2003年6月30日梅雨锋大暴雨 β和γ 中尺度结构的双多普勒雷达反演

2003年6月下旬至7月上旬,淮河流域出现了持续强暴雨,文中使用双多普勒雷达三维风场反演技术(MUSCAT)对6月29～30日合肥和马鞍山多普勒雷达探测到的暴雨资料进行了三维风场反演,对暴雨系统的中尺度三维动力结构进行了研究。此次梅雨锋暴雨是由β中尺度辐合带和嵌在辐合带上的γ中尺度涡旋共同作用引起的,辐合带上的波动活动对降水具有重要的触发和维持作用。在强降水时段的前期,无为附近中低层的γ中尺度涡旋在东—西走向的中尺度辐合带上自西向东移动,γ涡旋的移动与主雨区的移动基本同步,γ中尺度波动是该时段暴雨的重要动力因素;与此同时,在雨带的北区,γ中尺度涡旋活动比较频繁,但基本上是局地生消;在后期,西南暖湿气流和西风辐合,形成雨带上空的β中尺度辐合带,辐合带随着降水的减弱而减弱;最后,给出了此次暴雨的三维动力结构。     

2008年1月26日南京暴雪中尺度风场结构双雷达反演研究

由于冷暖空气持续交汇于长江中下游地区,2008年1月25—29日,南京地区普降大到暴雪。为揭示此次暴雪的形成机理和中尺度三维结构特征,利用南京-马鞍山双多普勒天气雷达时间同步体积扫描数据对1月26日的暴雪进行三维风场反演,研究了暴雪的三维动力结构。结果表明,此次暴雪的低层有β中尺度气旋性切变线和β中尺度涡旋活动,有利于气流抬升和水汽辐合,这对于降雪的维持和发展非常重要;中低层有较强烈的风垂直切变,这为暴雪的持续提供了动力条件。      

新一代天气雷达及其遥感新技术应用研究

围绕气象业务需求和雷达气象的国际前沿，新一代天气雷达建设及雷达新技术以在灾害性天气监测和预测中的应用为主要目标，开展了新一代天气雷达资料质量控制、风场反演、三维数字组网等工作。双多普勒雷达和双多基地多普勒雷达在暴雨和对流系统三维探测、反演、中尺度动力和热力结构分析中发挥了重要作用。与业务单位和雷达生产厂家开展了广泛的合作，在暴雨和新疆对流过程风场中尺度结构分析等方面形成了有创新性的科研成果。在新一代天气雷达应用方面形成了有业务应用前景的成果。     

近年来我国暴雨中尺度动力分析研究进展

总结了近十年以来中国气象科研人员在暴雨中尺度动力分析研究领域的主要研究成果，从大尺度环流背景与中小尺度系统的相互作用、高低空急流、低涡、位涡与对流涡度矢量、螺旋度、不稳定等方面对它们进行了分类概括。对暴雨中尺度动力分析研究的回顾表明，以往常用的数值模拟、能量转换收支分析、涡度、散度、涡度收支、涡度平流、温度平流、各种不稳定指数等的诊断仍然是暴雨中尺度动力分析的主要手段，但是，近年来，除了位涡、螺旋度等动力变量在暴雨中尺度动力分析中的广泛应用以外，一些新的物理量，如非均匀饱和广义湿位涡、对流涡度矢量以及有限区域风场分解方法在暴雨中尺度动力分析中也得到了更多的应用。     

复杂地形局地环流的数值模拟研究

采用一个三维中尺度动力学诊断模式,对重庆地区气象场进行了实例模拟,研究了复杂地形和不同下垫面型对流场的动力和热力作用,揭示了中尺度局地环流（山谷风、河陆风）的基本特征和变化规律,模拟结果与实测资料有好的一致性,表明该模式能够成功地模拟复杂地形局地环流。     

"7.23"大暴雨动力机理的双多普勒雷达反演

使用地基双多普勒雷达MUSCAT三维风场反演技术，利用宜昌和荆州双多普勒雷达同步体积扫描资料，对2002年7月22—23日湖北省境内的一次混合型大暴雨进行了三维风场的反演。分析表明，中低层的中尺度气旋和气旋性切变线是触发和维持此次大暴雨的重要动力因素；低层辐合，高层辐散的动力配置也有利于强降水系统的发生和发展。     

暴雨中尺度涡旋系统发生发展的诊断

从位涡方程出发,导出描述三维涡度强度变化方程,分析大气层结及其变化等对三维涡度强度变化的影响。在此基础上,通过对垂直涡度变化的分析,揭示了大气层结变化、水平能量锋演化、垂直风切变等有利于涡旋系统发展的动力机制。针对湿中性层结特征(θse/p≈0),讨论了降水反馈对中尺度系统发展的影响,并揭示湿中性层结下凝结潜热的垂直非均匀分布与垂直涡度的耦合强迫作用可能是暴雨中尺度系统发展的动力机制。     

