湘北一次暴雨过程的天气学诊断分析

利用常规观测资料和NCEP/NCAR再分析资料,对2007年5月24日发生在湘北的一次大暴雨天气过程进行了天气学诊断分析.结果表明:这次大暴雨过程的主要影响系统是低涡切变线.暴雨区中低层为对流不稳定层结,并且具有良好的水汽输送和水汽辐合,而低空急流是对流不稳定能量的建立者和不稳定能量释放的触发者.暴雨出现在湿Q矢量散度负值中心激发的次级环流上升气流区,且其辐合区对未来6 h暴雨的强度及其落区具有较好的指示作用,而低层湿Q矢量锋生函数的正值区与同时刻暴雨区有较好的对应关系.     

四川盆地2013年夏季三次特大暴雨过程对比分析

利用常规观测资料、自动气象站降水资料和NCEP 1°×1°再分析资料,对2013年夏季四川盆地三次特大暴雨过程进行了对比诊断分析。结果表明:三次暴雨过程均发生在阻塞环流背景下,在充分的水汽、较强的上升运动、不稳定的大气层结等条件下产生的。前两次过程低层影响系统是西南低涡、第三次过程是切变线。水汽和能量主要在中低层积聚,水汽的辐合上升区域、不稳定层结区域与降水大值区较吻合。中低层水平湿Z-螺旋度负值区域分布与相应时刻的降水落区和天气系统有较好的对应关系。垂直分布上,暴雨区低层正涡度、水汽辐合旋转上升与高层负涡度、辐散相配合,是触发暴雨的有利动力机制。     

“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。     

一次鞍型场环流背景下高原东部切变线降水的湿Q矢量诊断分析

利用NCEP1°×1°再分析资料和中国自动气象站与CMORPH融合的逐时降水资料,采用非地转湿Q矢量和水汽通量散度,对2013年7月28—29日一次高原东部切变线引起的强降水进行了诊断分析。研究结果表明强的辐合切变线沿着变形场的拉伸轴分布,切变线位于上升区和下沉区之间。500 h Pa非地转湿Q矢量与未来6 h的累积降水中心有很好的对应关系。水汽通量散度场显示水汽辐合带基本位于切变线上,风场的分布对水汽的辐合作用尤为重要。水汽辐合带和非地转湿Q矢量辐合带的重叠区对强降水落区有较好的指示意义。     

一次长江中下游梅雨锋暴雨过程的诊断分析

利用NCEP 1°×1°再分析资料、FY-2C卫星云顶亮温(TBB)和中尺度模式WRF输出的15 km高分辨率资料,对2008年影响浙皖赣地区的一次梅雨锋暴雨过程进行了诊断分析.结果表明,青藏高原东侧西风槽和副热带高压之间的相互作用、对流层中低层切变线的维持以及低涡东移、发展是暴雨发生的天气尺度背景.TBB数据显示,在切变线附近不断有中尺度对流云团生成并东移、发展.与暴雨区相对应,在低空西南急流左侧存在多个β中尺度强水汽通量辐合中心,高空西风急流人口区右侧排列着一系列的辐散中心,表明该地区存在较强的水汽辐合上升运动.对流层低层高温高湿、中高层冷空气侵入,导致大气层结处于极不稳定状态.湿位涡的分布与中心位置对暴雨落区及强度具有较好地指示意义.暴雨区附近对流层高、低层都存在较明显的位涡水平平流,导致位涡扰动不断地自上游向下游地区移动.锋区前暖区的对流层中低层存在强垂直位涡柱,引发气旋性环流的发展,从而促进了辐合上升运动.     

