长江中下游地区梅雨期线状中尺度对流系统分析Ⅰ：组织类型特征

利用2010年6—7月长江流域雷达拼图和观测资料,统计分析了长江中下游地区梅雨期中尺度对流系统的类型和活动特征。结果表明,长江中下游地区梅雨期线状中尺度对流系统发生个数比非线状中尺度对流系统发生个数略多,存在8类典型的线状中尺度对流系统:尾随层状降水中尺度对流系统(TS)、准静止后向建立中尺度对流系统(BB)、邻接层状单向发展中尺度对流系统(TL/AS)、前导层状降水中尺度对流系统(LS)、平行层状降水中尺度对流系统(PS)、断裂线状中尺度对流系统(BL)、镶嵌线状中尺度对流系统(EL)、长带层状降水中尺度对流系统(LL)。其中,有6类和已有的研究结果类似,EL中尺度对流系统和LL中尺度对流系统是长江流域梅雨期新统计的两类线状中尺度对流系统。TS、LS、PS和BL等4类中尺度对流系统是移动性的,TL/AS、BB、EL和LL类中尺度对流系统为移动缓慢相对静止的。线状中尺度对流系统平均持续时间大多数在7h以上,TL/AS和TS类持续时间较长。线状中尺度对流系统多形成在长江两岸附近,重庆北部至鄂西沿江地带、江汉平原地区、皖南和赣北地区、大别山地区是中尺度对流系统的多发地;中尺度对流系统移动路径分为东、东偏北、东偏南、南等4种,这与环境场的引导气流有关。长江中下游地区中尺度对流系统发展阶段日变化呈现多峰型特征,在成熟阶段的下午至夜间发生强降水的概率明显大于凌晨至上午。     

华东飑线过程中的地面中尺度物理特征

本文利用华东中尺度天气试验资料和雷达回波,分析了9例强飑线过程中逐时地面物理量场的变化。提出中尺度散度场的配置及变化与中尺度强对流天气有十分密切的关系,而中尺度扰动辐合强度演变与锋前暖区内的中尺度扰动风场汇合线有关,这些关系往往能预示中尺度强对流天气的出现和发展。有时,在飑线发展的过程中具有中尺度重力波特征。     

正压大气中尺度半平衡和准平衡动力学模式

应用描写正压大气运动的基本方程组，分析了中尺度大气运动的物理特征，指出非平衡强迫运动是引起中尺度重要天气演变的根本原因。中尺度动力学方程组是中尺度动力学理论研究的基础，因此，结合中尺度大气运动的基本特征，依据严格的尺度分析理论和摄动理论，简化基于流体力学和热力学的大气动力学方程组使之能够恰当地描述出中尺度运动的基本特征，对于中尺度动力学的发展是极为必要的。基于非线性平衡方程所得到的半平衡和准平衡动力学模式分别与半地转和准地转模式极为相似，它们可以较精确地描述中尺度大气运动的基本特征，因而，可作为中尺度动力学研究的理论基础。将准平衡动力学模式应用于中尺度涡旋系统的研究，结论表明中尺度平衡涡旋系统主要是受梯度风控制，其流场和气压场的发展演变则由一个演化方程来描写，获得了较为理想的结果。     

河南省对流性暴雨云系特征与概念模型

利用2005—2010年FY-2C/E和MODIS卫星资料、A0报文、自动气象站降水资料及常规观测资料,修订了河南省对流性暴雨中尺度对流系统标准,统计分析了暴雨中尺度对流系统的活动规律和降水特征,初步建立了河南省典型对流性暴雨概念模型。河南省对流性暴雨中尺度对流系统主要包括新生对流云团、β中尺度对流系统、α中尺度对流系统及带状中尺度对流系统。对流性暴雨易产生于中尺度对流系统的发生、发展期,多发于中尺度对流系统云顶亮温低中心附近及后侧梯度大值区, 云系上云光学厚度高值区为中尺度对流系统发展潜势区。低槽 (涡) 切变型和低槽型过程中干冷气团对中尺度对流系统的发生、发展起触发作用;高压后部型与午后边界层辐射增温关系密切,能量锋、边界层辐合线是中尺度对流系统的触发系统;切变型过程中干线的作用较重要。河南省对流性暴雨中尺度对流系统多发展于山区附近,移动路径有东移、东北移和东南移型,高层云导风可为中尺度对流系统的移动发展提供预报信息。     

