一次大暴雨过程中低空急流演变与强降水的关系

利用营口新一代天气雷达提供的每6分钟一次的风廓线资料,详细分析了2006年6月29日辽宁省西部大暴雨过程中强降雨时段的低空风场结构。得出:此次强降水天气的发生与低空急流的迅速加强和向下扩展相对应,短时大暴雨发生前低空西南急流提前2小时左右开始有动量快速下传,当20m.s-1的急流中心下传到≤1km超低空,1.2～2.1km低空出现24m.s-1东南急流,有利于产生短时大暴雨;说明低空脉动及向地面扩展程度与短时强降水之间关系密切。低空急流到达测站上空不一定立即产生强降水,有时会滞后1～2个小时,强降水或强烈天气的发生都存在着一定的动量下传,引起低空扰动加强,同时低空急流的强度和伸展高度,以及动量下传的能量大小,都直接制约着强降水的强弱。低空急流指数增大的程度和降水量的强度呈正比关系,低空急流指数不仅可以说明低空急流的脉动以及向地面扩展程度与中小尺度的强降水存在密切的关系,同时对强降水的出现以及雨强的大小有一定的预示作用。     

广州两次暴雨期间风廓线雷达观测的低空风场特征

利用风廓线雷达高时空分辨率资料,对2012年4月在广州出现两次暴雨期间低空流场的主要特征进行了分析。结果表明:(1)在暴雨发生前,动量由高空迅速下传,且不断增强,使得强风速不断下传,导致低空急流的建立及增强,从而使得上下层垂直风切变增大,正涡度环流加强,为暴雨的产生提供了很好的动力条件,当伴随有西南暖湿气流输送的水汽条件时,触发了暴雨的产生;(2)低空急流指数I值的脉动与强降水的发生有密切关系,在每次强降水发生前1~2 h I值都会迅速增大,强降水发生后I值迅速减小;(3)低层风场垂直切变增强以及出现极值的时间与急流下传及出现极值的时间具有较好的时间、空间对应关系,说明正是由于低空急流的下传、增强,导致了风场垂直切变的增强,且局部垂直风切变要比平均垂直风切变大得多。     

风廓线雷达资料在冀中一次强降水天气预报中的应用

通过运用常规气象站、自动站、风廓线雷达资料和NCEP(1°×1°)再分析资料对2015年7月30日出现在京津之间的一次短时强降水天气进行综合诊断,特别是深入分析了降水开始前大气的风场特征。结果表明:(1)低空急流在强降水开始前2 h左右出现,其不仅为短时强降水的爆发提供充足水汽,同时也是700 h Pa以下对流不稳定层结的建立者和不稳定能量释放的触发者;(2)强降水发生前约90 min在1 000 m高度以上出现上升气流,此后其所在最低高度下降,厚度增加,30 min后上升气流达到最强盛;随着降水的临近,上升气流开始减弱,降水开始后,下沉气流迅速占据绝对主导地位;(3)强降水发生前70 min边界层有冷平流形成,西南暖湿气流在其上爬升,使得水汽和能量积聚,中层冷空气开始楔入并发展强盛,表明冷暖空气强烈交绥,同时能量释放;(4)低空急流指数的脉动虽与强降水的发生有密切关系,但并不是高指数就一定会出现强降水,雨强的变化除了与低空急流有关,还与水汽、动力以及热力等多种因素相关,是一种综合条件共同作用的结果;(5)强降水形成所需的水汽、动力、热力等条件均在降水出现前积累加强,这种强烈的信号一般提前60~120 min达到极致,为强降水的临近预报提供了科学依据。     

