行星边界层与暴雨

近年来,在暴雨天气研究中,发现行星边界层物理特征与暴雨或强对流天气的关系十分密切,本文将通过一些天气学事实讨论这一问题。 一、行星边界层急流与暴雨 在许多暴雨天气过程分析中,都发现在行星边界层中有一支相当明显的低空急流,最大风速中心一般位于距地500—600米高度上。例如1978年夏季北京地区的几次暴雨过程,在其发生前,距地面500—600米高度上均出现8—12米/秒的偏南或偏东大风速中心,随着这个大风速中心的出现,900毫巴以下最先出现明显的增温增湿。在1975年8月上旬河南省特大暴雨的分析中,出现暴雨的连续三天(8月5—7日)中,低空一直维持着一条明显的偏东急流,7日暴     

500mb压能场在台风路径预报中的应用

在研究台风暴雨预报中包澄澜等指出,低空压能场有独特的作用,并认为在低纬度地区分析压能场似乎比分析气压场更合理些。我们发现在台风路径较复杂多变时,其移动方向与500mb高度场形势有较明显的偏差,引导气流的应用不太适宜。为此,我们选择两个台风个例(7910、7504)计算了500mb压能场,试用在台风路径预报中,发现两者有一定的关系。压能场公式的推导:取单位质量空气无摩擦运动方程     

梅雨期武汉地区的暴雨

梅雨期武汉地区暴雨预报难度较大,今根据1959年到1979年的28次的暴雨过程,从低空急流及低值系统两方面进行分析。一、低空急流与暴雨关系 1.低空急流标准:850或700mb任一层上芷江、长沙和南昌三站中有二站出现偏南风,风速≥12米/秒,定为低空急流。 2.低空急流与暴雨关系的统计分析: 从1959到1979年梅雨期的28次暴雨过程中,24小时前出现低空急流有23次,占82％;还有5次先出现降水,然后低空急流才建立。 (1)低空急流形成的方式: 从500mb上分析,低空急流形成主要有两种方式:     

梅雨期暴雨云团的新生和低压系统发展的一种机制

本文通过1979年梅雨后期的两次暴雨过程分析得出:在高空槽前“S-N”向云线和低空副高边缘“E-W”向云线相交汇处,其动力和温湿条件均有利于次天气尺度和中尺度暴雨云团的发展;当对流层上、下的动力和温湿条件配置得有利时,会促使梅雨切变线或静止锋上的低压系统发生。 并提出在实际预报工作中,可在300和850mb图上分别增加偏西风和偏南风速等值线分析,结合卫星云图和小范围物理量场分析,能大致确定暴雨云团发展区的位置及其动力和温湿条件,对暴雨的短期预报是有意义的。     

关于行星边界层顶现象

近些年,我国气象工作者从不同角度发现,离地面1000—2000米存在一系列重要现象,如低空逆温、低空急流和低空活跃层。本文把这些现象联系起来,说明它们都是一种行星边界层顶现象,是行星边界层和自由大气大尺度运动相互作用的结果。由于行星边界层顶是对流层大气中的最活跃层,其变化特征对暴雨、强雷暴及寒潮等灾害性天气有显著的预兆性,故研究这层大气的演变规律,不仅有理论意义,而且对于短期天气预报也是需要的。 。     

行星边界层急流结构数值分析

利用行星边界层初值分析方法对行星边界层内急流结构进行数值分析。根据1979年6月10日20时华南地区的地面和850mb观测资料,计算得到边界层内各个层次的风场。计算结果与实况比较一致,并且清楚地显示出急流的细致结构。     

梅汛期的浙江暴雨

一、产生浙江暴雨的环境场特点在本省低空(均以850mb为准,以下同)有性质不同的两支或两支以上的气流(也可称为急流)进行交汇,这就是我省暴雨产生的环境场的特点。我们分析的所有个例的情况均是如此。所不同的是各支气流的配置形式各不一样,概括起来可以分成六种配置形式,即:     

