一次分散性暴雨中尺度对流系统发展特征

应用常规观测资料及加密自动站、卫星云图、多普勒雷达、风廓线雷达、雷达变分同化分析系统(VDRAS)资料,对2016年8月6日夜间天津一次漏报的分散性暴雨过程中尺度对流系统演变特征及其成因进行分析。结果表明:(1)副热带高压边缘暖湿气流,低空弱切变、东南急流及湿舌,弱对流抑制及北部冷空气南下为强降雨提供了有利的条件。(2)渤海西南部发展加强的中-β尺度对流系统北移,与其前侧触发的中-γ尺度对流单体合并加强,造成东南部局地强降雨;河北东北部中-β尺度对流系统南压造成东部局地强降雨;东部的线状对流系统前侧不断触发新的雷暴生成、并发展加强为先线状、后人字形中-β尺度对流系统,先稳定少动、后随移入北部地区的对流单体南压造成天津中南部、北部地区的强降雨。(3)海陆风辐合线形成的东南风-西北风辐合线,是造成前期渤海西南部对流系统发展加强的辐合系统;河北东北部对流系统前侧的冷性水平出流(东北气流)与海风(东南气流)形成的辐合线是造成天津东北部对流系统的辐合系统;天津东北部、东南部对流系统前侧的冷性水平出流(东北气流、东南气流)与环境冷空气(西北气流)形成的中尺度涡旋及两条相交辐合线是造成中南部人字形对流系统的辐合系统。(4)冷空气南压是从3000~4000 m高度转为偏北风开始的。     

强热带风暴碧利斯 (0604) 引发的特大暴雨中尺度结构多普勒雷达资料分析

强热带风暴 “碧利斯” (Bilis) 于2006年7月14日12:50在福建省霞浦县北壁镇再次登陆, 与南海季风相互作用, 在福建省引发特大暴雨。作者利用双多普勒雷达三维风场反演技术对厦门和龙岩新一代多普勒雷达时间同步探测资料进行了风场反演, 综合利用雷达回波强度资料, 对造成长泰、 漳州特大暴雨的中尺度对流系统的三维结构及其演变特征进行了详细分析。结果表明: (1) 此次特大暴雨主要是由中低层西南[CD*2]东北走向的β中尺度辐合线引发的, 辐合线对于水汽输送以及暴雨的形成、 触发、 维持具有重要作用, 辐合线在暴雨的整个生命史过程中经历了由弱变强、 由强变弱的演变过程, 变化过程与降水的强弱演变过程基本同步。 (2) 由于丰富的水汽供应和中低层辐合线的动力抬升作用, 西南[CD*2]东北走向的β中尺度回波带的西南不断有新的γ中尺度对流单体生成, 在沿着辐合线向东北移动过程中进一步发展、 合并形成β中尺度对流线, 造成持续的强降水。最后, 还给出了此次特大暴雨的三维云系结构模型。     

一次东北冷涡MCS边界层特征数值模拟分析

边界层是中尺度对流系统(MCS)动力和水汽的主要来源.针对东北冷涡中MCS的边界层特征及边界层对MCS的触发和维持机理,应用MM5模式耦合Noar陆面模式对2004年7月5日发生在辽宁中西部的强对流过程进行了数值模拟.重点分析了MCS不同发展阶段边界层三维气流结构、边界层冷丘、边界层层结结构及其在MCS触发和维持中的影响.结果表明,本次MCS在边界层有3股明显的气流汇合于雷暴区,1股是来源于东北部长白山稳定气团的东北气流,1股是西北部的西北下沉气流,1股是西南气流,浅薄的东北部底层冷空气有利于西南气流的上升,形成对流.MCS初期边界层低层的辐合强于边界层高层辐合,边界层气流旋转作用较弱,边界层辐合线是对流触发的重要因素之一.MCS边界层卜层的中尺度辐合涡旋主要由环境场辐合,边界层摩擦抽吸形成,是对流重要的能量、水汽输送系统,它伴随着强对流的发展而出现,同时对对流的维持、发展有重要的反馈作用,是边界层与自由大气进行交换的重要系统,是对流系统维持的人流的主要入口.MCS边界层冷丘内部为潜在稳定层结,特别在近地面层形成了非常稳定的层结,其温湿层结及气流结构改变了边界层人流.     