利用风廓线雷达资料分析低空急流的脉动与暴雨关系

将1998年5～7月华南暴雨和南海季风科学试验期间香港天文台提供的风廓线雷达资料和香港的每小时天气现象及雨量进行了详细的对照发现，风廓线资料可以揭示出西南季风中和行星边界层中与暴雨相联系的中尺度现象，2km高度以上的低空急流中心早于2km高度以下超低空急流中心1～2小时出现，强降水的出现和超低层急流风速中心的出现相对应的。设计了一个表征低空急流强度和高度的指数I，它可以清楚地表示出降水强度与低空急流之间存在密切的关系。分析表明在指数I迅速加强后1—2小时内将出现强降水，因此风廓线对强降水的出现有一定的预示性。     

利用风廓线雷达对广东前汛期短时强降水类暴雨过程低空风场特征的研究

为了更加深入地了解暴雨中尺度系统,利用风廓线雷达资料,对2012—2014年发生在广东前汛期的短时强降水的暴雨过程临近时次的低空急流强度、低空急流高度、低空急流指数以及各层垂直风切变等物理量进行了分析研究。研究结果表明:（1）在广东前汛期,86%的暴雨过程都会有短时强降水的出现; （2）2 km高度以下最大风速呈正态分布特征,主要集中在10~21 m/s之间,60%以上的强降水发生前3小时低空急流便已经存在,且随着强降水的临近,低空急流的比例逐渐增大,超过80%的过程强降水出现时有低空急流相配合; （3）暴雨发生前低空急流强度基本维持,最低高度逐渐降低。强降水出现时次,低空急流表现出逐渐加强的特征,最低高度也明显下降,从而导致低空急流指数I增大; （4）地面到不同等压面的垂直风切变随着高度的增加而逐渐减小,其中强降水发生时地面到925 hPa垂直风切变相较于暴雨发生前有所增大,而地面到850 hPa及700 hPa垂直风切变在强降水发生时则表现出下降的特征; （5）选取暴雨发生前各类物理量的中值作为暴雨发生的阈值,则低空急流强度在13.5 m/s左右,最低高度为1 km左右,低空急流指数I为6×10-3 s-1左右,地面到925 hPa、850 hPa以及700 hPa之间的垂直风切变分别在7.3×10-3 s-1、6×10-3 s-1以及4×10-3 s-1左右。      

雷暴天气的多普勒雷达VWP资料特征分析

通过对西峰冰雹和强降水的2次强雷暴典型个例的分析,揭示了冰雹和强降水的多普勒雷达VWP资料的前兆特征.结果表明:强对流天气一般在干区(无云区,VWP图中表现为"ND")基本消失后发生,2次强对流天气过程的环境低层风切变明显,但冰雹的产生一般出现在风向随高度逆转有冷平流的环境中,而强降水出现在风向随高度顺转暖平流的环境中,并且这种风场的垂直变化特征维持时间长.强对流冰雹暴云西北气流从高层向下扩展到2.7 km,强降水西南水汽输送达到5.5 km高度以上,并且伴有低空急流存在.对2006年西峰发生的强对流雷暴天气进行分析,基本都存在风场的这种垂直分布特征,这一特征对短时临近预报有较好的指示意义.     

一次全区暴雨中的风廓线雷达特征

利用唐山风廓线雷达提供的风场资料、自动站的1h降水和多普勒天气雷达资料,详细分析了2008年7月15日唐山暴雨天气过程。结果表明：此次暴雨的发生与高低空急流的加强和向下扩展相对应;强降雨发生前西南急流迅速向下传,引发低空东南急流的加强,低空急流的强度与强降水有较好的对应关系,特别是300m超低空急流;低空急流指数增大的程度和降水量的强度存在正相关关系,低空急流指数不仅可以说明低空急流的脉动,而且向地面扩展程度与中小尺度的强降水存在密切的关系,同时对强降水的出现以及雨强的大小有一定的预示作用;低空急流的加强、减弱与雷达回波强度的强、弱有较好的对应关系。     

