一次短时强降水过程中的干侵入作用

以2012年7月15日凌晨榆林地区一次短时强降水过程为研究对象,利用NCEP 1°×1°再分析资料、FY-2E卫星资料及常规气象观测资料,通过卫星水汽图像和大气动力场相结合的方法揭示冷涡影响下降水过程中干侵入的特征及其对短时强降水发生、发展的作用机制。结果表明:此次短时强降水过程中干侵入特征明显,卫星水汽图像上的黑体亮温高值区与干冷区相对应,干冷区的伸入使得对流云团边缘亮温梯度增大,同时对流云团发展;干侵入与对流层高层的下沉运动、高值位涡以及干冷区相对应,因干冷空气叠加在暖湿气流之上,在强降水区上空出现了对流不稳定层结,为短时强降水的发生创造了有利的环境条件。另外,此次降水过程水汽条件主要集中在对流层低层,风场辐合带来的短时间水汽辐合为短时强降水集聚了一定的水汽条件。在地面中尺度辐合线的触发作用下,将不稳定层结中包含水汽的气块抬升,从而形成降水。     

干侵入对一次东北冷涡过程的作用分析

以2006年7月20~24日一次东北冷涡过程为研究对象,利用NCEP/NCAR再分析资料、FY-2C卫星资料及常规气象观测资料,通过卫星水汽图像和大气动力场相结合的方法揭示东北冷涡过程中干侵入的特征及其对冷涡发生、发展的作用机制。结果表明,此次东北冷涡过程中干侵入特征明显,卫星水汽图像上的干侵入暗区与对流层高层的下沉运动、高值位涡、高空急流以及干冷区相对应;因干冷空气叠加在暖湿气流之上,在低层冷涡中心上空出现了对流不稳定层结,为冷涡的增强创造了有利的条件;同时,沿冷涡中心的经向垂直剖面中,高空急流入口区北侧产生的下沉运动对对流层高层低湿、高位涡的干冷空气起动力下传的作用;500 hPa绝对涡度的演变与同时刻水汽图像上干侵入区的走向、范围、强度变化相一致,由于干侵入使得冷涡中心绝对涡度增大,冷涡加强发展,因此干侵入是激发冷涡发生、发展的动力条件之一;而等熵面上各要素场的演变也能够反映出干侵入的活动特征及其对冷涡的作用。     

干侵入对2005年8月16日华北暴雨的作用

利用NCEP／NCAR再分析资料、自动站观测资料以及中尺度数值模式MM5V3．7输出结果,对2005年8月16—17日发生在华北的一次暴雨过程的成因做了诊断分析。结果表明：在暴雨产生过程中有干冷空气的入侵,对这次暴雨过程的发生、发展有重要作用,高层干冷空气的侵入有利于低层中尺度气旋的发展,使暴雨过程得以维持和加强。     

一次台风远距离暴雨中的干侵入分析

利用常规观测资料和NCEP再分析资料,对2008年7月17—19日发生在山东地区的台风远距离暴雨过程进行了观测分析和模拟研究。结果表明:降水期间有来自中高层的干冷空气的侵入,主要有两种表现形式:对流层顶附近向下的干空气侵入和对流层低层由西北向南的干空气侵入。干侵入存在于300~600 hPa之间,高层略微落后于低层,不利于对流不稳定的发展。但干冷空气侵入使得等相当位温面倾斜,有利于条件性对称不稳定的发展。干侵入使原来不饱和湿空气出现饱和,有利于降水增幅,雨区始终位于500 hPa干区前沿。高层正位涡扰动沿相当位温密集带向低层输送,500 hPa位涡高值区与降水有较好的同位相关系,对降水的发展和移动有一定的指示意义。     

