对北京地区一次局地灾害性暴雨的数值模拟分析

利用美国国家大气研究中心（ＮＣＡＲ）和美国宾州大学（ＰＳＵ）联合研制的中尺度非静力模式ＭＭ５（Ｖ．２），有用三重网格双向嵌套技术，对北京延庆地区的一次暴雨过程进行了数值模拟，并探讨利用中尺度非静力模式ＭＭ５对重点城市进行短期天气预报的方法。结果表明：ＭＭ５模式能够预报出实际发生的β中尺度降水，在有利的大尺度环境下，暴雨的局地分布特征受中尺度条件制征。在适当的地形，水汽和能量条件下，由地形扰动而形成     

2016年江淮地区梅汛期首场持续性暴雨的持续原因初探

利用NCEP/NCAR的再分析资料和逐6 h降水实况观测资料,对2016年6月30日—7月6日江淮地区首场持续性暴雨的持续原因进行了初步分析。结果表明,此次持续性暴雨的主雨带位于西太平洋副热带高压(简称西太副高,下同)的西北侧、中低层江淮切变线的南侧,高空急流入口区的右侧,低空急流轴的左前侧;高空强辐散与低空强辐合长时间维持为暴雨的持续提供了有利的动力条件,西风槽前和西太副高外围两个水汽通道为此次暴雨过程提供了充分的水汽,其周期性辐合为暴雨的持续提供了有利的水汽条件;江淮流域上空大气上干冷、下暖湿状态的重复形成,为暴雨的持续提供了足够的能量;江淮切变线附近中尺度低涡的新生、发展和维持为暴雨的持续提供了持续的辐合抬升条件;锋生的周期性增强对降水强度的预报具有一定指示意义。      

中国区域气候模式对1991年江淮流域特大暴雨过程的模拟

文章引进了美国NCAR的区域气候模式,并对该模式进行了改造和改进,建立了能适合中国区域性气候特征,模拟中国区域性气候的模式。在此基础上运用该模式对1991年夏季长江流域强降水过程进行了模拟计算,结果表明,该模式具有模拟长江流域强降水过程的能力。     

淮河流域暴雨过程的数值模拟和诊断分析

利用中尺度数值模式WRF输出结果，对2003年7月4-6日淮河流域出现的暴雨过程进行了诊断分析。结果表明，WRF模式对这次暴雨过程的雨带位置和走向均有较好的模拟，但暴雨中心位置偏移。这次暴雨过程中尺度天气系统的发生、发展、加强及衰减均在模拟结果中有所显现。     

梅雨锋暴雨数值模拟中地形的作用

通过WRF模式对2003年7月9日至10日梅雨锋暴雨天气过程在有、无地形情况下数值模拟的结果的分析,探讨了地形对梅雨锋暴雨的影响。研究表明:在有地形的模拟中,模拟的结果较好地再现了梅雨锋降水过程、主要影响系统和梅雨锋的结构;而无地形的模拟中,模拟的雨带偏南,强降水范围偏大,降水系统偏南。地形对梅雨锋暴雨的作用是由于地形减弱了北方冷空气的强度。     

WRF模式对舟曲“0808”特大泥石流暴雨的数值模拟分析

利用NCEP 每6h 1次的1°×1°格点资料和中尺度模式WRF（V3.2）,对2010年舟曲“0808”特大泥石流暴雨天气进行了数值模拟,运用模式输出资料对此次天气过程发生发展的机制进行了诊断分析。结果表明：舟曲强暴雨发生在高原短波槽、低涡切变线和副热带高压等共同作用的有利天气形势下,三重嵌套的WRF模式对此次暴雨具有良好的模拟能力。低层强辐合,中层无辐散和高层强辐散的配置,以及强烈的上升运动是此次暴雨发生的主要动力条件。从低层向上延伸的等θse线高能舌和水平风的垂直切变为暴雨的发生输送了大量的不稳定能量。中低层水汽的辐合上升为暴雨的发生创造了有利的水汽条件。     

