一次西向特大暴雨天气过程的高空气流结构分析

利用常规资料对产生“97.8.13”西向特大暴雨过程的天气系统和气流结构进行分析。分析表明高空有三支不同性质的气流直接对暴雨的发生、发展产生作用。西南气流直接对暴雨的发生、发展产生作用。西南气流的急流轴,垂直方向位置偏低,急流狭窄。700hPa偏东气流和西南气流在交汇处形成强烈的能量锋区,成为暴雨发生发展的触发机制。     

郑州“7·20”极端降水地形影响数值试验

针对2021年7月20日发生于河南省郑州市的极端暴雨事件,利用数值模式对此次暴雨过程中的地形影响问题进行了数值试验分析。结果发现,CMA-MESO(GRAPES-MESO 3 km)模式能够较好地模拟此次极端降水过程。地形对降水具有显著影响,地形高度降低时,降水中心强度减弱,位置偏北;地形高度增加时,降水中心强度增加,位置偏南。其主要影响机制为：(1)太行山与郑州市西侧山体抬升作用使郑州市西部出现较强的上升运动中心;太行山南端阻挡作用使东南暖湿气流北支一部分气流向西偏转,与越过伏牛山的偏南气流及东南气流南支汇合,使郑州市上空维持大尺度水汽辐合,进而产生极端暴雨。(2)当地形高度增加时,东南气流北支的部分气流遇太行山阻挡转为偏东北气流,气流辐合区强度增强,郑州市上空水汽含量明显增加;而东南气流南支受伏牛山阻挡抬升作用影响在郑州市西南侧也产生了强上升气流,在郑州市西北侧与西南侧形成两个强降水中心。     

台风“海燕”过境海南岛数值模拟及暴雨成因诊断

利用NCEP/NCAR 1°×1°再分析资料、地面观测降水资料、FY-2E卫星相当黑体温度资料,采用WRF中尺度数值模式对2013年11月9—11日台风"海燕"过程进行数值模拟,并对期间海南暴雨天气诊断分析。结果表明:台风"海燕"携带的大量水汽,为海南暴雨提供了丰富的水汽来源;TBB梯度高值区与暴雨强度及落区有很好的对应关系。地形在暴雨过程中起到重要作用,初期台风外围偏东气流遇海南中部高山产生地形重力波,促使局地辐合上升,产生降水;随着台风靠近,风向转为偏南且风速增大,地形作用促使气流强烈抬升,在低层产生强对流中尺度系统,并与高层辐散系统配合,产生强降水。     

北京一次大风和强降水天气过程形成机理的数值模拟

利用3维强风暴冰雹分档模式(IPA—HBM)对2001年8月23日北京的一次伴有大风、暴雨和冰雹的强对流天气过程进行模拟和分析，并与部分观测资料进行了比较分析。结果表明，该模式对此次强风暴的生命史、降水分布、降雹的大小等要素做了较好的模拟，并能够模拟出伴随强风暴过程所产生的强下沉气流和及地面强风速切变(下去暴流)。从云微物理学角度分析了此次局地性大风的形成原因，认为由高空冰雹粒子的拖曳产生的负浮力作用是促发强下沉气流产生的主要原因，其次是冰雹的融化和雨水蒸发冷却对下沉气流起加速作用，冰雹的拖曳和融化作用对下沉气流具有决定性作用。强风暴所产生的爆发性强下沉气流最终导致了局地大风的形成。     

华南暖区一次暴雨中尺度系统的数值模拟

为深入了解华南暖区暴雨产生的机制, 首先利用观测资料和卫星云图对2005年5月9日华南暖区一次暴雨过程进行天气分析, 然后利用MM5V3.6数值模式对该次暴雨过程进行了模拟, 利用模拟的输出结果分析了中尺度系统的结构特征和成因。结果表明, 这次华南南部暖区的暴雨区出现在低空急流出口区左侧的辐合区与高空急流入口区右侧的辐散区相迭置的区域; 中尺度对流云团是暴雨的直接影响系统, 系统中心上空偏南气流强烈垂直上升与在系统以南对流层高层下沉的气流构成垂直闭合反环流, 低层气流风速辐合对暖区暴雨系统的形成和发展起决定性的作用。较大的螺旋度可能是暖区暴雨及其中尺度系统发生、 发展的一种重要机制, 可用来判断降水系统的形成和移动。     