湖北梅雨期３次大暴雨过程诊断分析

利用常规气象观测资料和NCEP 2.5°×2.5°再分析资料,选取1991年7月9日、1998年7月21日、2010年7月8日湖北省梅雨期的三次大暴雨过程,对影响三次暴雨天气背景以及暴雨发生所需的动力、水汽、热力条件进行诊断分析。试图总结这类区域性暴雨的预报着眼点。结果表明：三次过程的高、低空急流的位置,水汽输送路径有一定相似性;影响三次过程的中尺度系统为西南涡-切变线。850 hPa正涡度中心、水汽通量散度中心与暴雨落区有较好对应,反映了中低层风的辐合和垂直上升运动有利于降水的维持。三次过程暴雨区域700 hPa湿正压项和斜压项绝对值之和均在0.5～0.6 PVU之间,柱状的水汽饱和区均延伸至500 hPa以上;此类暴雨的预报着眼点为：西南涡-切变线以及低空急流的位置是暴雨落区预报的重点,低层的涡度、水汽通量散度、假相当位温高能舌,以及大气运动的垂直结构对暴雨落区预报有较好的参考价值。     

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。     

凉山州一次切变线暴雨特征及湿位涡分析

利用NCEP1°×1°6h再分析资料、卫星云图及常规观测资料,对2020年6月29～30日凉山州一次切变线暴雨天气过程进行分析。结果表明：高原槽及低层切变线是此次暴雨的主要影响系统,南亚高压的高层辐散,有利于暴雨的触发和维持。明显的水汽输送及辐合、高能高湿的不稳定层结及强烈的垂直上升运动为暴雨提供了有利的条件。对流层高层MPV1>0且中低层MPV1<0、中低层MPV1>0且MPV2<0的配置有利于暴雨的发生。三个中尺度对流云团发展合并形成的MCC是此次暴雨的直接触发系统,强降雨常出现在TBB低值区及梯度大值区。     

干侵入对陕西“2008.07.21”暴雨过程的影响分析

利用NCEP/NCAR再分析资料,分析了2008年7月21日发生在陕西西南部一次暴雨过程的大尺度环流背景和水汽条件,运用相对湿度、风矢量、湿位涡和垂直涡度等多种物理量场,研究了该暴雨过程中干侵入的机制和特征,以及对暴雨发生、发展和维持的影响.结果表明,此次强降水过程是在高空槽和低空气旋的有利形势下产生的.水汽主要来源于孟加拉湾,持续的高层辐散、低层辐合的环流配置保证了低层源源不断的水汽辐合并抬升凝结,有利于转化为降水.受高空低槽发展东移的影响,干侵入在垂直层次上表现为由对流层中高层向低层的注入,水平方向上主要表现为由西向东的侵入,其中在103°E以西地区存在较强的下沉运动是干侵入的载体.应用湿位涡与倾斜涡度发展理论分析表明,当对流层中高层具有高值位涡的干空气侵入到低层时,由于湿位涡守恒特性,引起倾斜涡度发展,进而导致低层垂直涡度的急剧发展,有利于上升运动将水汽向上层输送,冷暖空气相遇,产生此次暴雨过程.     

广西一次冬季暴雨成因诊断分析

使用自动站、micaps资料、NCEP\NCAR1°×1°逐6h再分析资料对2012年1月13～15日广西大范围暴雨过程进行分析得出:南支槽东移和低层切变线南下激发广西上空冬季异常高湿区的能量和水汽释放;水汽来源是南海和孟加拉湾水汽,强降雨落区与切变线位置对应良好.分析物理量发现:水汽通量中心位于比湿大值区,指示水汽来源;西南风急流建立后大气湿层增厚;高低空涡度和散度场配置显示暴雨区上空存在强烈上升运动.     

2004-07-16河南省特大暴雨过程螺旋度分析

应用螺旋度理论对2004年7月16～17日河南省特大暴雨天气过程进行了诊断分析.结果表明螺旋度分布与低层天气系统有很好的对应关系,暴雨过程中相对垂直螺旋度大值区长轴始终与低层南北向切变线走向一致;大暴雨区与低空水平螺旋度大值区长轴走向一致,且与水平螺旋度梯度≥130 m·s-2的区域基本对应;暴雨首先产生在高湿中心与不稳定能量中心相重叠区域,并随相对垂直螺旋度正值增大而增强,且与水汽输送区相对应.     

