西藏那曲一次特大冰雹的数值模拟研究

针对数值模式在模拟高原强对流天气时,如何选取各种微物理过程方案及表征量的问题。采用中尺度天气模式WRF,对2010年9月25日青藏高原那曲地区的一次午后热力雷暴及其带来的冰雹过程进行数值模拟,探讨了不同微物理过程方案在高原地区的适用性,以及高时空分辨率的诊断量对雷暴的反映。将模拟结果与实况卫星云图对比,显示当模式中微物理过程采用WSM3方案时,模拟效果较为准确。模式输出的高分辨率中尺度要素场能较准确地反映雷暴云团的位置情况,模式输出的各种参量(如CAPE,KIm,假相当位温等)随时间的变化情况,均能较准确地描述热力雷暴发生发展过程。     

四川2008年“9．23”强对流天气中雷电活动和降水结构关系的研究

利用常规气象资料、地闪及TRMM卫星等资料,运用统计和对比的分析方法,对四川“9．23”雷暴过程中地闪的时空演变特征及其与降水结构的关系进行了研究分析。结果表明：沿副高边缘移动的“9．23”雷暴过程主要发生在川西高原以东地区,地闪空间分布集中连续,且主要以双单体雷暴系统的形式出现。处于雷暴系统或单体中心的地面站其地闪频数的峰值提前或同时与降水量峰值出现;而处于雷暴系统或单体边缘的地面站其地闪频数的峰值则更易滞后于降水量峰值。地闪的发生与雷暴云中的水成物粒子的分布状态都有直接的关联性,负地闪放电主要源于雷暴系统中较低的云水及可降水强中心区域,而正地闪放电则源于较高的云冰强中心的边缘处。     

温州地区一次暴雨过程分析及数值模拟

针对WRF中尺度数值模式较少应用在地形复杂地区,而在浙江省南部山区的温州地区则更缺乏实际应用的案例,利用WRF模式,对2010年5月13～14日温州地区出现的一次暴雨过程进行数值模拟,并利用模式输出的高分辨率资料进行诊断分析.通过分析模拟结果,验证了WRF模式较好地模拟了此次降水过程的时空分布特征,但仍存在着部分区域降水量偏高,暴雨落区偏差等误差.研究结果表明,暴雨中心的强上升运动及低层辐合、高层辐散的配置有利于中尺度对流系统的发生发展,高低空急流耦合是此次暴雨爆发的重要机制.暴雨区域高湿高能环境的维持,保证了暴雨过程的能量输送,也是此次暴雨能够长时间地持续发生的必要条件之一.降水量最大区域的中心与对流层中的最大垂直速度中心都出现在同一区域,而在垂直速度最大区域的两侧都存在有一个垂直的次级环流,这些有利条件对维持强烈的上升运动起关键作用.     

温州地区一次暴雨过程分析及数值模拟

针对WRF中尺度数值模式较少应用在地形复杂地区,而在浙江省南部山区的温州地区则更缺乏实际应用的案例,利用WRF模式,对2010年5月13～14日温州地区出现的一次暴雨过程进行数值模拟,并利用模式输出的高分辨率资料进行诊断分析.通过分析模拟结果,验证了WRF模式较好地模拟了此次降水过程的时空分布特征,但仍存在着部分区域降水量偏高,暴雨落区偏差等误差.研究结果表明,暴雨中心的强上升运动及低层辐合、高层辐散的配置有利于中尺度对流系统的发生发展,高低空急流耦合是此次暴雨爆发的重要机制.暴雨区域高湿高能环境的维持,保证了暴雨过程的能量输送,也是此次暴雨能够长时间地持续发生的必要条件之一.降水量最大区域的中心与对流层中的最大垂直速度中心都出现在同一区域,而在垂直速度最大区域的两侧都存在有一个垂直的次级环流,这些有利条件对维持强烈的上升运动起关键作用.     

湖南“6.19＂暴雨过程的中尺度特征分析

针对2010年6月19～20日湖南一次大范围暴雨过程,利用常规观测资料、FY-2E卫星TBB资料、NCEP1°×1°格点资料及WRF模式输出的高分辨率资料,采用数值模拟和诊断分析相结合的方法,综合分析了此次暴雨过程.结果表明：东移短波槽及低层低涡是此次暴雨的主要影响系统;卫星资料分析显示,α中尺度对流云团前部不断有β中尺度扰动分裂和发展;WRF模式模拟结果表明,此次大范围暴雨过程是多尺度系统影响的结果,在有利的大尺度环流背景下,激发了中小尺度对流系统的活动,导致强降水带中出现了多个中尺度扰动和与此对应的中尺度雨团有组织的活动,是暴雨发生的主要原因;中尺度雨团对应着强上升气流柱、正涡度柱和低层强辐合、高层强辐散的散度结构.     