干侵入在黄河气旋爆发性发展中的作用

利用数字化的6.7,um卫星水汽图像资料、NCEP/NCAR逐6小时1°×1°再分析等资料和干侵入、位涡理论,对2007年3月3—5日引发渤海强风暴潮的黄河气旋发展过程进行了天气动力学分析,揭示干侵人在爆发性黄河气旋中的特征和作用。结果表明：本次渤海强风暴潮是发生在泰米尔半岛附近不稳定小槽东移发展,东亚大槽重建的过程中,是对流层高层干侵入下沉引起黄河气旋爆发性发展产生强东北大风所致。干侵入具有高位势涡度特征,高位涡区和水汽图像上的暗区形态及强度变化特征对气旋生命史不同阶段有预报指示意义。干冷和暖湿气流沿着等熵面Ω型皱折带南北流动,使得等熵面陡峭程度加大,大气的斜压性增强;尽管高层干侵入在下沉过程中会产生增温效应,但在下沉运动和强冷平流效应的共同作用下,地面气旋的上空出现水平方向温度比临近地区低的现象,大气静力稳定度减小,绝对涡度（ζ_p＋f）增大,促使中低层气旋性涡度发展,垂直上升运动迅速加强,导致地面气旋强烈发展。     

干侵入对陕西“2008.07.21”暴雨过程的影响分析

利用NCEP/NCAR再分析资料,分析了2008年7月21日发生在陕西西南部一次暴雨过程的大尺度环流背景和水汽条件,运用相对湿度、风矢量、湿位涡和垂直涡度等多种物理量场,研究了该暴雨过程中干侵入的机制和特征,以及对暴雨发生、发展和维持的影响.结果表明,此次强降水过程是在高空槽和低空气旋的有利形势下产生的.水汽主要来源于孟加拉湾,持续的高层辐散、低层辐合的环流配置保证了低层源源不断的水汽辐合并抬升凝结,有利于转化为降水.受高空低槽发展东移的影响,干侵入在垂直层次上表现为由对流层中高层向低层的注入,水平方向上主要表现为由西向东的侵入,其中在103°E以西地区存在较强的下沉运动是干侵入的载体.应用湿位涡与倾斜涡度发展理论分析表明,当对流层中高层具有高值位涡的干空气侵入到低层时,由于湿位涡守恒特性,引起倾斜涡度发展,进而导致低层垂直涡度的急剧发展,有利于上升运动将水汽向上层输送,冷暖空气相遇,产生此次暴雨过程.     

一次无地面冷空气触发的西南涡特大暴雨分析

利用NCEP 1°×1°的再分析资料对2007年7月17日重庆西部的特大暴雨天气过程的环流背景、主要影响系统--西南涡的演变进行诊断分析.结果表明:(1)在有利的大尺度环流背景配合下,产生此次过程的主要影响系统为西南涡和低空急流,副热带高压的西进北抬为水汽的输送提供了有利的条件;(2)最强降水时段出现在西南涡的最强盛期,垂直螺旋度的大值中心位置和强弱变化与低涡及强降雨的位置和强度有很好的对应关系;(3)在此次过程中虽然无地面冷空气的触发,但由于高层较强的冷平流形成的干冷盖和低层的暖湿气流与强烈的上升运动的极佳配合,使得强对流天气得以发生,高层的干侵入成为此次过程的触发动力;(4)西南低涡上空的不同高度上不同强度的干侵入效应,使得高层高位涡下传,而高层高位涡区的下传和中低层高位涡区的加强,导致西南低涡的气旋性环流加强,降水增强.     