“16·7”石家庄特大暴雨多源观测信息特征分析

利用风廓线雷达、地基GPS水汽、微波辐射计、多普勒天气雷达、卫星云图、闪电定位仪、地面加密自动站等多源观测资料,对“16〖DK〗·7”石家庄特大暴雨的演变特征进行分析,结果表明：①GPS水汽总量和微波辐射计水汽总量的高值阶段对应强降水阶段,水汽总量与降水强度成正相关。降水开始前水汽总量明显上升,突升到高值时间比降水开始时间提前5 h,水汽总量突增对降水开始时间有提示作用。②低层偏东风的厚度和强度与强降水呈正相关,低层风向转西北风预示强降水结束。低空急流出现时间比降水开始时间提前5 h,低空急流消散时间比降水结束时间偏早3 h,超过20 m〖DK〗·s-1的东风急流对强降水有一定指示作用。强降雨对应低空急流最低高度的下降和低层最大风速的增加,也就是对应低空急流指数和0～3 km垂直风切变的峰值区。③此过程以稳定性降水为主,仅在19日伴有弱闪电和雷暴出现。雷达回波和卫星云图表现为大范围层状云和积状云混合降水回波,回波质心低,列车效应明显,属于热带降水类型。〖JP2〗云顶亮温最低值-55 ℃,雷达反射率因子、垂直累积液态水含量和回波顶高最大值分别为55 dBz、15 kg〖DK〗·m-2和11 km,与降水量有明显相关;低层径向速度场对应明显的速度大值区或速度模糊。〖JP〗     

短时强降水与低空急流的关系及临近预警

利用风廓线雷达资料、探空和自动站逐小时降水资料,对2009—2014年南沙区42次有低空急流相伴出现的短时强降水环流配置及垂直结构中尺度特征进行分析,建立3种短时强降水模型,探讨了3类短时强降水与低空急流上中小尺度系统的关系以及降水强度与低空急流指数的关系。结果表明:急流轴上中小尺度系统的时间尺度在0.5~4 h,其对强降水出现有极强的预示作用,其中低空急流中尺度风速脉动出现比强降水提前0.5~6 h,急流轴下传出现比强降水提前3~6 h。急流指数增幅与雨强存在正比关系,强降水发生前1~2 h内低空急流指数增幅大小,也是短时强降水临近预警的一个重要指标。     

非常规资料在天津沿海一次灾害暴雨 过程中的应用

利用风廓线雷达、微波辐射计、FY卫星亮温(TBB)及多普勒天气雷达探测等非常规资料,对2012年7月25日发生在天津沿海的一次特大暴雨过程进行分析和研究。结果表明:1)中尺度对流系统是造成暴雨的主要影响系统,地面中尺度辐合导致雷达回波列车效应从而产生区域性特大暴雨,强降水过程中50～55 dBZ强回波超过0℃层到达6.5 km高度,表现出高质心结构,雷达回波多仰角出现逆风区,持续时间近3 h,气旋式辐合增强,使对流有很强的组织性;2)暴雨过程伴随多个中尺度对流云团的强烈发展,成熟的对流云团冷中心温度达-63℃,云团后部温度等值线梯度大,对流旺盛,是引发强降水的关键;3)云液态水含量跃增与地面降水增强有直接关系,高液态水含量集中在0.8～1.6 km高度,强降水前湿层深厚,降水发生后湿层厚度迅速减小;4)风廓线雷达有能力捕捉到对暴雨预报有指示意义的信号,暴雨开始前约1～2 h边界层急流和低空急流建立,且低空急流在强降水发生前达到最强,暴雨开始前约1 h有中层弱冷空气侵入,暴雨开始前10～20 min急流可触发边界层扰动和低空扰动。     

多普勒雷达风场反演技术在西南涡暴雨过程中的应用

利用多普勒天气雷达四维变分同化方法反演了2010和2013年重庆市两次西南涡内的局地强降水不同高度水平风场,分析了易发生局地强降水区域的局地环流特征。结果表明:风场反演能较准确地给出低空急流、低层辐合和局地气旋性涡旋的位置及演变情况,辐合线演变及低空急流的强度和移向对强降水有指示意义;局地气旋性涡旋越深厚,局地强降水的强度和范围越大;不同高度的气旋性涡旋耦合,可能有利于急流的加强和水汽输送。     