一次东北冷涡过程的数值模拟与降水分析

本文利用WRF模式对2007年7月8日至12日的东北冷涡过程进行模拟。通过分析天气尺度背景场可知, 在对流层中高层出现干侵入过程, 干空气主要来源于我国内蒙古西部和东北冷涡的西北部, 随着东北冷涡一起呈涡旋状运动, 在对流层中层的干侵入更加明显; 东北冷涡的东部为水汽通量辐合区, 说明此处水汽丰沛, 该处的暖湿空气与干冷空气相汇, 有利于降水的生成。通过分析中尺度对流系统的地面和对流层中下层的风场结构可知, 中尺度对流系统易发生在东北冷涡东南侧和东北侧的气旋性曲率最大处, 此处的对流层低层易形成强辐合区, 而风场的水平辐合运动激发出垂直上升运动, 在对流不稳定区配合着强上升运动, 有利于对流系统发展而产生降水, 因此在低压系统东南侧及东北侧的 “气旋曲度” 区易形成降水。从对流涡度矢量的垂直分量可知, 在东北冷涡中的东南侧和东北侧, 对流涡度矢量的垂直分量对于中尺度系统的发生位置和降水区域有很好的指示作用。     

2009年7月20-22日牡丹江强降雨分析

利用地面、高空观测资料,分析了2009年7月20-22日牡丹江地区的强降雨天气形成原因。此次强降雨主要由东北冷涡配合低空急流共同作用产生,东北冷涡使大气低层辐合、高层辐散,其产生的抽气机效应使上升运动加强;低空急流为降雨提供了充沛的水汽输送。此次强降水,日本数值预报产品预报出了降水中心,与实况比较吻合。研究结果对提高东北冷涡影响下的牡丹江地区强降水预报具有一定指导作用。     

2012年7月21日北京特大暴雨过程的水汽输送特征

利用NCEP再分析资料,根据水汽收支方程计算2012年7月21日北京特大暴雨时期华北东北部暴雨区域的水汽收支情况并分析水汽输送特征。得到以下结论:经向水汽输送在此次暴雨过程中起主要作用,暴雨区内水汽主要来源于中、低层(500 hPa以下)的南边界。暴雨区内水汽的辐合与暴雨发生的时间和空间具有较好一致性,在低层水汽的辐合起主要作用,中高层水汽垂直输送作用更为显著。HYSPLIT后向轨迹模拟得到的结果显示根据水汽源地划分影响此次暴雨过程水汽输送路径主要有:从孟加拉湾、南海地区处于中低层直接北上的西南路径,以及中层以下从我国东部海域(黄海、东海为主)进入内陆之后北折向东北偏北方向运动的L形高湿路径;同时高层沿着西风带西北路径的干空气输送也对此次强降水有重要影响。三者中从东部海域到达暴雨区的水汽贡献率最大,而孟加拉湾、南海的水汽输送对于此次强降水起到了明显的增强作用。     

近57a南疆帕米尔地区春季降水季节内差异及环流异常分析

基于1961—2017年帕米尔地区3站的日降水资料及NECP/NCAR再分析资料,利用气候诊断分析及多元统计学方法,研究了近57 a来帕米尔地区春季降水特征及季节内差异,并讨论了降水偏多年大气环流异常特征。研究表明:(1)近57 a来,帕米尔地区季节尺度上和月尺度上降水增加明显,旬尺度上有不显著的增加趋势。21世纪初帕米尔地区进入新的多雨期,降水正距平年份强度和频率均有显著增加。(2)500 hPa高度场上3月东欧沿岸脊发展、东欧—西西伯利亚槽加深,4—5月欧洲沿岸槽加深、乌拉尔山脊发展、巴尔喀什湖槽加深是帕米尔地区降水异常偏多的关键系统及指标。(3)降水异常年的高空急流较常年强度更强、位置更偏东,在旬尺度上是一个逐渐减弱西退的过程;其低层风场距平分为西南风距平辐合型、西南风和东北风距平辐合型和气旋式环流距平辐合型,均有利于低层辐合。(4)降水异常偏多年水汽输送以偏西路径为主,同时还有偏东、西南和偏南路径,水汽辐合强度较常年更强,更有利于降水的产生。     

