用数值预报产品制作南宁暴雨预报的尝试

通过对１９９６～１９９７年南宁市出现的暴雨天气过程及其影响系统进行分析,找出南宁市暴雨的环流特征,结合数值预报产品进行解释应用,并应用Ｔ１０６数值预报产品对南宁市出现的暴雨天气过程进行物理量场分析,从中找出南宁市暴雨的物理量场特征,以求提高南宁市暴雨预报的准确性和时效。     

用数值预报产品制作南宁暴雨预报的尝试

通过对１９９６￣１９９７年南宁市出现的暴雨天然过程及其影响系统进行了分析,找出南宁市暴雨的环境特征,结合数值预报产品进行解释应用,并应用Ｔ１０６数值预报产品对南宁市出现的暴雨天气过程进行物理量场分析,从中找出南宁市暴雨的物理量场特征,以求提高南宁市暴雨预报的准确性和时效。     

丹东暴雨物理量诊断分析预报

对T106数值预报产品进行统计分析 ,确定了与暴雨关系密切的物理量 ;通过对物理量场与暴雨落区之间关系的定性诊断分析以及对物理量的定量计算 ,确定了物理量的临界值 ,并以此作为预报暴雨发生的限制条件 ;将T106数值预报产品的 3种物理量预报场与临界值对比 ,判断未来 24h有无暴雨     

丹东暴雨物理量诊断分析预报

对T106数值预报产品进行统计分析，确定了与暴雨关系密切的物理量；通过对物理量场与暴雨落区之间关系的定性诊断分析以及对物理量的定量计算，确定了物理量的临界值，并以此作为预报暴雨发生的限制条件；将T106数值预报产品的3种物理量预报场与临界值对比，判断未来24h有无暴雨。     

几种物理量在陇南暴雨预报中的初步应用

针对陇南出现暴雨最多的环流形势[1],对8次暴雨过程的数值预报产品资料进行合成平均,求出平均场,分析了Q矢量散度、螺旋度、假相当位温、Q矢量地转锋生函数、湿位涡和锋生函数等物理量场,这些物理量场不仅能很好揭示陇南暴雨形成的机制,同时对暴雨落区预报也有很好的指示意义。     

福建省热带气旋暴雨落区完全预报方法

通过分析近几年影响和登陆福建省的热带气旋区域暴雨过程的T106部分物理量场的分布特征,发现其中的k指数、比湿q、涡度ζ和垂直速度ω场对预报福建省热带气旋区域暴雨有较好的指示意义,它们分别反映了产生暴雨所必须的水汽、不稳定能量和辐合上升运动等基本条件。为了提高暴雨落区预报的效果,提出以动态方式确定物理量临界值的方法作热带气旋暴雨落区预报。通过对1995~2001年7~10月的144个个例T106物理量场的普查和统计分析,得到福建省热带气旋区域暴雨预报的着眼点和物理量诊断模型,建立了应用T213数值预报模式输出的物理量预报场,以动态方式确定物理量临界值,作为福建省热带气旋区域暴雨落区预报的完全预报(PP)方法。     

场相似在汛期暴雨预报中的应用

采用相似原理,利用车贝雪夫多项式对暴雨发生前期高空三层的高度场展开,突出与历史暴雨过程场相似特点。在高度场相似的基础上,又对和暴雨关系密切的Ｑ矢量散度,水汽通量及其散度,潜在不稳定度等物理量进行诊断分析,也取场的主要分布特点来进一步逼近,进行最佳相似预报和相似分析预报。通过试报和业务使用,效果较好。     

MM5物理量对我区暴雨过程预报能力的分析

对我区2004年4—6月几次暴雨天气过程的NN5高度场、涡度场、水汽通量散度场、θse等5个物理量进行分析,以期了解NM5对我区暴雨天气的预报能力,从中发现一些规律性的量化指标,为暴雨的预报提供更多依据。     

广西盛夏西南涡暴雨特征及应用数值预报产品作落区预报的研究

通过对广西盛夏西南涡暴雨的天气学特征分析及暴雨落区预报着眼点的探讨,应用Ｔ１０６、欧洲中心数值预报等产品,采用建立预报模型及相似预报,物理量场动力诊断等方法,建立客观、定量的预报业务系统,用于业务预报。     

