短时强降水与低空急流的关系及临近预警

利用风廓线雷达资料、探空和自动站逐小时降水资料,对2009—2014年南沙区42次有低空急流相伴出现的短时强降水环流配置及垂直结构中尺度特征进行分析,建立3种短时强降水模型,探讨了3类短时强降水与低空急流上中小尺度系统的关系以及降水强度与低空急流指数的关系。结果表明:急流轴上中小尺度系统的时间尺度在0.5~4 h,其对强降水出现有极强的预示作用,其中低空急流中尺度风速脉动出现比强降水提前0.5~6 h,急流轴下传出现比强降水提前3~6 h。急流指数增幅与雨强存在正比关系,强降水发生前1~2 h内低空急流指数增幅大小,也是短时强降水临近预警的一个重要指标。     

一次全区暴雨中的风廓线雷达特征

利用唐山风廓线雷达提供的风场资料、自动站的1h降水和多普勒天气雷达资料,详细分析了2008年7月15日唐山暴雨天气过程。结果表明：此次暴雨的发生与高低空急流的加强和向下扩展相对应;强降雨发生前西南急流迅速向下传,引发低空东南急流的加强,低空急流的强度与强降水有较好的对应关系,特别是300m超低空急流;低空急流指数增大的程度和降水量的强度存在正相关关系,低空急流指数不仅可以说明低空急流的脉动,而且向地面扩展程度与中小尺度的强降水存在密切的关系,同时对强降水的出现以及雨强的大小有一定的预示作用;低空急流的加强、减弱与雷达回波强度的强、弱有较好的对应关系。     

利用风廓线雷达对广东前汛期短时强降水类暴雨过程低空风场特征的研究

为了更加深入地了解暴雨中尺度系统,利用风廓线雷达资料,对2012—2014年发生在广东前汛期的短时强降水的暴雨过程临近时次的低空急流强度、低空急流高度、低空急流指数以及各层垂直风切变等物理量进行了分析研究。研究结果表明:（1）在广东前汛期,86%的暴雨过程都会有短时强降水的出现; （2）2 km高度以下最大风速呈正态分布特征,主要集中在10~21 m/s之间,60%以上的强降水发生前3小时低空急流便已经存在,且随着强降水的临近,低空急流的比例逐渐增大,超过80%的过程强降水出现时有低空急流相配合; （3）暴雨发生前低空急流强度基本维持,最低高度逐渐降低。强降水出现时次,低空急流表现出逐渐加强的特征,最低高度也明显下降,从而导致低空急流指数I增大; （4）地面到不同等压面的垂直风切变随着高度的增加而逐渐减小,其中强降水发生时地面到925 hPa垂直风切变相较于暴雨发生前有所增大,而地面到850 hPa及700 hPa垂直风切变在强降水发生时则表现出下降的特征; （5）选取暴雨发生前各类物理量的中值作为暴雨发生的阈值,则低空急流强度在13.5 m/s左右,最低高度为1 km左右,低空急流指数I为6×10-3 s-1左右,地面到925 hPa、850 hPa以及700 hPa之间的垂直风切变分别在7.3×10-3 s-1、6×10-3 s-1以及4×10-3 s-1左右。      

一次大暴雨过程中低空急流演变与强降水的关系

利用营口新一代天气雷达提供的每6分钟一次的风廓线资料,详细分析了2006年6月29日辽宁省西部大暴雨过程中强降雨时段的低空风场结构。得出:此次强降水天气的发生与低空急流的迅速加强和向下扩展相对应,短时大暴雨发生前低空西南急流提前2小时左右开始有动量快速下传,当20m.s-1的急流中心下传到≤1km超低空,1.2～2.1km低空出现24m.s-1东南急流,有利于产生短时大暴雨;说明低空脉动及向地面扩展程度与短时强降水之间关系密切。低空急流到达测站上空不一定立即产生强降水,有时会滞后1～2个小时,强降水或强烈天气的发生都存在着一定的动量下传,引起低空扰动加强,同时低空急流的强度和伸展高度,以及动量下传的能量大小,都直接制约着强降水的强弱。低空急流指数增大的程度和降水量的强度呈正比关系,低空急流指数不仅可以说明低空急流的脉动以及向地面扩展程度与中小尺度的强降水存在密切的关系,同时对强降水的出现以及雨强的大小有一定的预示作用。     