"强降水和黄海气旋"中的干侵入分析

利用GOES-9卫星6.7μm的水汽图像资料、等熵气流、位涡(IPV,MPV1)、sθe等物理量,对2003年梅雨期的一次强降水过程进行了分析,以揭示干侵入在强降水和黄海气旋中的作用。分析结果表明:(1)水汽图像暗区动态对强降水、温带气旋发展有很好的预报指示意义。(2)叠加了相对湿度场的垂直气流的发展、变化特征能清楚地反映干侵入与强降水的关系,对短时预报有一定指示意义,干侵入对强降水起激发作用。中层以上的干区与水汽图像暗区十分吻合。(3)sθe=340K等熵面上的气流能较好地反映对流层中上部的干侵入特征,sθe=330K等熵面上的气流能较好地反映黄海气旋发展特征。沿等熵面高脊区的下滑急流与水汽图像暗区相当一致。IPV大值区的发展变化与气旋快速生成、发展关系较好,IPV分布能较好地反映干侵入特征。(4)等压面上的MPV1空间、时空剖面均能很好地描述干侵入的演变特征。当MPV1≥0.4 PVU的区域向下伸展时,在其以南约2个纬距处出现强降水。(5)对气旋附近的强降水,干侵入起逐渐加强作用;对远离气旋区域,MPV1大值区域与强降水突然出现几乎是同步的,说明MPV1所反映的干侵入特征对强降水的作用在气旋附近与远离气旋区有所不同。强降水出现在sθe陡峭和密集区中。     

天山北坡一次特大暴雨过程诊断分析

利用常规资料、NCEP1°×1°再分析资料对2007年7月16—17日天山北坡出现的特大暴雨过程进行了诊断分析。结果表明：暴雨发生在100hPa南亚高压呈双体型、500 hPa中亚低值系统在天山北坡东段稳定维持的环流背景下;沿天山两侧的强东西风切变组织了系统性的强上升运动、低层向山的偏北气流与天山北坡向北开口的喇叭口地形产生的辐合上升运动促使暴雨强度增大;暴雨区与低层辐合、高层辐散的气旋性涡柱区相对应;来自孟加拉湾沿高原东侧偏南气流北上的水汽,通过中高层的西南气流和低空的偏东气流两条路径接力输送到暴雨区;正位涡异常与暴雨的发生关系密切。     

一次江淮暴雨过程中干空气侵入的诊断分析

利用中尺度数值模式MM5(V3)，对2003年7月4日20时至5日20时发生在江淮地区的一次梅雨锋暴雨过程进行模拟，并采用模式输出的具有较高分辨率和动力协调性的网格资料，就干空气侵入及其对暴雨过程的作用进行了诊断研冤。结果表明，此次暴雨过程中有明显的干空气侵入，且干空气侵入对暴雨过程产生重要作用：干空气侵入将对流层高层高位涡带入低层，促进了对流层低层气旋及对流运动的发展，继而引起降水的增强。     

2012年7月中旬一次安徽梅雨锋暴雨过程的干侵入分析

利用NCEP/NCAR 1°×1°再分析资料,着重对2012年7月13—14日发生在安徽中南部的一次梅雨锋暴雨过程中干侵入的特征及作用机制进行了诊断分析。结果表明,此次强降水是在高空低槽和低空冷式切变线共同作用下产生的。暴雨过程中,从对流层高层到低层有明显的干侵入。在整个对流层上均存在干侵入,但是对流层中高层较强,低层较弱,干侵入主要来自对流层中高层。高低空急流耦合产生次级环流,其正环流圈下沉支为干冷空气侵入提供了动力条件。低湿、高位涡的干冷空气具有沿假相当位温密集带（即锋面）下传的特征。     

陕西暴雨个例倾斜涡度发展和干侵入分析

利用常规观测、FY-2D相当黑体亮度温度tnnNCEP再分析资料对2008年7月20—21日发生在陕西西南部的大暴雨诊断分析,结果表明：北涡南槽为大暴雨提供了有利的形势场,暴雨是多个中尺度对流云团造成的,暴雨区低层具有正压位涡〈0,为斜压位涡〉0的配置,高层湿位涡下传使得低层位势涡度增大,有利于低层气旋性涡度增长,使降水加强。叠加了相对湿度场的垂直环流的发展、变化特征能清楚地反映干侵入与强降水的关系,干侵入对中尺度对流云团起激发作用。     

