均偏北0.6 °;无系统性纬向偏差。(2) 模式预报的降水面积较实况偏大的个例多。(3) 不同降水落区预报偏差类型月份分布、对应的环流特征与天气尺度影响系统具有一定的差异性。4月各偏差类型出现的频次相当,5月以西北型个例为主,6月东北型个例最多。西北型个例天气尺度影响系统以长波槽或东北冷涡、冷式切变线为主,西南型、东北型个例主要受南支波动与中纬度短波槽影响,低层低涡、冷、暖式切变线等出现的频次差不多。通过降水预报落区偏差较大和较小的个例对比分析,表明模式强降水落区预报偏差可能与对流组织化发展程度以及暖区是否存在有利于对流发展条件等有关。      

恩施州初夏强降水落区短时滚动预报方法初探

运用日本的降水预告产品和常规天气图资料作短期强降水预报判据,用本地气象要素资料作短期强降水落区预报,以天气雷达回波资料为依托,建立一套恩施州强降水落区短时滚动预报方法,经试用,效果较好.     

恩施州初夏强降水落区短时流动邓预报方程初探

运用日本的降水预告产品和常规天气图资料作短期强降水预报判据,用本地气象要素资料作短期强降水落区预报,以天气雷达回波资料为依托,建立一套恩施州强降水落区短时滚动预报方程,经试用,效果较好。     

GRAPES_CAMS模式产品在贵州一次夏季暴雨过程中的检验

利用地面站、卫星产品和多普勒雷达基数据等观测资料,检验分析了国家人影中心下发的GRAPES_CAMS模式对2016年6月30日—7月1日发生在贵州省的一次大范围强降水天气过程的预报效果。将GRAPES模式预报产品与实况资料进行对比分析发现该模式对贵州的天气过程具有一定的预报能力。检验结果表明:针对此次降水过程,综合预报产品的云系发展演变特征、云系宏观特征、云系性质、降水场检验分析,模式较好地预报出了此次降水过程。在云系的发展演变、移动路径和降水落区等方面的预报效果较好,而云系的移动速度和雨量与实况还有一定的差距。     

海河流域一次大到暴雨天气过程的预报分析

利用数值预报、常规天气图、各种物理量场、卫星云图、雷达资料等,对2005年7月22—24日影响海河流域的典型暴雨天气过程进行了综合分析。该过程是由高空槽、副热带高压边缘的暖湿气流和5号台风海棠减弱后的低气压云系的共同作用下产生的;其触发机制是冷空气从近地层楔入暖空气中,在高温高湿、层结不稳定等诸多有利条件下,冷空气前沿的上升气流在暖区激发出几个较旺盛的中小尺度的强对流云团造成此次的降水过程;数值预报在对流层中部冷平流入侵海河流域的时间和地点,对于强降水出现的时间和落区预报有一定的指示意义,日本模式和T213在此次海河流域强降水的落区预报上存在优势,德国模式在强降水量级的预报上最接近实况,但三家数值模式预报西太平洋副高西伸的位置不够准确,导致海河流域的降水预报的时空分布有一定误差。     

西宁地区2016年8月22-23日短时强降水成因分析

利用常规观测资料和云图资料数值产品资料等对西宁2016年8月22—23日的强降水天气过程进行了诊断和分析,结果表明:(1)此次强降水是西宁地区夏季典型的副热带高压内出现的强对流天气。具有利于强降水发生的大尺度环流系统配置,地面辐合线是此次强对流天气的中尺度触发机制。(2)水汽条件充沛,湿层较厚;低层暖高层冷形成了强的不稳定层结。(3)22日西宁地区θse的高能舌从700hPa延伸到500hPa,Δθse700-500≥10K;K指数为36℃,SI<0℃,CAPE值达到786.3J·kg~(-1),这些参数指示了大气的强不稳定。可以将上述指标作为西宁短时强降水预报的参考指标。过程中西宁上空0~6km的垂直风切变较弱。(4)过程中中尺度对流云团非常活跃,TBB≤-53℃的冷云团的位置和维持时间与强降水的落区和持续时间基本一致,可以考虑将TBB≤-53℃作为西宁地区强降水落区预报的中尺度特征指标。(5)强降水发生时雷达组合反射率显示最强回波达到了60dBZ,强降水的出现时间和落区与雷达组合反射率强回波的持续时间和强度有很好的对应。VIL在降水前期有大值,降水出现后有一个减小的过程。     

