暴雨与非暴雨过程涡散场能量收支特征

选取云南暴雨和非暴雨两类天气过程，分别应用人选上支方程计算了暴雨区面积－时间平均参量收以各项量值，给出了对流层整层和上（２００－４００ｈＰａ）中（４００－６００ｈＰａ）下（６００－８００ｈＰａ）各层涡散场动能源汇特征，同时还指出了两类天气在动能制造、能量转换等方面存在的较差异，尤其是两类天气的大多数能量收支磺符号相反     

1998年广东省三次暴雨过程的湿有效能量分析

湿有效能量对暴雨等灾害性天气的形成、发展和维持等具有重要作用。该文利用改进的计算湿有效能量表达式, 计算了1998年5月14—15日、5月23—24日和6月8—9日广东省三次暴雨的湿有效能量, 分析了暴雨区湿有效能量的时间演变特征、空间演变特征、水平积聚以及与暴雨的关系。结果表明:暴雨过程前后湿有效能量有显著差异, 暴雨开始时湿有效能量高, 暴雨过后湿有效能量低, 前后相差6×105 J/m2以上; 三次大降水时段都是在南北湿有效能量差最大值附近, 在大降水前, 南北湿有效能量差数值的增大主要是由于长江中游的低能区的加强和南扩造成的; 长江中游的低能区对三次暴雨大降水有重要影响, 这说明中纬度对广东省暴雨的重要性; 大降水时段处于湿有效能量平均积聚量最强的时候, 此时, 广东省的积聚量远高于长江中游地区。     

江淮气旋暴雨中的能量收支

本文利用ＭＭ４模式对９１年７月６－７日江淮气旋暴雨过程进行了模拟并将输出结果用于能量平衡计算。     

1991年江淮梅雨的湿有效能量分析

利用新给出的湿有效能量的表达式计算了１９９１年５～７月亚洲地区逐日的湿有效能量。结果表明：（１）亚洲地区的湿有效能量变化特点能很好地揭示该地区春向夏的季节转变;（２）江淮地区人梅前后湿有效能量有显著差异,入梅前该地区湿有效能量低,梅雨期湿有效能量高;（３）１９９１年江淮地区３段持续性暴雨在湿有效能量上有明显反映,暴雨发生在江淮地区大气对总湿有效能量贡献大的时段。     

用湿有效能量分析单站暴雨

研究了显有效能量在暴雨过程中的转换与平锋。对在暴雨发生前后的变化进行了分析，从而得出利用预报暴雨的思路。     

广东"5.24"暴雨的湿有效能量分析

利用海峡两岸及邻近地区暴雨试验期间的时间加密观测资料，分析了1998年5月24日发生在广东省的一次暴雨过程。发现湿有效能量与此次暴雨降水的关系比较清楚。降水开始前，暴雨区的能量显著增加，强降水开始于能量显著减少时；强降水时，暴雨区的能量出现小幅反弹；当暴雨区能量再次显著减少后暴雨降水结束；这是一次能量锋暴雨，暴雨开始前有能量锋生现象发生，暴雨强降水时段与强能量锋同步，暴雨区位于高能舌北侧能量锋附近。     

广东“5.24”暴雨的湿有效能量分析

利用海峡两岸及邻近地区暴雨试验期间的时间加密观测资料,分析了1998年5月24日发生在广东省的一次暴雨过程。发现湿有效能量与此次暴雨降水的关系比较清楚。降水开始前,暴雨区的能量显著增加,强降水开始于能量显著减少时;强降水时,暴雨区的能量出现小幅反弹;当暴雨区能量再次显著减少后暴雨降水结束;这是一次能量锋暴雨,暴雨开始前有能量锋生现象发生,暴雨强降水时段与强能量锋同步,暴雨区位于高能舌北侧能量锋附近。     

山东一次春季暴雨过程的水汽收支和降水转化数值分析

利用中尺度数值模式(MM5 v3.5)对2003年4月17~18日山东春季大暴雨过程进行了数值模拟。在较为准确的模拟基础上,分析了该暴雨过程的形势演变和水汽条件,计算了暴雨发生过程中山东省范围水汽输送、水汽收支和空中各相态水物质的量值大小及其转化关系。初步揭示了具体降水天气系统中的水循环过程和云水资源转化特征。     

一个内陆台风的湿有效能量分析

该文利用新给出的公式计算了1981年第8号台风各个时段的湿有效能量(MAE)及其三个分量。结果发现:台风系统是一个高能体，温带气旋阶段系统的MAE比热带台风阶段的MAE大。MAE的变化主要是由于它的正压分量和斜压分量变化引起；在系统降水的不同阶段表现出不同的能量特征。台风暴雨的形成主要靠消耗MAE的斜压分量和对流层下层的层结分量能量。     

