GPS/PWV资料同化在强降水过程中的定量作用评估

基于WRF模式及其三维变分同化系统,分别采用江苏GPS观测网的大气可降水量资料及区域内探空和地面气象站资料,对2011年8月25日江苏苏南地区的一次区域性暴雨和2008年苏皖地区的一次局地特大暴雨过程进行了同化试验,用以比较分析GPS/PWV、探空和地面观测资料同化对强降水预报的定量作用。结果表明:探空和地面资料的同化通过对模式动力和热力场的影响,在强降水中心附近形成了强烈的辐合上升运动和热力不稳定条件,直接改进了强降水中心分布结构和强度特征,对数值模拟的成功与否起着决定性作用。而GPS/PWV在探空和地面资料同化的基础上,将使水汽条件得到增强且更有组织性,无论对降水中心强度还是位置都具有较为显著的改进作用。     

江苏沿江一次重霾天气成因分析

综合应用美国极轨卫星NOAA-18遥感资料、地面自动站、人工站、风廓线雷达资料以及环境监测站污染物资料等多种资料,对2008年10月28日发生在江苏沿江地区的一次罕见霾天气进行了综合分析研究.结果表明:此次过程的根本原因是沿江地区农民大规模焚烧稻秆排放的烟尘,而近地层偏东风的平流输送和辐合是造成霾的主要原因,同时逆温层结、弱下沉运动、低边界层高度等因素的叠加也有重要作用;在特征上与一般性霾相比有一定的差异.     

近57年江苏省雷暴变化趋势特征分析

利用江苏省1951—2007年雷暴资料,采用气候倾向率、小波分析和保证率等气候诊断方法,探讨江苏省近57年雷暴的气候变化趋势、周期性特征、时空分布规律和不同保证率下初终期分布。结果表明:江苏省雷暴日数年际变化整体呈减少趋势,主要表现在夏季和秋季雷暴日数的减少。而春季的多年变化不明显。江苏省每10年雷暴日数减少约2天。在年代际变化中,年雷暴日数明显的正距平期主要分布在1960年代初、1960年代末—1970年代初中期,1980年代后期、1990年代后期。负距平期主要出现于1970年代后期—1980年代中期、1990年代中后期和1990年代后期—本世纪初期。不同保证率下雷暴初日、终日存在明显地区差异,50%保证率下雷暴初日(终日)在3月中旬—4月上旬(9月上旬—下旬),80%保证率下雷暴初日(终日)在3月下旬—5月上旬(10月上旬—下旬)。在周期分布上,江苏8～10 a以上的周期都相对比较稳定且具有全域性,而相对较短的周期一般都不具有全域性,从长周期分析江苏地区近几年年雷暴日数各地均处于偏多的周期内。     

江苏梅汛期暴雨高空能量输送及高低空要素耦合特征

利用2003-2005年梅汛期江苏15个区域性暴雨个例的NCEP再分析资料,计算了30°-40°N涡旋角动量,从宏观角度上分析了高空能量变化与江苏暴雨之间的关系,并在此基础上进一步从上下层配置和物理量定量诊断分析了江苏暴雨预报着眼点。利用2006—2009年6-7月江苏17个暴雨和非暴雨个例,诊断分析了不同区域出现暴雨的流场和不同层次的物理量。结果表明:(1)角动量的输送和江苏暴雨有一定的变化规律。(2)高空急流带、南亚高压位置与低空西南急流对暴雨及其非暴雨的产生和落区有明显的预报作用,建立了不同区域出现暴雨的概念模型。(3)暴雨和非暴雨的物理量耦合存在明显的差异。当高层散度值在(1～2)×10-5s-1以上,低层涡度在3×10-5s-1以上,上升速度在(3～4)×10-3hPa.s-1以上,产生暴雨的概率较大。能量输送特征、概念模型的建立和物理量指标的确定为江苏梅汛期暴雨的提前预报提供了新的预报思路和量化参考依据。     

2003年和2006年梅汛期暴雨的梅雨锋特征分析

本文针对2003年和2006年梅汛期暴雨量集中在淮河流域而总雨量不同的特点,利用平均场的方法,较深入地研究了暴雨时梅雨锋的结构。研究得到:暴雨发生时有明显的梅雨锋区;暴雨量与锋区的强度成正比;暴雨区位于锋区中即在对流层中低层的高温高湿区的偏北区域中,也就是低空急流的北部;锋生函数的切变变形场与暴雨的落区重叠;经向锋生函数的正值区呈直柱状,与南风等风速线的密集区相重叠,纬向分布的锋生函数指示了暴雨区的范围。     

