"96.1"暴雪期中尺度切变线发生发展的动力诊断Ⅰ: 涡度和涡度变率诊断

利用引入三相云显式降水方案后改进和发展的中尺度模式(MM4)模拟输出资料, 对"96.1"高原暴雪切变线发生、发展的结构进行了运动学和动力学诊断.涡度场演变指出, 高原上局地涡度中心和涡度带的生成和发展不仅与暴雪切变线的形成和发展密切相关, 而且有预测切变线生成的先兆意义; 涡度场、散度场、垂直速度场与相当位温场的剖面结构诊断表明, 运动场和热力场的相互配置与耦合关系极有利于暴雪切变线发展及暴雪形成与维持; 涡度变率诊断结果指出, 涡度正变率中心带初生于暴雪切变线附近, 其时空演变与切变线生成和发展相伴的正涡度中心带垂直结构及演变基本一致.在对涡度变率贡献的诸因子中, 非线性相互作用涡度变率的相对数值最大; 时间平均涡度变率的贡献次之; 与强波扰气流有关的扰动涡度变率贡献最小.在总涡度变率的诸强迫项中, 散度项贡献最大; 水平涡度平流项次之; 垂直涡度输送项和扭转项的贡献相反, 基本上互相抵消.     

天气预报中试基地支撑环境设计及建设

中国气象局天气预报科技成果中试基地支撑环境的建设以中央气象台会商室中试平台为中心,部署仿真业务操作和数据环境,搭建引进成果测试的高性能计算资源,尝试建设科研业务结合检验系统,建立中试基地工作网站。科研业务结合检验系统设计以交互式客观检验为主要思路,检验算法开放可由用户提供,支持新成果与已有业务模式预报产品的客观对比检验,提供检验结果管理和绘图分析等功能。中试基地工作网站设计思路以提供尽量多信息和方便工作内容互动为原则,侧重提供联合会商和成果转化,技术交流和总结等内容,方便预报与研究人员及时快速获取。     

2004年夏季的天气及预测试验

简要介绍了2004年夏季的主要天气过程和中国科学院大气物理研究所2004年汛期预测的结果.总体上看,2004年夏季江淮流域的降雨分布较均匀,没有造成大江大河及大范围的洪涝,中高纬度典型的梅雨环流形势没有完全建立,西风槽活动频繁.夏季最强的一次降雨过程(7月15～20日)是高空低压槽前的持续性暴雨.2004年夏季华北大部分地区降雨偏多,多为低槽冷锋造成;影响我国的热带气旋明显偏多,8月登陆浙江、福建的2个台风破坏力较大;江南和西北都出现了较强的高温天气,江南和新疆的高温分别为副高和大陆高压造成;9月2～5日川东和重庆的降雨与低涡在该地区的稳定维持有关.从汛期实时降水预测结果看,预测系统对6～8月江淮雨带及其暴雨中心的预测较为准确,对大范围的雨带无漏报和空报.而对华北地区降雨而言,预测评分要低于江淮梅雨,这可能是因为模式中的物理过程,特别是降水的物理过程未能完全准确反映华北地区的情况.要提高华北地区降雨的预测水平,今后应继续开展深入的研究.     

2004年9月2～6日川渝持续性暴雨过程初步分析

2004年9月初,四川省东北部和重庆地区出现了大范围的持续性暴雨和大暴雨天气过程。对这次暴雨过程的持续性原因及其与低涡的关系诊断分析结果表明,(1)8月底从孟加拉湾向东北传播的西南季风的低频振荡使大量来自热带洋面的暖湿空气向四川盆地输送,从青藏高原不断有短波槽东移到盆地上空,使干冷空气和暖湿气流不断在盆地的东部交汇,为持续性暴雨的发生提供了稳定的环流背景和充足的水汽;(2)中尺度对流云团的强烈发展导致强降雨的发生,当中尺度对流系统合并发展为中α尺度低涡后,低涡的发展引起更强的辐合上升运动,为暴雨的持续发生提供了持续的上升运动和有利的中尺度环境场;(3)对流层低层的暖平流和对流层中层的正涡度平流的维持使低涡持续发展。     

