单双参云微物理方案对华南暴雨的模拟对比分析

选取中尺度模式WRF中10种微物理参数化方案,将它们分为单参和双参两组,分别评估了两组微物理参数化方案对2011年10月13-14日一次华南局地特大暴雨过程的降水模拟。结果表明:(1)两组方案均能较好的模拟出这次暴雨过程,当水平分辨率为36,12和4 km时,大暴雨的平均TS评分分别为0.06,0.06和0.13;(2)就此次局地特大暴雨的模拟而言,不同双参方案之间的预报结果差异较大,而单参方案之间的预报结果差异不明显;(3)双参方案中同时预报粒子比质量和数浓度,但两者之间缺乏有效的物理约束,使粒子谱的演变不确定性增大,从而导致对降水预报的差异也较大。     

华南水汽涡旋输送分析

水汽输送按时空分离为平均输送和涡旋输送。对华南区域１９９４年前汛期的水汽输送所做的分析表明,季平均各种涡旋输送量与总输送量相比不到１０％,月平均气柱涡旋输送量约占总输送量的１０％—２０％。在夏季风爆发前和暴雨期,旬平均水汽涡旋输送强烈,最大可达到总输送量的５至６倍,这时期不能用平均输送代表总输送。最后给出了用气候平均量计算的各时段水汽输送对总输送的代表性的估计。     

华南锋面与暖区暴雨个例对比分析

分析了1961～1999年亚洲热带近海海温与云南降水的关系.通过研究云南夏季降水对近海海温异常的响应,发现云南初夏的降水与亚洲热带近海海温有明显的负相关关系,这种降水减少海温正距平的情况在北印度洋西部和阿拉伯海表现比孟加拉湾和南海更显著,但是在盛夏相关关系不显著.同时发现云南西南部的夏季降水与前期盂加拉湾海温有显著的正相关,而与其它海域的海温相关不显著.滇东南的夏季降水只与前期南海的海温有显著的正相关.     

华南暴雨中云物理过程的数值研究

利用“海峡两岸及临近地区暴雨试验”(HU AM EX)取得的观测资料, 使用高分辨非静力平衡中尺度数值模式 M M 5 湿物理显式方案, 模拟研究了 1998 年 5 月 23～ 24 日自粤北移向南海海岸的冷锋及锋前对流云团造成的华南暴雨中的云物理过程。 结果表明, 由于对流形成的具有冰相参加的冷云过程是华南暴雨形成发展的主要云物理过程, 当对流较弱因而只有水相而无冰相的暖云过程只造成范围虽大但强度较弱的降水。     

2010年前汛期末华南西部和东部暴雨对比分析

2010年前汛期末期华南出现暴雨过程,暴雨在华南西部与东部有区别,利用NCEP再分析资料和常规观测资料,分析此次暴雨特征与机理。结果表明：对华南整体而言暴雨期间高层受南亚高压东南伸弱脊辐散区影响;中层副热带高压西伸脊先东退、后西伸;暴雨区位于低层相当位温锋区南侧、气流辐合;边界层偏南风急流形成后暴雨发生。分区而言,华南西部两次出现各持续1 d的多站点暴雨时期;每次暴雨站数明显增加之前低层能量大、中低层层结不稳定且整层大气可降水量大;两个多站点暴雨日期之间边界层中尺度偏南风急流有两次明显减弱,低层水汽辐合与上升运动发生明显中断。华南东部多站点暴雨只出现一次但持续3 d,虽然在暴雨前期3个指数条件都没有西部两次暴雨前期好,但是连续3 d多站点暴雨期间较大尺度偏南风边界层急流基本维持,低层水汽辐合与上升运动没有发生明显中断,导致了东部暴雨站点多、强度大、持续时间长。因此对于华南前汛期暖区暴雨而言,边界层偏南风急流的生消活动与水平尺度均很重要。     

