结合“海棠”台风（2005）定量分析非绝热加热对湿 Q 矢量诊断能力的影响

湿Q矢量最大特点就是考虑了非绝热加热作用,各种湿Q矢量差异也主要表现在对非绝热加热计算处理方案的不同.因此,通过比较分析非绝热加热作用,可揭示出不同湿Q矢量之间诊断能力的差异.2005年第5号登陆台风"海棠"在7月19日08时20 H 08时,给福建省东北部及浙江省造成大范围暴雨.WRF模式成功模拟出此次台风暴雨过程.文章将结合"海棠"台风(2005)登陆台风暴雨过程,利用 WRF模式模拟输出的气象要素,通过计算降水场,定量分析了非绝热加热作用及其对湿Q矢量诊断能力的影响.结果表明:(1)对于公包括大尺度凝结加热的非绝热加热作用H1及包括了潜热加热(大尺度凝结加热和对流凝结加热)、感热加热和辐射加热的非绝热加热作用H2来讲,局地变化项的强迫作用较垂直平流项、水平平流项的强迫作用约小1-2个量级,可以忽略不计,垂直平流项的强迫作用是主要成分,对于水平平流项来讲,尽管其强迫作用明显小于垂直平流项的强迫作用,但也明显大于局地变化项的强迫作用,考虑其将更有利于充分反映H1、H2的强迫作用.对于包括非均匀饱和大气中潜热加热的H3来讲,水平平流项与垂直平流项的强迫作用相当,均为主要成分,而局地变化项的强迫作用为次要成分且不容忽视,对其考虑将有助于全面描述H2的强迫作用.(2)非绝热加热作用H1、H2以及H3强迫产生的24 h累积降水场具有相似的水平分佰特征,三者强迫产生的逐时雨量随时间演变特征也非常相似,这表明水汽凝结潜热是非绝热加热作用的主要成分.(3)进一步结合模拟降水场分析表明,相对于H1强迫产生的降水场来讲,H2与H3强迫产生的降水场更接近模拟结果,这揭示出包含H2的湿Q矢量与包含H2的湿Q矢量诊断能力相近,且对降水反映能力较包含H1的湿Q矢量诊断能力强.(4)不同湿Q矢量各自有其自身诊断特点,根据不同研究目的的需要,可有针对性的选取相应的湿Q矢量来作为研究工具.如需要具体、细敛分析水汽潜热的强迫作用,可以选朋包含H1、H3的湿Q矢量,如仅需考虑总的湿Q矢量强迫作用,则可以直接选用包含H2的湿矢量.     

副高断裂前后四川盆地一次暴雨过程的比较分析

利用NCEP1°×1°6 h再分析资料,对副热带高压与西风槽典型环流形势配合下发生的一次四川区域性暴雨过程的不同阶段进行对比分析。结果表明,前期暴雨天气过程,其动力条件占到了主导地位,具有明显的经向垂直环流圈和垂直上升运动支,而在副高断裂后较强冷空气作用下,在副高边缘发生的区域性暴雨过程受西风带槽前的能量锋区影响,动力强迫作用和热力强迫作用激发的次级环流,进一步加强了四川盆地垂直运动的发展;冷空气作用前期的暴雨过程和冷空气进入后副高边缘发生的区域性暴雨过程中暴雨区域内的假相当位温均强于高层,大气处于对流性不稳定层结状态,对四川盆地暴雨的增强也起了不可忽视的作用,但由副高控制到副高逐渐断裂,湿位涡的斜压扰动是逐渐增强的过程,导致倾斜垂直涡度发展,激发更为强烈的上升运动;副高与西风槽环流形势相配合的暖区暴雨过程水汽主要来自中低层孟加拉湾;而副高断裂后发生在副高边缘的区域性暴雨过程,水汽主要来自850hPa层南海和孟加拉湾,从对流层中到低层,四川盆地东部恰恰是冷暖气流的交汇处,偏南气流将海上充沛的水汽输送到盆地东部,为暴雨的发生提供充足的水汽条件,并与对流层低层秦岭附近的东北冷气流交汇。     

沙澧河流域两场大暴雨过程的对比分析

利用常规观测资料、自动站资料和NCEP1°×1°再分析资料对2007年7月5日和14日沙澧河流域两场大暴雨过程进行了诊断对比分析.结果表明:不同影响系统下产生的大暴雨过程其动力机制有所差异.垂直螺旋度计算结果显示:两次过程700hPa等压面上正垂直螺旋度中心的移向和强度变化与降水落区及趋势变化有很好的对应关系,暴雨区出现在正垂直螺旋度中心移动的前方,对流域大暴雨的落区有一定的指示意义.5日呈现中低层正、高层负的垂直螺旋度配置,动力条件更有利于大暴雨的发生.湿位涡演变分析发现,5日中低层既存在对流不稳定,又存在对称不稳定,有利于垂直对流和倾斜对流发生,造成流域大暴雨.14日中低层大气处于对流稳定状态,但边界层和中层存在对流不稳定,同时中层还存在较强的对称不稳定,垂直涡度得到较大增长,导致上升运动的加强和水汽的垂直输送,有利于降水增幅.     