2009年8月17日河南北部区域性暴雨诊断分析

利用常规气象观测资料和降水量资料,通过大气热力学和动力学物理量场的计算,对2009年8月17日发生在河南省北部地区的一次区域性暴雨天气过程进行了分析.结果表明,副热带高压加强并西伸,中低层切变线稳定维持,冷暖空气在河南北部交汇,造成这次区域性暴雨.物理量诊断结果显示,深厚的湿层和持续的水汽辐合为暴雨的产生提供了充沛的水汽;中低层大气处于对流不稳定状态;垂直上升运动强盛;中低层辐合、高层辐散的抽吸作用有利于低层垂直上升运动的加强;中低层正涡度、中高层负涡度结构的维持,促使低层气旋性涡度环流增强,为暴雨的产生提供了动力条件,从而触发不稳定能量释放.     

2004—07—16河南省特大暴雨过程螺旋度分析

应用螺旋度理论对2004年7月16～17日河南省特大暴雨天气过程进行了诊断分析。结果表明：螺旋度分布低层天气系统有很好的对应关系，暴雨过程中相对垂直螺旋度大值区长轴始终与低层南北向切变线走向一致；大暴雨区与低空水平螺旋度大值区长轴走向一致，且与水平螺旋度梯度≥130m．s^-2的区域基本对应；暴雨首先产生在高湿中心与不稳定能量中心相重叠区域，并随相对垂直螺旋度正值增大而增强，且与水汽输送区相对应。     

2011年5月河源市一次暴雨过程分析

利用常规气象观测资料,NCEP 1°×1°再分析资料对2011年5月3日发生于河源地区的一次大暴雨过程进行了分析,结果发现:本次暴雨过程是在低层暖湿气流、切变线的共同作用下造成的;其中,西南暖湿气流的加强及广东西北部大风中心的存在,提供了有利的水汽条件和风速的辐合;暴雨区位置与低层的切变线位置相对应;水汽通量散度极大值中心对应于暴雨区;低空辐合高层辐散的高低空配置对于暴雨区的水汽垂直输送及不稳定能量的释放有着重要的作用.     

登封2007年春季大到暴雨的特征分析

利用NCEP提供的再分析资料(Global Final Analyses),对2007年3月3日登封市大到暴雨天气过程从动力和热力条件、水汽输送、湿Q矢量等方面进行分析,结果表明:这次降水过程的两个主要降水时段都出现在次级环流的垂直运动上升区内;暴雨过程中登封上空中低层维持一高能区;温度平流值陡降,导致这次降水过程结束和强降温天气的发生;整个暴雨过程登封维持着通畅的水汽通道和较强的水汽辐合,水汽辐合中心区对应降水集中时段.     

河南省一次大暴雨天气过程的非地转湿Q矢量分析

利用NCEP/NCAR格点分析资料,根据非地转湿Q矢量对2005年8月28-29日河南省大暴雨天气过程进行了诊断分析,试图找出非地转湿Q矢量与大暴雨过程的关系,分析结果表明,大暴雨区和非地转湿Q矢量辐合区以及上升运动区有较好的对应关系,暴雨产生在低层负的非地转湿Q矢量散度区域内,非地转湿Q矢量所激发的次级环流有利于暴雨的维持和发展,暴雨落区位于次级环流的上升支一侧。     