湖北省春季暴雨落区数值预报模型和指标

数值预报产品已广泛应用于基层台站，但对于其丰富的物理量预报产品的解释应用还不够。文章利用T106物理量预报产品，结合常规气象资料，对1998～2001年湖北省春季暴雨天气过程进行了诊断分析，重点分析了有利于产生暴雨的多个物理要素，发现了产生暴雨的一些物理量及其值的结构特征，包括不同的物理要素场形态的走向、预报值的大小、上下层的配置，加深了对暴雨发生机制的认识，归纳出湖北省春季暴雨落区、落点的预报模型和指标，在促使暴雨预报准确率有所提高的同时，使暴雨预报更加精细化。     

THE IMPACT OF DIFFERENT PHYSICAL PROCESSES AND THEIR PARAMETERIZATIONS ON FORECAST OF A HEAVY RAINFALL IN SOUTH CHINA IN ANNUALLY FIRST RAINING SEASON

An ensemble prediction system based on the GRAPES model, using multi-physics, is used to discuss the influence of different physical processes in numerical models on forecast of heavy rainfall in South China in the annually first raining season(AFRS). Pattern, magnitude and area of precipitation, evolution of synoptic situation, as well as apparent heat source and apparent moisture sink between different ensemble members are comparatively analyzed. The choice of parameterization scheme for land-surface processes gives rise to the largest influence on the precipitation prediction. The influences of cumulus-convection and cloud-microphysics processes are mainly focused on heavy rainfall;the use of cumulus-convection parameterization tends to produce large-area and light rainfall. Change in parameterization schemes for land-surface and cumulus-convection processes both will cause prominent change in forecast of both dynamic and thermodynamic variables, while change in cloud-microphysics processes show primary impact on dynamic variables. Comparing simplified Arakawa-Schubert and Kain-Fritsch with Betts-Miller-Janjic schemes, SLAB with NOAH schemes, as well as both WRF single moment 6-class and NCEP 3-class with simplified explicit schemes of phase-mixed cloud and precipitation shows that the former predicts stronger low-level jets and high humidity concentration, more convective rainfall and local heavy rainfall, and have better performance in precipitation forecast. Appropriate parameterization schemes can reasonably describe the physical process related to heavy rainfall in South China in the AFRS, such as low-level convergence, latent heat release, vertical transport of heat and water vapor, thereby depicting the multi-scale interactions of low-level jet and meso-scale convective systems in heavy rainfall suitably, and improving the prediction of heavy rainfall in South China in the AFRS as a result.     

南疆暴雨研究进展

南疆地区位于欧亚腹地,属于典型的温带大陆性干旱气候,受复杂地形地貌、天气系统路径以及特殊的大气环流与水汽条件等影响,暴雨突发性强且地域性特征显著。目前,全球数值预报模式及中尺度数值模式对南疆暴雨的预报能力十分有限,近年来,许多研究团队在塔里木盆地进行了大型外场观测试验,对揭示南疆暴雨的机制机理有了更多启示,对造成南疆暴雨的对流触发机制、高低空系统配置及演变特征、降雨云物理过程等都有了更为深入的认识。本文对南疆暴雨的气候特征、大尺度环流背景、中尺度系统发生发展、水汽输送、降水动力机制等方面进行了总结回顾,并提出了需要进一步研究的科学问题,以期为进一步开展南疆暴雨研究、提高暴雨预报准确率及防灾减灾能力提供参考。     

