国家级中尺度天气分析业务技术进展Ⅰ：对流天气环境场分析业务技术规范的改进与产品集成系统支撑技术

中尺度天气分析技术已经在我国天气预报业务中发挥了重要作用。2011年以来国家级中尺度天气分析业务技术取得了明显进展,促进了国家级强对流预报业务的发展。《中尺度天气分析业务技术规范》已重新编写和完善,内容分为两篇,第一篇是中尺度对流天气环境场分析;第二篇为中尺度对流天气过程分析,第二篇为新增内容,将另文介绍。短时和短期时效内中尺度对流天气环境场条件分析以配料法思路为基础,重新编排和简化了分析内容,兼顾分析的精细化和分析产品的可操作性,增加了分类强对流天气分析量化指标建议供预报参考,新增了基于局地探空的强对流天气分析规范。中尺度天气分析业务的支撑技术是推进该业务的必备基础,因此国家气象中心改进了MICAPS 3中尺度天气主观分析工具箱功能;开发了中尺度天气分析产品集成系统,包括强对流天气监测产品、中尺度天气分析主观和客观产品、基于不同数值模式预报的强对流参数诊断产品等的数据产品和图形产品等。     

一次大范围强对流天气的中尺度分析

运用１小时间隔的数字红外云图和常规气象资料，分析了１９９２年４月２０－２２日造成我国中南部地区一次较大范围强风雹天气中的中尺度对流系统活动，展示了卫星资料与常规气象资料相结合，中尺度天气分析和临近预报中的潜力。     

一次早春中尺度天气过程的分析和预报

本文利用单站自记及常规资料,分析了1987年3月6日造成长江下游部分地区冰雹及大风的一次强对流天气过程。发现浙北及上海南部测站的气压自记曲线均出现4次明显的波动,转换到空间上为平均移速90km/h,具有重力波特征的4个雷暴高压。计算表明,大尺度场上深厚的西南风层,强垂直风切变,高层对流层风的非地转性及其导致的辐散增大,Rossby数>0.45可作为大尺度场的诊断判据。而由稠密地面测站网计算的辐合中心、总能量脊线、风向辐合线等强对流天气的落区及移向的短时预报,都具有重要参考价值。     

一次中尺度对流系统分析

应用卫星云图、雷达回波、地面加密观测和各种常规资料,分析了１９９６年７月１日在黄海北部￣山东半岛发生的一次中尺度强对流天气过程。高空冷温度槽和低空、地面增温产生的不稳定能量是强对流体系形成的系统;中尺度辐合线、中气旋、近地层加热不均匀性、海陆风的辐合抬升等促进了强对流天气发生;对流云团的并合加强,产生异乎异常的能量,是该系统加强和发怅的重要条件;云团呈准静止状态是产生暴雨和长时间降雹的主要原因「。     

南海暖季天气系统与中尺度对流过程研究进展

本文总结了近几十年来暖季(5～10月)南海热带天气系统及中尺度对流过程的相关研究进展.聚焦暖季南海中尺度对流过程,概述性回顾了与南海中尺度对流过程相关的热带大气环流和夏季风的基本特征,影响南海中尺度对流发生、发展的重要天气系统,并着重归纳了南海中尺度对流系统的活动规律、结构特征与形成机理.在此基础上,探讨了当前及未来南...     

一次强降水天气过程的中尺度分析

利用每小时增强显示红外云图，云顶黑体温度（ＴＢＢ）和常规气象资料，分析了１９９３年８月３－６日华北原及西北地区东部一次暴雨－大暴雨过程，揭示了产生大暴雨的中α尺度过流系统的发生发展，讨论了环境场条件及天气尺度系统间的相互作用对暴雨云团的重要性，并用物理量诊断探讨雨团形的物理机制。     

一次强对流天气过程中尺度对流系统特征分析

利用NCEP／NCAR再分析资料、FY2C云图及广州新一代多普勒天气雷达产品,对2007年6月9～10日发生在广东省的一次强对流天气过程中的中尺度对流系统（MCS）进行了分析,主要结论有：1）对流层中高层辐散低层辐合,以及“上千下湿”相配置的垂直环流结构特征,和不稳定的大气层结为此次暴雨的形成提供了所需的动力条件和水汽条件;2）MCS云系生成、发展于南支槽和西南低涡东南侧的暖湿气流所形成的云系中;3）在雷达回波图上,MβCS回波的发展具有明显的右移风暴移动特点和“列车效应”,且发展成熟阶段的回波呈显著的“弓形”和“人字形”水平回波演变结构。     