Evolution of moist potential vorticity during a warm-zone heavy rainfall event in the Pearl River Delta

First,based on routine meteorological data,the synoptic characteristics of a heavy warm-sector rainfall that occurred on June 13,2008 in the Pearl River Delta were analyzed.Second,a mesoscale numerical model,Weather Research and Forecasting(WRFV2.2),was used to simulate the heavy rainfall. Diagnostic analyses were done of moist potential vorticity(MPV)for its horizontal components(MPV2) and vertical components(MPV1)based on the simulation results of WRFV2.2 to identify the mechanism of the rainfall development.The results showed that the heavy rainfall occurred when there were high MPV1 in the upper levels and low MPV1 and high MPV2 in the lower levels.Disturbances of high MPV1 in the upper levels came from the southwest or northwest,those of low MPV1 in the lower levels came from the southwest,and those of high MPV2 came from the south.Disturbances of low MPV1 at low levels were the direct cause of convective instability.Enhanced vertical shear of meridional wind led to increased MPV2 at lower levels,strengthened baroclinicity,and active warm and wet flows.These distributions of MPV helped to trigger the release of unstable energy and produce warm-sector heavy rainfall.As it integrates the evolution of dynamic and thermal fields,MPV is able to reveal the development of this heavy rainfall effectively.     

Assessment of several moist adiabatic processes associated with convective energy calculation

Several methods dealing with the moist adiabatic process are described in this paper. They are basedon static energy conservation, pseudoequivalent potential temperature conservation, the strict pseudoadiabatic equation, and the reversible moist adiabatic process, respectively. Convective energy parameters, which are closely related to the moist adiabatic process and which reflect the gravitational effects ofcondensed liquid water, are reintroduced or defined, including MCAPE [Modified-CAPE (convective available potential energy)], DCAPE (Downdraft-CAPE), and MDCAPE (Modified-Downdraft-CAPE). Two real case analyses with special attention given to condensed liquid water show that the selection of moist adiabatic process does affect the calculated results of CAPE and the gravitational effects of condensed liquid water are not negligible in severe storms. Intercomparisons of these methods show that static energy conservation is consistent with pseudo-equivalent potential temperature conservation not only in physical properties but also in calculated results, and both are good approximations to the strict pseudo-adiabatic equation. The lapse rate linked with the reversible moist adiabatic process is relatively smaller than that linked with other moist adiabatic processes, especially when considering solidification of liquid water in the reversible adiabatic process.     

2010年河南两次大暴雨过程中的低涡特征对比分析

利用常规气象观测、区域自动站、多普勒雷达等资料及NCEP再分析资料,对2010年7月16—19日河南省连续发生的两次大暴雨过程（分别简称＂7.17＂过程和＂7.19＂过程）及其低涡特征进行对比分析。结果表明：＂7.17＂过程中低涡发展于黄淮西部,而＂7.19＂过程中低涡为源于四川盆地并在河南境内发展加强的西南涡;副热带高压边缘强盛的西南暖湿气流与北方扩散南下的冷空气相互作用,有利于中尺度低涡形成和发展;远距离台风及副热带高压外围偏南暖湿气流北上为暴雨过程提供了充沛水汽;涡旋中心东南侧的窄带回波造成了暴雨、龙卷等强对流天气,其北侧的东北气流入流区也是强降水集中区域;两次过程能量锋区特征明显,＂7.17＂过程强降水主要发生在对流不稳定条件下,雨强大,而＂7.19＂过程强降水主要发生在弱的对流不稳定或中性大气环境中,雨强（1 h）相对较弱;强的低层辐合与高空辐散耦合的动力结构有利于低涡和垂直上升运动发展,也加强了水汽辐合抬升;涡度收支诊断表明,两次过程中低涡均处于旺盛发展阶段,散度项和扭转项是黄淮地区中低层低涡发展的重要因子。     

近54a湖南区域暴雨的时空分布特征

基于1960—2013年湖南88个台站逐日降水数据,采取线性趋势分析等方法分析了近54 a湖南区域暴雨的时空分布特征。从时间变化上看,近54 a湖南区域暴雨日以6月208 d为最多,1月0 d为最少;夏季、春季、秋季及冬季区域暴雨日数占总日数的百分比依次为60%、29%、10%及1%。暴雨日数、暴雨强度均值突变点分别为1994年、1995年,暴雨初日的均值突变点为1983、1994年,暴雨终日无均值突变;暴雨日数与暴雨强度(暴雨发生终日)总体上呈上升(后延)趋势。基于突变点分段线性趋势分析表明,仅暴雨日数在1994—2013年及暴雨强度在1960—1994年期间呈显著下降趋势。从空间分布上看,区域暴雨强度及其与非区域暴雨强度的差值、区域暴雨持续2日或以上的暴雨强度及其与单日暴雨强度的差值的大值区主要位于湘西北及湘东南,小值区主要位于湘西南-湘东北的带状区域;全部站点的区域暴雨强度均大于非区域暴雨强度,89%的台站持续2日或以上的区域暴雨强度大于单日区域暴雨强度。区域暴雨、总体暴雨的台站暴雨最长持续日数分别为1~4 d、2~4 d,均集中在2~3 d且其站数占总站数的百分比分别为97.7%、96.6%。     