91年夏一次梅雨锋暴雨过程数值模拟结果有关结构的诊断研究

本文利用ＭＭ４模式对９１年６月３０日－７月２日暴雨天气过程进行了数值模拟，并对模拟结果进行了诊断分析着重研究了高低空急流对强降水的影响。发现当降水区位于高空急流入口区的南侧和代空急流出口区的北侧时，极晚拉生强对流面出现暴雨，而这种相对位置的配置则与高空急流分裂为南北两支有关。     

江淮流域一次特大暴雨的数值模拟以及动力分析

以周晓平研制的有限区域细网格数值模式为基础，编制成一个套网格模式，并对１９９１年７月２￣３日发生在江淮流域的特大暴雨过程，进行了数值模拟和动力分析。结果表明：低空急流加强，输送了大量暖湿空气并激发强烈的上升运动是造成该区暴雨的主要原因；在该过程中，热成风平衡遭到破坏，其非热成风平衡部分伴随相应的二级环流，也有利于垂直运动的产生。     

2018年7月5日江淮暴雨发生发展机制的模拟及诊断北大核心

利用WRF中尺度模式对2018年7月5日江淮地区一次局地暴雨过程进行模拟,拟通过真实模拟降水过程降水落区、强度及大值中心等,深入分析此次暴雨及其中尺度系统的发生、发展机制。结果表明:高低空急流耦合、低层辐合高层辐散加之整层正涡管产生探至对流层顶的强烈上升运动为强降水及落区飑线系统的发生发展提供有利的动力条件;显著湿区、西南水汽输送与汇聚提供了充沛的水汽条件;假相当位温等温线在暴雨落区的密集分布提供了热力条件。湿位涡分析中,淮河流域的湿位涡正压部分(MPV1)低层负值、中层正值的形势使低层不稳定能量持续积蓄。湿位涡分析展现了本次江淮暴雨的特殊性:一是不稳定能量积蓄位置较低,二是对流系统发展区的东西两侧均处于相反值区域,在不稳定能量受到两侧稳定能量夹击时,系统发展剧烈,但趋于稳定的时间变快,使系统留存时间缩短;同时由于这样的牵制,系统移动较为缓慢,导致降水中心停留在苏皖一带,解释了本次江淮暴雨来势迅猛、降水集中的原因。     

一次江淮气旋大暴雨的诊断分析和数值模拟

利用ERA Interim Daily的0.5°×0.5°资料对2011年6月9—10日的一次江淮气旋大暴雨天气过程进行天气学分析。结果表明:江淮气旋和低空急流是本次大暴雨过程的主要影响系统;高空200 hPa西风急流右侧的上升支和锋面的抬升作用提供了动力条件;低空西南急流提供了水汽条件,此次过程对流条件较好,具有较大的对流有效位能(Convective Available Potential Energy, CAPE);大气的对流不稳定性远大于斜压性,强降水发生在湿位涡正负值过渡的等值线密集带附近。过程最强降水时段由一次长生命史的中尺度飑线过程导致,利用WRF v3.9可以进行较好地模拟。研究飑线的环境条件和结构特征发现,环境大气具有较大的CAPE值和较小的对流抑制能(Convective Inhibition Energy,CIN),有利于对流的触发;较强的0~3 km垂直风切变,有利于飑线的维持;尽管冷池较浅薄,但冷池出流的抬升作用有利于对流的触发和飑线的维持。     

江淮梅雨期不同类型暴雨过程锋生特征分析

利用ERA5再分析资料和江苏省自动站降水量资料,根据运动学锋生原理,分析了2020年江淮梅雨期锋生特征和两类不同性质暴雨锋生的差异,揭示了不同层次锋生与降水的对应关系。研究结果表明：1)2020年梅雨期锋生特征显著,强降水与中低层锋生有较好对应关系,其中形变项占主要贡献,散度项次之,倾斜项最弱。强降水时段总锋生、散度和形变锋生作用叠加。2）江苏地区自北向南锋生特征有差异,强度逐渐减弱,锋生发展高度逐渐降低。不同类型降水锋生特征不同,对流性降水锋生范围偏大、发展层次高、锋生中心偏强,总锋生和各分解项叠加作用显著,稳定性降水锋生特征反之。3）典型过程对流降水“6.28”和稳定性降水“7.11”对比表明：锋区位置相近,锋生作用均出现在江淮切变线附近,锋区、切变线和θse密集带三者对应较好。降水落区有差异,对流性降水过程中,由于干冷空气的显著南压,使得主要降水发生在锋面南侧暖区,与多个次锋生中心相对应;稳定性降水过程中冷暖空气势力相当,降水主要集中在主锋区附近,触发机制和降水性质不同导致降水分布差异。4）两次过程垂直锋区由低到高均有向北倾斜的特征,“6.28”过程锋区南侧有显著暖湿气流输送,锋...     