关中一次大暴雨天气过程成因分析及陕西智能网格预报检验

利用常规气象观测资料、西安多普勒雷达资料和NCEP/NCAR1°×1°再分析资料,对2018年8月21—22日陕西关中地区发生的暴雨天气过程进行综合分析,并就陕西智能网格对该次暴雨过程的降雨量预报进行了检验。结果表明:(1)关中地区位于冷涡底部冷空气和副高外围暖湿空气交汇区,低层"人"字型切变、西南暖湿气流、东北急流、低涡辐合和地面冷锋是该次暴雨过程的主要影响系统。(2)关中地区上空低层辐合、高层辐散为暴雨形成提供了动力条件,暴雨发生区上空的水汽辐合为暴雨的形成提供了水汽条件。(3)暴雨发生时,雷达图上出现大于60 dBz反射率因子,回波顶高达9～12 km,风向辐合等有利于短时强降水发生的特征;VIL大值区与强回波区、强降水中心区相对应。(4)陕西智能网格预报对系统性降水预报偏强,结果与实况基本一致;而对流性降水预报偏弱。     

印尼—澳大利亚北部低频夏季风活动及其与南北半球环流的联系

本文根据ECMWF/WMO资料和NOAA极轨卫星提供的向外长波辐射(OLR)资料,应用扩展经验正交函数(EEOF)展开的方法,研究了1981年11月—1982年3月印尼—澳大利亚北部30—60天低频夏季风活动及其与南北半球环流的联系。 结果表明,在850hPa上,来自东亚沿岸的30—60天低频东北(西南)风向南传播越过赤道后,可以转为印尼—澳大利亚北部地区的低频夏季西北(东南)风,当其与澳大利亚西部加强了的低频西南(东北)风辐合(散)时,夏季风区对流(干旱)加强并向东扩展。850hPa低频位势高度场的变化特征与其相协调。这些结果与未经滤波的实际资料研究结果相类似,从而说明低频变化分量表现了热带环流变化过程的主要特征。      

地形辐合线与华北平原雾空间分布的关系*

使用京津冀冬半年地面气象站雾的常规观测和自动站风的观测资料进行统计分析,得出太行山地形辐合线位置与华北平原雾的空间分布有一定对应关系,即：冬半年(10-2月)华北平原年平均雾日多发区对应地形辐合线的位置；以2013年1月21-22日华北平原雾为例,辐合线附近的能见度相对较低,即辐合线附近雾的浓度较强。为加强对雾天气的成因认识,提高雾天气的预报能力,在科学规划雾天气监测网时应充分考虑地形的影响(如地形辐合线的位置)。     

2011年江苏南部两场大暴雨对比分析

利用高分辨率的加密气象自动站资料、FY2D卫星资料、多普勒雷达资料、常规观测资料以及6 h 1次的NCEP再分析资料等,对2011年6月18日和2011年7月18日江苏地区分别发生在梅雨期开始阶段和结束阶段的两场暴雨进行中尺度天气系统演变和雷达回波参数等特征的对比分析。结果表明:(1)6月18日的天气形势是典型的梅雨期降水形势,在梅雨锋附近产生了区域性暴雨。水汽输送主要是对流层中低层的西南暖湿气流。7月18日的局地暴雨则是出现在低压倒槽顶端右侧的偏东气流中。(2)两次暴雨过程强降水发生前都存在对流层低层辐合快速增强的过程。7月18日暴雨强降水发生前散度值下降则更为迅速。(3)两次暴雨过程中强降水区都出现在地面辐合系统附近的东北气流中,且随着地面辐合系统移动。(4)两次暴雨过程都出现了T_BB低于-62℃的强对流云团。(5)6月18日,与多个线性排列的"逆风区"对应的强回波中心形成了"列车效应";7月18日,对流回波带上单体不断流入,在低空急流左前端合并成团状强对流区,分别是形成两次暴雨的重要原因。     

