一类华南锋前暖区暴雨β中尺度系统环境特征的分析研究

对2005年6月一次引发珠江(西江)流域致洪暴雨的环流特征和影响系统,尤其是β中尺度系统的环境场进行了研究.这次暴雨具有明显的多尺度特征,涉及到季风的活动、边界层的影响、地形的动力作用等.得到如下结果:(1)南海季风爆发推迟而后持续影响华南,西风带急流以及副热带高压位置均明显偏南,且副高脊线稳定维持在18°N左右,为6月中下旬暴雨在华南地区持续发生提供了稳定的大尺度环流条件.(2)这是一类华南前汛期锋前暖区暴雨.在该时段,华南地区始终维持一条近于东西向的准静止锋,这在卫星云图上清晰可见. 锋生函数的计算结果表明,弱冷空气的作用明显.经向剖面分析揭示出: 锋前有明显的上升运动区存在,非常有利于中尺度对流的发生发展.北方的弱冷空气与副高西北的暖湿气流之间存在明显的中低纬度系统的相互作用.(3)低空偏南气流的风速辐合场,在925 hPa层上最明显.表明在这次华南暴雨过程中行星边界层有很重要的作用.不但从中南半岛和南中国海输送了大量水汽至暴雨区,而且其前方的风速强辐合区,对于对流的启动很有帮助.就启动机制而言,该风速辐合区可能与1998年华南暴雨的风向辐合区有一些差异.(4)南岭山脉的喇叭口地形,对偏南暖湿气流有明显的辐合抬升作用,使垂直运动进一步增强,有利于暴雨的发生.华南(尤其是西江流域)的特殊地形是持续性暴雨产生的重要条件之一.(5)中尺度对流雨团是这次致洪暴雨的直接影响系统.至少有4个β中尺度雨团(A、B、C、D)在西江流域发生发展.上述雨团A 和雨团D分别出现于桂林和梧州等测站附近.该研究集中对中尺度雨团A、D的环境特征作了分析.低空风速辐合中心反复向暴雨区"冲击",暴雨区对流有效位能一次次积累、释放,而又重建.在这种环境下,中尺度对流系统与强降雨云团,此起彼伏,频繁发生.加之对流雨团受环境流场影响 "追随" 洪峰向下游移动,使暴雨和洪水 "叠加" 或 "遭遇",加重了洪涝灾害的影响.     

华南“94·6”特大暴雨的中尺度对流系统及其环境场研究 Ⅰ.引发暴雨的β中尺度对流系统的数值模拟研究

选取1994年6月12日~13日的过程,在确定云雨、垂直运动的模拟基本正确的基础上,利用模式输出资料对β中尺度对流系统的结构进行分析研究。结果表明:低层的水汽辐合很强,并且出现在对流发展前2~3h,有利于对流的启动;随着对流系统的发展,最大的垂直运动向上扩展,饱和层和中性层也不断向上伸展,对流层中层的中性层结既是对流发展的结果,也可能是其维持机制之一;强对流系统发展较强时,低层(600hPa以下)是辐合,而中高层为高压辐散气流,高层的辐散气流对对流系统的发展、维持有一定的作用;系统发展最强时垂直方向是两个模态,发展和衰减阶段一般为多个模态;强对流系统发展的环境风场为低层有西南、东南和北风三支气流辐合,而高层以偏北风为主;切变线上对流系统的降雨量有3h左右的周期变化。     

梅雨锋上与强暴雨有关的中低压及其三维环境流场的诊断研究

本文对1986年6月22日出现于长江中游的一次中低压过程进行了诊断分析。这个中低压水平尺度约500km，生命史为一天，但是形成了日降水量263mm的特大暴雨。分析揭示，梅雨锋是一条近于东西走向的正涡度带状分布区。而这一带状区中存在强烈的中尺度水汽通量辐合中心和深厚的上升运动区，有利于中尺度低压的形成。#FKM#FS和θ的剖面表明，条件对称不稳定（CSI）可能是这次梅雨锋暴雨的一种触发机制。此外，由拉格朗日方法对气块三维轨迹的计算表明，来自高低空和不同方向的两支大尺度气流的结合使高空辐散加强，可能对中低压的     

沙尘暴研究中的若干科学问题

近年来,中国北方频繁发生的沙尘暴事件引起世人的关注.实际上,沙尘暴不仅影响空气质量、交通,造成土壤风蚀和其他人、畜生命财产等社会、经济损失,作为一种特殊类型的大气气溶胶,沙尘粒子还具有重要的气候和环境效应.作者在简单综述沙尘暴研究的基础上,将重点探讨沙尘暴研究中一些值得注意的科学问题.     

Statistical characteristics of environmental parameters for warm season short-duration heavy rainfall over central and eastern China