一次梅雨锋暴雨发生发展机制的诊断与模拟

采用NCEP/NCAR再分析资料、FY2E卫星资料和加密自动站资料,结合中尺度WRF模式对2013年苏皖地区的一次梅雨锋暴雨过程进行诊断与模拟。观测资料分析表明:在有利的环流背景和热动力条件下,此次暴雨发生在梅雨锋前暖区,雨带呈现"先带状后串波状"的分布特征,并随锋面南移。前期降水由地面中尺度辐合线触发,受两个相继发展的中α尺度的线状对流系统直接影响;后期降水受地面暖式切变线触发,有多个中β尺度对流系统沿切变线串状排列,并不断东移发展。模拟结果分析表明:降水过程中,大尺度非地转强迫作用也是强对流的触发机制之一。地面辐合线产生条带状的低层辐合区,从而产生条带状连续分布的上升运动,形成线状对流系统及带状降水。此外地面辐合线能够在暴雨区形成南北两个中尺度垂直次级环流,这是降水的增强机制。暖式切变线上的局部扰动在低层局部地区产生强辐合,由此沿切变线形成强上升弱下沉间隔分布的现象,局部强上升区使得对流系统于该处得到发展,并形成分散的强降水区。     

梅汛期区域性暴雨的多尺度分析及临近预警

利用常规观测数据、NECP1°×1°逐6 h再分析资料、FY2E卫星黑体亮度温度TBB资料以及南京、常州多普勒天气雷达产品,对2012年江苏出梅之前的最后一场区域性暴雨过程进行多尺度分析。在此基础上,探索该类暴雨的临近预警线索,结果表明:(1)此次过程的雨带呈准纬向分布,属于典型的梅汛期静止锋降水。过程中主要有两次降水集中时段,两个阶段的降水性质存在差异,但都具备较高的降水效率。(2)中高纬大范围稳定的阻塞形势,为此次持续性暴雨过程的产生提供了有利的大尺度环流背景。而在此过程中,两段降水集中期的形成与地面触发系统的出现和维持有着较为密切的联系。(3)此次过程中两段降水集中期内的物理量特征以及TBB的演变情况和其对应的降水特征存在异同。(4)雷达特征分析表明,此次过程具有较高的降水效率和较长的持续时间。实际业务工作中可以通过判断回波的质心高度和边界层风速有无跃增来估计降水效率的潜势。当推断较高的降水效率潜势将持续较长时间时,应及时发布暴雨警报。     

2009年6月皖南梅雨暴雨诊断分析和水汽后向轨迹模拟

利用常规天气图实况资料和NCEP每6 h 1次、2.5°×2.5°再分析资料及NOAA的GBL资料,对2009年6月28—30日安徽南部一次暴雨过程进行物理量诊断分析,同时使用HYSPLIT后向轨迹模式对水汽来源进行模拟。结果表明：高空辐散和低空辐合同时存在而导致的上升运动是此次暴雨的动力条件;来自孟加拉湾和南海充足的水汽来源是暴雨产生的前提条件;同时低空辐合产生切变诱发的不稳定能量释放,促使了大暴雨过程的产生。     

Q矢量和湿位涡在梅雨期区域性暴雨中的诊断分析

利用常规地面观测资料、区域自动站降水资料和NCEP再分析资料,根据Q矢量与湿位涡理论对2010年6月19-21日长江中下游暴雨过程进行诊断分析。结果表明：此次暴雨是由低层切变缓慢东移南压而造成;Q矢量绝对值大值区和Q矢量锋生函数大值区与强降水带相对应,值的变化也能反映出降水的增强与减弱,但Q矢量锋生函数中心与降水中心对应有时并不一致;Q矢量散度变化与雨带中心的加强减弱对应较好;强降水带处于正负值交界的等值线密集区,且其梯度的增大对应降水增强,梯度减小对应降水减弱。     