一次弓形回波结构和演变机制的观测分析

基于单多普勒天气雷达观测和双多普勒雷达反演风场,对2009年6月3日河南商丘发生的一次弓形回波的结构和演变机制进行细致分析。系统发生前的环境均具有中等对流有效位能和中等偏弱低空垂直风切变。雷达分析显示,该弓形回波从超级单体开始,经过风暴合并发展而成的经典弓形回波结构,生命史约3 h。在超级单体阶段,具有中纬度典型超级单体的低层钩状回波、中层有界弱回波区和中气旋结构。超级单体减弱后,因强降水拖曳和降水蒸发冷却,引起云内强的下沉运动,将云外干冷空气带到云内,形成中层后方入流,并在地面形成强冷池,触发干冷后向入流,回波逐渐演化成为弓形。弓形回波成熟阶段,风暴相对后向入流急流在对流区后部2 km高度加速下沉,系统前沿增强至20 m·s^-1。在中层,系统后侧南北两端形成气旋和反气旋涡旋对,此中层涡旋对后向入流强度贡献约20%。在系统前缘低层（1.5 km）、出流边界附近,存在一气旋式涡旋。受后向入流急流和此低层涡旋的共同作用,在顶点附近产生超过32 m·s^-1的最大地面相对风速。至减弱期,低层出流扩展至系统前方20 km,截断了低层暖湿入流,使其快速减弱。     

基于“配料”的暴雨预报

本文介绍一种使用显著“配料”进行暴雨预报的方法。2007年和2003年的暴雨个例分析表明, 我国主要的几类暴雨发生过程中具有一些共同的动力、热力特征, 表征深厚湿对流发生发展的物理“配料”具有明显的演变特征。综合环境场动力、热力条件配置和物理“配料”分析了暴雨的“配料法”主观预报思路。并利用数值模式输出产品追踪有利于暴雨发生的“配料”演变发展了“配料法”暴雨客观预报方法, 应用于国家级降水预报业务中。     

陕西中南部一次突发性大暴雨过程分析

利用常规观测资料、陕西地面加密观测资料、FY2-2C卫星TBB资料,对2007年8月8-9日陕西中南部突发性大暴雨过程进行了诊断分析.结果表明:500hPa中尺度切变线、700hPa低涡是这次暴雨的主要影响系统,MCC是造成此次暴雨的直接原因.暴雨的发生发展与湿位涡的时空演变有很好的对应关系,湿位涡"正负区叠加"的配置是暴雨发展的有利形势.暴雨区发生在700hPa湿位涡正压项的零线附近及负值区等值线密集区中,700hPa低涡东侧的强辐合区与200hPa西北风高空急流右侧的强辐散区叠置,为暴雨区提供了持续强劲的上升运动.     

梅雨锋上的三类暴雨

根据观测分析研究,概括出长江流域梅雨锋上主要有三类暴雨:梅雨锋上β中尺度的对流性暴雨、梅雨锋东部(115°E以东)的初生气旋暴雨、梅雨锋西端深厚高空低压槽前部的持续性强暴雨.第一类暴雨局地性特征明显,其范围一般小于300 km,暴雨的瞬时强度大,暴雨发生所需的强上升运动由局地强的对流有效位能(CAPE)释放的浮力抬升引起.第二类和第三类暴雨的共同点在于都有明显的大尺度强迫过程,大尺度的动力强迫使持续暴雨所需的垂直上升运动得以维持.后两类暴雨的数值预报效果较第一类的好,比梅雨锋上β中尺度暴雨预报更容易掌握.     

可液化倾斜场地的侧向扩展机制分析

针对已完成的液化水平自由场大型振动台试验,采用OpenSees有限元平台,建立了振动台试验的数值分析模型,并验证了该模型的可靠性。基于此,建立了地基整体倾斜的自由场数值模型,重点讨论了场地土体的非循环地震响应和液化侧向扩展机制。结果表明,建立的数值模型可以有效地模拟可液化场地的地震反应。倾斜场地中,可液化松砂与上覆非液化层界面处具有显著的相对位移,饱和砂土的应变累积从松砂层浅层开始,逐步向深层发展,超孔隙水压力增长和土体非循环应变累积未表现出耦合的现象,场地的中部土体控制非循环横向位移的发展。另一方面,土体液化过程中,当沿滑动面的剪切应力小于初始静剪应力时,液化侧向扩展启动。此时饱和松砂层的剪应力比在0.04～0.06范围内,略小于初始静剪应力比。此外,还发现液化诱导侧向扩展需要场地具有一定的倾斜度（大于0.5°）;土的侧向位移符合余弦分布模式;随着场地倾斜度的增大,可液化深层土对整体侧向位移的贡献更显著。     

"96.1”暴雪期中尺度切变线发生发展的动力诊断Ⅱ:散度和散度变率诊断

利用引入三相云显式降水方案后改进和发展的中尺度模式MM4模拟输出资料,对"96.1”暴雪过程的散度及其变率进行诊断分析.结果表明,低空辐合、高空辐散的散度场结构及其演变与暴雪切变线的生成发展及暴雪落区相对应.散度方程计算结果表明,低层散度负变率带及其内中心的生成与发展先于切变线辐合区的形成,揭示了暴雪降水系统的生成与发展,并与未来时刻的降雪强度及落区有较好的对应关系.