华南初夏的超低空急流及其对暴雨的影响

通过华南暴雨实验获得的8次暴雨过程的资料分析,发现这些暴雨过程行星边界层下部都伴见1—2支中间尺度的偏南风强风带,它和常见的西南风低空急流有显著不同,为易于区别,称为超低空急流。分析看到,超低空急流和华南初夏的暴雨有着密切关系。     

干旱、半干旱地区低空急流特征与暴雨关系的研究

引言暴雨天气过程发生时,对流层下部、行星边界层顶附近,经常出现一支狭窄的强风带,中心风速最大值达到12m/s或更大,人们称这支强风带为低空急流,它的存在对暴雨的发生与发展有密切的联系. 干旱、半干旱地区的低空急流与暴雨的关系和潮湿地区有明显的差别.有些特大暴雨过程,在暴雨发生时和暴雨结束后,尽管     

应用带通滤波器分离次天气尺度系统

本文设计了一个带通滤波器,能直接使用实测风资料,在边值影响较小的情况下,从有限区域原始场中分离出次天气尺度系统。并用一次实例,计算了原始场及次天气尺度场的散度场结构,发现暴雨易产生在原始场及次天气尺度场700mb 和500mb 辐合、300mb 辐散的重叠区域内。     

高低空急流耦合对长江中游强暴雨形成的机理研究

对1998-07-22T08-14发生于武汉附近的一次强暴雨过程的分析发现,这次强暴雨发生于南方暖区与北方冷空气脱离的孤立系统中,副热带经圈环流上升支是暴雨发生的大尺度背景场,它的低空入流和高空出流对大尺度雨区的生成与维持具有重要作用.边界层南风急流、低空西风急流和高空西风急流上下的耦合作用是强暴雨发生的重要原因.925hPa上边界层偏南风急流是暴雨区所需水汽的最大提供者和暴雨区对流不稳定能量释放的触发者,850hPa上低空偏西风急流的主要作用是建立和维持了暴雨区中低空的对流不稳定,200hPa上中纬高空西风急流的主要作用是建立和维持了暴雨区高空的条件对称不稳定,三者上下耦合使得中低空对流上升运动得以向上发展和加强,从而产生强暴雨.     

盛夏鲁南大到暴雨的湿有效能量分析

鲁南是山东省常年降水量最多的地方。每年夏季大到暴雨多次出现,对工农业生产影响较大。 本文以1984年7月为例,对出现大到暴雨的湿有效能量演变特征作了分析,探讨湿有效能量与鲁南暴雨的关系。 从有效能量的观点看,暴雨过程是一种能量的释放过程。较强的能量积聚是产生暴雨的必不可少的条件,而这些能量主要是由大气低层不断积累和补充的湿有效能量转换而来。为此,我们分别把大气中。低空500mb、700mb和     

高低空急流耦合对长江中游强暴雨形成的机理研究

对1998－07－22T08－14发生于武汉附近的一次强暴雨过程的分析发现，这次强暴雨发生于南方暖区与北方冷空气脱离的孤立系统中，副热带经圈环流上升支是暴雨发生的大尺度背景场，它的低空入流和高空出流对大尺度雨区的生成与维持具有重要作用。边界层南风急流、低空西风急流和高空西风急流上下的耦合作用理强暴雨发生的重要原因。925hPa上边界层偏南风急流是暴雨区所需水汽的最大提供者和暴雨区对流不稳定能量释放的触发者，850hPa上低空偏西风急流的主要作用是建立和维持了暴雨区中低空的对流不稳定，200hPa上中纬高空西风急流的主要作用是建立和维持了暴雨区高空的条件对称不稳定，三者上下耦合使得中低空对流上升运动得以向上发展和加强，从而产生强暴雨。     