低纬高原一次强对流暴雨M_βCSs结构特征及成因的数值模拟分析

应用1°×1°NCEP全球再分析资料,采用非静力中尺度数值模式MM5(V3.6)对2003年6月发生在低纬高原地区一次特大暴雨过程进行数值模拟.分析表明:500hPa流场两高辐合形成的鞍型场是MβCSs发生的有利的环流条件;700hPa孟加拉湾气旋和中心位于湖北的反气旋外围偏南气流提供了有利的水汽条件;500hPaβ中尺度扰动和700hPa气流辐合是MβCSs产生的直接影响系统;低层暖湿高层干冷的配置、剧烈的垂直上升运动,低层辐合中高层辐散、高低空急流的耦合、高能高湿的不稳定能量、地形的抬升作用有利于诱发中尺度对流系统;本次强降水过程MβCSs的生命史较短,较强不稳定能量的迅速释放是本次降水突发性强、强度大、历史短的主要原因.     

成都市空气质量预报中WRF的本地化参数选取

为更准确的研究气象因素对成都市空气质量的影响,需要进一步提高天气预报模式WRF的模拟效果。设定16种天气预报模式WRF中尺度数值模式的参数化方案与气象信息综合分析处理系统(MICAPs)的气象实测数据进行地表温度(T2m)和海平面气压(Psl)及高空温度的比对,通过统计学方法进行结果评估,选取适用于成都市本地化的天气预报模式WRF参数方案。结果表明:第15组参数化方案模拟结果与气象信息综合分析处理系统(MICAPs)气象实测数据的对比分析效果表现最佳,是为成都市空气质量预报中天气预报模式WRF的最优参数设置,第11组次之。     

5·15广东大暴雨数值模拟及中尺度分析

利用WRF3.5模式对2013年5月15-17日发生在广东的大暴雨进行了数值模拟,并对大暴雨强降水时段中尺度系统的动力机制、热力条件及演变做了进一步的分析。结果表明:WRF3.5模式能较好地模拟出大暴雨过程的强降水中心、降水强度及雨带分布的变化趋势。稳定的"两槽一脊"形势是大暴雨发生的有利背景条件。高空辐散、低空辐合的有利配置及其耦合产生次级环流,同时地形对迎风坡的西南气流有阻滞和抬升,是大暴雨过程的主要动力机制。爆发的南海夏季风输送的充沛水汽在强垂直运动和弱冷空气作用下释放的大量能量是此次大暴雨过程的热力条件。中高层弱冷空气在次级环流的作用下向低层侵入,与上升的暖湿空气相互作用,促使斜压不稳定和对流不稳定的释放和发展,是大暴雨的触发机制。     

湖南雷暴天气中地闪活动的预报研究

利用湖南地区ADTD闪电定位仪资料,结合NCEP／NCAR再分析资料,对湖南夏季雷暴发生过程中地闪的区域特征、及地闪与大气不稳定参数的相关关系进行分析,提出地闪活动预报的诊断指标并建立不同区域地闪数的预报方程。结果表明：采用经验正交方法研究地闪活动的空间分布特征发现湖南地闪活动可分为3个区域：湘西山地区、湘东北平原区及湘南山地区,各区与地闪相关性好的不稳定参数分别为,湘西山地区：对流不稳定能量、抬升指数、修正K指数及粗理查逊数;湘东北平原区：抬升指数、修正K指数及大气可降水量;湘南山地区：通气管指数。并且不稳定参数与地闪数具有一定的回归关系,各区潜势预报方程对实际应用具有参考价值。     

北京一次强对流天气过程的数值模拟

为了对发生于2008年07月04日北京的一次强对流天气有更多的认识,利用三维对流云模式对其进行数值模拟研究。结果表明：模式可以较好地模拟出强对流天气各主要宏观发展阶段的特征,以及云中水成物粒子转化的微观特征;模式能够很好地模拟出此次强对流天气过程的风场特征,对流系统中存在有利的环境条件,风暴是由气流的辐合上升引起的。在发展初期,对流云低层为辐合上升气流,在对流云发展的成熟阶段,近地面层以辐散气流为主,中上层以辐合气流为主,且辐合达到最大,之后随着云体的消散,低层辐散下沉气流加强。气流在顶端转变方向,形成辐散出流。     

雷达资料在雷电临近预警中的应用研究

为了寻求济南地区地闪发生的临近预警指标,综合利用多普勒雷达资料、闪电定位和探空资料,对2009年7~8月和2010年6月距离齐河雷达站200km范围内的41个对流云团进行统计分析,重点是统计分析了闪电发生前的雷达回波参量特征值。初步的研究结果表明:对于该地区单独使用雷达反射率而言,最好的预警指标是在-10℃高度上出现40dBz的反射率阈值,使用这种方法的预警准确率是96%、虚警率是14%、临界成功指数是83%、平均预警时间是21min。在考虑雷达反射率的基础上再考虑最大回波顶高(≥10km)和垂直液态水含量(≥8.5kg.m-2)预警指标时,能有效降低虚假报警率和提高临界成功指数,此时选取的雷达反射率指标是在-20℃高度上出现25dBz的反射率阈值。     

