基于地基微波辐射计对武汉夏季暴雨过程的观测分析

利用地基微波辐射计获取的高时空分辨率资料,结合卫星云图资料,对2012年7月12—13日武汉站发生的暴雨过程中各气象要素与降水的关系进行了分析。结果表明:(1)相对湿度、液态水含量、不稳定能量的值和其大值区所在的垂直高度在降水期均明显大于非降水期,说明这些要素变化特征与降水有较好的对应关系,应用地基微波辐射计资料要素分析降水过程具有很高的可靠性。(2)以小时雨量10 mm将降水分界为弱降水和强降水时段。云底高度在强降水时段才为零;温度的垂直分布在降水时段存在逆温,且强降水比弱降水时段逆温层更高;水汽密度在有降水发生时,底层的大值区有所抬升,并在强降水时段对流层低层出现26 g/m3的大值中心。可以通过地基微波辐射计对降水做进一步的量级划分,有助于明确雨团性质和降水效率。     

Effect of Different Microphysical Parameterizations on the Simulations of a South China Heavy Rainfall

A heavy rainfall event in south China was simulated by the Weather Research and Forecasting (WRF) model with three microphysics schemes, including the Morrison scheme, Thompson scheme, and Milbrandt and Yau scheme (MY), which aim to evaluate the capability to reproduce the precipitation and radar echo reflectivity features, and to evaluate evaluate their differences in microphysics and the associated thermodynamical and dynamical feedback. Results show that all simulations reproduce the main features crucial for rainfall formation. Compared with the observation, the MY scheme performed better than the other two schemes in terms of intensity and spatial distribution of rainfall. Due to abundant water vapor, the accretion of cloud droplets by raindrops was the dominant process in the growth of raindrops while the contribution of melting was a secondary effect. Riming processes, in which frozen hydrometeors collect cloud droplets mainly, contributed more to the growth of frozen hydrometeors than the Bergeron process. Extremely abundant snow and ice were produced in the Thompson and MY schemes respectively by a deposition process. The MY scheme has the highest condensation and evaporation, but the lowest deposition. As a result, in the MY scheme, the enhanced vertical gradient of condensation heating and evaporation cooling at low levels produces strong positive and weak negative potential vorticity in Guangdong, and may favor the formation of the enhanced rainfall center over there.     

GPS可降水量在湖北暴雨预报中的指示性

通过对2012年5—9月湖北省59个GPS/MET站可降水量资料、全省自动站雨量资料以及实况高空资料的分析发现：①同址观测的GPS PWV与探空-PWV相关性高,误差小,有降水时相关性下降。②有降水时山地比平原地区的GPS PWV普遍偏低10 mm左右。③69%暴雨出现前GPS PWV会上升,不上升的则已达到较高值。GPS PWV单站6 h和12 h变量为正,对暴雨开始的指示性较好。④不同类型暴雨的GPS PWV特征不同：西风系统型和副热带高压影响型局地暴雨中心均对应GPS PWV高值区,其GPS PWV阈值在湖北西部分别为大于等于40 mm和大于等于55 mm,在湖北中东部分别为大于等于52 mm和大于等于60 mm;台风影响型局地暴雨大多位于GPS PWV高值区附近的密集带,GPS PWV阈值为大于等于45 mm;区域性暴雨需在有利降水的天气形势下考虑PWV,暴雨中心对应GPS PWV高值区,且GPS PWV高值中心较暴雨中心提前1 h出现。⑤暴雨中心位于GPS PWV水平分布密集带的情况有3种：个别影响系统移动较快的暴雨、台风影响型局地暴雨、个别山区暴雨。⑥利用GPS PWV高值区叠加地面辐合区判断未来1 h暴雨区,对湖北中东部暴雨的指示性较好,但对湖北西部山区暴雨的指示性较弱。     

沙氏指数计算方案探讨

从沙氏指数的物理定义出发,给出了计算沙氏指数的4种方案并进行了误差分析。A方案没有考虑水汽凝结潜热,计算结果误差大;B方案虽然考虑水汽凝结潜热,但计算方法没有考虑湿绝热线的曲率等问题,计算结果虽优于A方案,但误差仍较大;C方案不仅考虑水汽凝结潜热,并从计算方法上作了改进,不仅考虑了湿绝热线的曲率等问题,同时避免了由气压直接求取气温造成误差较大的问题,计算结果优于A、B方案,比较理想,可在实际工作中使用;D方案由假绝热方程经过转化求得上升气块的温度,然后算出沙氏指数,虽然精确,但计算复杂,实际应用较困难。     

