中尺度对流系统概念模型抽象化描述原理和方法

针对华南西部中尺度对流系统2D概念模型,通过对华南西部中尺度对流系统2D概念模型直观化图象特征进行属性和行为特征分离,采用面向对象语言中类对象表达方式,构造图象各组成部分类对象,用类对象的行为和属性定量描述图象特征和变化,初步实现中尺度对流系统2D概念模型抽象化描述.并用实例检验了原理和方法的合理性,为中尺度对流系统2D概念模型图象应用自动化处理提供了理论和方法基础.     

Using Satellite Data to Analyze the Initiation and Evolution of Deep Convective Clouds

In this study, two deep convective cloud cases were analyzed in detail to study their initiation and evolution. In both cases, all deep convective clouds were positioned at the rear of the cold front cloud bands and propagated backward. Satellite data showed that prior to initiation of the deep convective clouds, thermodynamic and moist conditions were favorable for their formation. In the morning, a deep convective cloud at the rear of cold front cloud band propagated backward, the outflow boundary of which created favorable conditions for initiation. An additional deep convective cloud cluster moved in from the west and interacted with the outflow boundary to develop a mesoscale convective system（MCS） with large, ellipse-shaped deep convective clouds that brought strong rainfall. The initiation and evolution of these clouds are shown clearly in satellite data and provide significant information for nowcasting and short-term forecasting.     

夏季新疆石河子沙漠边缘地区的冰雹天气过程的综合分析

选取夏季发生在新疆石河子沙漠边缘地区的7次冰雹天气过程,应用常规观测资料并结合雷达回波资料,从天气形势,物理量场和雷达回波演变特征等几方面进行了综合分析。结果表明:7次降雹过程分别发生在高空槽型和西西伯利亚低涡型两种典型冰雹环流背景形势下,其中高空槽型影响范围更大,破坏更强;较好的水汽条件、对流不稳定条件和较强的垂直风切变促使冰雹等强对流天气过程发生发展。多普勒雷达能很好地监测中尺度天气系统的发展演变过程,回波强度和回波顶高度的变化、速度对和逆风区的出现、垂直积分液态水含量和1h降水累积值的急剧增加、风暴跟踪信息(STI)预警等对冰雹天气的出现具有很好预警意义,对今后的防雹减灾工作有较好的应用价值。     

国家级中尺度天气分析业务技术进展Ⅰ：对流天气环境场分析业务技术规范的改进与产品集成系统支撑技术

中尺度天气分析技术已经在我国天气预报业务中发挥了重要作用。2011年以来国家级中尺度天气分析业务技术取得了明显进展,促进了国家级强对流预报业务的发展。《中尺度天气分析业务技术规范》已重新编写和完善,内容分为两篇,第一篇是中尺度对流天气环境场分析;第二篇为中尺度对流天气过程分析,第二篇为新增内容,将另文介绍。短时和短期时效内中尺度对流天气环境场条件分析以配料法思路为基础,重新编排和简化了分析内容,兼顾分析的精细化和分析产品的可操作性,增加了分类强对流天气分析量化指标建议供预报参考,新增了基于局地探空的强对流天气分析规范。中尺度天气分析业务的支撑技术是推进该业务的必备基础,因此国家气象中心改进了MICAPS 3中尺度天气主观分析工具箱功能;开发了中尺度天气分析产品集成系统,包括强对流天气监测产品、中尺度天气分析主观和客观产品、基于不同数值模式预报的强对流参数诊断产品等的数据产品和图形产品等。     

“12.7.22”四川暴雨的MCS特征及对短时强降雨的影响

利用FY2D卫星云图云顶亮温(TBB)资料、雷达回波产品和常规气象观测资料、地面自动站降水资料及NCEP 1°×1°逐6h再分析资料,对2012年7月21-22日四川暴雨中的中尺度对流系统(MCS)特征及其对短时强降雨影响进行分析,结果表明:(1)这次暴雨过程在21日00-06时和21日21时至22日03时有两个明显的6h短时强降雨阶段.第一阶段中,500 hPa高原涡与700 hPa低涡切变线、低空急流作用,引发盆地西部短时强降雨;第二阶段中,500 hPa高原涡与700 hPa西 南涡作用,引发盆地南部短时强降雨.(2)短时强降雨通常由MCS中的深对流特征造成,水平尺度多为β中尺度或更小的γ中尺度系统,具有云顶亮温低、雷达反射率因子大和垂直累积液态水含量高等特点.(3)探空资料分析表明,MCS增长初期,大气不稳定能量高,存在风垂直切变,在低层冷暖平流交汇明显且温度梯度大的区域,有利于激发MCS生成,另外高低层系统作用产生的深厚正涡度对其发生发展亦具有重要作用.在演变过程中MCS具有低层正涡度、负散度,高层负涡度、正散度的垂直结构,且上升速度明显,这种结构特征可能是MCS发展维持的重要因素,亦是产生强降雨的机制之一.     

渤海西海岸带大暴雨中尺度云团空间结构分析

利用FY-2E和CloudSat卫星、多普勒雷达、T639L60物理量、雷电及实测降水等资料,分析了2010年7月19日、8月4日和21日渤海西海岸大暴雨天气的中尺度云团时空分布.结果表明,从红外云图、水汽云图与6h雨量叠加可明显看出有多个β、γ中尺度云团,并以50～60 km·h-1的速度沿副热带高压588 dagpm线西北侧的引导气流方向移动,强降水时段TBB温度值为-96～-115℃,涡旋状云系对应低层中尺度低涡,带状云系对应低层中尺度切变线.同步雷达反演显示,β中尺度对流云团强、弱交替变化周期为3～6h,天津地区减弱的雨团移到河北海岸带,在有利的低层风场辐合区产生了新的暴雨云团;该暴雨云团减弱后,对下游锦州上空的中尺度雨团发展是一个快速波动传输过程,且与多单体风暴的传播机理相似.闪电频数与强降水时段的峰值较一致,中小尺度雨团合并和低层辐合是造成短时强降水的原因之一.     

