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。      

2007年云南7次强降水过程的分析研究

应用实测气象资料,结合卫星云图与多普勒雷达图像分析,对2007年7月19日到8月2日云南少有的7次强降水过程进行综合分析,结果表明:高低空的西南急流是重要的影响系统,西南急流的维持为持续性强降水过程提供了水汽、动量和不稳定能量的快速传递,高原切变线与西南急流的有利配置,是7次持续性强降水过程必不可少的条件;持续性强降水出现在500hPa水汽通量大值区和水汽通量散度辐合区;卫星云图上切变云带和副高外围云带在云南汇合,切变云带和副高外围云带维持、加强的过程与强降水落区的时空分布对应较好.多普勒速度图上零速度线长时间维持"S"型,风随高度顺时针旋转,说明高层有持续的暖平流.高低层不同性质的气流配合,有利于强降水产生.     

2002年5月2次暴雨过程前期云场对比分析

卫星云图的云型在强降水、暴雨、强天气预报方面有着重要的作用。通过2002年2次相距很近的暴雨过程的前期云场对比分析,我们发现,在进行短期暴雨强度、落区预报时应注意云场中的一些特殊云型云系,注意它们的一些有价值的重要信息。     

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。     

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。     

长江中下游地区一次春季暴雨过程的多普勒雷达速度特征分析与研究

利用南京多普勒天气雷达径向速度数据,对2012年春季南京地区首场暴雨过程进行了分析。结果表明,风廓线产品(VWP)在降水各阶段都呈现出相应的图像特征:中上层降水云系向下扩展而同下层降水云系"连接",形成"ND"楔形区域,是降水即将开始的一个信号;降水发展阶段大风区底高变化与雨势有较好的对应关系,大风区底高持续下降并维持某一高度后的30 min内,雨势增强明显,随着大风区底高的快速升高,雨强也迅速减弱。降水末期中层"ND"的出现预示着降水云系逐渐消散,风向杆位置的连续下降预示着降水即将减弱停止。逆风区断裂位置及边缘地带对应着强降水的落区。由雷达基数据计算出的平均散度信息较好地反映了此次降水的动力学特征。     

华北两次副高边缘暴雨过程卫星云图释用

利用实况探空资料与FY 2C、2E卫星探测资料,对2005年8月16日、2010年8月20—21日两次西太副高与西风槽共同作用下出现的华北暴雨过程进行分析,将两次过程卫星云图与各种物理要素场的配置进行对比,得到以下结果。两次过程云系均表现为典型的锋面云系特征,靠近冷空气一侧云带边界光滑整齐。从结构上看,锋面云带主要由多层云系组成。整个云系位于高空槽前580 dagpm线与副高外围588 dagpm线之间;降水云带由对流云团、稳定性降水云带及混合性降水云带3部分组成,对流云团集中发展在云带靠近副高边缘晴空区一侧,通常位于在584 dagpm线与588 dagpm线之间靠近副高一侧;稳定性降水集中高空槽前,即云带后部,580 dagpm线与584 dagpm线之间;混合性降水位于两个云系之间,多产生于584 dagpm线附近。云系的分布与各层的垂直速度场、涡度场、散度场,以及中高层的涡度平流场有很好的对应关系。比湿通量、比湿通量散度与假相当位温等温湿参量的分布特征,清楚的解释了锋面云带的移动、发展和分布特征。     

一次西南低涡造成华南暴雨过程的FY-2卫星观测分析

2008年6月11-13日华南发生了一次西南涡暴雨天气过程,其中,广西区有6个台站11日20时至12日20时的降水打破6月雨量历史纪录,分别为东兰306mm、环江218 mm、灵川270mm、桂林251 mm、柳城177mm和田林163 mm.采用FY-2卫星云图资料、NCEP再分析资料、常规观测资料及地面降水资料,对这次强降水过程的暴雨云团及其影响系统和环境场作了分析研究.结果表明:(1)红外和水汽图像配合,可以反映西南低涡发展东移过程中低层辐合带云系、高空扰动云系和弱冷空气的不同作用,云图的演变过程可以刻画强降雨发生时低层辐合、高层辐散的气流结构.(2)本次广西特大暴雨过程可分为两个阶段,第一阶段主要是西南涡东南侧的暖区降水,对流云团分布范围较广,中尺度对流系统具有涡旋状云系结构;第二阶段有弱冷空气南下,在边界层辐合线的组织下,中尺度对流系统组织成线状云带,南移消失.过程中,无论是红外云顶亮温随时间的演变,或者是红外与水汽亮温差的时间演变均可以反映云团的演变过程,并与强降水有较好对应关系.在局地要素满足暴雨发生的必要条件下,监测多通道亮温的急剧下降,可作为重要指标提前2～3 h预警强降雨的发生.(3)西南低涡暴雨云团出现在西南涡东南和南侧的南风盛行区域,云团发展伴有低空急流加强,同时,云系发展与500 hPa正涡度平流的贡献有关.     