运用能量学方法分析大冰雹的落区

运用大气能量学的方法,对2002年7月19日发生在河南省中西部地区的降雹过程进行了分析,结果显示:大冰雹均出现在高空能量锋区以内,落区在低层湿有效能量平流正值中心附近。利用能量分析作为预报基础,再结合地面和雷达探测等资料进行综合分析,可以得出有无冰雹天气及冰雹落区的预报结论。     

湿位涡分析在河北东北部暴雨预报中的应用

应用湿位涡理论,对2008年6月25日发生在河北省东北部的1次局地暴雨天气进行了诊断分析。结果表明,暴雨产生在θse线陡立密集区附近,θse线陡立密集区附近对流稳定度较小,有利于湿斜压涡度发展,MPVI“高层正值区低层负值区垂直迭加”的配置是暴雨发生、发展的有利形势,暴雨区位于850hPa上MPVI零线附近,湿位涡在850hPa上具有MPV1〈0,MPV2〉0的特征,在夏季可以作为河北省北部预报暴雨的一个有效辅助工具。     

2008年前汛期广东长连续暴雨过程的500hPa环流场特征

2008年5月下旬末～6月18日,广东遭受1951年以来最严重的“龙舟水”袭击。通过分析这次长连续暴雨过程开始、持续和结束期的500hPa侯平均环流特征和稳定维持的大尺度环流场特征,发现欧亚中高纬维持两槽两脊或两槽一脊稳定的大环流形势,为暴雨的持续提供了弱冷空气;孟湾低槽为华南地区提供了充足的水汽条件;西太平洋副热带高压的加强西伸,使华南沿海地区暖湿气流加强而产生强降水。     

The Impact of Moist Physics on the Sensitive Area Identification for Heavy Rainfall Associated Weather Systems

The impact of moist physics on the sensitive areas identified by conditional nonlinear optimal perturbation(CNOP)is examined based on four typical heavy rainfall cases in northern China through performing numerical experiments with and without moist physics.Results show that the CNOP with moist physics identifies sensitive areas corresponding to both the lower-(850?700 hPa)and upper-level(300?100 hPa)weather systems,while the CNOP without moist physics fails to capture the sensitive areas at lower levels.The reasons for the CNOP peaking at different levels can be explained in both algorithm and physics aspects.Firstly,the gradient of the cost function with respect to initial perturbations peaks at the upper level without moist physics which results in the upper-level peak of the CNOP,while it peaks at both the upper and lower levels with moist physics which results in both the upper-and lower-level peaks of the CNOP.Secondly,the upper-level sensitive area is associated with high baroclinicity,and these dynamic features can be captured by both CNOPs with and without moist physics.The lower-level sensitive area is associated with moist processes,and this thermodynamic feature can be captured only by the CNOP with moist physics.This result demonstrates the important contribution of the initial error of lower-level systems that are related to water vapor transportation to the forecast error of heavy rainfall associated weather systems,which could be an important reference for heavy rainfall observation targeting.     

应用NASA MERRA再分析资料对一次高原切变线的诊断分析

利用2016年6月29—30日地面及高空常规观测资料、CMORPH融合降水资料以及时空分辨率较高的NASA MERRA 0.625°×0.5°逐3 h再分析资料,对一次高原切变线过程进行了天气动力学诊断分析。运用广义位温、广义湿位涡和涡生参数等诊断量对切变线系统的生成及其降水分布进行分析。结果显示:广义位温等值线梯度大值区与大气水汽的聚集区相对应。切变线降水的发生、发展与广义湿位涡的分布及演变有较好的对应关系,低层大气广义湿位涡的正异常大值对降水发生有一定关联。广义湿位涡正负异常值之间的零线可较好表征高原切变线的位置。广义湿位涡中心强度对切变线生成与发展有一定指示意义。涡生参数可作为高原切变线生成和加强的一个明显前兆信号。     

公路交通决策气象服务需求分析

采用问卷调查的方式,对气象、交通、公安等多部门公路交通决策气象服务关注的气象要素、产品类型和时段、服务改进方向等需求进行了调研。利用专家评分法对调查内容进行评估分析,并提出提升公路交通决策气象服务能力的相关建议。结果表明:专家对现有公路交通决策气象服务工作总体满意度较高,普遍认为公路交通决策气象服务在公路运输、运行调度、应急救援等方面发挥作用明显;行业领域不同需求的气象要素有所不同,交通部门专家对公路积雪、降雪、霾等要素给出的需求权重值明显高于气象部门专家给出的;不同类型的决策服务产品关注的气象要素和时效也有所不同,其中,监测类产品对低能见度、道路积雪要素最为关注;预报类产品对雨雪和大雾要素最为关注;预警类产品对大雾最为关注;而影响评估类产品对低能见度最为关注。监测类产品主要关注逐小时时段;预报和预警类产品重点关注未来3—12 h时段;而影响评估类产品主要关注日、月、季度时段。     

Diagnosis of Moist Vorticity and Moist Divergence for a Heavy Precipitation Event in Southwestern China

A regional heavy precipitation event that occurred over Sichuan Province on 8–9 September 2015 is analyzed based on hourly observed precipitation data obtained from weather stations and NCEP FNL data.Two moist dynamic parameters,i.e.,moist vorticity(mζ)and moist divergence(mδ),are used to diagnose this heavy precipitation event.Results show that the topography over southwestern China has a significant impact on the ability of these two parameters to diagnose precipitation.When the impact of topography is weak(i.e.,low altitude),mζ cannot exactly depict the location of precipitation in the initial stage of the event.Then,as the precipitation develops,its ability to depict the location improves significantly.In particular,mζ coincides best with the location of precipitation during the peak stage of the event.Besides,the evolution of the mζcenter shows high consistency with the evolution of the precipitation center.For mδ,although some false-alarm regions are apparent,it reflects the location of precipitation almost entirely during the precipitation event.However,the mδ center shows inconsistency with the precipitation center.These results suggest that both mζ and mδ have a significant ability to predict the location of precipitation.Moreover,mζ has a stronger ability than mδ in terms of predicting the variability of the precipitation center.However,when the impact of topography is strong(i.e.,high altitude),both of these two moist dynamic parameters are unable to depict the location and center of precipitation during the entire precipitation event,suggesting their weak ability to predict precipitation over complex topography.