北京奥运期间一次暴雨过程风廓线资料特征

通过分析2008年8月10—11日,北京暴雨天气过程中的两部风廓线仪(观象台、海淀)数据,总结其在此次过程中的特征发现:观象台与海淀两部风廓线仪在该地区强降水发生前,都监测到有低空急流的出现,但是出现时段、高度、维持时间、均不相同;在暴雨发生前,两部风廓线仪观测的垂直速度,均出现明显的变化,特别是海淀的垂直速度有大于8m.s-1的速度区,并到达地面;强降水发生前在垂直方向的温度平流同样有明显变化,冷暖平流随高度交替出现,且与低空急流出现的时间以及位置一致。由此可见低空急流与温度平流的变化有着重要联系。大气折射率结构常数可以与垂直速度相结合,为判断垂直方向大气的稳定程度以及降水提供辅助依据。     

一次大暴雨过程低空急流脉动与强降水关系分析

应用香港天文台提供的时空分辨率都非常高的风廓线雷达资料对深圳2005年8月19—20日大暴雨过程强降雨时段进行了详细分析。结果表明，风廓线雷达资料每小时风场揭示每次强降水的发生都对应一次西南急流的迅速加强和向下扩展。低空急流指数I可以说明低空急流的脉动向地面扩展程度与中小尺度降水的密切关系，对强降水的出现及雨强大小有一定的预示性。     

利用风廓线分析影响中山降水的低空急流特征

利用中山市风廓线资料,对2019年4—6月(前汛期)的对低空急流特征以及与降水关系进行分析,结果表明:(1)低空急流(3km以下)的强度与面雨量、单站最大日雨量之间存在正相关性,其中4、6月相关性较好,低空急流风速较大,中山的降雨量相应较大,5月相关性不显著;大雨量级对应的低空急流平均风速值最大,无雨情况对应的平均风速值最小。(2)低空急流中心高度集中在2.0 km以上,占总数的55.0%,低空急流持续时间在4~6h的天数最多,低空急流开始时间在08:00—14:00时段的天数最多。(3)在两次强降水个例分析中,中山风廓线观测产品与降水强度、降水时间有较好的对应关系。水平风存在垂直切变,径向速度和速度谱宽值越大,降水强度越大;速度谱宽和信噪比最大值比强降水提前1h出现,对临近预警预报有一定警示作用。     

广州两次暴雨期间风廓线雷达观测的低空风场特征

利用风廓线雷达高时空分辨率资料,对2012年4月在广州出现两次暴雨期间低空流场的主要特征进行了分析。结果表明:(1)在暴雨发生前,动量由高空迅速下传,且不断增强,使得强风速不断下传,导致低空急流的建立及增强,从而使得上下层垂直风切变增大,正涡度环流加强,为暴雨的产生提供了很好的动力条件,当伴随有西南暖湿气流输送的水汽条件时,触发了暴雨的产生;(2)低空急流指数I值的脉动与强降水的发生有密切关系,在每次强降水发生前1~2 h I值都会迅速增大,强降水发生后I值迅速减小;(3)低层风场垂直切变增强以及出现极值的时间与急流下传及出现极值的时间具有较好的时间、空间对应关系,说明正是由于低空急流的下传、增强,导致了风场垂直切变的增强,且局部垂直风切变要比平均垂直风切变大得多。     

