2014年长江流域三次暴雨过程卫星云图释用研究

本文利用实况探空资料和风云2C、2D卫星探测资料,对2014年7月西太平洋副高与西风带低槽共同作用下长江流域出现的三次暴雨过程进行分析,将三次过程卫星云图以及各种物理要素场配置进行对比,得到以下结论。云系表现为典型的梅雨锋云系特征,云系位于高空槽前580线与副高外围588线之间。降水云带由对流云团、稳定性降水云团及混合性降水云带三部分组成。梅雨锋中的MCC云团十分活跃。随着云团最强对流的逐渐减弱,云团面积迅速膨胀,并持续数小时后很快减小,强降水主要发生在云团发展和成熟期中。强降水还与对流有关,降水强度总体上跟TBB强度呈反相关,TBB越低降水越强。梅雨锋云系的分布与各层的垂直速度场、涡度场、散度场有很好的对应关系,与中高层的涡度平流场也有较好的对应关系,云带总体位置与上升运动区、低层辐合和高层辐散区、正涡度平流区位置近乎重叠。比湿通量、比湿通量散度和假相当位温等温湿参量的分布特征能很好锋面云带的移动、发展和分布特征。      

金沙江乌东德水电站暴雨概念模型与云型特征

利用自动气象观测站降水资料、常规地面与高空观测资料及卫星云图资料,对2012—2017年6—10月金沙江乌东德水电站坝区18次暴雨个例的大尺度环流背景及卫星云图演变特征进行统计分析,结果表明,切变冷锋型、两高辐合型、西南涡型、孟加拉湾风暴型、切变线型和高空槽型是金沙江乌东德水电站坝区的六类暴雨概念模型。总结归纳出对应的六类典型云型：切变线云带前界处的对流云团8次(占44.4%)、两高辐合云区内部的对流云团4次(占22.2%)、西南涡西南或东南象限的对流云团2次(占11.1%)、孟加拉湾风暴涡旋云系中分离出来的对流云团或对流云系2次(占11.1%)、切变线云带内部的对流云团1次(占5.6%)、高空槽前盾状卷云区南端的对流云系1次(占5.6%)。     

西北地区东部一次持续性暴雨的成因分析

分析了西北地区东部一次副高西北侧西南气流型的暴雨过程.结果表明,这次暴雨是中α和中β尺度对流云团引发的强对流性降水.青藏高原云团移到川西北后出现更新,老云团消亡时在其前方有新云团生成.冷锋云带到达甘肃河东地区后,其前缘也触发对流云团,受四川盆地强水汽输送带影响,新云团一般生成在水汽输送带左侧.强雨区产生在冷锋云带与对流云团结合时,对流云团的发展是水汽输送及天气系统辐合和有利的局地环境条件如双层对流不稳定加地形等多因子综合作用的结果.区域性暴雨出现在冷锋云带与对流云团叠加区,这里降水效率高.强雨区大多位于对流云团的西北或东北部与冷锋云带结合处.     

典型带状云系强降雨过程卫星云图演变特征分析

通过对两个典型的带状云系的强降水过程的卫星云图进行定量分析,初步验证了可以用云带0℃边界反映冷高压和副高的活动态势,揭示了降雨强度与云带强度指数及TBB面积指数有很好的对应关系。同时,还研究了暴雨落区与对流云团活动范围的关系,强降水时段与对流云团的发展阶段的对应关系。     

一次飑线风暴的环境条件和雷达回波特征分析

利用常规气象观测和新一代天气雷达监测资料,对大兴安岭地区加格达奇市2006年8月一次飑线天气的环境条件和雷达回波特征等分析发现：此次过程的影响系统高空槽为前倾结构,飑线发生在地面冷锋前,大气具有较强的不稳定层结,有利于上升运动,水汽充足,低层较强的垂直风切变使对流云团和弓形等线状回波生成并较长时间地维持和发展。对流云团位置与上升运动区域较为一致,产生飑线的强对流云团出现在中低层垂直速度梯度较大并靠近上升运动中心一侧,并位于低层比湿和水汽通量散度梯度较大区域即干锋附近以及K指数能量锋上。飑线弓形回波出现在一个中尺度椭圆状对流云团中心内部发展最强处。当云团向东北偏东方向移过加格达奇雷达站时,雷达反射率因子先后呈现出弓形、＂人＂字形等线状回波特征,当线状回波南端＂人＂字形顶部较强回波和后侧入流急流前方＂V＂型槽口的尖峰移经加格达奇时,带来了雷雨大风天气。     