福建中南部台风远距离突发性暴雨成因分析

对2003年9月20日福建中南部突发性暴雨分析表明,远距离转向北上台风彩云对暴雨的产生起了重要的组织和促进作用,它通过大气环流的调整,促使了地形性低压的发展和西风带低槽的加深,加强了北方冷空气的南侵和锋区的南压,对暴雨的发生起了关键的触发作用;台风西侧外流下沉气流向西的流出气流加强了中尺度低涡的低层气流流入,并与暴雨区的上升气流构成次级环流,加强了对流云团的发展。     

嫩江、松花江流域暴雨过程的中尺度数值模拟

利用MM5和η坐标等中尺度数值预报模式,对嫩江、松花江流域东北冷涡大暴雨过程进行了数值试验。可以肯定这两个模式对这类暴雨有一定的预报能力,能揭示暴雨过程中的一些中尺度特征,在业务上具有很好的应用价值和潜力;数值试验表明,大、小兴安岭和长白山等地形对嫩江、松花江流域的暴雨形成有重要的作用,主要表现在对暴雨落区和范围的影响;切变带上升运动的强迫来自中层偏南气流与偏东干冷气流间强风向切变形成的动力抬升作用;阻塞高压的减弱会导致其底部偏东气流的减弱及后部偏南气流在高层减弱、在低层增强,使高层辐合增强及低层辐散增强,从而使降水减弱,并使系统偏南、偏东。     

“8,11”山东特大暴雨的数值模型分析

利用中尺度数值模式ＭＭ４,对“９９．８”山东特大暴雨进行数值模拟,探讨了弱冷空气、地形、东南气流对本次过程的影响机制,结果表明：中低层中尺度涡旋是造成本次过程的主要天气系统,其空间上的倾斜特征是本次特大暴雨天气的触发机制之一;弱冷空气是特大暴雨的直接触发因素;地形的辐合抬升作用是暴雨加剧的另一主要原因,东南气流为特大暴雨提供了水汽来源。     

“96.7”新疆特大暴雨强度和落区

着重从高、中、低空三支气流的相互作用及次天气尺度、中尺度系统和地形的影响，对暴雨的强度和落区进行了分析研究。指出在高、中、低空三支气流共同作用时，才有利于产生强的暴雨过程。同时对暴雨过程的间歇性问题，也提出了一些初步认识。     

“8·11”山东特大暴雨的数值模拟分析

利用中尺度数值模式MM 4,对“99 8”山东特大暴雨进行数值模拟 ,探讨了弱冷空气、地形、东南气流对本次过程的影响机制 ,结果表明 :中低层中尺度涡旋是造成本次过程的主要天气系统 ,其空间上的倾斜特征是本次特大暴雨天气的触发机制之一 ;弱冷空气是特大暴雨的直接触发因素 ;地形的辐合抬升作用是暴雨加剧的另一主要原因 ;东南气流为特大暴雨提供了水汽来源。     

辽东半岛一次大暴雨的中尺度模拟及物理结构分析

2005年7月25日辽东半岛南部及海峡地区发生了大暴雨天气。利用中尺度模式MM5的双向二重嵌套网格对其进行模拟, 表明该模式对这次暴雨过程有较好的模拟能力。模拟的地面气压场及流场基本与客观分析场一致。模拟结果较好地再现了辽东半岛大暴雨的大尺度和中尺度天气系统的发展和演变, 揭示了造成此次暴雨的中尺度系统结构为高空强辐散, 低空强辐合及对应的强上升运动和气旋性涡柱是造成此次暴雨的动力机制, 低空西南气流对这次暴雨的产生和发展起着重要的作用。     