成都两次暴雨期间风廓线雷达观测的低空风场特征

利用风廓线雷达高时空分辨率资料,对2018年7月成都两次暴雨期间低空风场特征进行分析。结果表明:(1)强降水开始前,中低层(2~4 km)偏南风增强,甚至可以达到急流强度,低空急流指数峰值出现时间较短时强降水开始时间有一定提前量;(2)短时强降水开始于中低层冷空气入侵之时,0.5 km高度附近的风场扰动出现时间较强降水开始时间提前约1 h;(3)两次强降水过程显示,南风增强产生的强垂直切变有利于强降水发生,而北风增强产生的强切变使得降水减弱。     

非常规资料在天津沿海一次灾害暴雨 过程中的应用

利用风廓线雷达、微波辐射计、FY卫星亮温(TBB)及多普勒天气雷达探测等非常规资料,对2012年7月25日发生在天津沿海的一次特大暴雨过程进行分析和研究。结果表明:1)中尺度对流系统是造成暴雨的主要影响系统,地面中尺度辐合导致雷达回波列车效应从而产生区域性特大暴雨,强降水过程中50～55 dBZ强回波超过0℃层到达6.5 km高度,表现出高质心结构,雷达回波多仰角出现逆风区,持续时间近3 h,气旋式辐合增强,使对流有很强的组织性;2)暴雨过程伴随多个中尺度对流云团的强烈发展,成熟的对流云团冷中心温度达-63℃,云团后部温度等值线梯度大,对流旺盛,是引发强降水的关键;3)云液态水含量跃增与地面降水增强有直接关系,高液态水含量集中在0.8～1.6 km高度,强降水前湿层深厚,降水发生后湿层厚度迅速减小;4)风廓线雷达有能力捕捉到对暴雨预报有指示意义的信号,暴雨开始前约1～2 h边界层急流和低空急流建立,且低空急流在强降水发生前达到最强,暴雨开始前约1 h有中层弱冷空气侵入,暴雨开始前10～20 min急流可触发边界层扰动和低空扰动。     

2003年7月4~5日梅雨锋暴雨维持的诊断分析

利用卫星云图、 多普勒雷达产品以及探空资料, 结合NCEP/NCAR再分析资料, 对2003年7月4~5日淮河流域大暴雨过程发生的环境场条件、 强降水的中尺度特征、 低空急流与能量锋的配置对强降水天气的影响等进行了详细的天气学分析, 并对大气正压非平衡强迫、 低空急流与能量锋相互作用对强降水天气发生\, 发展与持续过程中的影响进行了动力诊断。结果表明： 这次梅雨锋暴雨过程, 暴雨区上空气柱内水汽较少, 孟加拉湾与南海地区向暴雨区输送的水汽占据主导地位。暴雨区的平均散度与垂直速度变化与强降水天气变化比较一致。对流层低层能量锋与低空急流的配置及其相互作用对强降水天气的发生\, 发展和维持具有重要影响。当低层能量锋与低空急流处于同时强的配置状态时, 强降水天气发生并持续; 当两者处于一强一弱或两者皆弱的配置状态时, 则没有强降水天气发生或持续。正压非平衡强迫对强降水启动作用较大, 而湿斜压热动力相互作用对强降水天气持续影响较大, 是导致强降水过程维持的主要动力机制。     

多普勒雷达风场反演技术在西南涡暴雨过程中的应用

利用多普勒天气雷达四维变分同化方法反演了2010和2013年重庆市两次西南涡内的局地强降水不同高度水平风场,分析了易发生局地强降水区域的局地环流特征。结果表明:风场反演能较准确地给出低空急流、低层辐合和局地气旋性涡旋的位置及演变情况,辐合线演变及低空急流的强度和移向对强降水有指示意义;局地气旋性涡旋越深厚,局地强降水的强度和范围越大;不同高度的气旋性涡旋耦合,可能有利于急流的加强和水汽输送。     