一次大暴雨过程低空急流脉动与强降水关系分析

应用香港天文台提供的时空分辨率都非常高的风廓线雷达资料对深圳2005年8月19—20日大暴雨过程强降雨时段进行了详细分析。结果表明，风廓线雷达资料每小时风场揭示每次强降水的发生都对应一次西南急流的迅速加强和向下扩展。低空急流指数I可以说明低空急流的脉动向地面扩展程度与中小尺度降水的密切关系，对强降水的出现及雨强大小有一定的预示性。     

边界层风廓线雷达资料在北京夏季强降水天气分析中的应用

利用北京城区及周围3个站的Airda 3000边界层风廓线雷达提供的风廓线资料,详细分析了北京2005年8月3日的一次强降水天气过程.分析表明,降水前十几小时出现双层低空急流,急流层内结构复杂,呈现多中心结构.风廓线观测揭示,南高空槽和弱冷空气共同诱发产生的切变线低涡是产生此次暴雨天气的主要中尺度系统,暴雨系统有很复杂的垂直结构.强降水开始前数小时(夜间)城区地面风场辐合,在临近降水和降水开始时辐合(或切变)层向上发展,这一过程有利于降水的发展.     

云南冬季一次强降水天气过程的模拟与分析

利用MM5中尺度非静力模式对2003年1月5~6日发生在云南省的强降水天气过程进行了数值模拟分析。结果表明:(1)偏南低空急流是造成冬季暴雨的主要影响系统,低空急流上的扰动导致一个相对大的风速核从急流主体分裂东移,风速显著加大,风向呈气旋性弯曲,引起低层涡度增加,产生强的辐合上升运动。(2)低空急流的形成和移动与中层南支槽的关系较为密切,南支槽前的辐散为低空急流的形成提供了启动机制。(3)强降水天气出现在冷暖空气交汇的区域,锋生强迫作为暖湿气流上升的强迫机制之一,对强降水的形成起着不可忽视的作用。(4)水汽条件的分析表明,暴雨区的水汽主要由低层水汽辐合来提供。     

一次西南涡特大暴雨过程中MCS的演变特征

采用常规观测、地面自动观测、风廓线雷达及多普勒雷达资料,结合NCEP/NCAR 1°×1°再分析资料对2013年6月30日川渝特大暴雨过程中MCS的演变特征进行了分析,结果表明:(1)强降水及MCS均呈现增强—减弱—再次增强的演变特征,在MCS的增强阶段有中气旋和强降水超级单体的活动。(2)MCS生成并维持于西南涡前部次级环流的上升支内,西南涡缓慢东移并持续增强,为MCS的长时间维持提供了有利的背景动力条件。(3)MCS的波动性演变特征与西南涡的持续增强特征并不一致,其波动性演变与中低层西南风或南风急流的变化、低空及地面暖湿入流的变化有关。中低层西南风或南风急流的增强、低空及地面暖湿入流的增强均有利于MCS的增强。     

珠江三角洲“9·7”极端暴雨精细观测特征及成因

2023年9月7—8日珠江三角洲出现极端特大暴雨(简称“9·7”极端暴雨)。应用多源资料分析该过程的精细化观测特征及成因,结果表明:“9·7”极端暴雨由高层辐散、中层弱引导气流、低层西南季风和台风海葵(2311)残涡共同造成,水平尺度约为100 km的带状中尺度对流复合体长时间维持,列车效应和暖云降水特征显著,雷达回波质心低,最强降水阶段不低于45 dBZ的强回波质心位于4 km高度以下,不低于30 dBZ的强回波在深圳持续时间长达21 h。该天气过程以中小雨滴为主且数浓度较大,当降水强度大于20 mm·h^-1时,雨滴粒径增大但数浓度明显降低。“9·7”极端暴雨持续时间、强度和落区与边界层低空急流脉动、急流核区位置对应很好,强降水出现在低空急流指数迅速加强后的1～2 h内,低空急流和低空急流指数变化对强降水具有重要指示意义。台风海葵(2311)残涡在珠江三角洲的长时间滞留是此次极端暴雨的天气尺度原因,深厚的边界层低空急流提供了良好的动力和水汽条件,对流风暴的持续生成和维持是此次极端暴雨的直接原因。     

