用SA雷达产品对京西三次局地暴雨落区形成的精细分析

利用新一代Doppler雷达各种探测产品,对2006年6月底至7月上旬北京西郊香山、石景山、门头沟一带落区相同的三次局地暴雨和大暴雨过程,进行精细分析和研究.重点分析雷达探测产品对落区在同一地点形成的短时临近影响系统和指示意义.研究表明,发生在北京西郊山前、落区相同的三次局地暴雨和大暴雨,其雷达回波发展和演变形式各不相同.但三次过程强降雨前,近地面平原东南风和边界层偏西风的垂直风廓线结构在地形作用下对暴雨落区形成的影响是一致的:近乎与山脉垂直的平原近地面东南风长时间(6小时左右)维持,增加山前局地近地面温湿条件,并在北京西郊山脉阻挡下,形成山前近地面局地辐合和强迫抬升.山顶附近边界层的偏西风为近地面空气强迫抬升后在边界层的后卷辐散提供了有利条件.研究还显示,落区附近单体风暴、逆风区辐合带、中气旋等中小尺度回波系统的活动和发展,是暴雨落区形成的重要因素.     

一次短历时暴雨的中小尺度天气分析

利用多普勒雷达、地面自动气象站等资料,对2008年7月17日夜间发生在夏津县的暴雨天气的影响系统和γ-中尺度强降雨落区形成的动力机理进行分析。分析表明：地面辐合回波带上γ-中尺度回波块的滚动更迭是造成这次暴雨过程的直接原因,地面辐合触发了暴雨落区强降水的发生,并为暴雨区上空提供了大量水汽。     

利用加密探测产品对“06731”北京奥体中心局地暴雨结构特征的精细分析

利用2006年吊装完成投入业务运行的北京南郊S波段新一代Doppler雷达探测产品及北京地区自动站地面测风和雷达风廓线等每6 min一次的多设备加密探测资料,对2006年7月31日上午发生在奥林匹克公园(奥体中心)附近的局地暴雨进行精细分析.结果表明,发生在奥林匹克公园附近,尺度15 km左右,时间2 h的局地暴雨是一次典型的雷暴单体影响过程.造成暴雨落区的雷暴单体源自北京西郊的地形回波带.这个地形回波带由多个中γ尺度中气旋回波块构成.研究表明,这些中气旋回波块的生成首先从近地面开始.中气旋回波块与雷暴单体的发展与近地面辐合,激发边界层扰动的动力过程分不开.     

2009年5月山东春季大暴雨落区诊断与中尺度特征分析

利用NECP 1°×1°网格点数据资料以及卫星云图、雷达回波、区域加密自动站资料等,对2009年5月10日山东大暴雨过程进行诊断分析。结果表明:西太平洋高压加强西伸,与西风带系统结合,使中低层切变线稳定少动和降水持续,西太平洋高压外围的西南气流为暴雨区提供了充足的水汽来源;暴雨区出现在水汽通量大值区长轴方向前端、水汽通量辐合区、水汽通量矢量气旋式弯曲拐角处以及强上升速度中心区;低层辐合、高层辐散垂直结构的移动方向为水汽辐合中心的长轴方向,当其长轴前方辐合减弱时,这种垂直结构趋于减弱;地面风速辐合线在鲁西北黄河沿岸的稳定维持对大暴雨落区具有较好的指示意义,中尺度雨团位于风速辐合线西段1个纬距左右,中尺度对流云团与中尺度雨团有较好的对应关系;强回波位于850 hPa切变线东侧,与地面中尺度辐合线、中尺度雨带位置相同,回波移动方向与回波伸展方向一致,形成典型的列车效应,是造成强降水的重要原因之一。     