8.19华北暴雨模拟中微物理方案的对比试验

在中尺度模式多种物理过程中,微物理过程是一个非常关键的环节,其不仅直接影响降水预报,而且也影响模式的动力过程.微物理方案有明确的物理基础,但是在实际暴雨模拟中,究竟采取哪一种方案的结果更理想,需要深入比较,因为不同的微物理方案对降水模拟结果有着很大的差异.本文利用中尺度非静力模式WRF (V3.2.1版本),采用36 km、12 km和4 km的格点分辨率,选用七种微物理方案,对2010年8月18~19 日华北地区的暴雨过程进行了敏感性试验.从降水落区和强度方面对总降水的预报性能进行了对比,模拟结果表明:选用不同的微物理方案,可以不同程度地模拟这场暴雨的范围和强度,且选择合理的微物理方案对细网格（4 km）嵌套的模拟也可以相应的提高,从而提高了暴雨模拟的分辨率,为暴雨中小尺度成因分析提供了参考.其中,水平分辨率为36 km时,Lin方案模拟的雨带范围和降水强度与实况拟合的最好;水平分辨率为12 km时,Thompson方案模拟的强降水位置、强度与实况最为接近;而水平分辨率为4 km时,WSM6方案模拟的强降水位置、强度与实况拟合得较好.再结合垂直速度、涡度、散度和雨水混合比等基本物理量的诊断分析,可以更好地理解各微物理方案对降雨预报的影响,所得的结论对我国华北暴雨强降水预报和中尺度模式微物理过程在业务和研究方面有相当的参考价值.     

局地地形、地表特征对上海暴雨过程影响的研究

作者在对2001年8月5~6日上海地区一场特大暴雨的诊断分析与数值模拟研究中确知,停滞在上海的热带低压及在其内发生、发展起来的中尺度对流云团是造成此次暴雨的直接天气系统。暴雨过程中,非常规观测资料及高分辨率暴雨数值模拟结果的分析对于揭示热带低压内暴雨中尺度系统的结构及发展演变的时空连续性具有重要作用。但同时也意识到,对于造成暴雨的各尺度系统的发生、发展,特别是造成局地突发性强降水的暴雨中尺度系统,某些物理过程的影响是不可忽视的。这些物理过程或独立影响着暴雨中尺度系统的发展,或相互作用、相互制约,共同影响着暴雨中尺度系统的发展。为此,作者在此次暴雨过程较成功的数值模拟研究基础上,对上海附近山脉地形及上海地区地表状况等可能影响暴雨中尺度系统发展的物理过程进行了模拟试验研究,结果表明,上海及其周边地区局地山脉地形和上海地区的地表分布特征虽不是造成此次局地突发性强暴雨的直接原因,但明显影响着暴雨系统的移动、停滞、发展和加强。上海以西的莫干山、天目山在热带低压东移过程中对于气流具有一定阻挡作用,有利于暖湿气流的聚集及热带低压移速的减慢。但若山脉过高且热带低压移至非平原地带,则来自西南的暖湿气流会受阻而汇集在莫干山至杭州湾一带,这样在相对强的偏西气流作用下,热带低压的移向就会出现变化。另外,上海局地地表城市化特征的加强使得城市近地层空气的暖干特性效应和城区上风方风速辐合,并由此引起暴雨系统内中尺度动力、热力特征出现变化,这值得在局地暴雨强度预报中加以关注。局地城市地表特征是城市暴雨灾害不容忽视的影响因素。     

台风登陆后引发的闽东内陆暴雨分析

利用常规资料、新一代天气雷达回波和物理量场资料,对2004年8月13～14日暴雨-大暴雨过程进行了分析.认为0414号台风登陆后引发的闽东内陆暴雨是在稳定的大尺度环流背景下,多种尺度天气系统相互作用的结果,物理量场分析表明:不稳定度K指数对暴雨预报有预示作用;地形抬升作用和喇叭口地形对台风暴雨分布影响很大;雷达回波资料分析表明:回波云带的走向与移动方向一致,造成强降水区域集中.     

2006—2015年徐州短时强降水特征分析与指标研究

利用2006—2015年徐州自动气象站逐时降水量的观测资料,统计徐州地区短时强降水历史个例资料,分析其发生时空间、年际、年、日和强度变化特征。研究短时强降水发生时环境背景场资料,分析中小尺度影响系统,进行归类比较,建立短时强降水的4种概念模型。并从相应的热、动力结构演变规律,分析物理量指标得出,充沛的水汽,深厚的湿层,中等强度的对流有效位能和高I_k指数等有利于短时强降水的发生。     

Science and Prediction of Heavy Rainfall over China: Research Progress since the Reform and Opening-Up of New China