广义湿位涡在江淮流域暴雨分析和预报中的应用

利用中尺度数值模式MM5, 以6 h间隔的NCEP/NCAR 1°×1°的格点资料为背景, 加入新一代天气雷达 (CINRAD－SA雷达) 1 h间隔的反演风廓线资料和12 h探空、 3 h常规地面观测进行四维同化模拟得到的输出资料, 检验非均匀饱和大气中的广义湿位涡在2003年江淮流域暴雨动力指示方面的分析和预报能力。理论分析表明: 广义湿位涡综合体现了大气的动力、 热力及水汽作用, 相对于常用的温度、 湿度等物理量来说, 在一定程度上包含了风场、 温度场和湿度场的相互作用, 对实际非均匀饱和大气的热力变化和水汽影响有较好的反映。对模拟结果的诊断发现, 广义湿位涡倾向值的正负及强弱变化对暴雨落区预报和单站降水变化趋势预报都有一定的指示意义。利用NCEP/NCAR 1°×1°格点资料和气象台站观测的实况降水资料, 对1999年长江流域梅雨和2007年淮河流域大洪水时期的广义湿位涡及其倾向变化与区域平均降水变化的对比分析进一步表明了在持续性暴雨发生时期, 在大气中低层(主要在500 hPa以下), 确实持续存在广义湿位涡和广义湿位涡倾向的异常, 这种异常能在一定程度上反映出对应时期的水汽分布和水汽集中特征, 与降水量的变化是一致的, 而850 hPa以下的广义湿位涡倾向在一定程度上也能反映出降水的增强或减弱趋势, 即: 广义湿位涡倾向为正 (负) 异常时, 未来降水量可能增加 (减小), 因此, 广义湿位涡倾向可以定性地给出暴雨是加强还是减弱的强度趋势预报。类似于涡度、 湿位涡等其他动力变量, 广义湿位涡除了可作为一个分析暴雨系统发生发展的动力变量外, 还可体现出暴雨时期高水汽集中的特点, 在暴雨分析中有一定的优势。     

一次江淮暴雨中中尺度低涡的数值模拟及分析

利用MM5模式对2003年7月4—5日一次江淮梅雨暴雨过程进行了数值模拟。分析表明：暴雨与江淮地区对流层中低层中尺度低涡的发生发展有密切关系。中尺度低涡与中尺度雨团相伴移动，低涡强度与雨强的演变近于一致；低涡中心的强上升运动及低层辐合、高层辐散的配置有利于中尺度对流系统的发生发展；低涡低层有不稳定能量的积聚。应用螺旋度理论分析指出，较大的螺旋度是对流层中低层低涡发生和发展的一种有利机制。     

2011年7月31日黑龙江省暴雨天气诊断分析

应用常规观测资料、NCEP再分析资料和卫星云图产品,对2011年7月31日黑龙江省西部暴雨天气成因进行诊断分析。讨论了产生暴雨的天气系统特征,大气不稳定条件及产生暴雨的水汽条件和动力触发机制。结果表明：暴雨是由低涡、低涡槽前暖湿气流与冷空气的共同影响产生的。低层强盛的偏南气流建立起水汽通道,将水汽源源不断地向暴雨区输送。低层增温增湿使得大气层结不稳定。低层较强的西北气流与强盛的东南暖湿气流汇合,产生强切变,辐合上升运动增强,为暴雨的产生提供了动力条件,有利于不稳定能量释放。高层辐散与低层辐合相配合,有利于上升运动发展和维持。地面中尺度低压和中尺度辐合线为中尺度云团的发展和维持提供了条件;中尺度云团在暴雨区旋转停留近21 h,这是暴雨发生的主要原因。     

一次区域大暴雨过程的雷达回波特征分析

针对2007年8月10—12日烟台市区域性大暴雨天气资料的综合分析表明,热带系统的水汽条件、西风带弱冷空气的抬升力条件和副热带高压边缘的不稳定层结条件,共同构成了区域性暴雨天气过程。对新一代多普勒天气雷达资料的分析表明:数条强对流回波单体在移动的过程中合并,形成MCS,稳定少动是暴雨产生的直接原因,低空急流输送大量水汽,低层冷空气入侵导致对流上升运动强烈。     

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。