2012年7月末天津暴雨过程的扰动特征

利用多普勒雷达和风廓线雷达资料,辅以高分辨率的地面自动气象站资料,对2012年7月25—26日天津地区的一次大暴雨(局部特大暴雨)过程进行扰动特征分析。结果表明:1)大暴雨过程的雷达回波表现为高质心结构,气旋式辐合与对流中上升气流及后侧下沉气流紧密相连,表现出较好的对流组织性,也预示强降雨将持续发展。逆风区的维持与伸展的高度可作为暴雨预报的先兆信号。2)地面辐合线与雷达回波上对流单体出现"列车效应"的区域有很好的一致性。地面形成的气旋性闭合环流和中小尺度环流辐合作用的稳定维持是产生大暴雨的重要因素。3)由风廓线资料可详细分析出暴雨过程中低空急流及边界层急流的扰动过程。在强降雨发生前,急流强度明显增强,与雷达回波上的"列车效应"是一致的,但比雷达更早出现。风廓线资料中低空急流和边界层急流的增强态势,对大暴雨短时临近预报具有很好的指示意义。     

一次大暴雨的丁字形雷达回波特征演变分析

对长春地区2008年7月8-9日局地大暴雨过程的环流形势及新一代天气雷达回波演变特征分析表明：副热带高压边缘的水汽特别充沛,高低空风存在垂直切变,在地面辐合切变和低空切变线触发下对流发展形成大暴雨。强降水超级单体回波强度达50dBz,降雨回波长时间持续少动是产生大暴雨的主要原因,暴雨回波成熟时在强回波中存在较强的辐合,大暴雨落区出现在丁字形回波的一竖位置上,暴雨云团中大于40dBz的强回波高度可达9km,回波顶高超过12km,垂直液态水含量达3．0,与此对应的速度图上有逆风区、小气旋、辐合区等强降水特征出现。     

2013年7月冀中特大暴雨的中尺度系统特征和环境条件分析

利用常规探测资料、NCEP最终分析资料、自动站、FY 2E卫星以及多普勒雷达资料,分析了2013年7月1日发生在河北中部的大暴雨天气过程。结果表明:（1） 河北中部的暴雨天气分为暖区暴雨和切变线暴雨两个阶段,暖区暴雨发生过程中,低层水汽通量辐合急剧增强。（2） 非地转湿〖WT5”HX〗Q〖WT〗〖HT5”SS〗矢量强辐合早于暖区暴雨的发生,其对暖区暴雨有较强的预报能力。非地转湿〖WT5”HX〗Q〖WT〗〖HT5”SS〗*矢量散度对流凝结加热强迫项大值区在暖区的位置可以用来判断暴雨落区,其在暖区暴雨上空非地转湿〖WT5”HX〗Q〖WT〗〖HT5”SS〗矢量辐合中发挥了决定性作用。（3） 暖区暴雨在地面中尺度涡旋的影响下,由暖区中β中尺度对流云团在初生和发展阶段造成,而切变线对流云团与暖区对流云团合并而成的PECS（持续拉长状中尺度对流系统）,配合地面辐合线再次引发强降雨。（4） 雷达回波显示β中尺度气旋式流场东南部负速度区中的γ中尺度辐合线为带状强降水多单体风暴持续在四芝兰出现创造了有利的动力条件。     

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。     

2018-7-5梵净山东侧局地大暴雨的雷达回波特征及地形作用分析

该文利用常规气象观测资料、区域自动站加密观测资料、NCEP逐6h的1°×1°再分析格点资料和铜仁市多普勒雷达探测资料,对2018年7月5日铜仁梵净山区域的大暴雨天气过程中尺度系统活动特征进行分析,结果表明：高空槽、低层切变线,叠加高低空不稳定的高湿区是此次大暴雨形成的大尺度环境背景。且强降水对流回波沿着地面辐合线形成发展,地面辐合线为强降水对流系统的重要触发机制。梵净山地形的抬升作用,对江口北部及松桃北部地区雨强有增强作用,从而导致大暴雨的发生。当梵净山东侧为东南风时,地形辐合抬升作用,利于江口北部降雨增强;当梵净山东北侧为东北偏北风时,利于松桃境内降雨增大。     