2010年7月31日吉林省东南部短时强降水过程分析

利用吉林省加密站实时观测资料、NCEP 1°×1°再分析资料和吉林省白山观测站多普勒雷达等资料,对2010 年7月31日吉林省东南部的短时强降水天气过程进行初步分析。结果表明：500hPa平直锋区上短波扰动出现往往伴随强对流天气的发生;上冷下暖的热力垂直结构有利于低层辐合抬升;当风场引起的辐合抬升仅存在于底层时降水不会发生,故更需关注整层风场的结构变化;强降水水汽来自于暴雨区前期降水的积累,缺外来水汽的持续输送是此次强降水历时短的主要原因之一;小股冷空气入侵高温高湿气团是导致不稳定能量释放的主要原因,强降水落区对应于冷空气侵入高能区位置,强降水时段对应K指数由极大值减小的过程;多普勒雷达资料中雷达回波的强度和缺口、径向速度的强度和零线形状、以及逆风区对预报短时强降水具有很好的指示意义。     

川西高原中部一次极端暴雪成因分析

利用0.5°×0.5°的ECWMF再分析资料,常规气象资料以及西南区域数值预报模式模拟等资料,应用天气分析和诊断方法,对2016年2月21日川西高原中东部的极端暴雪天气过程进行系统分析。结果表明:500hPa贝加尔湖横槽旋转南下使得冷空气并入川西高原中部的低槽中,其与西南暖湿气流交汇产生的锋生以及西南急流存在是此次暴雪天气产生的重要原因;随着副高的北进,此次强降雪开始之前有来自于孟加拉湾和南海的两支水汽输送,西南低空急流稳定维持为此次暴雪提供了充足的水汽。MPV2在此次暴雪过程中起到了重要作用;强降雪主要发生在SVD(Slantwise Vorticity Development)强烈发展的时段内,暴雪落区与SVD发展最强烈的区域重合;西南区域数值预报模式提前6h对此次暴雪的形势场和物理量场都做出了较为准确的预报,其中垂直速度和水汽条件预报与实况最吻合,但降水预报的量级较实况偏弱一个量级,强降水落区比强度预报更准确。     

曲靖市2006年6月两次中-β尺度暴雨天气成因分析

2006年6月7-8日和6月22-23日,曲靖市发生了中-β尺度的暴雨天气。利用这两次过程的Micaps10×10格点资料和多普勒雷达资料对中-β尺度的暴雨天气系统形成机制以及雷达回波演变及特征分析。结果表明:500hPa中高纬度环流为稳定的两槽一脊,中低纬有天气系统影响时,如果有足够的水汽和足够强的上升、下沉运动,且正负速度强中心在一个高度,绝对数值相近,加上水汽通量散度不均匀分布,此时,极易发生中-β尺度强降水。同时研究发现“逆风区”是暴雨识别、暴雨落区预报的有用判据,在“逆风区”及其移动路径附近,往往会带来短时集中强降水。     

贵州西部两场典型暴雨个例对比分析

利用ECWMF数值预报产品资料、逐日客观分析资料、常规观测资料以及高密度区域气象自动站降水资料和物理量资料,对2011年6月中、下旬发生在贵州西部地区的两场暴雨天气过程进行对比分析。结果表明:①两场暴雨的发生,中低层均有西南低涡沿切变线东南移和强盛的西南暖湿气流,第1场有高原槽,第2场既有高原槽又有南支槽等天气条件的有效合理配置,以及较强的垂直上升运动和充足的水汽、能量条件,为暴雨产生提供充分的条件。②区域气象自动站降水资料显示,中小尺度天气系统演变对强降水落区有很好的指示意义。③WRF模式较准确地模拟出降水落区、强度以及700 hPa上西南涡沿切变线移动趋势,对类似暴雨短时临近预报具有重要的指示意义。     