2010年前汛期末华南西部和东部暴雨对比分析

2010年前汛期末期中国华南出现暴雨过程,暴雨在华南西部与东部有不同影响,利用NCEP再分析资料和常规观测资料,分析此次暴雨特征与机理。结果表明:对中国华南地区整体而言,暴雨期间高层受南亚高压东南伸弱脊辐散区影响;中层副热带高压西伸脊先东退、后西伸;暴雨区位于低层相当位温锋区南侧、气流辐合;边界层偏南风急流形成后暴雨发生。分区而言,华南西部两次出现各持续1 d的多站点暴雨时期;每次暴雨站数明显增加,较之前低层能量大、中低层层结不稳定且整层大气可降水量大;两个多站点暴雨日期之间边界层中尺度偏南风急流有两次明显减弱,低层水汽辐合与上升运动发生明显中断。华南东部多站点暴雨只出现一次但持续3 d,虽然在暴雨前期3个指数条件均没有西部两次暴雨前期好,但是连续3 d多站点暴雨期间较大尺度偏南风边界层急流基本维持,低层水汽辐合与上升运动没有发生明显中断,导致了东部暴雨站点多、强度大及持续时间长。因此,对于华南前汛期暖区暴雨而言,边界层偏南风急流的生消活动与水平尺度均较重要。     

华南暴雨试验研究进展

‘”海峡两岸及邻近地区暴雨试验研究”已于1997年8月批准立项为国家”九五”攀登计划专项,其研究目标是通过外场试验获取暴雨发生发展全过程的中尺度观测资料,应用天气动力学理论。物理量的诊断分析、资料同化。以及中尺度数值模拟。研究华南暴雨发生发展的机制和规律以及中尺度预报理论和方法‘具体设置7个研究课题：（1）暴雨综合观测试验问）雷达、卫星等遥感资料的分析与应用问）暴雨综合观测试验资料库（4）资料集成和中尺度论断分析预报（5）非静力暴雨中尺度数值模式与变分同化（6）中尺度对流系统天气动力学研究门）台风系统中尺…     

华南季风低压暴雨及其结构分析

文中对2005年夏季华南的一次季风低压大暴雨过程进行了诊断分析,讨论了该季风低压的三维结构,并将其与南亚季风低压和梅雨锋上低压系统的结构进行了对比分析.结果表明,这次暴雨过程由华南季风低压直接引起,造成大暴雨的季风低压产生在有利的大尺度环流背景下.这次华南季风低压的三维结构特征为:在水平方向上,季风低压的南侧是一条对流云带,在对流层中低层,季风低压基本上处于对流不稳定并伴随有较强的上升运动;它对应中低层的湿舌、辐合区和很强的正涡度带.在垂直方向上,季风低压在对流层中低层有明显的气旋性环流,在300 hPa以上无反映.它对应低层辐合和气旋性涡度,高层辐散和反气旋性涡度.季风低压的上升气流可达对流层高层,主要上升运动区位于低压的西侧,主要下沉运动区位于低压的东侧.季风低压南侧有低空急流存在,但高层急流并不明显;季风低压的热力结构为上暖下冷.华南季风低压的轴线随高度向东南方向倾斜.这种种特征,与南亚季风低压和梅雨锋低压均有较大不同.     

青藏高原东侧暴雨涡旋的研究

本文使用有限区域中尺度数值模式研究了1979年7月14～15日的暴雨涡旋。讨论了模拟涡旋与实测涡旋共同部有的某些动力学结构特性。主要结论是:本例中的暴雨暖涡是由高原移动性边界层扰动触发并主要由积云对流加热造成的;高原地形的热力作用可通过改变触发机制的强迫作用明显地影响涡旋的产生。     