滇中一次局地大暴雨雷达特征分析

利用常规观测、加密自动站、NCEP 1°×1°每6h再分析资料和多普勒雷达等资料,对2017年6月20日发生在滇中的局地大暴雨进行分析。结果表明:低层700hPa切变线和地面辐合线是产生局地大暴雨的主要天气系统;局地大暴雨发生在低层辐合、中高层辐散的弱对流环境中,低层局地强水汽辐合为本次大暴雨提供了水汽条件;局地大暴雨发生在对流云团边缘TBB梯度最大的位置,暴雨发生前6h地面露点温度上升明显,同时对流有效位能CAPE也出现显著增加。本次强降雨过程先后出现两轮降雨高峰,第1轮强降雨持续时间长,雨强大,主要为强降水超级单体和中气旋造成;第2轮强降雨持续时间较短,雨强较弱,主要为多个对流风暴引发。两轮强降雨多普勒雷达图上为低质心结构,径向速度有逆风区形成,逆风区的出现比暴雨提前约1h,降水强度随着逆风区的消失而减弱。局地大暴雨发生地呈"喇叭口"地形,强降雨点位于山谷且三面环山,进入"喇叭口"山谷内的对流风暴在地面气旋和地形作用下稳定少动,是导致本次局地大暴雨的重要原因。     

2011年10月13～14日广州罕见暴雨特征和成因分析

利用多普勒雷达资料、边界层风廓线雷达资料、中尺度自动站、NCEP 1°×1°的6 h分析资料等,从环流背景特征、物理量特征、雷达图象特征分析2011年10月13～14日广州出现的历史同期罕见暴雨的成因。结果表明：冷空气入侵及副高脊的进退是此次大暴雨的触发背景;广州上空强烈的垂直上升运动、持续的西风槽前西南水汽输送和低层切变南部的东南水汽输送等为大暴雨的发生和维持提供了有利条件。中低层风向的顺时针旋转的建立和破坏以及风速的迅速增强和减弱与降水开始、结束同步,冷暖空气的交汇期也是强降水的高峰期。     

梅雨锋上边界层中尺度扰动涡旋的个例研究

运用实况自动站、高时空分辨率的雷达和数值模拟资料,对2009年7月24日的梅雨锋暴雨过程进行了分析,结果表明:(1)锋面南侧的暖区弱降水环境内,近地面的风场会有扰动涡旋出现,随着扰动涡旋趋于稳定和向上发展,降水迅速加强,形成短时暴雨,并伴随有大风出现。(2)偏西气流从边界层开始发展并加强为急 流,在向东推进的过程中逐渐抬升,形成了一支从边界层倾斜入对流层低层的急流轴;而偏南气流与偏北风相遇之后,不仅形成风向的辐合和切变,而且在空间上被抬升,形成了一支斜升入流。(3)在近地面风场的切变和 辐合作用下,锋生与辐合同步加强,边界层内的涡度也逐渐增强,由此带动了扰动的发生发展,扰动涡旋在边界层内率先形成,随后,在急流的东传和抬升影响下,扰动涡旋也逐步向东移动、向上发展。(4)近地面风速的加强、风向的辐合切变导致了扰动涡旋的发生和形成,并逐渐发展,这是边界层中尺度扰动涡旋发生发展的动力 因子。     

一次沿川西高原东麓地带的强降雨过程分析

利用NCEP1°×1°再分析资料和地面加密自动站资料及卫星资料,对2012年8月16~18日盆地西北部沿龙门山脉的连续特大暴雨的形成机制进行探讨,此次暴雨过程出现在青藏高原东侧陡峭地形向盆地的过渡带,具有突出的地域特点。重点分析了青藏高原切变线东移期间,副高西北侧暴雨区内的对流触发机制和地形作用。分析表明:副热带高压前期的维持稳定与高原低值系统东移是产生强降雨的环流背景,在强降雨区域低层具有明显的风速风向辐合,东北—西南向的龙门山带即青藏高原东侧陡峭地形引起了盆地低层东南气流强烈的垂直上升运动。青藏高原东侧暴雨区最显著的热力特征是低层具有明显的高温高湿和大气不稳定层结。此次强降雨具有典型的“上干下湿,上冷下暖”的结构,正是强对流天气形成的有利条件。      