中尺度对流复合体的降水特征和预报

利用增强红外卫星云图和逐时雨量预测资料，分析了中国大陆上中尺度对流复合体（MCC）的降水强度、范围与MCC云区的亮度温度值、不同亮温区云面积、云区面积随时间的变化率之间的关系。指出在MCC生成－云发展到最强盛阶段之前，降水呈逐渐增加的趋势，最大降水出现在－53℃、云面积达到最大之前1小时左右和MCC中心最冷云顶面积达到最大的时候。出现在长江流域和华南地区的MCC系统降水特征有显著的差异。最后根据MCC云系演变规律提出了MCC的降水预报思路。     

大尺度形势对中尺度对流风暴影响的研究

通过对多次强对流过程的分析,归纳出大尺度天气形势对中尺度对流风暴发生发展影响的4个方面,提出了天气形势分型的基本原则,并介绍了北京、华东和闽南地区不同天气形势下强对流活动的特点。     

长江中游一次暴雨中尺度天气系统的观测分析

利用多种加密观测资料，详细分析了长江中游一次暴雨中尺度天气系统的观测特征。结果发现：(1)暴雨由各种尺度的天气系统相互作用造成，直接造成这场暴雨的是中α尺度切变线上活动的多个并不深厚的中β尺度对流系统，该对流系统在发生发展过程中一直伴有明显的中尺度雨团活动。(2)这次中β尺度对流系统活动可能的物理图像为：在切变线东北方和西南方各有一支气流在切变线上辐合抬升并汇入对流系统中，在暖平流的作用下，气流在倾斜的θse锋前上升(或沿锋区爬升)并随高度发生顺转，到7km高度以上开始以西南气流发散，在离对流区400～500km处下沉，并在θse锋区附近构成中尺度垂直环流圈，对流云团发生在该垂直环流的上升支一侧。     

东北冷涡中尺度天气的背景分析

通过大量的个例分析，统计得出东北冷涡造成中尺度天气系统和天气背景的条件，结论可供分析和预报东北冷涡中对流天气的可能性和落区时参考。     

灾害天气和中尺度气象学研究

该文简要评述了我国经常发生的引致严重灾害的中尺度天气系统及目前国内外中尺度天气外场试验和中尺度模式的研究现状和进展，指出发展我国中尺度数值模式预报系统需要解决的几个主要问题。     

暴雨天气过程分析

本文利用现行地市业务系统实时产品，从大尺度环流形势及影响系统、降水物理机制、中尺度系统的活动等方面对１９９４年７月２８日暴雨和大暴雨天气过程进行综合分析，发现在较弱不稳定形势下，造成强降水的主要原因是小兴安岭丘陵特殊地形及年轻东北低压前部暖区中尺度切变线的活动．     

暴雨天气过程的中尺度系统预报分析

暴雨是各种尺度天气系统相互作用的产物,其中直接作用造成暴雨的系统是在大尺度环流背景上发展起来的中尺度系统[1]。以2008年6月8~16日发生在河池市的三次强降水过程为例,对三次强降水过程的中尺度系统进行定性分析,结果发现:南亚高压、中高纬"两槽一脊"的环流型式和西太平洋副热带高压是本次过程的环流背景,锋面上的扰动、切变线、辐合线和低涡等中尺度系统共同作用产生了这次暴雨、大暴雨天气过程。     

89916强对流天气分析

本文对一次强热带风暴与西风带系统结合时再度加强并引起特大暴雨和强龙卷的个例,进行了综合分析。分析表明,强对流天气发生前,就已存在明显的能量锋区,当热带风暴移近时,在它前进方向的两侧,形成一较强的垂直环流圈,强对流天气就发生在该环流圈右侧的强辐合上升区域中。另外,通过对比分析,找出了一些有无热带风暴龙卷的特殊点。     

中尺度对流雨带飞机观测资料分析和数值模拟研究

本文使用MM5中尺度数值模式,采用不同分辨率(90、45、30和15Km)相同的Reisner混合相微物理显示方案,及Betts—Miller和Grell的对流参数化方案,对2003年7月8日吉林省境内中尺度对流雨带天气过程进行了数值模拟试验。结果表明：不同尺度的天气系统,需要不同分辨率、不同参数化方案的中尺度模式进行模拟,提高模式的分辨率可以增强对含有对流的中小尺度天气系统的模拟和预报能力;模式的水平分辨率和对流参数化方案对模拟强降水中心有重要影响;当MM5模式分辨率提高时,模拟的细化给降水分布、降水强度带来一些改进,但主要雨区内也出现了一些虚假预报中心水平扩散;低层正涡度区,高层负涡度区的配合,对低层辐合上升运动有利、能促进对流发展;从散度场的分布特征看。低层850hPa的水平辐合区域强弱与降水的大小有密切关系,强水平辐合区与强降水区有很好的对应关系。因此,在MM5模式业务化时应该根据天气特点来选择模式分辨率和对流参数化方案,以使模拟结果更接近实况。