我国华南江南春季雷暴气候特征分析

基于我国华南江南地区274个基本地面气象观测站数据、全国闪电定位数据以及欧洲中心的全球大气再分析数据(ERA-Interim),对1981—2017年华南江南地区的春季雷暴日采用经验正交函数分解方法(EOF),并与气象要素场做回归分析。得出以下主要结论:(1)我国华南江南地区春季雷暴活动高发区主要在广西东部至广东西部;其高峰期在下午18:00和凌晨4:00左右,且大多数雷暴活动持续时间不超过3 h;山区雷暴活动主要在傍晚至夜间;平原雷暴活动主要在白天,高峰在17:00及06:00前后;(2)华南江南地区的雷暴活动存在着3~5年的短周期和16年左右的长周期变化;(3)雷暴日距平EOF分析的前3个主成分累计方差贡献达到72.3%。按其向量场的方差贡献分型,Ⅰ型表现为华南江南雷暴活跃特征呈现较统一的变化规律。深厚西南低涡槽前、上干下湿的水汽层结、上冷下暖的温度层结为华南江南地区发生大范围雷暴天气提供良好的动力、水汽和位势不稳定条件,是华南江南雷暴活跃异常的主要模态;Ⅱ型表现为从华南南部到江西与浙江南部有一条西南-东北向、下宽上窄的雷暴活跃正距平异常区,而两侧为负距平异常区。其环流特征表现为温度整层偏冷,水汽整层偏湿,而西南槽前动力抬升有利于水汽抬升凝结触发对流形成雷暴;Ⅲ型表现为华南和江南地区雷暴活跃特征呈南北反位相异常,其分界线在26 °N附近。其环流特征表现为较强的干冷空气南下与南方暖湿空气在南岭山区对峙形成异常的垂直环流圈。在其上升支,低层干冷空气被卷入中高层使得中高层暖湿空气凝结释放潜热形成对流,造成华南地区多雷暴发生,而江南地区处于垂直环流的下沉支,整层湿度偏干,造成江南地区雷暴相对偏少。      

南海海温场分析及客观区划

本文采用方差极大正交旋转的因子分析方法,对南海SST场进行分析研究,并进行客观区划。结果表明,南海SST场可划分为七个区域,它们具有自身特定的变化规律,反映了不同的海洋动力学特征,这些具有不同特征的海区的形成可能分别与季风、南海海流、上升流、海洋涡旋、地理特征等因素有关,文中还对各主因子(对应于不同的海区)进行最大熵谱和交叉谱分析,得到各海区的显著周期和它们之间的显著耦合振荡周期,说明各海区除具有各自的特征外,它们之间还存在一定的内在联系。      

中国南方冰雹气候特征的三维EOF分析

根据我国南方61个气象观测站1956～1995年月冰雹日数资料,应用三维EOF和小波统计分析方法,研究了冰雹的主要空间分布类型、季节变化特征、年际变化和年代际变化规律。结果表明:我国南方多冰雹带位于云贵至中南地区的湖南、江西,并向北、向东南逐步递减,最大值出现在贵州兴仁;我国南方冰雹季节变化显著,春季2～5月份为多冰雹季节,其中3月份出现最大值。冬半年(10月～次年5月)冰雹主要活动于南区(25～30 N、115 E 以西地区),夏半年(6～9月)冰雹主要活动于北区(30 N以北地区);近40年来冰雹总趋势是逐渐减少的,具有28年、14年、8～9年、5年和3.5～4年左右的周期震荡,并且10年以下周期具有50～60年代以3.5～4年周期为主,70年代以8～9年、3.5～4年周期为主,80年代以8～9年、5年、3.5～4年周期为主,90年代以8～9年、5年周期为主的年代际变化规律。     

南海夏季风的低频特征

利用１９７５－１９９３年（其中１９７８年缺）的向外长波辐射（ＯＬＲ）资料,分析了南海低频振荡的季节变化特征及其与南海夏季建立和活动的关系。结果表明：南海低频振荡在夏季期间比冬季风期间明显较强,南海夏季风一般在初夏第一个较强低频荡的负值位相开始建立;南海夏季风期间低频振荡的环流实体是ＩＴＣＺ的南北振荡和西太平洋高压西脊点的东西摆动,低频振荡与现海季风的活跃和中断（或减弱）密度相关;南海低频振荡与大气     

春季华南在冷空气垫上空南支西风中低压槽东移时的天气过程分析

春季,冷空气进入华南以后,青藏高原以东往往在低空出现一层较薄的冷空气垫。在高空平直的西风环流下,沿南支西风急流带,有低压槽在冷空气垫之上东移,地面高气压区域中常有低压槽和锋生出现。本文查考了1958—1962年3—5月华南地区这类天气过程,并讨论了这类天气形势下的降水和雷暴的短期预报。     