两次华南飑线卫星亮温特征与强对流天气分析

利用Himawari-8高时空分辨率红外亮温资料和ERA-Interim再分析资料,对比冷锋型和暖区型飑线个例("4·13"和"5·6")亮温特征与雷暴大风、地面强降水的关系,结果表明:(1)两次过程的云顶最低亮温、冷云区平均亮温差异小,但两次过程初生阶段云型不同,"4·13"与"5·6"相比,冷云顶面积较小、持续时间较短、移动速度较快;(2)"4·13"("5·6")的亮温梯度大值区主要位于冷云区东南侧(西南侧),与云团移动方向平行(垂直);两次过程雷暴大风与亮温梯度均具有较好的空间对应关系,亮温梯度增大超前于雷暴大风增强,可作为提前预警指标;(3)"4·13"地面强降水集中分布在低亮温区西侧,原因为风暴顶前移导致强降水与冷云区具有空间位置差异;"5·6"地面强降水则与云顶低亮温具有较好的对应关系。     

广西区域性冰雹天气的云图特征分型研究

基于2007-2017年风云系列卫星云图资料,结合高空、地面常规观测资料,针对广西23次区域性冰雹天气过程,从主要影响系统及卫星云图云型特征方面建立3种区域性冰雹卫星云图概念模型,即华北低槽型、高原东部低槽型以及南支槽东移型。结果表明：高空槽云系的位置和所属模型类型较为关键,冰雹云团多起源于高空槽前底部;华南沿海的副热带急流云系对冰雹云团的发生发展起到重要作用,冰雹云团通常发生在副热带急流云系的北侧晴空区中;广西区域性典型冰雹云团表现为长椭圆形,上风方向边界光滑呈"V"型并沿下风方向伸出很长的卷云砧。     

江西8种强对流天气形势与云型特征分析

利用1999—2009年红外云图、常规天气图、雷电和地面危险报等资料,针对江西62次强对流天气过程,在分析强对流天气发生时天气尺度影响系统的基础上,提炼了引发强对流天气的中尺度对流云带（团）发生发展的典型云型特征。结果表明：副热带高压边缘强对流云型、斜压扰动云系尾部强对流云型、地面倒槽中MCS、东风波（热带低压倒槽）、冷锋前强对流云带、冷锋前部的MCC、高空低槽后强对流云型、热带气旋及其外围飑线云带云型,这8种云型特征是构成江西强对流天气的典型云型。8种云型特征和低槽、切变、冷空气、东风波及热带气旋,高低空急流、副热带高压等影响系统的强弱、相对位置有密切关系。斜压扰动云系尾部强对流云型、冷锋前强对流云带、冷锋前部的MCC常常和低层较强空气活动有关,当500 hPa低槽经向度大,低层槽前暖平流显著时易出现斜压扰动云,其尾部出现强对流天气;β中尺度的对流云团易在锋前异常暖中心和不稳定中心合并发展成MCC。而高空低槽后部、副热带高压边缘、东风波这三型则和中高层干冷空气及中低纬天气系统相互作用关系较大,高空负变温或水汽云图的＂暗区＂移近低层辐合系统时,MCS发展。当高空出现辐散气流和辐散状卷云时,地面倒槽中的辐合线附近MCS强烈发展。热带气旋及其外围飑线云型则与台风的活动密切相关。斜压扰动云系尾部强对流云型预报指示性最好。     

2007年汛期淮河流域连续性大暴雨TBB场分析

利用水平分辨率0.1°×0.1°经纬度FY-2C卫星TBB网格资料、连续性强降水过程和最强降水时段的加强加密降水资料(其中,安徽临泉县迎仙站日降水破安徽省日最大降水纪录),对应分析TBB平均场分布特征及其演变特点,揭示强降水云团生消史与暴雨发展的内在联系.结果表明:TBB低值区与淮河流域强暴雨落区有明显的对应关系,TBB值减小过程与雨强增强过程比较一致,TBB梯度大值区在某地长时间维持将产生长时间强降水.源源不断的来自南海经广西沿着副高西北侧向东北方向伸展的水汽输送,与西风槽不断带来的新鲜冷空气在淮河流域相汇,对淮河流域强降水云系的生成、发展和维持起着重要作用.同时,在此阶段TBB 低值区在淮河流域一带稳定少动,南北摆动幅度小,时生时伏的变化,造成淮河流域天气53 年以来全线致洪暴雨重大事件.     