濮阳市一次大暴雨过程成因分析

应用常规天气图资料、郑州站探空层结资料、FY-2E红外云图和濮阳站降水实况等资料,对2016年7月14—15日发生在濮阳市的区域性暴雨、大暴雨天气过程进行综合分析。结果表明:(1)此次大暴雨过程是由500hPa和700hPa的低涡及其分裂东移的低槽、700hPa和850hPa的切变线、地面辐合线及南下的冷空气共同影响造成的。(2)500hPa槽前西南气流与584dagpm线外围的西南气流叠加加强了西南暖湿气流的输送,为降水提供了水汽来源;地面辐合线的存在加强了动力抬升作用。(3)涡度场和散度场同时表现出的低层辐合、高层辐散的配置,为暴雨的产生提供了有利的动力条件。(4)FY-2E红外云图上,对流云团的持续影响,使降水较长时间维持,造成濮阳市出现区域性的暴雨、大暴雨天气。     

高原低值系统影响下一次极端强降水天气诊断分析

采用常规观测资料、地面加密观测资料、逐时云顶亮温TBB资料和1°×1°NCEP/NCAR再分析资料,对2013年7月8~11日四川盆地持续性暴雨天气过程的中尺度对流系统活动及其发生发展的物理机制进行了分析。结果表明:(1)暴雨过程发生在对流层中层中高纬度两槽一脊稳定维持的环流背景下,由活跃的高原低值系统以及异常稳定的副高西侧偏南气流配合低层冷空气作用造成。(2)极端降水过程分为暖区强对流性降水和相对稳定的锋面降水两个阶段;暖区对流性降水阶段,偏南暖湿气流源源不断向盆地输送水汽和能量,为暴雨发生提供了高能高湿条件,大气层结极不稳定,中尺度对流云团发展旺盛;锋面降水阶段层结趋于稳定,对流云团有所减弱,但仍有充足的水汽输送且降水云系稳定少动,致使盆地西部产生持续性降水。(3)500h Pa高原低槽前的正涡度平流诱发盆地西部低层气旋性涡度增加、低涡生成和发展,致使暖湿气流持续在盆地西部形成辐合上升,为暴雨的维持提供了很好的动力条件,两个降水阶段均为明显的低层辐合高层辐散的特征,暖区对流性降水阶段正涡度发展较锋面降水阶段更强。(4)青藏高原东侧的地形作用强迫气流在盆地西部强烈辐合上升,使得暖湿水汽更加有效率地形成降水,是此次极端强降水天气出现的一个重要动力因素。      

与强对流相联系的云系特征和天气背景

对2005—2011年造成高影响的一些强对流天气过程,按其云系特征和天气背景分为冷气团内部型、西风槽或冷涡云系尾部型、梅雨锋或切变线云系上嵌入型和高原东移高空槽云系型4种类型。冷气团内部型强对流发生在锋面或切变线云带后部的晴空区内,沿高空西北气流下滑的积云簇或向东南方向移动的短波槽是其发生的关键因子。西风槽或冷涡云系尾部型强对流发生于云带的尾部,云带后部干气流的反气旋式侵入是其主要特征。梅雨锋或切变线云系上嵌入型强对流出现在梅雨锋或切变线上,云带的北边界因常与高空急流相平行而比较清楚,强对流云团出现时云带北部的急流与高空的反气旋脊线距离较近。高原东移高空槽云系型强对流的关键影响系统是从青藏高原东部移出的短波槽云系,从水汽图像上可以看到其后部常有暗区或暗带相伴。     