1998年南海季风爆发时期中尺度对流系统 的研究：Ⅱ中尺度对流系统对大尺度场的作用

通过对1998年南海季风爆发过程中大尺度风场、温度场、厚度场、地面气压场以及视热源与视水汽汇的演变分析研究了对流活动对大尺度场的作用,结果表明:大尺度环流与中尺度对流活动之间可能存在着一种正反馈机制。在季风爆发早期,大尺度背景与中尺度对流活动的关系主要表现为前者为季风爆发以及中尺度对流活动的发生提供有利的天气和动力条件;季风爆发后期持续的大范围中尺度对流活动反过来会对大尺度环流存在明显的反馈作用。由对流活动强烈发展产生的凝结潜热释放在南海北部造成了显著的大气加热,使对流层中上层出现一明显的加热中心,这导致:(1)南海上空经向温度梯度由高层向低层发生反向,形成北高南低的温度梯度,从而使大尺度环流发生季节性改变;(2)相应南海北部地面气压不断加深,形成宽广的季风槽和明显的减压区,促使副热带高压从南海地区最后撤离;(3)随着中低层低压环流的不断发展,对流系统和降水区进一步加强并向南扩展,有利于南海季风在南海中、南部地区爆发和维持;(4)季风槽的加深使其南侧的季风气流与水汽输送进一步加强,促使季风爆发过程达到盛期。     

华南前汛期降水异常及其环流特征分析

利用国家气候中心整编的中国160站的月平均降水资料和美国NCEP/NCAR的再分析资料,分析华南前汛期降水的异常及其环流特征。文中取“九五”重中之重项目执行组指出的华南地区的16站来代表华南地区,侧重分析了华南前汛期降水异常的年际、年代际变化特征及华南前汛期多、少雨年同期的环流特征。研究发现：华南地区降水的季节分布呈现双峰型,两个峰值分别在6月和8月。华南前汛期近50年的总的降水趋势变化不明显。1950年代前期和1960年代中期—1980年代中为相对多雨期,而1950年代中期—1960年代中期以及1980年代中期—1990年代初为相对少雨期,1990年代为正常波动期。华南前汛期降水存在3 a、5 a、7 a、14 a的周期。在分析华南前汛期多、少雨年大气环流场的特征时发现：华南前汛期多雨年时南亚高压和副高都偏弱,华南地区低层的水汽通量辐合加强,而且低空辐合,高空辐散,气流上升运动加强,容易形成降水;而少雨年的情况恰恰相反。     

2008年华南西部罕见低温冷害天气成因分析

利用ECMWF和Micaps提供的常规观测资料,对2008年1月华南西部遭遇50年罕见的低温雨雪冰冻极端天气事件过程进行分析。结果表明：蒙古横槽南压分裂小槽东移,使地面冷高压强度突然增强并爆发南下,是造成华南西部寒潮天气的起因;北半球中高纬度出现双阻型高压(乌拉尔山阻高和阿留申群岛阻高),使大气环流形势异常稳定,是导致低温雨雪冰冻天气持续性的直接原因;低纬度南支低压槽活跃,西南暖湿空气不断向我国南方输送,华南西部低空相对湿度大,水汽辐合条件及上升运动都对阴雨天气的维持有利;在850 hPa华南上空形成一支稳定的强锋区,大气层出现近地面冷、中层暖、高层冷的结构,加剧了雨雪冻雨的形成。     

华南地区热带气旋登陆前强度突变的大尺度环境诊断分析

利用每6小时一次的NCEP再分析资料,对华南地区登陆前突然减弱和突然增强的两类热带气旋（TC）进行大尺度诊断分析,结果表明：（1）突然增强的TC位于副高的西南侧或南侧,低空有明显的西南气流卷入TC内部,而突然减弱的TC基本在副高西侧或西北侧;（2）突然增强TC的低空辐合、高空辐散均较强;（3）充足的水汽输送是TC登陆前突然增强的另一重要原因。     

THE DIAGNOSTIC ANALYSIS OF THE RAPID CHANGE IN TROPICAL CYCLONES INTENSITY BEFORE LANDFALL IN SOUTH CHINA

1 INTRODUCTION Sudden changes in the intensity of the tropical cyclone (TC) are a difficult issue to be tackled.Few of the previous works dealt with the characteristics of large-scale circulation background of TCs that experience sudden intensity changes prior to landfall. Studies that do address the issue are only case-based, which do not isolate large-scale circulation background common to all cases,whether it be favorable or not. By diagnostically studying large-scale characteristics of two categories of TCs, one intensifying and the other weakening, suddenly, before making landfall on the area of South China, the current work attempts to support the prediction of TC intensity.