一次高空云波动诱发的鄂东北强降水特征分析

利用实况观测资料、GFS再分析资料和高时空分辨率的风云卫星资料,详细分析了鄂东北2016年6月30日下午16:00出现的强降水与上午08∶00开始其西侧400 km外西南涡降水中心的云波动之间的关系。结果表明:在鄂东北强降水发生前,其西侧西南涡中心附近出现两条重力波云波列向偏北和偏东传播。北支云波列在向北传播到鄂西北触发强降水后折向东南方向传播,转向后的北支云波列受500 hPa对称不稳定影响产生云波动,但由于500 h Pa水汽较少,不利于降水形成。南支云波列在600 hPa以下条件性对流不稳定的影响下,出现弱的惯性重力波传播特征。南北两支高度不同的云波列在鄂东交汇后,浅薄对流转为深厚对流,在充分的水汽和不稳定条件下触发鄂东局地强降水。     

湖北省不同资料反演大气可降水量的误差分析

利用常规探空、秒级原始探空、GPS/MET、微波辐射计、GFS再分析资料以及区域中尺度WRF模式的预报场资料计算整层可降水量,对多种资料计算的整层可降水量进行误差特征和原因分析,结果表明:秒级探空和常规探空计算的整层可降水量基本一致。GPS/MET、微波辐射计、GFS以及WRF计算的整层可降水量与常规(秒级)探空的相关系数分别为0.94、0.92、0.93、0.80,有降水时GPS/MET和微波辐射计与常规探空的相关系数分别下降到0.85和0.81,但有降水时GPS/MET误差分布较集中,而有降水时微波辐射计误差显著增大,主要由于1~2 km处水汽密度误差异常增大。除微波辐射计和GFS宜昌站计算的整层可降水量为相对常规探空偏高,其他资料均为偏低,GPS/MET宜昌和恩施站平均偏低3 mm,GFS武汉和恩施站分别偏低1和7 mm,WRF恩施平均偏低2 mm,WRF武汉和宜昌平均偏低6~8 mm。GFS恩施站可降水量偏低是由于GFS资料中恩施地面气压比实际偏低,但其露点温度整层均比常规探空偏高。除GFS恩施站外,GFS武汉、GFS宜昌和WRF 3站的露点温度相对常规探空资料露点温度均表现为:850 hPa以下偏低,850 hPa以上偏高。WRF 12 h预报场的整层可降水量与常规探空整层可降水量的相关性和误差均优于24 h预报场。     

“7.15”宜昌大暴雨的地形影响特征

湖北地形复杂,受地形影响产生的局地强降水造成的灾害很多。2010年7月15日宜昌地区的强降水是在满足大尺度降水条件下受地形作用加强的局地暴雨。本文利用实况高空、地面、加密自动站、雷达以及LAPS再分析资料对背景场、低层流场、雷达回波等几个方面进行了分析。得出：冷空气南下和副热带高压的加强促进低层风场的调整,在大尺度降水条件下,地形对低层风场的辐合作用触发了局地强降水的发生。此次过程中地形对降水的触发主要有两方面的作用：一方面为地形迎风坡抬升触发作用,另一方面为地形对近地层流场的影响造成的辐合触发。     

对流层中上层干空气对“碧利斯”台风暴雨的影响

利用2006年7月14—15日的NECP／NCAR全球1°×1°再分析、站点降水和探空资料,研究了对流层中上层干空气对“碧利斯”台风造成的湖南暴雨的影响。结果表明,暴雨发生前对流层中上层500～200hPa有大片相对湿度低的干区,暴雨发生后干区减弱消失。干区与不稳定能量之间有一定的对应关系。受东风气流影响,干区向偏西方向移动;较强的水汽垂直输送也有利于暴雨发生前雨区上空干空气的减弱。敏感性试验证明对流层中上层干空气对不稳定能量有一定的积累作用;在增强干空气相对湿度的情况下,干空气的减弱对降水量的减少有一定影响。     

低层锋生型暴雨特征合成分析

应用湖北省县级以上84个气象观测站点24 h降水资料,统计分析了2008—2011年5—8月低层锋生类型10场暴雨的雨量特征,对天气系统和各种物理量特征进行合成分析。结果发现:低层锋生型暴雨主要是由于低层锋生强迫触发不稳定能量的释放,同时形成跨锋面的次级正环流,其上升支与高层次级反环流的上升支在暴雨区上空叠加,形成深厚的上升运动区,触发位势不稳定能量的释放。在中层槽前正涡度平流、低层西南急流风速辐合以及锋面倾斜导致倾斜涡度发展等共同作用下,中尺度低涡发生发展。中尺度低涡中心区域和低涡移向的右前方动力水汽辐合最强烈,是暴雨发生的主要区域。     

宜昌中小洪水及致洪降雨特征分析

普查1981—2012年宜昌站中小洪水个例,统计发现宜昌站中小洪水20世纪80年代偏多,90年代明显偏少,2000年以后有所增加,洪水出现时间呈现最早洪水时间逐渐提前而最晚洪水时间则逐渐推迟趋势;长江上游及分流域致洪面雨量呈现同样的周期性变换规律,长江上游中小洪水6—9月占97%,且各月面雨量特点不同,6月自西向东"阶梯"增加,7月分布较均匀,8月和9月面雨量分布则差异较大;长江上游致洪面雨量流域间差异小,但洪水过程强降雨分布及组合方式较复杂,掌握长江上游致洪面雨量分布特征可为三峡水库中小洪水调度提供科学依据。     