用双多普勒天气雷达资料研究暴雨三维风场结构

使用双多普勒天气雷达三维风场反演技术对2005年6月11-12日梅州和汕头多普勒天气雷达探测到的华南暴雨资料进行了三维风场反演,对暴雨系统的中尺度三维动力结构进行了详细分析.结果表明:此次暴雨主要是由中低层的中β尺度辐合线、中β尺度切变线和嵌于其中的中γ尺度涡旋共同作用引发的.低层辐合、高层辐散的动力结构,有利于暴雨系统的触发、维持和发展.最后,综合分析结果给出了此次暴雨的三维动力结构模型.     

湘西北一次大暴雨过程中尺度结构特征分析

利用常规观测资料、区域自动气象站资料、多普勒雷达资料、美国GFS及LAPS分析资料,对2012年6月下旬发生在湘西北的大暴雨过程的成因以及β中尺度系统的三维动力热力结构特征进行了分析,结果表明:此次过程属于典型的湖南盛夏低涡切变型暴雨过程,地面降水在时空分布上具有明显的中尺度特征。低空急流加强北推不但有利于水汽和不稳定能量向暴雨区的输送,也是β中尺度低涡发生发展和垂直上升运动加强的主要原因。地面中尺度辐合线的维持和地形的阻挡有利于暖湿气流的抬升,而上升的暖湿空气在中高层凝结释放潜热,对上升运动起到正反馈作用。产生暴雨的β中尺度系统具有明显的动力、热力结构特征。在暴雨发展的最强阶段,β中尺度系统的四周各有一个垂直环流圈,其中南北两侧的下沉补偿气流向暴雨区的分支不但有利于水汽和不稳定能量的输送,也加强了暴雨区低层的辐合;东西两侧下沉补偿气流向暴雨区的分支加强了暴雨区气流的气旋性弯曲,更进一步加强了β中尺度系统的辐合;基于上述研究成果,提炼了此次低涡切变线暴雨的三维物理结构示意图。      

“94.7”华南特大洪涝灾害的中尺度暴雨分析

对造成“９４．７”华南特大洪涝灾害的暴雨过程的一些中尺度系统，中尺度雨团的活动、中尺度暴雨云团的发生发展进行分析，利用非平衡强迫的诊断结果对此暴雨天气的成因及落区作了初步的研究，揭示了大气的非平衡动力强迫在这次中尺度暴雨降水过程中的作用。     

应用单多普勒雷达资料反演风场作暴雨中尺度分析

针对2002年6月23日发生在安徽西部的一次暴雨过程，以有限的探空资料作为大尺度背景场，应用合肥CINRAD-98D多普勒雷达资料，通过准四维变分分析方法进行反演，获得了不易被常规探测到的中小尺度三维风场，由此分析了引起强降水的中尺度天气系统。指出暴雨中心位于风速切变的下方，同时上空也伴随辐合中心，以及正涡度极大值。分析结果表明，变分法是一种较为准确的从雷达资料中提取三维风场的方法。利用雷达资料反映中尺度天气系统，同时又加入大尺度的背景场作为基础，两者相互弥补，能较真实地反映实际天气状况。在气象预报中有效地应用多普勒雷达资料，有助于研究更为细致的中小尺度天气系统结构，而且也可为中小尺度数值预报模式提供准确的初始场。     

1991年7月初江淮地区特大暴雨中不同尺度天气系统分析

利用水平平滑滤波方法对不同等压面上大尺度场的分析结果表明：在1991年7月1日—5日的暴雨过程中，从高层到低层青藏高原北部有一急流中心，急流中心位于40°N附近。和这次暴雨过程直接对应的急流中心位于29°N附近。1－5日这两个急流中心均稳定少动且中心风速比常年大。大范围降水区中的强暴雨中心和中低层的流场、风场辐合区以及扰动低压中心吻合较好。低层等压面上大中尺度系统相互作用项的区域平均值对700hPa中尺度系统发展的贡献最大。高层200hPa和中层500hPa贡献数值接近，高中低层大尺度系统相互作用项对700hPa中尺度系统发展的贡献具有同步性。     

用二步变分法反演的单多普勒雷达 风场研究中尺度暴雨

采用二步变分法反演多普勒雷达风场来研究中尺度暴雨过程.首先采用多元最优插值方法将常规探空资料插值生成初始风场,在此基础上在不考虑背景场约束以及三维风场平滑量约束的条件下极小化目标函数,反演出的三维风场作为最终反演所需的背景场,然后再进行反演得到最终的三维风场.将最终反演结果与WRF模式模拟的结果进行对比检验,两者的一致表明此方法具有一定的可用性,并用得出的结果分析了2005年6月发生在江苏中部的一次中尺度暴雨过程,初步揭示了强降水中心形成的原因,印证了采用二步变分法反演多普勒雷达风场可以揭示出中小尺度降水的特征.     