巴湖低压稳定、东移的动能收支分析

本文对1982年7月14—18日一次巴湖低压活动过程进行了动能的收支分析。在巴湖低压活动的过程中,水平、垂直动能通量辐合(散)对动能收支贡献不大,主要是水平、垂直势能通量的辐合(散)项、势动能转换项和网格区域不能分辨的那些尺度运动对动能的供给(耗散)项作贡献。     

2012年8月四川盆地东部一次持续性暴雨过程的中尺度特征分析

针对2012年8月30日⁹月1日四川盆地东部的大暴雨个例,采用Barnes带通滤波和物理量诊断方法,对暴雨过程的中尺度活动特征进行分析,结果得出:700hPa的中尺度辐合系统与强降水位置对应较好,且中尺度低涡引发强降雨的强度(雨强、范围)要大于中尺度辐合线(辐合中心);盆地内大气的辐合运功主要位于850hPa,造成此次暴雨的中尺度系统由浅薄逐渐转为深厚,且在整个暴雨过程中都维持着强的辐合辐散运动;暴雨天气过程中非平衡状态呈现出逐渐加强到逐渐减弱的演变规律,持续的非平衡振动激发低层辐合,高层辐散增长,从而形成强烈的上升运动。     

大同市大降水的不同尺度天气系统分析

本文通过分析研究影响大同市2004年7月10日的强对流性局地强降水和2004年7月29日区域性大降水的大、中尺度系统演变及产生的天气特点,总结出影响大同市局地强降水、区域性大降水的主要大、中尺度系统,为预报提供依据。文中用“尺度分离法”将中尺度天气系统分离出来,分析这2次过程的大、中尺度天气系统。结果表明:7月10日的局地强降水是在满足强对流发生的不稳定条件和水汽条件的有利环流背景下,中尺度辐合线产生的;而7月29日的区域性大降水是在有利于形成大范围降水的大尺度环流背景下,中低层有中尺度辐合区(辐合中心)产生的。     

福建地区春季暖区中的雷暴活动和辐合带的关系

本文指出,我国东南沿海春季偏南气流中850毫巴辐合带的存在,对福建春季暖区中西南(西)—东北(东)向活动的雷暴有密切的关系,是这些雷暴发生、发展的动力条件之一。文中并对850毫巴辐合带进行了分类,统计了它们的移动速度。     

“灿鸿”台风造成浙江东北部大暴雨成因分析

本文利用常规观测和自动站加密资料、卫星云图资料及NCEP再分析资料,分析了2015年7月10—11日1509号台风灿鸿造成其西侧浙江东北部异常强暴雨事件,得到本次大暴雨过程是由于"灿鸿"强度强、范围大、直接影响时间长,长时间东北气流下,在浙东北特殊地形作用下,形成地面辐合带造成的。台风影响前期该区域处在对流不稳定状态,水汽含量丰沛,低层辐合,高层辐散且气温低,有利于上升运动,上层水汽冷凝造成强降雨。暴雨区低层MPV1由负值转变为正值,导致垂直涡度加强,925 hPaθ_(se)的高能区的长期存在,有利于上升气流增强,水汽长时间大量输送有利于台风的发展和维持,也有利于强降雨的形成。这些物理量的变化与雨量增大和减小有6~12 h的提前。呈喇叭口状的杭州湾及南面四明山、狭长东北一西南走向的象山港以及南岸的山脉等地形有迎风坡作用和地形辐合,对东北气流参与造成的降雨有增幅作用。     