“17·7”榆林特大暴雨成因及多普勒雷达特征分析

利用MICAPS资料、NCEP1°×1°再分析资料以及榆林多普勒天气雷达产品,对2017年7月25—26日榆林市区域性暴雨、局地大暴雨成因进行分析。结果表明:500hPa短波槽、700hPa低空西南急流和850hPa中尺度切变线是本次过程的主要影响系统;700hPa西南急流为特大暴雨的主要水汽输送系统,同时为强降水的维持提供了不稳定能量。雷达反射率演变特征表明该次过程有两个强降水时段,第一阶段为位于榆林北部的带状回波和南部的孤立雷暴单体造成的局地强降水,第二阶段为回波前部不断生成并发展的多个强回波中心给榆林南部带来的大范围短时暴雨。径向速度图上,在第二阶段对称的正负速度中心表明700hPa存在明显的西南低空急流;过程期间低空急流与强降水的发生具有较高的相关性,持续出现的中心风速为15 m/s以上的西南急流对短时大暴雨的产生有重要作用,低空急流的强度直接影响着强降水强度,急流风速增幅越大,强降水雨强增幅越大。     

伊犁地区一次罕见特大暴雨中尺度系统的数值模拟

利用自动气象站观测资料、FY-2G卫星TBB资料和NCEP/NCAR再分析资料,针对2016年6月16—17日伊犁地区的一次罕见强降水过程,在天气形势和中尺度系统分析基础上,借助WRF模式高分辨率模拟资料对强降水的形成过程进行细致分析。结果表明:中亚低槽、高空偏西急流、低空切变线和辐合线是此次强降水过程的主要天气系统。多个中尺度云团受伊犁北部天山地形抬升作用,长时间维持在沿天山地区,并持续产生强降水。模拟结果显示,不断移至北部沿天山地区的中尺度对流单体是造成此次伊犁地区强降水的直接中尺度系统,其发生发展与低空急流、低层风场辐合和地形有密切关系。低空急流增强引起动力辐合增强,触发不稳定能量释放,加之地形抬升,使得垂直运动维持并快速发展,并在有利的水汽条件配合下引发低层辐合线附近对流系统加强,导致伊犁北部沿天山地区出现强降水。     

风廓线雷达资料在冀中一次强降水天气预报中的应用

通过运用常规气象站、自动站、风廓线雷达资料和NCEP(1°×1°)再分析资料对2015年7月30日出现在京津之间的一次短时强降水天气进行综合诊断,特别是深入分析了降水开始前大气的风场特征。结果表明:(1)低空急流在强降水开始前2 h左右出现,其不仅为短时强降水的爆发提供充足水汽,同时也是700 h Pa以下对流不稳定层结的建立者和不稳定能量释放的触发者;(2)强降水发生前约90 min在1 000 m高度以上出现上升气流,此后其所在最低高度下降,厚度增加,30 min后上升气流达到最强盛;随着降水的临近,上升气流开始减弱,降水开始后,下沉气流迅速占据绝对主导地位;(3)强降水发生前70 min边界层有冷平流形成,西南暖湿气流在其上爬升,使得水汽和能量积聚,中层冷空气开始楔入并发展强盛,表明冷暖空气强烈交绥,同时能量释放;(4)低空急流指数的脉动虽与强降水的发生有密切关系,但并不是高指数就一定会出现强降水,雨强的变化除了与低空急流有关,还与水汽、动力以及热力等多种因素相关,是一种综合条件共同作用的结果;(5)强降水形成所需的水汽、动力、热力等条件均在降水出现前积累加强,这种强烈的信号一般提前60~120 min达到极致,为强降水的临近预报提供了科学依据。     

利用风廓线雷达资料分析低空急流的脉动与暴雨关系

将1998年5～7月华南暴雨和南海季风科学试验期间香港天文台提供的风廓线雷达资料和香港的每小时天气现象及雨量进行了详细的对照发现，风廓线资料可以揭示出西南季风中和行星边界层中与暴雨相联系的中尺度现象，2km高度以上的低空急流中心早于2km高度以下超低空急流中心1～2小时出现，强降水的出现和超低层急流风速中心的出现相对应的。设计了一个表征低空急流强度和高度的指数I，它可以清楚地表示出降水强度与低空急流之间存在密切的关系。分析表明在指数I迅速加强后1—2小时内将出现强降水，因此风廓线对强降水的出现有一定的预示性。     