一个高空槽前中尺度对流系统发生发展过程和机制研究

2008年7月6日20时—7日14时,高空低槽前云系产生了一条从广西南宁市到环江县东西宽约80km、南北长达350km的暴雨带,槽前云系南段一个中尺度对流系统在上林县产生了降雨量达265.0mm的特大暴雨。使用常规资料和FY-2C卫星云图、多普勒天气雷达和自动气象站等非常规观测资料进行分析。当高空槽移过青藏高原后,从卫星云图和等熵面分析图上可以检测到槽后有干空气东南下,干空气经云贵高原下沉到桂西和越南北部后,在槽底附近转折向东侵入到桂中,在上林县附近形成一个中尺度涡旋和中尺度负变压中心,中尺度对流系统在中尺度涡旋及中尺度负变压中心上空发生、发展并产生了强降雨,而中尺度涡旋和中尺度负变压中心的出现超前于强降雨约2h。研究表明,中尺度对流系统发生、发展的有利条件是:(1)槽前偏南暖湿气流向桂中暴雨区输送充足的水汽并形成了位势不稳定,为中尺度对流系统的发生发展提供了环境条件;(2)在上林县附近形成的中尺度涡旋辐合上升运动抬升暖湿气流触发对流而形成了中尺度对流系统;(3)对流单体沿低空切变线传播发展并入中尺度对流系统,使中尺度对流系统得以发展和维持。给出了中尺度对流系统发生发展机制的二维概念模型。     

1998年8月10日嫩江流域大暴雨天气过程的中尺度云团分析

本文对１９９８年夏季发生在嫩江流域大洪灾中的一次大暴雨天气过程从区域地面图的流场、物理量场、卫星云图等方面进行了分析,其结果表明：大暴雨不仅降雨的时空公布具有明显的中尺度特征,而且在大暴雨过程中始终伴有明显的中尺度系统,如中尺度切变、中尺度云团和中尺度雨团,它们与物理条件的有利配置是产生大暴雨的直接原因。另外,大兴安岭山脉对中尺度切变的形成和维持起到了重要作用。     

华北回流强降水天气过程的中尺度分析

使用华北地区加密自动站资料、 多普勒雷达资料和NCEP（1°×1°）再分析资料, 应用中尺度滤波方法、 诊断分析方法等, 对2003年10月华北回流暴雨天气过程进行了中尺度分析。结果表明： 在回流冷空气与西南暖湿气流相遇产生的辐合带中存在中尺度低压和切变; 中尺度低压和切变主要在600 hPa以下, 中尺度低压随高度向西、 向北倾斜, 东西向中尺度切变随高度向北倾斜。此次回流暴雨过程中有5个中尺度雨团活动, 其中3个中尺度雨团与中尺度低压和切变配合且随低压和切变移动, 暴雨期间多普勒雷达速度图上出现了持续2 h以上的逆风区。     

暴雨和中尺度气象学问题

对近年来暴雨和中尺度气象学的进展进行了综合评述，这包括（１）暴雨发生的条件；（２）强风暴和中尺度对流系统概念模式；（３）中尺度系统的数值模拟；（４）中尺度动力学问题；（５）暴雨预报等。对于暴雨和中尺度气象学将来研究的问题也作了讨论。     

"0907"长江下游梅雨锋暴雨的数值模拟和诊断分析

利用常规观测资料、卫星TBB资料以及客观再分析资料,对2009年7月6—7日(简称"0907")的长江下游梅雨锋暴雨过程进行了数值模拟和天气分析,重点研究了中尺度系统的发生发展机制。结果表明:7月6—7日对流层低层,长江下游北侧存在的一次天气尺度低压,其发展和东移,促使锋生加强,低空急流发生。WRF中尺度模式数值模拟结果显示,在次天气尺度低压的南侧不断形成β中尺度和γ中尺度对流系统。对其中一个β中尺度对流系统的分析研究表明:低空中尺度急流和中尺度辐合首先发生。之后中尺度辐散迅速加强。高层强辐散、低空中尺度急流核和中尺度低涡的相互耦合作用使系统不断发展并东移。高层相对干冷空气的侵入促使系统衰减消亡。     

一次台风暴雨过程的数值模拟和中尺度分析

利用改进的有限区域数值预报模式（AREM）,对“艾利”台风在福建省登陆所造成的特大暴雨过程进行了数值模拟;采用空间带通滤波技术,对模拟结果进行尺度分离,揭示出对此次暴雨天气过程有直接影响的中尺度系统,即中尺度低压和中尺度辐合线;对这些中尺度系统的物理量场特征和它们与强降水的关系进行了分析研究。结果表明：强降水与中尺度系统的散度场有较好的对应关系,中尺度系统与地形相互作用形成很强的辐合抬升作用是造成中尺度暴雨的直接原因。     

Estimating actual rainfall from satellite rainfall products

The lack of uncertainty measures in operational satellite rainfall (SR) products leads to a situation where users of the SR products know that there are significant errors in the products, but they have no quantitative information about the distribution of these errors. The authors propose a semiparametric model to characterize the conditional distribution of actual rainfall (AR) given measures from SR products. The model consists of two components: a conditional gamma density given each SR, and a smooth functional relationship between the gamma parameters and SR. The model is developed for monthly rainfall, estimated from a satellite with sampling frequency once a day, averaged over an area of 512 × 512 km² in the Mississippi River basin. The conditional distribution results are more informative than deterministic SR products since the whole conditional distribution enables users to take appropriate actions according to their own risk assessments and cost/benefit analyses.     