2014年一次渝东北大暴雨天气成因诊断分析

采用常规观测资料、NCEP 1°×1°再分析资料及自动站、SWAN、风廓线等资料对2014年8月31日至9月1日渝东北地区出现的一次大暴雨天气进行诊断分析,结果表明：①持续性的强降水产生于有利的环流形势下。华南地区副热带高压稳定维持,副高北侧高空低槽缓慢东移,与低空切变线形成了持续性的大尺度强迫作用,使得强降水长时间维持。②强西南暖湿气流与偏东冷流在渝东北地区交汇,锋生作用显著,暴雨期间锋区呈准静止状态,锋区对流层中低层显著的θse差动平流有利于锋区对流性不稳定增强。③风廓线雷达显示暴雨期间西南低空急流显著增强,1～3 km高度低空急流维持超过8 h,最大风速超过18 m〖DK〗·s-1,并存在显著的高空辐散、低空辐合。④地形对降水的增幅作用显著。TREC风场显示大巴山南麓维持西南气流,风向与山脉走向近乎垂直,地形的强迫抬升作用加大了山前降水,形成了与山脉走向基本一致的大暴雨区。     

夏季风廓线雷达在雷州半岛强对流天气过程的应用

利用风廓线雷达产品、常规气象资料对雷州半岛夏季2次强对流天气个例进行了分析。分析表明,雷雨云团移动到观测点前,低空急流向下不断扩展并增强,产生雷雨大风。暴雨发生发展前后,并不一定有低空急流的配合,风廓线产品风场信息显示出强降水发生前有明显的冷暖平流,上冷下暖的大气层结的建立为降水提供了不稳定条件,有利于强降水的发生发展。     

伊犁地区一次罕见特大暴雨中尺度系统的数值模拟

利用自动气象站观测资料、FY-2G卫星TBB资料和NCEP/NCAR再分析资料,针对2016年6月16—17日伊犁地区的一次罕见强降水过程,在天气形势和中尺度系统分析基础上,借助WRF模式高分辨率模拟资料对强降水的形成过程进行细致分析。结果表明:中亚低槽、高空偏西急流、低空切变线和辐合线是此次强降水过程的主要天气系统。多个中尺度云团受伊犁北部天山地形抬升作用,长时间维持在沿天山地区,并持续产生强降水。模拟结果显示,不断移至北部沿天山地区的中尺度对流单体是造成此次伊犁地区强降水的直接中尺度系统,其发生发展与低空急流、低层风场辐合和地形有密切关系。低空急流增强引起动力辐合增强,触发不稳定能量释放,加之地形抬升,使得垂直运动维持并快速发展,并在有利的水汽条件配合下引发低层辐合线附近对流系统加强,导致伊犁北部沿天山地区出现强降水。     

桂西一次对流性特大暴雨过程分析

利用NCEP1×1°再分析资料、常规观测资料、自动气象站资料和雷达产品,结合地形因素分析了2012年5月21-22日广西西部出现的对流性特大暴雨天气过程,结果表明:(1)特大暴雨具有明显的中尺度对流性性质,降水强度大、时效性短,降雨主要集中出现在后半夜(00-06h).(2)强降水出现在低空急流风速核附近区域以及地面锋面暖区一侧约200公里处.(3)45dBZ以上的强回波在列车效应下产生了高效的降水.逆风区上空存在着中低层辐合、高层辐散的垂直结构,有利于对流的发展.(4)低空急流的存在和持续,为暴雨区输送了充足的水汽,导致降水回波在暴雨区上空维持少动.(5)强降水主要出现在岑王老山的迎风坡上,具有典型的地形影响特征.