河北省副热带高压外围降水的特征与预报

应用高空、地面等常规观测资料、NCEP/NCAR再分析资料、京津冀降水量资料,对2000—2013年河北省69次副热带高压(以下简称副高)外围降水个例进行了综合分析,结果表明:(1)69个副高外围降水个例雨量统计表明,暴雨和大暴雨发生频次自西北向东南明显增加,有三个区域较易出现暴雨和大暴雨:燕山南麓的唐山和秦皇岛、太行山东麓的邢台、河北平原东部的沧州和衡水。河北北部的坝上高原和保定西北部山区出现暴雨的概率较低。(2)按照副高型态,将69个副高外围暴雨过程分为三类,分别给出了每类的代表环流型和降水分布特征,并对这三种类型的环流背景场和物理量场进行了合成分析,给出了不同类型的环流特征和物理量特征。(3)统计了多个物理量及气象要素的平均值和极端值,统计结果可作为该类暴雨过程的量级、强度及极端性预报的重要参考指标。(4)在预报副高外围降水过程时,除了关注高空槽和副高的位置、强度、型态外,更要关注中低层及地面辐合系统。强降水多发生在584或586 dagpm等高线外围、低层700和850 hPa的低涡和切变线及地面倒槽或低压附近。     

浙江一次江淮气旋后部强对流暴雨过程诊断研究

利用地面降水观测、NCEP/NCAR FNL再分析、ECMWF模式预报场和FY-2H静止卫星TBB资料, 对2020年6月30日浙江省一次暴雨过程进行了综合分析。结果表明: (1) 200 hPa南亚高压强高空辐散、中纬度低槽东移、副热带高压带状稳定的阻塞形势、江淮气旋后部下摆冷空气与暖湿气流交汇形成的冷式切变等共同提供了有利的环境条件; (2)对流层中低层水汽通量向高空伸展、700 hPa正的垂直螺旋度中心都对暴雨落区有示踪作用, 高层正水汽通量散度强于低层负水汽通量散度, 垂直螺旋度和垂直速度中心几乎重合, 先低层强辐合后强垂直上升运动均为本次暴雨的发生提供了重要的水汽和动力条件; (3)暴雨发生在MPV、MPV1和MPV2为正负过渡的零值区, 为对流不稳定和斜压不稳定相结合区域, θ_se线密集区与地面近乎垂直, 湿位涡的高值中心位于θ_se梯度最大处, 高空湿位涡下传触发了位势不稳定能量的释放, 引起大范围的强对流暴雨; (4) 850 hPa冷切变线附近的降水云团, 是由多个块状对流云团合并加强形成完整的带状积雨云团, 而上游不断有新生对流云团生成东移补充消散的老单体, 触发阶段对流云后向传播, 扰动发展阶段对流云团合并过程, 形成对流云串的“列车效应”。      

台海地区一次冬季冷锋降水过程的数值模拟

利用WRF中尺度模式,结合FY-2E卫星云图和常规气象资料,对台海地区一次冬季冷锋降水过程进行了数值模拟研究.结果表明:1)微物理方案对台海地区冬季冷锋降水过程的模拟具有敏感性,Milbrandt双参数微物理方案能较好地再现云系层次结构、冰相降水过程及其云系的对流发展,24 h累积降水量模拟结果优于其他微物理方案.2)锋区的降水粒子(雨水、雪晶和霰)混合比大于锋后,锋区雨带集中在地面锋线的中段,锋后雨带偏向冷区的西南段.3)锋区附近云系受低空急流及台湾岛中部高山地形抬升共同作用,在迎风坡形成强降水中心,对应空中霰含量高值区.4)低空高相当位温、强辐合、正涡度和对流性不稳定与高空强辐散和负涡度的配置是本次冷锋云系维持与发展的重要原因.     