“7.15”宜昌大暴雨的地形影响特征

湖北地形复杂,受地形影响产生的局地强降水造成的灾害很多。2010年7月15日宜昌地区的强降水是在满足大尺度降水条件下受地形作用加强的局地暴雨。本文利用实况高空、地面、加密自动站、雷达以及LAPS再分析资料对背景场、低层流场、雷达回波等几个方面进行了分析。得出：冷空气南下和副热带高压的加强促进低层风场的调整,在大尺度降水条件下,地形对低层风场的辐合作用触发了局地强降水的发生。此次过程中地形对降水的触发主要有两方面的作用：一方面为地形迎风坡抬升触发作用,另一方面为地形对近地层流场的影响造成的辐合触发。     

地形、冷池出流和暖湿空气相互作用造成北京一次局地强降水的观测分析

利用地面和探空常规探测资料、多普勒天气雷达以及风廓线雷达资料,对2015年8月7日发生于北京的一次伴随有闪电和冰雹的突发性局地强降水过程的成因进行了分析。结果表明:这次过程发生在强层结不稳定环境中,对流层中层低槽配合低层切变线,促进河北西北部对流发展,并向东南方向移动,形成北京西北部短时强降水;北京中部地区强降水的直接制造者则是新生的局地性雷暴单体,由雷暴冷池出流和暖湿空气在边界层交绥和辐合所触发。北京西北部地形促使冷池出流下山速度加快、冷池出流高度抬高,以及偏东暖湿气流的辐合抬升作用,则是局地雷暴新生的重要影响因子。     

贵州西部极端对流性暴雨预报失败案例剖析

2020年6月1—2日,贵州西部发生了1次局地性的对流性暴雨过程,预报员和各数值模式对此次过程的预报量级显著偏小,对暴雨范围的低估,造成了特大暴雨、大暴雨的漏报。该文利用常规地面、高空资料,加密自动站观测资料,多普勒天气雷达资料,卫星资料及业务中常用的数值预报产品等对此次暴雨漏报案例进行剖析,结果表明：在弱天气尺度强迫背景下,高温高湿的环境中,未能准确判断对流的触发条件,未分析出露点锋、偏西风和偏南风的辐合、冷池和地面辐合线等的存在及其对强降水的影响,加之难以在短时间内对风场的发展演变进行精细分析,导致此次暴雨过程漏报;对于发生在暖湿气团中的对流性降水的预报,需考虑高温高湿环境下露点锋、辐合区、冷池、地面辐合线的相互作用触发对流并使其组织化发展,从而导致局地性、对流性强降水的产生;基于地面加密自动站资料和雷达资料等的短时临近预报可以帮助捕捉中小尺度系统,从而提高对此类暴雨的预报准确率。     

一次“梅中返春”稳定性持续暴雨过程的预报失误分析

使用NCEP-FNL资料对杭州湾一次稳定性持续暴雨过程进行分析,发现冷暖气流在浙江不断交绥形成持续降雨,低层冷空气和东南暖湿气流的不断增强,使大气斜压扰动发展,锋区降雨增强,暴雨发生。此次过程,由于数值模式预报出现偏差而导致杭州湾24h大雨、暴雨预报出现较大失误。检验结果,GFS模式36h预报时效内对冷暖系统预报较好,但对低层锋区的风场预报有偏差,从而对中低层辐合、水平锋生和水汽输送产生影响,大雨、暴雨落区出现偏差。另外,模式对杭州湾南岸冷空气影响预报偏弱也是暴雨漏报的一个重要因素。稳定性降雨预报中,预报员需重视模式在预报临近时刻的调整,根据实况监测和雨带的移动、演变对冷暖气流影响作甄别,从而及时调整降雨落区和影响时间,对预报做出有益修正。     