Water vapor content,instability,and convergence conditions are the key to short-duration heavy rainfall forecasting.It is necessary to understand the large-scale atmospheric environment characteristics of shortduration heavy rainfall by investigating the distribution of physical parameters for different hourly rainfall intensities.The observed hourly rainfall data in China and the NCEP final analysis（FNL）data during 1May and 30 September from 2002 to 2009 are used.NCEP FNL data are 6-hourly,resulting in sample sizes of 1573370,355346,and 11401 for three categories of hourly rainfall（P）of no precipitation(P<0.1 mm h^-1),ordinary precipitation(0.1≤P<20 mm h^-1),and short-duration heavy rainfall(P≥20.0 mm h^-1),respectively,by adopting a temporal matching method.The results show that the total precipitable water（PWAT）is the best parameter indicating the hourly rainfall intensity.A PWAT of 28 mm is necessary for any short-duration heavy rainfall.The possibility of short-duration heavy rainfall occurrence increases with PWAT,and a PWAT of 59 mm is nearly sufficient.The specific humidity is a better indicator than relative humidity.Both 700-and 850-hPa relative humidity greater than 80%could be used to determine whether or not it is going to rain,but could not be used to estimate the rainfall intensity.Temperature and potential pseudo-equivalent temperature are also reasonable indicators of short-duration heavy rainfall.Among the atmospheric instability parameters,the best lifted index（BLI）performs best on the shortduration rainfall discrimination;the next best is the K index（KI）.The three rainfall categories are not well recognized by total totals（TT）or the temperature difference between 850 and 500 hPa（DT85）.Threequarters of short-duration heavy rainfall occurred with BLI less than-0.9,while no short-duration heavy rainfall occurred when BLI was greater than 2.6.The minimum threshold of KI was 28.1 for short-duration heavy rainfall.The importance of dynamic conditions was well demonstrated by the 925-and 850-hPa divergence.The representativeness of 925-hPa divergence is stronger than that of 850 hPa.Three-quarters of short-duration heavy rainfall occurred under a negative divergence environment.However,both the best convective potential energy（BCAPE）and vertical wind shear were unable to discriminate the hourly rainfall intensities.     

2002年8月湖南致洪强降水过程与成因分析

利用2002年8月的常规观测资料,1°×1°的NCEP逐日再分析资料,1°×1°的云顶黑体亮度温度(TBB)逐时资料,水利部发布的2002年5～8月水情资料,以及1960～1997年中国315站的逐日降水资料,对2002年8月中下旬湖南百年难遇的大洪水发生原因以及致洪强降水进行分析.发现:(1)2002年8月受12、14号台风影响的湖南南部大暴雨和8月中旬持续高空槽前的大面积强降水,是引起8月中下旬湖南严重洪涝灾害的直接原因之一;(2)2002年4～5月以及梅雨期湘南地区的强降水使得土壤水份饱和,江河湖库维持较高的水位,导致8月上中旬先后3次强降水过程产生的雨水只能作为径流流入洞庭湖水系,使洞庭湖水系的来水与长江上游的洪峰来水遭遇,造成8月中下旬洞庭湖水系的严重洪涝灾害;(3)8月上中旬的强降水过程中,中尺度对流系统(MCS)十分活跃,而MCS的发生、发展又与有利于出现对流活动的大尺度环境场有关.     

北京"12·7"降雪过程的分析研究

对2001年12月7日一次引发北京交通堵塞的降雪过程的成因进行了分析.通过对各种资料,包括北京325 m气象塔获取的特殊观测资料的分析,认为这次降雪过程属于较为常见的"回流天气"型.但由于该系统的信息较弱,给预报增加了难度.对于改进预报的可能性作了一些探讨,并对一些相关问题提出了看法.     

引发北方沙尘暴天气快速发展气旋的数值模拟研究

使用非静力中尺度模式,对2000年4月5～7日引发北方沙尘暴大风天气的蒙古气旋快速发生发展过程做了48 h的预报试验,发现含全物理过程时,该模式基本可再现出大尺度背景场演变和蒙古气旋快速发展的过程;气旋发展前期冷暖空气相当活跃,有很强的斜压性,锋生函数辐散项对气旋的发展作用最大;对流层高层的位涡大值区在向下向东传递过程中,中低层出现气旋快速发展,气旋达最强盛时,对流层中形成一个上下贯通的垂直涡柱;对流层顶"下陷",高层位涡大值区(即高空冷涡低槽的发展)与低层锋区出现相互作用,这可能是导致斜压扰动发展及气旋初始生成的重要机制;潜热释放在本次气旋发生发展过程中作用不显著.这与梅雨锋上低压(扰动)等系统的情况有很大差别.     

梅雨锋上引发暴雨的低压动力学研究

对1998年"二度梅"结束前后长江中下游地区准静止锋上一次气旋发生发展过程进行了涡度收支的诊断分析.结果表明:(1)风场(尤其是辐散风场)对该气旋发生发展有重要影响;(2)低层辐合场是直接决定气旋发生发展的动力因子,它导致低层正涡度制造,对气旋的发展起直接作用;(3)涡度平流上正下负的配置和水汽凝结潜热释放,通过影响上升运动及低层辐合对地面气旋的发展起间接作用.在系列研究工作的基础上,提出了梅雨锋上第二类气旋(低压)的概念模型.     

梅雨锋两类中尺度低压(扰动)及其暴雨的数值研究

对1999年6月梅雨锋频发型中尺度低压(扰动)及其暴雨代表个例,利用区域中尺度数值模式MM5进行了数值研究.基准试验成功复制出中尺度低压(扰动)和暴雨的发生发展过程,系统和降水的演变与强度结果比较合理.借助于高时空分辨率的模式输出,在一定程度上可以揭示中尺度低压(扰动)发生发展较详细的演变过程,同时也可描述出发展演变中某些更加细微的特征和反映对流层高低空气流的特征以及它们之间的相互作用.在基准试验基础上设计的一组数值试验,探讨了同中尺度低压(扰动)暴雨相关的物理过程,包括降水的显、隐式参数化方案,凝结潜热释放,行星边界层过程,局地地形对中尺度低压(扰动)及其所伴暴雨发生发展的影响.这些结果能在更加深入理解梅雨锋上两类中尺度低压(扰动)及其暴雨过程的具体物理图象方面提供一些有益的帮助.