华南前汛期一次特大暴雨过程的数值模拟及其诊断分析

利用WRF3 DVAR同化常规观测和全国自动站资料的WRF模拟结果,对2010年6月18—20日华南前汛期一次特大暴雨过程发生发展的动力条件和热力条件进行详细的诊断分析和研究。结果表明,同化观测资料的WRF模式能较好地模拟出特大暴雨过程的强降水中心、雨带分布及降水强度的变化趋势。稳定的大尺度环流是特大暴雨发生的背景条件。高低空急流及其耦合产生的次级环流的建立是特大暴雨过程的主要动力机制。地面不稳定能量的累积和西南急流输送的充沛水汽和不稳定能量在强垂直运动作用下形成的湿上升,以及中高层冷空气在次级环流的下沉支作用下向低层侵入是特大暴雨过程的热力条件。湿位涡和锋生函数的诊断表明,对流层中高层的干冷空气在次级环流作用下向低层侵入与上升的暖湿空气相互作用,促使斜压不稳定和对流不稳定的释放和发展,是特大暴雨发生发展的触发机制。     

梅雨期一次黄淮气旋发展的干侵入特征分析

利用水汽图像、等熵气流、θse等物理量,对2003年梅雨期的一次黄淮气旋发展过程进行了分析,试图揭示干侵入在黄淮气旋发展中的作用。分析结果表明：与干侵入相联系的水汽图像暗区的移动、发展变化与黄淮气旋的发展、加强、减弱对应关系较好。水汽图像暗区前部依气旋的发展加强、维持、减弱而主要出现在黄淮气旋西侧、南侧和东侧。分析垂直环流表明,干侵入来自对流层中上层,与水汽图像暗区有较好的对应关系,在气旋发展强盛期下沉气流区自西向东、自南向北推进。高空动量下传促使地面气旋发展,从而使中、低层大气变得非常干燥。335K等熵面上的流场特征、等熵面陡峭处与水汽图像暗区的对应关系较好。θse的垂直剖面能反映干侵入特征。等熵面在垂直方向的折叠可使对流层中下层出现潜在对流不稳定区。θse=335K位温舌能较好地反映天气系统的三维结构和干侵入特征。自高层向下传递、加强的位涡变化能反映干侵入的动力特征。     

山东地区一次台风降水事件的干侵入特征分析

利用NCEP/NCAR再分析资料对2008年7月17～21日发生在山东地区的强降水事件进行了分析,发现这次强降水是在中低纬度系统相互作用下产生的.对干侵入特征的分析表明,这次强降水事件中干空气主要以纬向侵入为主,这与济南“7.18”暴雨不同.通过对假相当位温(θx)的诊断分析发现,干空气侵入一方面有利于锋区的形成和维持...     

干侵入对我国东部一次强飑线过程的作用分析

利用NCEP/NCAR再分析资料、雷达资料、FY2E卫星资料等,对2014年7月30日至31日发生在我国东部的一次强飑线天气过程进行综合分析,并着重分析了干侵入对此次飑线过程的作用。结果表明：中层阶梯槽引导高层干冷空气向下入侵后叠加在低层暖湿气流之上,增强了大气不稳定,不稳定能量累积;低空切变线促使不稳定能量释放,是此次飑线的重要触发机制。对干侵入的分析结果表明：此次飑线过程中,干侵入来源于高空槽后下沉气流,干侵入底部风场调整使得飑线在移动过程中发生了转向。在飑线发展过程中,干侵入范围扩大、强度增强;干侵入使飑线发生区域上空空气变冷、变干,增强了大气不稳定。干侵入底部的低相当位温空气与飑线内部高相当位温空气混合是飑线长时间维持的重要原因。     