中国东南沿海冬季渐近线型锋生辐合线及其强降水的发展机制

基于中国东南沿海冬季强降水的统计分析,采用EOF、REOF、North检验等方法对2011—2016年冬季(12、1、2月)欧洲中期天气预报中心降水资料进行分类,选取位于内陆的第1、第4 REOF模态,对该两模态的降水样本进行合成分析,合成的降水中心与东南沿海福建的多年统计暴雨中心吻合。与强降水相配合,1 000 hPa上有自北向南的渐近线型辐合气流,并伴有锋区,从而形成天气尺度渐近线型锋生辐合线,强降水位于辐合轴线左侧气旋式风切变处。这是一类以前未曾受到关注和讨论的东南沿海地区冬季暴雨系统。利用客观判定方法和建立系统坐标系,以确认并诊断该系统的结构。在冷干少雨、低层盛行偏北风的冬季,此类系统兼有锋区热力抬升与辐合气流动力抬升,在雨区形成旺盛的上升运动;同时,通过辐合线正交风分量将邻近的海面水汽汇集到降水区,与中高层副高边缘偏南气流相向而行,构成较为深厚的交汇式水汽输送层;通过非绝热加热,形成深厚的热力对流不稳定,并通过干区向湿气团下楔入,形成下干上湿的湿动力不稳定,以及假相当位温随高度增加而递减,形成上暖湿、下冷干的对流不稳定层。因此,该系统对冬季强降水的发生发展及落区具有重要影响。通过WRF模式的模拟结果探讨环境热力机制的影响,结果显示,凝结潜热加热可影响辐合线的辐合位置和强度、锋生区的位置及强度,进而影响系统的活跃程度。中层潜热加热抑制平流感热冷却进入暖气团,维持降雨区的热力不稳定和降水强度。渐近线型锋生辐合线有利于东南沿海冬季大范围降水出现暴雨,其中凝结潜热释放具有重要贡献。     

Effects of Vertical Wind Shear on the Pre-Summer Heavy Rainfall Budget:A Cloud-Resolving Modeling Study

This study investigates the effects of vertical wind shear on the torrential rainfall response to the large-scale forcing using a rainfall separation analysis of a pair of two-dimensional cloud-resolving model sensitivity experiments for a pre-summer heavy rainfall event over southern China from 3-8 June 2008 coupled with National Centers for Environmental Prediction(NCEP)/Global Data Assimilation System(GDAS) data.The rainfall partitioning analysis based on the surface rainfall budget indicates that the exclusion of vertical wind shear decreases the contribution to total rainfall from the largest contributor,which is the rainfall associated with local atmospheric drying,water vapor divergence,and hydrometeor loss/convergence,through the reduction of the rainfall area and reduced rainfall during the rainfall event.The removal of vertical wind shear increases the contribution to total rainfall from the rainfall associated with local atmospheric drying,water vapor convergence,and hydrometeor loss/convergence through the expansion of the rainfall area and enhanced rainfall.The elimination of vertical wind shear enhances heavy rainfall and expands its area,whereas it reduces moderate rainfall and its area.     

“灿都”影响四川“100722”暴雨天气过程分析

利用地面自动站降雨量资料和NCEP 1°×1°的每6小时再分析资料,从能量、南风脉动、温度平流和地形作用,分析了登陆台风＂灿都＂减弱后其外围偏东南气流向北输送造成四川盆地西部持续暴雨天气过程。结果表明：蒙古高压加强发展,然后与西伸加强的西太平洋副热带高压合并,形成阻塞形势、高空副散流场和西南季风的活跃都有利于南海源源不断的水汽输送到暴雨区辐合上升;暴雨发生在大气不稳定的层结环境中;台风登陆形成南风脉动造成暴雨区风速风向辐合明显,低层暖平流触发MCS发生发展,形成强降水;地形抬升作用加强暖湿气流辐合上升运动,促使暴雨增幅。