江淮梅雨与梅雨期西北太平洋热带气旋的关系

基于梅雨综合指数,本文对1955—2010年江淮梅雨与梅雨期西北太平洋TC的变化关系及成因进行统计分析研究。结果表明:梅雨强弱与梅雨期TC频数存在显著的负相关,达到-0.41。同时,挑选出强梅雨年和弱梅雨年,发现强、弱梅雨异常年的TC特征差异显著,表现在:强梅雨年TC生成较少,以西、西北行为主,主要影响我国南部地区;弱梅雨年TC生成偏多,以转向路径为主,影响我国东南沿海众多省份。此外,两者通过大气环流场相互影响,梅雨期季风槽的位置与强度影响TC生成频数与源地,TC的活动又反作用于梅雨期的环流形式与水汽输送。     

淮河流域大别山地形对梅雨期暴雨低涡影响的模拟研究

基于淮河流域梅雨期低涡暴雨落区及低涡移动路径的统计特征,设计WRF数值模拟方案,研究大别山脉对浅薄低涡及其暴雨的地形强迫机制。结果表明:1)在三组数值试验中,无山脉时低涡东移速度较快,北绕山脉路径较慢,翻越山脉的移速居中;无大别山地形时,低涡路径明显偏南,显示低涡具有沿低地移动的特征;大别山地形倒置时,大尺度山体的出现迫使低涡北绕,路径更偏北。2)低涡反气旋式北绕,抵消和减弱了低涡强度;无山脉时,低涡强度由自身系统维持,强于北绕低涡;翻越山脊的低涡经历位涡守恒过程,山后强度几乎成倍增强。3)山脉梯度大,其强迫抬升作用大于低涡系统性抬升,两者叠加造成垂直上升速度增强近1倍。4)山后总涡度增强主要表现为低层涡度平流项、扭转项和散度项的明显增强,其增量可达1倍,但中层因子的影响不显著。5)强降水雨带发生在低涡偏东气流和偏南急流的汇合处,表明淮河流域暴雨低涡北部为强降水预警区。6)山脉通过对低涡东移路径的强迫,进一步影响暴雨强降水带的南北偏移。     

2013年6月23日江淮地区梅雨锋暴雨的发展和维持机制

利用WRF模式对2013年6月23日江淮地区的梅雨锋暴雨过程进行了数值模拟,并利用模式输出的细网格资料进行诊断分析。结果表明：地面梅雨锋、高低空急流耦合、低层辐合高层辐散以及中层短波槽的配置有利于暴雨的发生发展;暴雨主要由两个中尺度对流系统的发展、维持、合并造成;低层辐合、高层辐散为暴雨提供了动力条件;高温高湿环境为暴雨提供水汽及热力条件。水汽及凝结潜热的诊断分析表明,高空槽的抽吸作用与潜热反馈的配合表现为两个方面,一是向中层输送水汽,使最大凝结发生在中层,加强低层的正涡度中心,二是向高层输送源源不断的热量,避免凝结潜热在中层堆积,有利于不稳定形势和上升运动的维持,从而影响中尺度对流系统的移动和发展。     

“碧利斯”暴雨增幅高分辨率数值模拟及诊断分析

利用中尺度非静力数值模式ARPS (Advanced Regional Prediction System),对2006年第4号强热带风暴“碧利斯”的登陆过程,尤其是登陆后的暴雨增幅过程开展了高分辨率数值模拟,并利用观测资料对模拟结果进行了验证,进一步基于该高分辨率模拟资料对该暴雨增幅过程开展了诊断分析.结果表明,ARPS模式较好地模拟再现了“碧利斯”的登陆过程以及登陆后在广东、江西、湖南三省交界处引发的暴雨增幅过程;散度垂直通量和湿位涡的大值区与暴雨增幅地区均有良好的对应关系,对强降水落区有较好指示意义,其中散度垂直通量的对应关系更好.湿位涡不仅很好地反映了与暴雨增幅相关的湿位涡分布,同时也很好地反映了“碧利斯”环流本身所对应的湿位涡分布特征.