大兴安岭地区的一次暴雪天气诊断分析

利用常规观测资料、FY-2气象卫星水汽云图、多普勒雷达资料、NCEP(1°×1°)逐6h再分析资料对2016年11月13—14日东北冷涡背景下的大兴安岭地区暴雪天气过程进行分析。结果表明:高空冷涡后部横槽南摆,使干冷空气南下以及冷涡前部西南低空急流北上且辐合急剧加强为暴雪天气提供了非常有利的环流背景;≥20m·s-1的西南低空急流作为水汽输送带,为暴雪区提供了充足的水汽来源;垂直上升运动中心和散度辐合辐散中心基本耦合且加强,为暴雪提供了强有利的动力抬升条件,有利于上升运动的增强发展;暴雪是发生在条件对称不稳定的(湿位涡MPV2<0)的背景下,暴雪中心位于MPV2等值线密集带以及MPV2绝对值得到较大增长的区域。水汽图像上有表征干侵入特征的干缝、斧形暗区等;雷达回波显示低层东南风急流非常显著,低层强烈发展的东南暖湿气流与东北—西南走向的大兴安岭山脉相垂直时,地形强迫抬升不仅使迎风坡的垂直上升运动迅速加强,而且使低层水汽辐合得到加强和维持为暴雪提供了充足的水汽,这也是暴雪主要集中在大兴安岭东麓的重要因素。     

北京“7·21”特大暴雨中的干侵入分析研究

利用中尺度数值模式WRF V3.2模拟分析2012年7月21日发生在北京特大暴雨过程的天气形势与中尺度系统特征,并结合干侵入理论分析了暴雨过程中的干冷空气活动及其对暴雨的影响。结果表明,此次暴雨过程发生在高空槽引导冷空气南下与强盛的西南暖湿气流在华北一带剧烈交汇的天气形势下,西太平洋副热带高压阻碍了高空槽东移,使北京地区的降水过程维持较长时间。暴雨过程伴随着明显的中尺度对流复合体MCC活动,MCC的持续活动与降水中心在时空上具有一致性。WRF模式对暴雨过程有较好的模拟能力,降水发生之前的24 h内不断有来自35°N对流层顶附近的高位涡、低湿的干冷空气,沿着倾斜向北向下的路径侵入大气中低层39°N附近的700 h Pa高度。干侵入在降水开始前24 h到降水前10 h强度变化不大,随后略有减弱,在降水开始之后迅速减弱消失。干侵入对暴雨的影响主要通过在降水开始前及降水初期影响北京地区的大气热力与动力环境来完成。干侵入可以增大暴雨落区大气的位势不稳定,为对流发展储备充沛的对流有效位能,为MCC的发生、发展提供有利的环境条件。同时,干侵入增大了大气中低层的气旋性涡度,有利于中低层空气辐合上升运动,是引发北京地区局地的强对流天气,如MCC及其伴随的暴雨过程可能的触发机制。     

一次梅雨锋暴雨的数值模拟及位涡诊断

在对2005年7月11—12日发生在长江中下游地区的一次暴雨过程进行天气分析的基础上,利用MM5数值模式对这次暴雨过程进行模拟,模拟结果及客观分析对比表明,MM5基本上成功地再现了这次暴雨过程。对模式输出的高分辨率结果进行诊断分析,发现梅雨锋暴雨期间,暴雨区上空对流层中低层有平行于雨带的位涡（PζV）、湿位涡垂直分量（MζPV1）的正值区以及湿位涡水平分量（ζMPV2）的负值区,而分布在高层相当位温（eθ）线密集带上PζV、ζMPV1正值中心以及ζMPV2负值中心沿该密集带传向低空。干空气侵入在这次暴雨过程中有重要作用,对流层高层西风分量下传将高纬高层高位涡干空气带到低纬暴雨区低层,促使对流层低层对流发展,从而产生强降水。     

一次局地特大暴雨湿位涡的中尺度分析

利用一个考虑陡峭地形的１６层η坐标模式对１９９０年８月１４－１５日发生在湖北省远安县的一次局地特大暴雨过程进行数值模拟。在较成功的控制试验基础上,利用该模式输出结果研究了本次暴雨过程湿相对位涡的演变特征。结果显示,在暴雨发生发展阶段,有强的湿相对位涡负值中心相伴随。对湿绝对位涡方程的诊断分析表明,关暴雨发展阶段,湿位涡变率为正,说明此时对流不稳定已有较强释放,这时起主要作用的是网格尺度铅直通量辐合