2013年辽东半岛2次切变线暴雨的对比分析

利用NCEP/NCAR(1°×1°)再分析资料、常规观测资料、FY-2E(0.1°×0.1°)云顶亮温资料、大连地区逐时自动气象站降雨量资料及雷达资料,对2013年7月28日和30日辽东半岛的2次切变线暴雨过程进行对比分析,研究了半岛地区暴雨中尺度对流系统(MCS)发生与发展过程的环流特征和触发机制。结果表明:(1)在有利的大尺度背景下,沿切变线生成的中尺度对流复合体(MCC)或中尺度云团是造成降水的直接影响系统。但2次过程的切变线与其北侧高空槽的相对位置不同,辽东半岛强降水的动力、热力条件及触发的关键因素不同;(2)当切变线位于北支槽前,水汽输送持续时间长,辽东半岛获得较多的水汽能量,低层水平辐合较强,上升运动和湿层深厚。低空或超低空西南气流的加强是触发MCC发展的主要因子,暴雨区出现在地面辐合线南侧的偏南急流极值区;(3)当切变线位于北支槽后,水汽输送带快速东移,获得的水汽补充相对少。暴雨区的水平辐合不强,湿层浅薄,但较大的水平风垂直切变有利于MCC发展。北槽后南下的冷空气是触发因子,暴雨区出现在地面辐合线北侧。     

长江中下游一次暴雨过程的湿Q矢量诊断分析

利用中国国家级地面气象站基本气象要素日值数据集(V3.0)和欧洲中心1°×1°的再分析资料,对2016年夏季长江中下游地区的一次暴雨过程的湿Q矢量进行了诊断分析。研究结果表明:此次暴雨过程中,雨带始终呈东北—西南带状分布,累计降水量最大值在450 mm以上,具有降水历时长、总量大、强度大、降水集中、雨带稳定的特点。中低层非地转湿Q矢量散度场(700 hPa、500 hPa)能较好地表现出暴雨落区的分布特征,其负值区可作为预报降水的有利工具,但总体来说500 hPa的诊断效果不如700 hPa的好。此次暴雨过程都伴有明显的上升运动,尤其7月1—3日整个大气上升运动更为明显,对流活动旺盛,对应1—3日的降水强度也很大。垂直运动的上升区与湿Q矢量散度的负值区始终保持一致,并与暴雨区对应较好。Q~*_x和Q~*_y的正负值在东西方向上相间排列,暴雨区上空是Q~*_x和Q~*_y正负值的交汇处,而交汇处是两个次级环流圈共有的上升气流区,上升气流携带低层的暖湿空气,为此次暴雨过程创造了有利的水汽辐合条件,有利于暴雨的形成和维持。     

江西北部地区一次大暴雨过程湿Q矢量诊断分析

利用NCEP提供的FNL资料和ECMWF提供的逐小时降水资料,从湿Q矢量散度、湿Q矢量锋生函数以及湿Q矢量在以等温线为参照线的自然坐标系中分解(PT分解)函数三个方面,对2019年5月12日发生在江西省北部地区的一次大暴雨天气过程进行了分析。结果表明:暴雨初期,关注低层湿Q矢量散度场的辐合中心,可以预报未来6 h后暴雨的可能落区,当这些落区中层辐合开始加强为辐合中心,则基本可以判定为暴雨中心区域;低层湿Q矢量锋生函数有助于确定雨区范围,中层的湿Q矢量锋生函数对强烈的冷暖气流交汇反映更为明显,有助于进一步确定强降水中心位置。在强降水初期大尺度的强迫作用是垂直运动发展的主导因子,而在强降水旺盛时期中尺度锋生作用占主要作用,在暴雨发展的不同阶段可以重点关注不同尺度天气特征对暴雨形成发展的影响。     

冷空气侵入的暴雨过程物理量场变化与诊断分析

通过对近年的几次有低层冷空气侵入的暴雨天气过程进行数值模拟和诊断分析,发现很多暴雨天气过程都与冷空气侵入有密切关系,连续暴雨过程是在较好的水汽条件和不稳定层结条件下发生的,K指数、Q矢量辐合、螺旋度、水汽通量辐合、涡度和上升速度等物理量大值区的范围和演变趋势,同暴雨范围及演变趋势基本一致;暴雨区上空有高位涡柱存在,并有自低层到高层的高位涡上传。