一次极端降水的中尺度雨团分析

利用常规观测资料、ECMWF ERA-Interim 0.125°×0.125°分析资料、FY-2G卫星云图和多普勒天气雷达资料等,对2017年8月18-19日漯河极端降水的中尺度特征及降水成因进行分析。结果表明:(1)本次过程在200 hPa高空分流区、500 hPa高空槽以及副热带高压、低层急流切变、地面低压倒槽等天气尺度系统合理配置及其相互作用下发生。(2)探空显示漯河上空具有较高的对流潜势,有利于中尺度雨团初生和发展。低层饱和、厚暖云层、弱风切变有利于暴雨云团产生,高CAPE值、高比湿和高降水效率是极端雨团的重要原因。(3)中尺度对流云团一个随槽前西南气流东移北上,一个随低层切变线南压,相向合并发展为M_βCS,有利于暴雨云团增强。不同于以往本地区的云团"同向合并",持续的列车效应以及低质心高效率的中尺度对流单体后向传播导致强回波长时间维持,极端降水发展。(4)地面中尺度辐合线和强辐合中心对强降水起到动力触发作用,有利于对流发展。冷池出流与交汇北上的东南风和偏东风相互作用,导致水平温度梯度增大形成和冷池前侧锋生加强,一方面致使雨团组织化发展和单体后向传播,另一方面也在降水区下游触发新生雨团,冷池持续增强。(5)本次过程整层风场较弱,且低层气流传播速度大于引导气流速度,平移与传播方向的反向夹角大,导致两者矢量和大幅度偏离了引导气流方向,同时产生的减速效应导致暴雨中尺度系统移动缓慢,导致极端降水形成。     

华南冷锋云系的中尺度和微物理特征模拟分析

利用中国气象科学研究院（CAMS）中尺度云分辨模式,结合实测地面雨量、卫星和雷达资料,对发生在2004年3月31日~4月1日的华南春季冷锋降水过程进行模拟分析。模拟云带的出现时间、位置、形状与走向以及随时间的演变均与卫星观测一致。模拟的雷达回波分布同实测一致,回波主要出现在地面锋线以及锋后冷空气一侧,呈西南-东北带状分布,锋面云系的不同部位回波单体的差异很大。模拟的主要降水时段内的地面雨量分布范围以及大小同实测接近,中尺度雨带呈西南-东北带状结构,随着冷锋的移动逐渐向东南方向移动。在中尺度雨带上有4个生命史超过3小时的强降水中心,强降水中心基本都是向东略偏南的方向移动,与回波单体的移动方向一致。锋面云系的垂直运动深厚,且基本与云区对应,云系产生在低层辐合、正涡度,高层辐散和高相当位温的区域。地面锋线附近的上升速度大,云水含量高,冰相粒子的淞附和雨滴碰并云滴是云中的主要微物理过程,暖雨过程和冷雨过程都重要;而在高空锋区宽雨带部分低层为下沉气流,上升气流只出现在高层,主要是过冷云水、霰和雪晶组成的混合云,雪晶是霰增长的主要源项,降水主要由霰的融化产生,冷云降水过程比较重要。     

引起舟曲特大泥石流灾害的"8·8"暴雨过程中尺度特征分析

利用常规气象资料以及FY-2E气象卫星云图、多普勒天气雷达资料和NCEP每6h一次的1°×1°格点资料,采用天气学诊断分析的方法,对2010年8月7—8日出现在甘肃省舟曲县的一次局地突发性致泥石流暴雨进行了诊断分析。结果表明:此次暴雨是在高空短波槽、东风倒槽、低涡切变线、副热带高压和地面冷空气的共同作用下发生的。对流云团发展生成MCS是暴雨发生的直接原因。对流云降水回波的发展和增强与降水强度的变化有很好的对应关系。来自孟加拉湾和东海的暖湿空气是此次暴雨的主要水汽来源。中低层辐合,高层辐散的配置和垂直涡度的显著增大,为本次暴雨的发生提供了必要的动力条件。暴雨中心位于700 hPa等假相当位温线密集带的西南侧边缘,暴雨是伴随着对流有效位能和大量不稳定能量的有效释放而发生的。倾斜涡度的活跃发展,条件性对称不稳定机制的形成可能是导致此次暴雨发生的主要触发机制。     