2012年盛夏山东西部一次短时强降水天气的形成机制

利用常规观测资料、自动站加密观测资料、卫星云图和雷达资料,对2012年7月4日山东省西部一次短时强降水的天气形势、物理量条件、云图和雷达回波特征进行分析。结果表明：在有利降水的大尺度天气系统背景下,低层冷空气和中尺度天气系统造成了本次短时强降水天气;低层925hPa和1 000 hPa的充沛水汽和辐合上升运动有利于强降水天气的发生,正涡度中心对应强降水中心;地面辐合线和低压环流造成本次短时强降水天气;中尺度对流云团和地面中尺度系统相对应,其位置和维持时间与强降水的落区和时间基本一致。雷达组合反射率因子〉45 dBZ的强回波区与强降水落区基本吻合;雷达平均径向速度产品逆风区中辐合流场的出现和维持及回波顶高的上升对应地面中尺度气旋式环流的形成和维持;逆风区中辐散流场的出现和维持及回波顶高的下降,对应地面中尺度气旋式环流的减弱;短时强降水出现的初期,垂直累积液态水含量出现了一个峰值,峰值出现时间提前于较强降水时段。     

台风与冷空气对“13.10”上海特大暴雨过程的影响分析

2013年10月7—8日上海地区发生特大暴雨过程。利用常规天气资料、FY-2E卫星云图、风廓线雷达资料、NCEP再分析资料以及国内所使用的主要业务模式预报资料,分析台风与冷空气对其发生发展的影响。结果表明,登陆减弱的1323号台风＂菲特＂低压环流与1324号台风＂丹娜丝＂北侧外围强东风急流为该过程强降水区提供了充足的水汽和能量;北方扩散南下冷空气、台风低压环流、＂丹娜丝＂北侧外围强东风急流三者的结合使切变辐合抬升得到加强;分析风廓线雷达资料发现,低层切变线在上海长时间维持是该地产生特大暴雨的主要原因;长时间维持的切变线反映在卫星云图上,为先后5个β中尺度对流云团生成、合并,并造成持续强降水。各业务模式预报结果检验表明,因其不能精确描述各台风的位置、强度和结构,对降水落区、强度以及最强降水时段预报均存在较大误差。对于模式预报误差,要重视实时资料的应用,尤其是组网风廓线雷达资料可作为大暴雨短时预警的重要参考依据。     

基于多元线性回归的滇西南短时强降水预报模型研究

利用云南省普洱市2015—2017年多普勒天气雷达资料、探空资料和气象观测站5 min雨量观测资料,分析了普洱地区研究期间41次短时强降水的环境场和雷达回波演变特征。结果表明:中尺度辐合线、中气旋、逆风区是强降水触发和维持的重要成因。短时强降水发生前,整层大气水汽充沛,静力不稳定层结,大气可降水量(PW)≥35 mm、SI≤-0. 23、K> 35,可作为环境场对流潜势的判定因子;短时强降水发生时,雷达回波最强反射率因子≥40 d Bz,35 d Bz回波顶高> 5 km,径向速度的辐合切变量> 5 m·s^-1。通过多元线性回归分析,选取4个相关性显著的影响因子,建立普洱市短时强降水预报模型。所选预报因子包括:35 d Bz回波顶高、30 d Bz垂直剖面中心高度、30 d Bz以上雷达回波面积和SI。预报模型的回报检验表明,普洱短时强降水平均雨强相对均方根误差为17. 0%,局地降水持续时间相对均方根误差为33. 9%,局地过程降水相对均方根误差为25. 6%,回报效果较好。4次短时强降水预报检验中,平均雨强的预报误差每5 min小于1. 2 mm,局地强降水持续时间的预报误差小于10 min,局地过程降水的预报误差小于4 mm,模型均预报出局地连续性降水超过50 mm。预报模型有较好的预报能力,可应用于普洱短时强降水的临近预报预警。     