一次热带系统北上引发华南大暴雨的诊断分析和数值研究

2006年5月21—22日,南海北部洋面上一强的气旋性风速扰动快速北上,在广东西南部发展成一中尺度涡旋后,它与南下的中纬度切变线结合,期间出现了3次强的中尺度对流系统活动,造成了广东沿海大暴雨甚至特大暴雨。利用1°×1°NCEP再分析资料和WRF中尺度模式对该过程进行了数值模拟、位涡反演和敏感性试验,并结合常规观测资料、卫星云图和中尺度模式输出结果等资料对这次暴雨过程进行了初步分析。结果发现:暴雨发生在高温高湿、抬升凝结高度低以及对流不稳定的有利环境中。暴雨高温高湿条件的形成与南海北部热带洋面上气旋性风速扰动向北推进时强偏南气流对水汽的输送密切相关。中尺度涡旋形成之后,在东移南压的北支槽前西南气流的引导下,中尺度涡旋向偏北方向移动,造成广东境内大部分地区出现了暴雨,中尺度涡旋为对流的触发以及暴雨的产生提供了一定的抬升条件。中尺度涡旋活动期间,广东境内云雾山中尺度地形一定程度上增强了暴雨,但它对暴雨的作用随其上空盛行气流的方向变化而变化,云雾山地形相对于暴雨中尺度系统的位置不同其作用也不相同。珠江三角洲喇叭口地形一定程度上决定了强暴雨的落区。南海洋面对华南暴雨区水汽的近距离输送是大暴雨形成的主要原因之一。     

江西中西部地区一次暴雨过程的地形敏感性试验

利用常规观测、加密自动站资料和NCEP再分析资料,分析2005年5月江西萍乡地区春季一次暴雨过程发现,该过程仅萍乡南部地区出现暴雨,而中北部地区为小到中雨。考虑到萍乡中南部特殊地形,通过WRF中尺度模式模拟再现这次暴雨过程,并设计降低、增高和移除地形三组敏感性试验探究地形对降水的影响。结果表明：（1）萍乡地形的屏障作用在南部地区造成的风场辐合是南部产生暴雨的重要原因;（2）地形通过影响切变线附近风场辐合以及水汽汇集的位置和强度来改变暴雨的落区与强度;（3）较高的地形造成气流在山前堆积,造成明显的水平气压梯度,使局地气流与背景气流在山前辐合,有利于山前降水增强。     

2012年夏季秦巴山区暴雨过程的地形作用诊断

利用NCEP/NCAR的1°×1° FNL再分析资料对2012年7月3—4日发生在陕西南部秦巴山区暴雨过程的成因及地形对暴雨的作用进行了诊断研究,同时利用中尺度模式WRFV331模拟了暴雨过程,结果表明：500 hPa高原槽、700、850 hPa的低涡切变线和副高外围西南气流是暴雨的主要影响天气系统。700 hPa副高外围的西南气流从云贵高原推进到秦岭南坡并沿坡爬升,同时还与山前的偏东气流汇合而形成气流辐合区,致使气旋性涡度增大,辐合抬升作用造成强垂直上升运动,低层低涡切变线得以发展和维持,秦岭南坡产生了大暴雨,秦巴山区地形对暴雨有显著的增幅作用。高原槽中冷空气从秦岭以北向南侵入,大巴山以南的西南暖湿气流向北推进,在冷暖空气的交汇地带形成斜压锋区;地形的辐合抬升作用加强中低层大气锋生,增大大气斜压不稳定性,触发不稳定能量的释放,有利于暴雨的发生。暴雨发生期间秦巴山区在垂直方向上,雨水、云水、冰晶的大值中心相互对应,存在“播撒—供给”效应,有利于雨水粒子增多,导致山区出现了强降雨。     

“98.7”鄂东特大暴雨的地面中尺度系统分析

利用１９９８年７月鄂东特大暴雨过程期间的地面加密资料,系统地分析了地面中尺度系统对这场特大暴雨发生、发展所产生的影响。经分析发现：特大暴雨发生在地面高压脊后部、低压槽前的两股偏南气流汇合处;鄂东处于辐合气流中,其地面常有中尺度系统生成和维持;地面中尺度辐合线和地面露点锋对鄂东特大暴雨起了触发、维持以及能量积累的作用。     