一次海风锋触发的强对流天气分析

利用自动气象站、多普勒天气雷达等各种观测资料,分析了2009年6月5日江苏出现的罕见大范围强对流天气,同时利用WRFV3模式对这次海风锋的发生、发展过程进行了模拟。结果表明,由于地面加热不均和海陆温湿差异导致的变形场锋生所形成的海风锋,是造成这次强对流天气过程的主要中尺度激发和强化系统。对流云团进入锋区后在切变线的辐合作用下发展,并随平均风向向前传播。海风锋在雷暴高压下沉出流的推动下,移动路径偏离主回波,在移动过程中其后部不仅激发出对流单体,还组织新的MCS发展。海风锋起到了加强和触发强对流天气的作用,对流单体进入海风锋后发展剧烈,垂直速度和低层辐合明显加大。另外,在有利的温湿条件下,雷暴高压的出流能加强海风锋的上升气流。     

近57 a江苏省雷暴日时、空分布气候特征

用江苏省74站点近57 a雷暴资料,统计分析了江苏省雷暴日数的时、空分布特征,结果显示:江苏雷暴日数年际变化整体呈减少趋势,年代际差异较大,1980s前后是江苏省雷暴日数的转折点.江苏地区雷暴日数减少趋势主要表现在夏季和秋季雷暴日数的减少,而春季变化不明显.江苏地区每10 a雷暴日数减少约2 d左右.不同季节江苏雷暴的发生区域具有一定的规律性,春季和秋季主要的发生区域位于江苏的南部,并且平均雷暴日均自北向南增多,夏季雷暴高值区向北推移到江苏的中部和淮河地区.在年代际变化中,年雷暴日数明显的正距平期主要分布在1970s中期以前,负距平期主要出现于1970s后期-1980s中期和1990s后期-21世纪初期.     

远离热带风暴中心的大暴雨个例分析

2010年9月2-3日江苏淮北出现了较罕见的大暴雨过程,暴雨中心雨量为244.7 mm.分析表明,这次大暴雨过程产生在南海登陆的热带风暴“狮子山”倒槽中,暖湿气流在北上中与对流层低层相对冷的气团相遇,在暴雨区产生局地锋生,中层干冷空气的倾斜下侵,促使大气的斜压性增强,不仅产生了对流性不稳定,而且提供了有利于暖湿气流抬升的动力条件.在锋生作用下,气旋性涡度沿锋区发展.在暴雨发生过程中,西行热带风暴倒槽东部的偏南风和副热带高压西部的偏南气流,构成了一支补偿性质的低空急流,向暴雨区输送了充足的暖湿气流.     

基于卫星辐射率资料的两种三维云反演方法对比研究

基于格点统计插值分析系统（Gridpoint Statistical Interpolation analysis system,简称GSI）,利用粒子滤波（Particle Filter,简称PF）方法对卫星红外辐射率资料进行了云覆盖、云高等三维云图产品的反演研究。选取了具有高时空分辨率的静止卫星GOES（Geostationary Operational Environmental Satellites）-Imager辐射率资料进行了云反演试验,初步评估了PF云反演方法的可行性及其与多元极小残差（Multivariate and Minimum Residual,简称MMR）云反演方法的异同。结果表明:两种方法反演得到的云覆盖和云顶气压与NASA基于CO₂切片法反演得到的GOES云产品一致性较高。PF和MMR方法反演产品的优点是云图信息是三维分布的,相对于NASA提供的GOES云产品能提供更全方位立体的云信息。MMR方法需要利用一维变分逐步拟合观测来反演三维云图产品;PF方法采用不同模式垂直层的云覆盖比例作为不同粒子来近似后验概率分布,计算效率大大提高。进一步提出了一种新的基于“扰动粒子”的粒子滤波云反演方法,结果表明:在滤波过程中采用足够多的粒子样本（样本数量约为250）可以改进后验概率密度函数的估计,有效地避免了粒子发散问题,改善了云反演的结果。     

2011年江苏典型和非典型梅雨锋暴雨特征对比分析

2011年江苏梅汛期分为典型和非典型梅雨锋降水两个阶段,针对不同阶段中产生的暴雨,利用常规资料和NCEP/NCAR再分析资料,采用合成平均方法,从天气形势、热力和动力特征方面对其异同进行了分析。结果表明：典型梅雨锋暴雨在500 hPa中纬度低槽和副热带高压的共同作用下产生,暴雨落区在5840 gpm线附近,对流层低层有切变线,近地面梅雨锋特征显著,经向风扰动为深厚的北风,暖湿气流来自于孟加拉湾和南海中北部;非典型梅雨锋暴雨时,中高层江苏处于天气尺度深厚低槽前的西南气流中,冷空气来自东北冷涡后部,低层有倒槽辐合线,近地面锋区较弱,异常强盛的暖湿气流由南海经台湾海峡和东海北上,对流层低层经向风扰动为南风,中高层为北风,暴雨产生在低层南风风速辐合区;两类暴雨的落区均位于锋区暖的一侧以及假相当位温(θse)和比湿(q)大值区的北侧以及强上升运动区。