一次500mb偏南气流中的强对流天气过程

本文分析了1982年5月26日江淮之间一次500mb偏南气流中的强对流天气过程。分析指出: 1.在高空暖平流增温,低空冷平流降温的形势下,如果中低层有足够大的增湿发生,也有可能形成足够的潜在不稳定能量供给强对流天气发生的能源。 2 本例强对流发生的能量是潜在不稳定能量,其释放机制开始是由于行星边界层内空气辐合提升,加上地形的影响引起局部强对流,而后由于局部强对流的下泄气流形成边界层飑锋,从而触发大范围不稳定能量释放造成大范围强对流天气的传播。     

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。     

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。     

长江下游梅汛期中尺度涡旋特征分析

利用2006～2009 年日本再分析资料对长江下游地区梅汛期间(5～7 月)边界层内中尺度涡旋进行普查,并分类统计分析了边界层内中尺度涡旋与暴雨、低空急流的关系。研究结果表明:每年的5～7 月该地区经常在对流层低层或(和)边界层内出现中尺度扰动涡旋,根据中尺度涡旋最初生成的高度不同,可划分为边界层中尺度涡旋、对流层低层中尺度涡旋和对流层低层—边界层中尺度涡旋三类。边界层中尺度涡旋中与暴雨有密切关系的中尺度涡旋称为边界层中尺度扰动涡旋(PMDV),根据涡旋前或后6 小时累积雨量,可以进一步将其分成两类:第一类是暴雨的直接制造者中尺度对流系统(MCS)先于边界层中尺度扰动涡旋发生(MCS-PMDV);第二类是边界层中尺度涡旋产生后,激发了中尺度对流,造成了暴雨过程(PMDV-MCS)。PMDV-MCS 类涡旋暴雨的特点是在对流层低层850 hPa 是一条切变线,其南侧有一支西南低空急流,边界层925 hPa 则是一个闭合的涡旋,暴雨区主要落在涡旋的东北面和东南面。     

初夏敦煌荒漠戈壁大气边界结构特征的一次观测研究

利用"西北干旱区陆气相互作用野外观测实验"加强期在甘肃省敦煌市气象站进行的风、温、湿探空观测资料,分析了西北典型干旱区大气边界层的结构特征和变化规律。结果表明,大气边界层厚度总体而言明显偏高,对流边界最高层厚度可超过4000m,稳定边界层也在1000m左右的高度;2750m附近为风向转变高度,其下全为偏东风,其上全为偏西风,这个风向转变高度有一定日变化,在观测的9天内每天的日变化规律保持了很好的一致性;边界层风速切变较大,大多数时候有低空东风急流出现,急流最强可达到近20m·s-1,急流高度在500m左右;边界层内比湿廓线有时在大约500m高处出现逆湿,一般以夜间更为显著。     

陕北北部一次罕见区域性暴雨天气过程分析

利用常规观测资料、自动站观测资料和榆林多普勒雷达(CB)观测资料,分析2009年7月7—8日发生在陕北北部榆林地区的暴雨天气过程,结果表明:这次暴雨天气过程可分为两个时段,第一个时段是强对流产生的局地暴雨,第二个时段是大范围对流天气产生的区域性暴雨。对流体中低层辐合、高层辐散情况下出现中层辐合区特征可作为强降雨出现时段和地点的一个指示,在短时临近预警时可作为强降雨预警重点区域考虑。低层偏东急流是区域性暴雨天气的触发者,区域性暴雨天气的发生,对应着低层偏东急流、中低空海拔2.0~4.0 km偏南急流、中高空海拔4.0~8.0 km风速≥12 m/s的西南气流,各层气流随高度上升顺时针旋转。区域性暴雨天气与中低空急流的出现密切相关,中低空急流建立、增强,区域性暴雨也随之出现、增强;中低空急流遭到破坏,区域性暴雨天气结束。     

桂林市2005年6月连续性暴雨的季风扰动及动力条件分析

通过对2005年6月连续性暴雨过程发生前后的天气形势和物理量场进行分析,发现暴雨发生时,与500hPa螺旋度、涡度及850hPa水汽通量配置较好。暴雨前期低空急流加强,表现在暴雨发生前850hPa沿110°E有V分量的增长。另外,可通过对T 213物理量预报场的分析,判断未来暴雨发生的可能性。