多源数据融合在强对流天气中地面风场的识别应用

利用多普勒天气雷达探测数据、常规观测资料和ERA5再分析资料,综合分析了2019年7月6日发生在江苏省的一次强对流天气过程的天气形势和雷达回波强度演变特征,并进行了多源数据融合的试验。试验通过VAP技术将雷达径向速度数据反演为矢量风场,并利用典型相关分析的方法（CCA）对雷达径向速度资料反演的风场、再分析资料的风场和气象自动站资料的风场进行数据融合。通过风场融合试验,获得了强对流系统更加丰富准确的地面风场信息,与雷达探测的特征对应,消除了反演风场的量级误差,填补了被过滤的风场信息,恢复了气流的旋转特征。强对流天气过程中,江苏省地区受高空冷涡影响,在高空冷槽、高空急流、低层切变线和地面辐合线的配置条件下,形成了上干冷、下暖湿的层结不稳定结构。通过融合风场的识别：强对流天气系统发展阶段,地面有气旋性辐合流场,包含中γ尺度气旋和辐合线,与反气旋和辐散相伴。气旋性气流对应着雷达回波中的入流缺口,辐合线位于风暴前沿（移动方向）。强对流天气系统强盛阶段,地面流场转变为强辐合弱旋转,灾害性天气发生。     

准地转Q矢量在河南省区域暴雨过程中的诊断应用

应用NCEP再分析资料及常规地面观测资料,对2005年7月21-24日河南省大暴雨过程中准地转Q矢量作了诊断分析,结果发现:在对流层低层850 hPa等压面上,Q矢量散度的负值区与暴雨落区有着较好的对应关系;Q矢量散度场在垂直方向上出现低层辐合、高层辐散配置时,利于暴雨的产生,暴雨区位于Q矢量辐合中心下方,降水的强弱与Q矢量的低层辐合及高层辐散强弱变化一致。Q矢量的y分量能较好地反映出锋生、锋消的作用,并能指示6-12 h后的暴雨落区。     

台风碧利斯的位涡场分析

利用WRF数值模式对2006年7月14-15日由0604号登陆台风碧利斯（Bilis）引发的特大暴雨过程进行了数值模拟，分析了这次暴雨产生的原因。结果表明：台风自身的非对称结构是暴雨维持的机制；位涡倾斜下传致使深对流出现；低层暖湿空气沿湿等熵面的爬升与下沉冷空气交汇，对流强烈发展，产生暴雨。     

Chanchu台风(0601)精细结构中的熵流特征分析

在耗散结构理论的基础上,根据热力学第二定律推导出了熵平衡方程。利用高分辨率模式输出资料通过对比Chanchu台风(0601)螺旋雨带上游、中游和下游及眼壁附近不同区域对流单体和熵流分布情况,揭示出负熵流值与台风的强对流单体有密切联系。基于负熵流与台风精细结构的配置分析,研究中尺度范围内熵流随Chanchu台风发生、发展、消亡各阶段的演变特征。分析表明,对流单体在从雨带上游至下游的演变过程中,熵流分布特征也会发生相应的变化,强对流单体与负熵流大值区相对应;当对流单体减弱,负熵流也随之减弱;当单体最后合并并汇入眼墙时,负熵流彼此合并旋入眼墙,有助于眼墙中深厚对流的维持和发展;此外,负熵流对于Chanchu台风在各发展阶段的强度变化也有一定的指示意义,揭示了负熵流对大气系统的组织化作用。      

冀南大到暴雪天气过程分析

利用NCEP1°×1°的6h再分析资料和常规气象观测资料,对2001年1月6日冀南大到暴雪天气过程进行了诊断分析,结果表明:冀南地区大到暴雪天气过程的主要影响系统是低层辐合切变线、高空槽、低空和超低空急流;降雪过程中前期为回流降雪,后期为西来槽降雪;冀南暴雪区处于偏南风急流左前方的辐合区内,低空、超低空急流为暴雪提供了源源不断的水汽条件;暴雪过程中存在较为深厚的上升运动,散度的垂直分布形成上下抽吸作用,中低层正涡度的发展尤其是正涡度平流的增强等均为强降雪提供了动力条件;非地转湿Q矢量散度场低层辐合明显,强辐合区与暴雪区有较好的对应关系;低层高能舌的演变可以大致判断强降水出现的时间和位置;由假相当位温垂直方向上的变化可知,冀南地区大到暴雪基本属于稳定性降雪过程。     