This paper reviews the major progress on development of the science and prediction of heavy rainfall over China since the beginning of the reform and opening-up of new China(roughly between 1980 and 2019). The progress of research on the physical mechanisms of heavy rainfall over China is summarized from three perspectives: 1) the relevant synoptic weather systems, 2) heavy rainfall in major sub-regions of China, and 3) heavy rainfall induced by typhoons. The development and application of forecasting techniques for heavy rainfall are summarized in terms of numerical weather prediction techniques and objective forecasting methods. Greatly aided by the rapid progress in meteorological observing technology and substantial improvement in electronic computing, studies of heavy rainfall in China have advanced to investigating the evolution of heavy-rain-producing storms and observational analysis of the cloud microphysical features. A deeper and more systematic understanding of the synoptic systems of importance to the production of heavy rainfall has also been developed. Operational forecast of heavy rainfall in China has changed from subjective weather event forecasts to a combination of both subjective and objective quantitative precipitation forecasts, and is now advancing toward probabilistic quantitative precipitation forecasts with the provision of forecast uncertainty information.     

中国长江中下游梅雨锋暴雨形成机理以及监测与预测理论和方法研究

国家重点基础研究发展规划项目“我国重大天气灾害形成机理与预测理论研究”经过项目全体科学家的 5a研究 ,取得了一系列重要的研究成果 :(1)提出了基于多种实时观测资料的梅雨锋暴雨的多尺度物理模型 ;(2 )建立了梅雨锋暴雨的天气学模型 ;(3)梅雨锋是由多个不同尺度系统构成的梅雨锋系 ,它具有介于温带锋系结构与热带辐合带结构之间的副热带锋系结构 ,在长江中下游有时可表现为双锋结构。锋前的湿物理过程与锋上强对流系统发展形成的正反馈过程以及梅雨锋系的不同尺度系统的相互作用是梅雨锋维持与发展的重要机制 ;(4 )提出了多种中尺度暴雨的定量卫星遥感反演理论和方法 ,并形成一系列新的反演产品 ;(5 )成功地研究了双多普勒雷达同步探测和反演中尺度暴雨三维结构的理论和方法 ;(6 )发展了配有三维变分同化系统的中尺度暴雨数值预报模式系统 ,在 2 0 0 3年淮河抗洪救灾中发挥了积极作用。上述研究成果表明该项目已经圆满地完成了预定的目标与任务。     

我国长江中下游梅雨锋暴雨研究的进展

我国长江中下游梅雨锋暴雨研究在最近五年中取得了明显的进展,其中有：第一,提出了基于多种实时观测资料的梅雨锋暴雨的多尺度物理模型;第二,建立了梅雨锋暴雨的天气学模型;第三,提出了梅雨锋的详实结构及其维持机理;第四,提出了多种中尺度暴雨的定量卫星遥感反演理论和方法,并形成一系列新的反演产品;第五,成功地研究了双多普勒雷达同步探测和反演中尺度暴雨三维结构的理论和方法;第六,发展了配有三维变分同化系统的中尺度暴雨数值预报模式系统,在2003年淮河抗洪救灾中发挥了积极作用。     

Study on Formation Mechanisms of Heavy Rainfall Within the Meiyu Along the Mid-Lower Yangtze River and Theories and Methods of Their Detection and Prediction

As the project of National Key Basic Research Development Program: Research on Formation Mechanisms and Predictive Theories of Major Weather Disasters in China has been fulfilled by 5-yr efforts of Chinese scientists, achieving results of great significance are as follows: 1) development of multi-scale physical models for Meiyu frontal heavy rainfall based on a range of real-time observations; 2) construction of synoptic models for such heavy rainfall; 3) the Meiyu front found to consist of multi-scale systems that represent a subtropical front, which shears structural features of an extratropical front and ITCZ, displaying sometimes a bi-front feature in the mid-lower Yangtze Basin (MLYB). The positive feedback between pre-frontal wet physical processes and over-front strong convective activities as well as interactions among multi-scale systems of the Meiyu front act as the important mechanism for the maintenance and development of the Meiyu front; 4) proposal of theories and methods for quantitative retrieval of multiple mesoscale torrential rains from satellite remote sensings, leading to a line of products; 5) investigation of applicable theories and techniques for retrieving the heavy rainfall system's 3D structure from dual-Doppler synchronous detectings; and 6) development of a system for meso heavy rainfall numerical prediction models with a 3D variational data assimilation scheme included, a tool that played an active role in flood combating and relief activities over the Huaihe River Basin (HRB) in 2003.