一次“炮响雨落”的野外试验探索

在陕西2009年5月8日至15日连阴雨天气过程中的一段无降水天气条件下,采用普通的庆典用礼花弹升空爆炸进行“炮响雨落”的理论验证试验。证明“炮响雨落”的现象是真实存在的,其理论解释是科学、合理的。并证明了在云中一些特殊部位给予少量的动力扰动就可以引起天气现象的改变。     

自动雨量与人工雨量的差值对比分析

应用青海省班玛县国家基本气象站2011年6月1日—9月30日的降水资料,进行自动站与人工观测降水量记录统计、对比分析,发现自动站观测雨量与人工观测雨量存在一些偏差。分析表明,导致误差产生的主要原因是仪器测量原理与观测方法不同、人为影响、观测时间不一致、降水强度等其他原因。     

Modelling Indonesian rainfall with a coupled regional model

Long-term high-resolution coupled climate model simulations using the Max Planck Institute Regional Climate Model and the Max Planck Institute Ocean Model have been performed with boundary forcings from two reanalyses: firstly from the European Centre for Medium-Range Weather Forecasts, and secondly from the joint reanalysis of the National Centers for Environmental Prediction and the National Center for Atmospheric Research. This study employs a special coupling setup using a regional atmospheric model and a global ocean model. The latter model applies a special conformal grid from a bipolar orthogonal spherical coordinate system, which allows irregular positions of the poles and focuses on the detail over the Maritime Continent. The coupled model was able to simulate stable and realistic rainfall variabilities without flux correction and at two different ocean resolutions. The coupled system is integrated for a period between 1979 and 1993 and the results are then compared to those from uncoupled runs and from observation. The results show improved performance after coupling: a remarkable reduction of overestimated rainfall over the sea for the atmospheric model and of warm SST biases for the ocean model. There is no significant change in rainfall variability at higher ocean model resolution, but the ocean circulation shows less transport variability within the Makassar Strait in comparison to observations. This paper has not been published or considered by any other journal in any language.     

荔波县一次强降水过程分析

利用常规资料、雷达回波等资料,用天气学原理及中尺度分析方法,对2009年6月9日发生在荔波的一次强降水过程进行分析,结果发现:此次强降水过程对应的物理量场上有明显的高湿区、垂直上升运动区、中尺度辐合带和辐合系统存在。说明中小尺度系统的存在是强降水产生、维持发展的必要条件。     

Predicting Indian monsoon rainfall: a neural network approach

The summer monsoon rainfall over India is predicted by using neural networks. These computational structures are used as a nonlinear method to correlate preseason predictors to rainfall data, and as an algorithm for reconstruction of the rainfall time-series intrinsic dynamics. A combined approach is developed which captures the information built into both the stochastic approach based on suitable predictors and the deterministic dynamical model of the time series. The hierarchical network so obtained has forecasting capabilities remarkably improved with respect to conventional methods.     

Extreme rainfall intensities

Theoretical and Applied Climatology - Statistics of the total time, in minutes, that extreme rainfall rates are exceeded were computed from weighing raingage records at stations in several rainfall...     

渭河下游一次强降水过程自动站资料分析

应用常规气象观测资料、FY-2C气象卫星资料和自动气象站资料,对2008-08-20发生在渭河下游的对流性强降水天气进行分析,结果表明：副热带高压外围的西南暖湿气流和贝湖冷槽分裂南下冷空气在渭河流域交汇,为暴雨形成提供了有利的条件,低层切变线、低涡、低空急流是暴雨产生的主要影响系统;在卫星云图上有圆形暴雨云团特征,tBB低值中心对应强降水中心;暴雨发生前自动气象站地面要素特征表现明显,地面能量锋区和地面中尺度辐合系统对暴雨的监测预警有较好的指示性。     

On deterministic criteria for heavy rainfall at a point

Summary After a brief discussion of deterministic versus statistical criteria for heavy rainfall at a point, a general deterministic criterion is derived by dimensional analysis. From this general criterion, several well-known criteria can be obtained as special cases.Dedicated to Prof. Ferdinand Steinhauser.