巢湖地区一次梅雨期强对流暴雨中尺度特征分析

利用地面气象观测资料、ERA5再分析资料、FY-2E卫星和多普勒雷达资料,对2011年7月17日发生在巢湖地区的一次强对流暴雨过程进行诊断分析。结果显示:500hPa深槽、850hPa切变线及地面低压是此次暴雨过程的天气尺度影响系统,强降水发生在湿层和暖云层深厚、较低的抬升凝结高度、中等强度对流不稳定及弱垂直风切变条件下;FY-2E卫星云图分析表明,此次强降水过程主要是多个中尺度对流系统在巢湖合并所致,短时强降水落区主要落在中尺度对流系统TBB等值线密集区附近,TBB中心强度越强,TBB等值线梯度越大,对应的1h降水量越强;多普勒雷达分析揭示,短时强降水发生在两个对流回波合并期间,对流风暴移动缓慢,大于45dBz强回波均在6km以下,呈低层强烈气旋式辐合、高层辐散特征;地面中尺度辐合线是此次风暴的触发因子;湿位涡诊断结果表明,600hPa以下对流不稳定,600hPa以上对称不稳定,有利于暴雨和中尺度系统的发生发展。     

"07.5"湖北大暴雨的中尺度系统及降水成因分析

利用2007年5月30～31日天气图、物理量场、卫星云图和雷达回波资料及常规观测资料,采取天气学诊断分析方法,对湖北省初夏一次暴雨天气过程的大尺度环流特征、中尺度系统和强降水成因进行了分析。结果表明:高层辐散、冷空气与西南暖湿气流交绥、鄂中切变线维持、副热带高压稳定少动,是这次暴雨发生发展的有利大尺度环流背景;强对流云团或西南低涡中尺度云团是造成江汉平原北部、鄂东及鄂西南北部强降水的主要云团;整个暴雨过程伴随着强对流雷达回波的初生、发展、合并和减弱,降水主要由逐渐发展的强回波造成;低空急流输送水汽、中低层层结对流不稳定、低层辐合与高层辐散配置以及暴雨区存在较强锋生作用是此次暴雨的主要降水成因。     

庐山2002—2010年夏季强降水特征分析

利用气象观测资料,对庐山2002—2010年夏季(7—9月)强降水(日降水量≥50 mm)进行了统计分析和天气系统分型,并对降水期间的气象要素变化、卫星云图及雷达回波特征进行了归纳分析。结果表明,(1)庐山夏季强降水日数平均每年为2.8 d,少约1 d,多达5 d。四类天气系统中台风占44%,西风带占32%,副热带高压边缘占16%,东风波占8%。(2)强降水过境时的要素变化,不同系统有不同的表现形式,台风影响时会出现降压、降温、增湿、风向旋转、风速增大以及较山下大几倍至几十倍的降水等要素变化;西风带系统影响时,会出现气温明显下降、气压前降后升的过程;副热带高压边缘影响时,前期高温、气压无明显波动,降水以午后到傍晚雷阵雨为主,常伴有短时强降水和强雷电;东风波系统影响时,要素反应弱,降水既有副热带高压边缘的强降水,又有台风性质的大降水。(3)台风系统云图主要表现为螺旋状结构和中尺度对流云团结构,雷达回波表现为混合型降水;西风带系统则呈东北—西南带状云系和带状回波分布;副热带高压边缘在午后到傍晚有一些分散的对流云团不断生消,较少移动,雷达图上午后到傍晚有分散的对流性回波发展;东风波自东向西移动,有带状云系相配合,带来明显的强降水,利用雷达也可以监测到南北向回波带自东向西移动。     

山东省2006年4月28日飑线天气过程分析

对2006年4月28日山东省一次飑线天气过程进行诊断分析，应用湿位涡守恒理论研究了飑线的发展机制。结果表明：飑线是由500hPa西风槽影响产生的，为低层增温增湿，高层冷空气南下，低能舌叠加在高能舌之上，导致大气对流性不稳定。850hPa切变线和地面低压槽中的辐合上升运动触发对流不稳定能量释放，产生中尺度对流云团，在热力不稳定和风垂直切变的环境条件下对流云团东移发展，形成飑线。低层大气湿斜压性增强，破坏了地转平衡，倾斜涡度发展，上升运动增强，对流发展；高空高位势涡度下传使得中低层位势涡度增大，导致其垂直涡度增大，有利于对流层低层中尺度涡旋发展，对流增强。较强的上升运动与风垂直切变相互作用，促使对流系统发展形成飑线，产生雷雨大风。