浙江省热带气旋倒槽暴雨气候特征研究

基于近40年热带气旋(Tropical Cyclone,简称TC)日降水和最佳路径等观测资料,采用数理统计、天气学分析等方法对浙江省TC倒槽暴雨分布特征及其与TC的相互关系进行研究。(1)浙江省年均会发生1.8次TC倒槽暴雨,占TC暴雨总数约4成,是浙江省台风暴雨中的一种重要形式。每年8—9月是TC倒槽暴雨高发期,暴雨主要发生在宁波南部至温州一带沿海地区,暴雨中心多位于台州和温州沿海。(2)引发浙江省TC倒槽暴雨的热带气旋多在粤东至浙南登陆之后北上转向或西北行,登陆当天最易发生暴雨且雨强最强。暴雨发生时,福建中部沿海经海峡至台湾东北部一带是TC高频活动区。(3)距TC中心2.5~5.0纬距之间和TC东北偏北象限是倒槽暴雨中心的高频落区;较强暴雨发生在TC强度为热带低压时,且强中心易位于TC东北偏东象限,极端强降水发生主要与热带低压和副高等相互作用形成的偏东暖湿急流、TC倒槽强辐合和TC东北偏东象限中尺度深对流系统频繁活动有关。     

华北南部东北冷涡型暴雨天气分析

对晋城市高平2002年8月5日暴雨天气分析后得出：华北南部东北冷涡型暴雨是在鄂霍次克海阻高、西太平洋副高相互配置叠加后，导致东北冷涡加强南伸，在华北南部形成切变线型辐合而产生的一种强对流性天气。     

福建西部山区一次中尺度对流系统触发机制分析

利用常规天气资料及地面自动站、风廓线雷达、新一代天气雷达资料和ERA-Interim逐6 h 0.125°×0.125°再分析资料,分析2015年5月19日福建西部山区一次极端降水的中尺度特征。结果表明:(1)极端降水分为锋前暖区降水和锋面降水两个阶段,暴雨区位于低空西南急流轴左侧,水汽充足,冷暖空气交汇,不稳定能量大,抬升凝结高度和自由对流高度低,大气可降水量大及中等强度的垂直风切变形成有利于中尺度对流系统(mesoscale covective system, MCS)发展的环境条件。(2)锋前暖区降水期间,西南气流携带高能量和水汽充足的空气移入暴雨区被中尺度边界附近的冷出流空气抬升,不断产生新的对流单体,对流单体向东北偏东方向移动,排列形成短雨带;若干条东北—西南向长度不等的短雨带在中尺度出流边界北侧建立,缓慢向东移动,依次重复影响关键区;暴雨关键区存在辐合线和风速辐合,为降水提供了良好的动力抬升条件;向西南开口的河谷地形加强了对流的发展;对流单体不断后部建立和东北西南向多个短雨带重复影响同一地区的列车效应是此阶段MCS主要发展方式。(3)锋面降水期间,对流单体在低涡切变南侧风速辐合、水汽和能量大值区发展东移南压,中高层先于低层转偏北气流,表现出前倾特征,垂直风切变加大,冷空气从中高层先扩散南下,与低层暖湿空气交汇使对流加强,冷暖气流的交汇叠加风速辐合使得强降水加强并维持。对流单体后向传播向东移动产生的列车效应是此阶段MCS主要发展方式。     

浅薄冷空气触发东莞初汛期两暴雨特征分析

利用常规观测、NECP/NCRE再分析、雷达及自动气象站资料,对2012年4月5-6日首场开汛暴雨及13日第二场暴雨过程进行对比分析.结果表明:(1)两次过程500hPa中高纬均为东亚冷涡缓慢东移、中低纬纬向多波动型.(2)两次过程最大不稳定区均由东莞的西北部移入,均有上干下湿的不稳定特征.(3)低层水汽的积聚前者以偏西风辐合东移,后者以西南风辐合东北移,来自洋面的水汽输送较弱.(4)雷达反射率因子,前者以积云层云混合降水回波为主,后者以对流单体发展、合并加强为积云降水回波为主.