海河流域一次大到暴雨天气过程的预报分析

利用数值预报、常规天气图、各种物理量场、卫星云图、雷达资料等,对2005年7月22—24日影响海河流域的典型暴雨天气过程进行了综合分析。该过程是由高空槽、副热带高压边缘的暖湿气流和5号台风海棠减弱后的低气压云系的共同作用下产生的;其触发机制是冷空气从近地层楔入暖空气中,在高温高湿、层结不稳定等诸多有利条件下,冷空气前沿的上升气流在暖区激发出几个较旺盛的中小尺度的强对流云团造成此次的降水过程;数值预报在对流层中部冷平流入侵海河流域的时间和地点,对于强降水出现的时间和落区预报有一定的指示意义,日本模式和T213在此次海河流域强降水的落区预报上存在优势,德国模式在强降水量级的预报上最接近实况,但三家数值模式预报西太平洋副高西伸的位置不够准确,导致海河流域的降水预报的时空分布有一定误差。     

基于云团特征的短时临近强降水预报技术

通过分析2005-2008年影响浙江的梅汛期强降水云团特征,将云团分为偏北型、居中型和偏南型,研究这三种类型云团云顶亮温与地面1小时强降水极值和10mm/h以上降水覆盖面积关系,结果表明偏南型和偏北型云团有较多相似特征,而居中型云团较其他两种云团则有较多相反特征.通过分析1小时强降水相对于云团中心移动路径的落区,指出梅汛期云顶1小时变温和亮温梯度与地面1小时强降水落区无明显配对模型.随后利用天气形势场资料,分析强降水云团与环境要素场的关系,指出云顶亮温的宏观特征与中高层的垂直速度、水汽通量密切相关,最后尝试建立三种类型强降水云团成熟阶段云顶亮温和地面降水人工神经网络预报方程,给预报员提供参考.     

增强显示和伪彩色数字化红外云图在台风降水预报中的应用

本文应用增强显示红外云图资料,主要考虑台风增强云系温度等级、云系范围、螺旋结构、台风眼情况、台风西南方卷入云带等,结合台风所对应位置组成经验公式,作出华南台风的降水量级预报。在采用伪彩色数字化云图时,除了考虑上述台风云系数字化数值外,还结合台风移向移速,有无其他天气系统共同作用等,组成计算公式,所作出华南台风降水量预报与实况相近。关于强降水落区,则用物理量计算分布的极值区来决定。      

一次特大暴雨过程中涡旋暴雨云团的演变特征分析

利用MODIS卫星、多普勒天气雷达和地面观测资料,对2013年6月30日四川遂宁一次特大暴雨天气过程中涡旋暴雨云团的演变特征进行了详细分析。主要结论是:(1)涡旋暴雨云团与其北侧的积云云团呈前倾结构,说明暴雨云团经历了先由弱积云发展为深对流云、再到云毡的逐步发展成熟过程;(2)涡旋暴雨云团从南到北围绕低涡中心东侧最多时有6条降水云带,其中南部的降水云带碰并增长带(-1~-10℃层)厚度大于凝结增长带(3~-1℃层)厚度,北部降水云带刚好相反,表明南部以碰并增长过程为优势物理过程,利于较快拓宽云滴谱,使得云滴迅速长大形成雨滴降落下来;(3)涡旋暴雨云团中最强降水云带位于其南部的资阳至遂宁一带,分析雷达回波垂直剖面图发现有8个对流单体分布在云带中,且不断有新生单体移向遂宁,并从南至北依次增强,形成"列车效应",其成熟阶段-10℃高度以下碰并增长很充分,厚度为6 km左右,-10℃高度以上存在一个深厚的冰相增长带,厚度5~8 km,发展到成熟阶段碰并增长和冰相过程均为优势微物理过程,云中碰并增长和冰化增长过程向下传递明显,这些特点利于快速形成降水,导致当日10—17时遂宁站连续出现强降水。     

“94·6”桂北连续性大暴雨过程卫星云图特征

本文利用展宽云图实时资料，对１９９４年６月桂北连续性大暴雨天气过程进行综合分析，得出这次过程的卫星云图主要特征是：缓慢移动的高空多层槽式云系与稳定少摆动的静止锋长云带的叠加，产生活跃的中尺度低涡云团，低涡云团的活动直接导致了桂北的强降水过程，经历史普查，类似这样的过程亦有相同的云图演变特征，依此可以作为预报业务的参考依据。     

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。     

陕西2次强飑线天气卫星云图特征分析

通过对2003和2004年6月发生在陕西的2次强飑线天气的卫星云图特征进行分析,发现影响陕西的2次强飑线天气均出现在冷涡云系后部的晴空区,单个云团的水平尺度最大约在200~250km左右,16—18时为飑线最强盛阶段。飑线云带距冷涡云系后边界的距离,是影响强飑线天气降水强弱的一个因素。对此类灾害性天气的预报有一定指示意义。     

有利于火箭人工增雨作业的天气条件分析

对有利于火箭人工增雨的天气条件进行了分析,给出了石家庄容易出现对流天气的天气形势特征及关键指标,通过编程实现关键指标的客观判断,达到提醒预报员灾害天气发生的可能。常规资料和每小时一次的自动站资料可以较高时效来判断对流天气的威胁区,尤其通过自动站资料计算得到的假相当位温高值区配合风场辐合带可以更高精度预测强降水落区;每小时一次的卫星云图和亮温资料可以跟踪云系、云团的演变,判断云系的发生、发展、维持情况,文中给出了判断云系发展、维持、移向和移速的云系特征,为提前寻找适合于增雨作业的时间和部位打下基础,为山区火箭增雨作业争取了时间。