四川盆地西部一次大暴雨过程的中尺度特征分析

利用常规观测资料、地面加密观测资料、逐时云顶亮温TBB资料和1°×1°NCEP/NCAR再分析资料,对2010年7月24-25日四川盆地暴雨天气过程中尺度对流系统发生、发展的物理量特征和动力机制进行了分析.结果表明:(1)此次四川盆地西部区域性暴雨天气过程是由中-β尺度云团合并、加强所生成的中-α尺度对流系统造成的.(2)散度、涡度、垂直速度和相当位温的分布与对流系统的发生、发展较一致,特别是在中-α尺度对流系统强烈发展阶段有很好的对应关系,为中-a尺度对流系统的发生、发展提供了有利的动力和热力条件.(3)大气非平衡强迫对发生在四川盆地西部的区域性暴雨有较好的指示意义,是激发暴雨天气的动力机制.(4)暴雨发生期间降水造成的非绝热加热有利于强降水天气的维持.     

2010年3月5日闽北经典超级单体风暴天气过程分析

2010年3月5日16:20(北京时,下同)-19:50发生在闽北的强对流天气主要由中尺度对流回波群中的3个局地强风暴引起的,其中最强的单体是一典型的经典超级单体风暴,它在沿途220 km产生了强降雹.本文利用建阳多普勒天气雷达(CINRAD/SA)资料和常规高空地面观测资料,分析了该单体的演变特征和环境条件.结果表明:(1)经典超级单体出现在具有地形锢因特征的地面中低压内,该低压则处于高空槽前、西南中空急流下方、850 hPa锋区切变南侧以及低空急流前方;该单体在地面中低压西部冷锋上生成后沿着地面辐合线移动并穿过低压中心,到达低压东部的静止锋冷区后减弱,生命史为4 h 52 min,并始终维持相对的孤立状态,平均移速为75 km·h-1,属于高质心对流系统.(2)成熟阶段(15:57-18:47),该单体维持中等强度以上的中气旋及相关的有界弱回波区(BWER)、低层钩状回波等经典超级单体特征,并出现了3次高峰,相应的中气旋在高峰期均有增强并向地面伸展.其中,在第二次高峰期出现了垂悬回波下降和钩状回波更新以及BWER消失现象,这一期间出现的龙卷涡旋特征进一步表明产生龙卷的可能性很大;在第三次高峰期也出现了类似演变特征,但更为典型的是中气旋最终发生了锢囚,形成长达30 min的涡旋状回波.此外,在第一和第二次高峰期风暴左前方多次出现了阵风锋回波,而右后侧却未出现此现象,这也是一种有利于风暴维持的特征.(3)主要的风暴尺度环境特征是中等大小的对流有效位能、大的深层垂直风切变(0～6 km风切变是39 m·s-1)、强的相对风暴入流(17 m· s-1,0～2 km)和高的相对风暴螺旋度(418 m2·s-2,0～2 km);与典型的经典超级单体风暴环境不同的是:风随高度顺转(90°,300 hPa以下)不仅表现在低层还表现在中上层(25°,500～300 hPa).最后对风暴成熟阶段的3次高峰机理进行了讨论.     

飑线的天气特征与观测记录

1引言飑线是一种强天气现象,能量大。破坏力强,能造成严重的灾害,并且预报难度大。飑线,也称不稳定线或气压涌线,是一种范围小、生命史较短的气压和风的不连续线。它是一种中尺度对流系统,呈带状分布,是非锋面的或狭窄的活跃雷暴带。它是由许多雷暴单体侧向排列而形成的一种深厚的对流系统,一般水平长度几十至几百千米,水平宽约20—50km,水平尺度长度与宽度的比例〉5：1。典型生命期约几至十几小时,远大于雷暴单体的生命期。飑线包括雷暴,以及非对流（层状云）的降水区,飑线上的单体常常彼此互相干扰。     

一次降雪过程持续原因分析

利用多种观测资料和中尺度数值模拟资料,对2011年2月14日发生在江淮地区的一次预报失误的持续性降雪过程进行较为全面的分析.结果表明:前期的降水导致近地面维持较大湿度,补充南下的冷平流促使低层大气接近饱和,降雪持续期间,水汽集中在对流层低层浅薄的层次中;对流层中层发展和维持的强冷平流导致降水区上空迅速降温减湿,从而在对流层中低层,逐渐建立起弱对流不稳定层结.而叠置其上的稳定层则将对流活动和水汽的向上输送限制在对流层低层内,使得水汽和能量得以在一定范围内集中;不断补充南下的冷空气强迫近地层风场发生扰动,形成的中尺度切变线,为这种浅薄层次下的弱对流活动提供了触发条件.尽管辐合抬升较弱,但与其它季节相比,气温较低的冬季,在抬升凝结高度较低的大气中,水汽易凝结成云致降水.造成这次预报失误的原因,是忽略了近地层系统的变化.另外,对补充冷空气的影响作用考虑不充分.