2008年冬季准静止锋与1998年夏季梅雨锋的异同

通过对比2008年1月出现在华南的冬季准静止锋和1998年6-7月出现在江淮流域的夏季梅雨锋得出如下结论:(1)2008年冬季静止锋和1998年夏季梅雨锋的阻塞形势和暖湿气流来源基本一致.(2)锋生作用均在低层较为明显,但锋生结构不同.2008年冬季静止锋锋生较强,坡度较小,高度到达对流层中上层;1998年夏季梅雨锋锋生较弱,锋区主要集中在800 hPa以下.2008年降水主要发生在静止锋北侧,1998年夏季降水则主要发生在锋区附近.(3)影响锋生的要素不同.2008年静止锋锋生为温度、湿度、风场的共同作用;而1998年静止锋锋生主要为湿度和风场的影响,温度场几乎没有对其产生影响.(4)降水机制不同,2008年1月的冰雪天气为静止锋锋面抬升和高低空急流的耦合抬升共同作用所致,而1998年夏季的梅雨是由低层不稳定的触发、高低空急流的耦合抬升共同作用造成的.     

湖北省卫星云图短时暴雨概率预报方法及应用

利用实时红外卫星云图资料,在湖北省分区域短时暴雨云图特征分析的基础上,通过提取与短时暴雨相关的云图特征参数,结合NCEP数值预报综合判断,建立湖北省分区域0～6h卫星云图短时暴雨概率预报方法,并已投入实时业务预报应用。结果表明:所选云图特征参数能够较好的体现不同区域间短时暴雨云团特征,概率预报计算方法合理,对于短时暴雨的预报起到一定的指导作用。从预报检验看,预报方法还应在减小空报和漏报方面继续改进。     

2009年初湖北省持续雨雪过程分析

利用常规天气图和数值预报产品资料,采取天气学和波谱方法,分析了2009年2月13日至3月4日湖北持续雨雪过程的环流形势及能量谱特征,并与2008年1月10日至2月1日湖北罕见持续低温雨雪冰冻过程进行对比.结果表明:两次持续雨雪过程具有基本相同的长波系统背景场条件和地面冷空气影响路径;对流层850-700 hPa存在逆温层,后一过程的逆温层维持时间更长、强度更大且无中断;两次雨雪过程的温度分布和强度差异明显,后者气温异常偏低,冰冻现象严重;两次雨雪天气期间,中高纬、中低纬地区的能量谱强度、输送和转换变化明显,且与天气系统的变化相对应.     

武汉地区连续两次严重雾霾天气成因分析

利用环境污染物监测资料、气象实况资料、NCEP再分析资料、MODIS火点监测和气溶胶光学厚度资料以及轨迹模拟模式等,对2012年6月11-12日(过程Ⅰ)和15日(过程Ⅱ)武汉地区连续两次严重雾霾天气的成因进行详细分析。结果表明,此次过程主要为地面秸秆燃烧形成的污染物随700hPa以下的水平气流进入武汉地区,在局地水汽增加、近地层维续上升、下沉运动联合配置,以及低层逆温和盆地地形共同作用形成雾霾天气。水平流场转变、气流抬升增强、相对湿度减小、下沉气流触地、逆温层顶下降均有利于能见度逐渐转好。过程Ⅰ和过程Ⅱ的不同在于过程Ⅰ结束后污染物没有完全沉积,局地污染物吸湿造成过程Ⅱ提前开始。     

长江中游两次MCC过程环境流场及物理条件分析

利用常规气象资料、GFS05°×05°再分析资料以及云图资料,分析了2007年长江中游2例中尺度对流复合体（MCC）的大尺度环境场和物理量特征。结果表明：①MCC是低槽云系尾部由几个β、α中尺度云团合并增强结果,合并是其形成最重要的一个因子;②MCC发生在有利的天气形势背景下,中层有短波槽、低层有冷暖切变线和范围宽广的西南急流带,强盛西南急流给暴雨区提供充足的动力、水汽、不稳定条件。西南暖湿气流维持、边界层暖切变线形成且稳定少动对MCC形成起关键作用,在低层冷切尾部和暖切顶部,干冷与暖湿空气交汇出现锋生导致上升运动加强,激发不稳定能量释放,MCC在此处形成。能量锋生与高空急流右后侧辐散气流耦合可能是导致MCC发展主要动力强迫机制;③MCC环境流场表现为对流层上部为反气旋性辐散环流,中层和低层均为气旋性辐合环流,从低层到中层正涡度柱连成一片,形成深厚垂直正涡度柱,中低层深厚辐合为MCC维持提供了有利动力条件。