2011年春夏长江中下游旱涝急转的低频环流系统变化

为研究2011年春夏长江中下游地区旱涝急转现象与低频环流的关系,利用国家气象信息中心的753站逐日降水、NCEP/NCAR再分析资料和带通滤波的方法,得到如下结果：（1）2011年5-6月,长江中下游地区存在明显旱涝急转现象,5月的降水较同期偏少40％以上,6月的降水较同期偏多60％。（2）5-6月的旱涝急转前后,长江中下游地区的500hPa的垂直速度变化不仅与降水有很好的关系,而且其低频振荡的强度也显著加强,垂直速度由正（下沉运动）转负（上升运动）的转换时间几乎对应由旱转涝的时间。（3）对旱涝急转过程的500hPa低频变化垂直速度下沉运动最强、下沉运动向上升运动转换、上升运动最强3个位相的低频散度场分析发现,在5月干旱期间,长江中下游地区维持对流层低层（850hPa）辐散、高层（200hPa）辐合的低频环流系统,不利于降水。到6月强降水期,长江中下游地区则迅速转为对流层低层辐合、高层辐散的低频环流系统,有利于降水的发生。这种对流层低层-高层低频环流系统的变化是导致旱涝急转的重要原因之一。     

台风“莫拉克”降水观测与云物理特征的模拟研究

为了研究云中微物理量与台风降水的关系,选取0908号台风"莫拉克"作为个例,利用中国自主研发的全球区域同化预报系统对台风引起的暴雨过程进行了数值模拟。该模式系统中包含有详细的云微物理过程。结合TRMM卫星资料、MODIS云顶温度资料、FY-2卫星云图以及常规地面观测等资料与模式结果进行对比分析。分析结果表明,此次强降水主要发生在福建大部分地区以及浙江东南部地区,模拟6小时累积降水最大值超过90m,模式对此次暴雨的雨带位置及其走向都有较好的模拟。台风中云微物理量的垂直分布基本可以分为3层,由冰晶与雪组成的冰相层,一般位于100～400hPa;由云水和雨水组成的液相层,一般位于600hPa之下,以及由霰与云水、雨水形成的混合层,主要分布在400～600hPa。霰在暖区的融化以及云水、雨水的碰并是降水的主要来源。     

贵州省雷电灾害易损性分析及区域划分

根据贵州省近8年的雷电灾害统计资料和30年的雷暴日观测统计资料,从灾害易损性的角度出发,以雷暴日数、雷电灾害频度、经济易损模数、生命易损模数作为评价指标。对贵州省各设区市的雷灾易损性进行了综合分析,初步形成贵州省雷灾易损性区划。结果表明,某一地区雷击灾害的发生及其造成的损失情况既与该地所处的雷电环境特征有关,也与该地人口密度、经济发展状况有关。     

2006-2009年安徽省闪电活动时空特征分析

根据安徽省2006~2009年4年来10个地面测站的闪电定位数据资料,分析安徽省闪电活动的时空分布特点。从时间分布来看,闪电频次分布具有明显的季节性,春季闪电发生频次上升,夏季7月达最大值,秋季下降,至冬季达最小值。在闪电发生频次逐时分布中呈现出一定规律性,闪电多发生在1天中15:00-17:00,而在9:00发生频次最少。通过分析闪电空间密度分布图可以发现,南部闪电密度大于北部,原因是北部以平原为主,南部以山丘为主,且南北气候类型不同,北部为暖温带半湿润季风气候,南部为亚热带湿润季风气候,而且与北部相比南部经济发展快,城市高层建筑多,人口密度大,和空气污染相对严重。     

基于地理信息系统的雷电业务系统

介绍了地理信息系统（GIS）在四川省雷电业务系统构建中的应用方法。四川省防雷中心在雷电监测新技术和新手段的基础上,将GIS技术与雷电潜势预报和短临预警技术有效的结合起来,构建了雷电业务应用系统。并通过对此系统在2008年“9．23”四川雷电天气过程中的应用分析,说明此系统可以准确地对未来12小时的雷电过程进行预报和未来1小时的雷电过程进行预警。     

基于地理信息系统的雷电业务系统

介绍了地理信息系统（GIG）在四川省雷电业务系统构建中的应用方法。四川省防雷中心在雷电监测新技术和新手段的基础上,将GIS技术与雷电潜势预报和短临预警技术有效的结合起来,构建了雷电业务应用系统。并通过对此系统在2,008年“9．23”四川雷电天气过程中的应用分析,说明此系统可以准确地对未来12小时的雷电过程进行预报和未来1小时的雷电过程进行预警。