THE DYNAMICAL ANALYSIS OF THE STRUCTURE OF B MESO-SCALE DOUBLE RAINBANDS IN MEIYU FRONT

In this paper, an idealized perturbation following the “surge-flow conceptual model” for typical Meiyu frontal structure is designed to explain the β meso-scale structure of rainbands in the Meiyu front using a non-hydrostatic, full-compressible storm-scale model including multi-phase microphysical parameterization. In addition, sensitivity numerical experiment on the vertical distribution of the ambient meridional wind is conducted to investigate the generation mechanism of β meso-scale double rainbands. The results of numerical experiments show that the cool and dry downdraft invading strengthened by the environmental aloft northerly wind plays a very important role to the generation and maintenance of the β meso-scale double rainbands. Moreover, the intensity and scale of the dry and cool downdraft invading are related to the intensity of the second circumfluence induced by mass adjustment when the acceleration of the westerly jet aloft occurs.     

北京奥运会开幕式期间的中尺度天气系统研究

利用北京地区稠密的地面观测网资料以及北京市观象台、海淀、上甸子3部风廓线仪的观测资料,通过分析2008年8月8日北京奥运会开幕式期间发生在北京地区的降水过程,讨论了此次过程中在环境风场、地形和城市热岛作用下,中尺度系统发展或减弱的可能机制及对城区降水的影响。结果表明:城市热岛和地形作用形成的次级环流圈对城区南北两侧的影响不同,在城区南侧,次级环流圈使南风减弱,同时受次级环流圈下沉气流影响,中尺度系统北上时会减弱;在城区北侧,次级环流圈使南风加强,中尺度系统南下时会使气流辐合增强,有利于中尺度系统发展。当环境风场是较弱的偏南风时,城市热岛-地形次级环流圈在城区1500 m以下形成辐合,以上辐散,在3000 m左右辐散最强,不利于北上的中尺度系统向城区发展形成降水。     

华南暴雨试验期间香港风廓线雷达资料的评估

风廓线雷达资料无论对暴雨等中尺度现象还是对季风等大尺度现象的研究都很有科学价值。为有效地利用香港天文台提供的1998年华南暴雨和南海季风科学试验期间的风廓线资料，简要介绍了资料的性质和数据结构，并对资料的有效性进行了初步评估。给出了风廓线资料有效率随高度的分布及不同天气状况对资料有效率的影响。指出每10分钟一次的资料的有效率在相邻时次之间存在很大的差别，应使用多时次平均以增强其代表性。另外，通过了一致性检验的有效资料中仍可能存在少数代表性较差的资料。风廓线资料与探空资料对比发现两者所得的垂直风场精度相当。上述结果可作为应用风廓线雷达资料时的参考。     

一次江淮切变线暴雨过程的数值模拟与诊断分析

采用非静力中尺度模式WRFV3.3对2010年7月12-13日一次江淮切变线暴雨过程进行数值模拟,分析了暴雨形成的大尺度环流条件、中尺度气旋演变,并对涡旋与变形场的相互作用指数VDI与降水之间的关系进行了探讨。结果表明：本次暴雨过程为典型的切变线降水过程,是在高层200 hPa强大的南亚高压稳定少动,中层500hPa短波槽生成东移、西太平洋副热带高压维持的背景下,由低层700 hPa和850 hPa切变线上中尺度低涡以及地面梅雨锋扰动的共同作用造成的。WRFV3.3较好地模拟了本次暴雨过程的雨带和暴雨中心。中尺度气旋发生于长江中下游呈东北-西南走向的切变线上,暴雨发生于700 hPa切变线南侧、低空急流轴的左侧,急流轴上的大风速中心与1 h雨强有较好的对应关系。中尺度涡旋与大风速中心之间存在着明显的相关性,风速增强,涡旋增强。VDI指数对降水中心和强度有较好的指示性,有助于在实际预报业务中对降水中心和强度做出正确判断。     

引发南宁市内涝的暴雨及风场特征

利用南宁市区内中尺度自动站及本站人工站观测降雨资料,分析致涝暴雨的临界雨量。利用实况探空资料重点分析和探讨了环境风场分布与触发机制,得到有益结论,为准确预报、防御内涝灾害提供参考依据。     

引发南宁市内涝的暴雨及风场特征

利用南宁市区内中尺度自动站及本站人工站观测降雨资料,分析致涝暴雨的临界雨量。利用实况探空资料重点分析和探讨了环境风场分布与触发机制,得到有益结论,为准确预报、防御内涝灾害提供参考依据。