北疆北部2次区域性暴雨的中尺度环境场分析

对12h24mm以上强降水带的预报,模式输出的降水资料是预报的重要依据,但有时偏差较大。依据中尺度分析技术,利用常规资料、EC细网格和T639模式12h预报场对2013年夏季发生在北疆北部的2次区域强降水过程中12h最强降水时段的环境场进行中尺度分析。结果表明,中亚低槽北上强降水落区位于500和700hPa中尺度气旋的第一、四象限及对流层低层冷槽的右侧,850hPa切变线附近,地面中尺度高压前部、边界线和切变线附近及干线西侧的重合区域。西西伯利亚低涡型暴雨位于中尺度短波槽前、高空西南急流出口区左侧辐散区,700和850hPa切变线西侧及干线西南部,850hPa偏西、偏东及东南3股气流汇合区,地面干线的西部、辐合线东部及切变线附近的重叠区域。中亚低槽北上暴雨天气为非典型暴雨易漏报。用模式12h预报场制作高空综合图,可提高预报时效,EC细网格优于T639模式。     

2017年广州“5·7”暖区特大暴雨的中尺度系统和可预报性

2017年5月7日广州发生了特大暴雨,各家确定性业务预报模式均漏报了此次过程。本文利用常规观测资料和广州天气雷达资料对此次暖区特大暴雨过程的天气尺度背景、中尺度系统演变和可预报性进行了详细分析,同时通过分析ECMWF集合预报中成功预报出广州周边地区出现局地强降水与预报了弱降水的成员间的差异,探讨影响本次大暴雨发生的关键触发因子。结果表明：2017年“5·7”大暴雨的环境条件和动力强迫较弱,在弱风场环境下,冷高压后部东南风或偏南风回流,经过城市热岛区域,转为偏暖气流,与山坡下滑冷气流在山前一带形成的水平风场辐合,结合山前强水平温度梯度,共同触发了初生对流单体。其后,雷暴出流和边界层暖湿气流形成的辐合线又触发新生单体,并使已减弱的降水单体重新加强产生第二阶段强降水。前两个阶段的局地特大暴雨分别是由稳定少动的块状强回波单体发展到嵌有中涡旋的强单体和较长生命史的弱HP型超级单体造成的,第三阶段的大暴雨是由向南传播合并新生单体并随短波槽东移的带状回波造成;三个阶段成熟回波垂直结构上均呈低质心暖云降水的特点。由ECMWF集合预报成功预报出局地强降水与弱降水成员之间的差异可见,加强的温度梯度及地面风场辐合可能是本次局地强降水的重要触发因子。短期时效内数值模式难以做出暖区尤其是弱风场环境下暴雨以上降水预报,目前的监测和短时临近预警是主要手段。     

2010年“6.15”闽西大暴雨过程中尺度特征分析

利用常规观测资料、NCEP 1°×1°再分析资料、卫星云图、新一代天气雷达以及区域自动站资料,分析2010年6月15日福建省龙岩市一次大暴雨过程中尺度特征。结果表明:此次降水过程是在高空槽东移,低层强劲西南急流背景下产生的,主要强降水发生在低空切变线右前侧和低空西南急流出口左侧;此次过程暴雨落区位于层结不稳定的湿区中(θse≥348K),低层辐合、高层辐散明显;雷达回波分析表明,西南急流加强(减弱)对强降水的发生(减弱)有较强的指示作用。对于其中的五个中尺度雨团,在雷达回波上表现为中高空有冷平流入侵,中低层的中尺度辐合、中尺度风切变、西南急流以及逆风区。地面流场中的中尺度辐合线,对未来强降水落区有一定的预报提前量。