一次特大暴雨过程中涡度与急流的影响分析

利用自动气象站雨量资料,常规观测资料,FY-2D TBB云图资料以及NCEP再分析资料,对2013年6月30日～7月2日高原低涡东移和西南涡耦合形成的遂宁地区特大暴雨过程进行研究。主要分析了高原低涡和西南涡的耦合对此次强降水的影响以及低空急流演化和强降水的关系。结果表明:当高原涡和西南涡发生耦合时会使得高空低涡发展加强,并激发遂宁暴雨天气的产生。急流为高空低涡的发展提供不稳定能量。超低空急流和低空急流对强降水有提前2小时的指示意义,低空急流指数增大的过程和降水量的强度成正比关系。      

风廓线雷达产品在冰雹天气过程中的应用研究

本文利用威宁县2022年6月2日一次冰雹天气过程风廓线雷达资料和威宁国家基准气候站降水资料,采用数理统计等方法对本次天气过程的风廓线雷达特征进行分析结果表明：冰雹、短时强降水开始前,低空急流的建立和垂直风切变的加强,急流造成的辐合加上近地层风向的切变作用为冰雹和强降水的产生提供了很好的动力条件;冰雹和短时强降水开始发生时,2000米高度以上有很大的正速度,可以作为一个指标判断对流发展的强弱情况;冰雹发生时折射结构常数（Cn2）值在-128~-110dB之间,也能很好的反映冰雹等强对流天气的开始,增强和结束过程。     

低空急流在一次初春混合强对流天气过程中的作用

利用常规气象观测资料、区域自动站资料、强天气监测资料以及NCEP 1°×1°逐6 h再分析资料,从影响系统、环境场条件以及低空急流对混合强对流天气的水汽、热力、动力影响的诊断分析入手,对2019年3月4—5日贵州大范围雷雨大风、冰雹、短时强降水和暴雨等混合强对流天气过程进行综合分析。结果表明:低空急流建立并呈爆发式增强,使中低层水汽输送和辐合加强,大气上干冷、下暖湿的特征更显著,中低空能量锋区加强,垂直风切变增大,动力辐合加强,同时"低层辐合、高层辐散"的抽吸结构长时间维持,为混合强对流天气的发生发展提供了重要条件。超前的500 hPa温度槽叠加在中低空强暖湿气流之上,触发锋前暖区强对流天气,强对流天气发生在低空急流发展增强至最强盛期间,主要分布在700 hPa和850 hPa温度脊区附近强暖湿不稳定区;4日夜间南支槽配合低空切变线和活跃的静止锋,共同触发锋后冷区强降水天气,强降水主要发生在低空急流和水汽辐合达到最强之后,强降水主要分布在低空急流左前侧、850 hPa切变线南侧及850 hPa和700 hPa饱和湿区重叠区内。     

黔东南一次暖区暴雨天气过程雷达回波特征分析

该文利用常规气象资料、雷达资料及地面区域自动站资料对2016年7月20日黔东南暴雨过程进行了分析。结果表明:(1)高空前倾槽东移,副高稳定略西伸北抬,低空急流建立及加强,地面辐合线共同作用带来此次大暴雨天气过程,热带型中-β尺度强对流回波中镶嵌多个中-γ尺度的对流单体所产生的"列车效应"是暴雨产生的直接原因。(2)"逆风区"的出现及其所在的位置与PPI强度图上强回波区有很好的对应关系,对暴雨的落区预报有很好的指示作用。(3)从暴雨的不同时期来看,在VAD风廓线产品(VWP)中,"ND"区域的消失和出现对强降水的生消都有很好的指示作用,低空西南急流的脉动与强降水的发生发展有密切关系,对强降水的预报有很好的参考价值。