2012年包头地区2次暴雨天气过程对比分析

通过对包头地区2次暴雨发生时主要影响系统、各种物理量场、地形特征等综合对比分析得出,2次暴雨都发生在500h Pa高空槽前西南气流里,并且在850h Pa切变线附近。2012年6月27日暴雨是高空槽前的正涡度平流与低层切变辐合上升气流叠加引发的。7月20日暴雨是由地面冷锋触发高能区内的不稳定能量释放产生的夜间强对流暴雨。地形强迫抬升对暴雨的发生也起了重要作用。     

“2013·7·21”杭州湾北岸短时大暴雨的中尺度分析

利用FY 2E卫星的TBB资料、多普勒雷达资料、中尺度自动站资料以及基于WRF模式的5 km全程同化数据,对2013年7月21日杭州湾北岸短时大暴雨天气进行了中尺度分析,结果表明：此次对流性暴雨发生与近地面西南偏西气流和东南偏东气流的辐合作用密切相关,湖州东部地区由局地热对流引起的偏西气流出流增强了嘉兴西部地区的偏西气流强度,从而触发两股气流间的辐合扰动并产生对流运动,当对流运动发展到一定程度时,在对流层低层出现了下沉气流,其中一部分气流向东契入近地面的偏东气流内,致使此处的辐合抬升运动加强,从而在对流层中层形成了新的垂直上升运动。此外,在对流性暴雨发生前0～3 km的环境风垂直切变较小,导致这次短时大暴雨过程中强对流单体的维持时间较短。暴雨区附近的近地面存在较为浅薄的中性或稳定层结,其上相对位温垂直递减明显,大气层结极不稳定。     

高空西北气流下特大暴雨的预报误差分析及思考

利用常规及非常规气象资料、业务数值预报模式、GFS再分析资料(0.5°×0.5°),分析了2016年6月19日江西北部高空西北气流下特大暴雨环境场特征和数值模式误差,对比了相似形势的暴雨过程,找出业务预报误差较大的可能原因是对高空"干冷"西北气流南移、副热带高压北抬的速度、低空西南急流加强及前端辐合、上游移来短波槽、异常水汽条件的综合作用分析不到位,各类数值模式产品对降水落区预报偏北、强度预报偏弱也影响了预报员对暴雨的综合判断;给出了预报这类特大暴雨着眼点和预报概念模型以及订正模式降水的思路。     

2015年12月广东罕见暴雨的成因分析

利用ECMWF的逐日再分析资料,通过环流分析和物理量诊断方法,揭示2015年12月9日广东暴雨的产生机理。结果表明:来自东欧高纬度的干冷空气南下对暴雨的发生起了重要作用;干冷空气流经青藏高原时发生绕流,南支气流绕过青藏高原并在孟加拉湾反气旋环流的挟卷作用下经南支槽抵达华南,形成了干冷空气的主要通道。暴雨发生前,暖湿气流主要来自西太平洋,暴雨发生期间,偏东气流转为偏南气流,使南海成为9日暴雨的主要水汽源地。冷暖空气的汇合使暴雨区上空等θse线陡峭,沿等θse面有强烈的上升运动,但上升运动区不存在深厚的位势不稳定。冷空气的南下激发了暴雨区700 h Pa的锋生,其中水平变形项和水平辐合项对锋生有正贡献。锋生激发了正的次级环流,环流中心也位于700 h Pa,这有利于气流的抬升,故锋生及次级环流是暴雨区上升运动发展的重要机制。     

地形对连云港8591特大暴雨的作用

1985年9月1日夜间,江苏连云港港区发生了一场历史罕见的特大暴雨。本文应用一个二维定常模式对气流流经港区附近地形所产生的动力学效应进行了研究,得到当基本气流达到极大(14米/秒)时,地形边界层内扰动涡旋的上升支气流与降水分布有较好的对应关系。