基于波谱方法的湖北冬季两次长持续低温雨雪天气分析

使用NCEP资料,利用波谱方法,分析了湖北省1954年12月26日至1955年1月18日和2008年1月11日至2月1日两次长持续低温雨雪天气过程的物理量波谱演变。结果发现:(1)40°N纬圈优势波由4波转2波且纬向动能高值区位于35°N时,有利于湖北省维持低温雨雪天气;(2)低温雨雪过程开始前,高纬和低纬分别有纬向动能高值区,过程结束前,35°N纬向扰动动能高值中心或北跳或南移;(3)低温雨雪过程开始前,30°—35°N的长波角动量先辐合,超长波角动量后辐合,过程开始后,35°—55°N负的超长波角动量转正。     

湖北三类组织形态强对流系统造成的地面强对流大风特征

利用湖北省2012~2017年区域自动站、天气雷达和周边探空站观测资料,对三类不同组织形态的中尺度对流系统(Mesoscale Convective System, MCS)(线性MCS、非线性MCS和孤立对流风暴)造成的地面强风(极大风速≥17 m/s)的时空分布、移动与传播、对流环境特征等方面进行了统计对比分析,并结合个例讨论了地面入流大风的成因及其对对流系统发展、组织的影响。结果表明:(1)大量的非线性MCS可能是由更早发生在山区和丘陵的孤立对流风暴向平原地区移动过程中组织形成的,孤立对流风暴造成的地面大风出现的峰值时间在17:00(北京时,下同)前后,非线性MCS地面大风的峰值时间在19:00左右;线性MCS造成的强对流大风主要出现在平原地区。(2)非线性MCS和孤立对流风暴是造成湖北省地面大风的主导系统,其中,非线性MCS造成的地面大风站次数占强对流大风站次总数的41.9%,而39.3%的地面强对流大风站次是由孤立对流风暴造成的。(3)虽然大于17 m/s的地面入流大风占所有强对流大风的比例很小,但存在地面入流大风的强对流系统的影响范围、持续时间均远大于同一类型对流系统的平均值。基于一次长生命史线性MCS(飑线)造成强对流大风事件的分析表明:雷暴系统前侧的地面入流大风是由对流强烈发展造成,这支暖湿入流又进一步增强了对流风暴的发展,同时地面入流大风的形成进一步加强了垂直风切变,因而强的地面入流更有利于对流系统的组织化发展。(4)虽然暖季强对流系统的平均引导气流均以西南风为主,但线性MCS主要自西向东移动、非线性MCS以自西南向东北移动为主、孤立对流风暴的移动方向则更具多样性,也更易出现后向传播现象。孤立对流风暴相对组织化的强对流系统而言,往往发生在更不稳定或更干的层结大气中,且环境垂直风切变更弱、风速更小。     

基于地基微波辐射计对武汉夏季暴雨过程的观测分析

利用地基微波辐射计获取的高时空分辨率资料,结合卫星云图资料,对2012年7月12—13日武汉站发生的暴雨过程中各气象要素与降水的关系进行了分析。结果表明:(1)相对湿度、液态水含量、不稳定能量的值和其大值区所在的垂直高度在降水期均明显大于非降水期,说明这些要素变化特征与降水有较好的对应关系,应用地基微波辐射计资料要素分析降水过程具有很高的可靠性。(2)以小时雨量10 mm将降水分界为弱降水和强降水时段。云底高度在强降水时段才为零;温度的垂直分布在降水时段存在逆温,且强降水比弱降水时段逆温层更高;水汽密度在有降水发生时,底层的大值区有所抬升,并在强降水时段对流层低层出现26 g/m3的大值中心。可以通过地基微波辐射计对降水做进一步的量级划分,有助于明确雨团性质和降水效率。     

Effect of Different Microphysical Parameterizations on the Simulations of a South China Heavy Rainfall

A heavy rainfall event in south China was simulated by the Weather Research and Forecasting (WRF) model with three microphysics schemes, including the Morrison scheme, Thompson scheme, and Milbrandt and Yau scheme (MY), which aim to evaluate the capability to reproduce the precipitation and radar echo reflectivity features, and to evaluate evaluate their differences in microphysics and the associated thermodynamical and dynamical feedback. Results show that all simulations reproduce the main features crucial for rainfall formation. Compared with the observation, the MY scheme performed better than the other two schemes in terms of intensity and spatial distribution of rainfall. Due to abundant water vapor, the accretion of cloud droplets by raindrops was the dominant process in the growth of raindrops while the contribution of melting was a secondary effect. Riming processes, in which frozen hydrometeors collect cloud droplets mainly, contributed more to the growth of frozen hydrometeors than the Bergeron process. Extremely abundant snow and ice were produced in the Thompson and MY schemes respectively by a deposition process. The MY scheme has the highest condensation and evaporation, but the lowest deposition. As a result, in the MY scheme, the enhanced vertical gradient of condensation heating and evaporation cooling at low levels produces strong positive and weak negative potential vorticity in Guangdong, and may favor the formation of the enhanced rainfall center over there.