2010年冬季江西两次暴雨过程的环境场分析

利用自动气象站逐小时雨量资料、常规气象观测资料以及NCEP每6h一次的1°×1°全球再分析资料,分析了2010年12月12日和15日江西2次大范围暴雨过程.结果表明,在“拉尼娜”的气候背景下,高空急流右后侧的强辐散区与中低层异常加强的西南气流辐合区耦合,形成冬季暴雨过程.在动力、水汽条件方面,冬季暴雨700 hPa高度...     

中尺度自动气象站Web图形显示系统

用VB脚本查询中尺度自动气象站SQL Server 2000中心数据库,在VB 6.0下编程调用绘图软件Surfer 8的Automation功能,对查询得到的数据进行图形分析,通过系统剪贴板将Surfer 8在后台绘制好的图形复制到图片框进行前台显示.将查询信息输入和图形显示功能模块编译成Active X控件,插入网页文件,实现了将任意时段的中尺度自动气象站资料以图形的形式在互联网上为用户服务,克服了目前多数网站只提供固定时段气象资料分析图形的问题.系统采用了模块化和控件的方式进行开发,减轻了开发工作量,方便了系统发布.     

西北太平洋台风季节预报的数值模拟

利用中尺度气象模式WRF（weather research and forecasting）对2006年7月1日-9月30日的西北太平洋夏季台风进行了动力季节预报试验。结果表明：1）在对3个月以内的台风作动力季节预报试验时,WRF模式模拟的台风总个数与实况接近,模式模拟的总登陆台风数与实况相比偏小。从各月模拟情况看,台风总数与登陆数的模拟均与实况有差距。WRF模式对台风强度的模拟总体偏弱。2）WRF在模拟2006年7q月台风以及平均高度场、水平风垂直切变时,7月与实况接近,随时间增长,与实况的差别明显增大．WRF模式具有一定的台风动力季节预报能力,但其预报时限有待探讨。     

2010年冬季江西两次暴雨过程的环境场分析

利用自动气象站逐小时雨量资料、常规气象观测资料以及NCEP每6 h一次的1°×l°全球再分析资料,分析了2010年12月12日和15日江西2次大范围暴雨过程。结果表明,在＂拉尼娜＂的气候背景下,高空急流右后侧的强辐散区与中低层异常加强的西南气流辐合区耦合,形成冬季暴雨过程。在动力、水汽条件方面,冬季暴雨700 hPa高度层比850 hPa高度层表现明显,暴雨落区与700 hPa高度层的水汽辐合区一致。与江西汛期暴雨过程相比,涡度、散度、垂直速度量值较小,动力条件较弱,造成逐小时降雨强度不大;850 hPa高度层的比湿值仅为汛期值的50%,低层水汽条件差,但整层水汽输送与汛期暴雨相近;对流不稳定、对称不稳定为冬季强降雨、强降雪存储了不稳定能量。     

山东半岛一次强降雪过程的中尺度特征

利用非静力平衡模式MM5V3．6对2005年12月3日影响山东半岛的一次强降雪过程进行数值模拟,对其中中尺度重力波（MGW）的特征进行分析。并且通过非线性平衡方程（NBE）对高分辨率模式数据进行诊断分析,较详细地说明了非平衡流的出现而引起的地转适应过程以及地形强迫对重力波产生和发展的作用,和它们对强降雪过程的影响。研究表明：这次强降雪过程中的中尺度重力波波长约为100km。相速约20m／s;在有利的大尺度环流形势下,太行山的地形强迫与非平衡流是其产生的首要机制,而冬季海陆热力差异形成的海洋的热力作用也是造成区域性强降雪的一个重要原因。非线性平衡方程（NBE）对于非平衡流的诊断在确定波动产生区域方面有比较好的指示作用;通过对波动的结构以及维持机制的分析,这次过程中的中尺度重力波符合波导条件和Wave-CISK理论框架,波动能够从环境场中得到足够的能量从而维持相当长时间,从而造成这次罕见的连续性强降雪过程。