黑龙江省一次局地强降水过程成因及预报难点分析

利用常规气象站观测资料和卫星云图资料,分析2015年8月8日发生在黑龙江省中西部地区一次局地对流性强降水量级预报偏小的原因。结果表明:中高层西南气流把干冷空气向黑龙江省中西部地区输送,并叠加在低层西南暖湿气流之上,热力抬升和低层切变辐合动力抬升共同作用,从而触发对流云团生成发展和局地短时强降水发生。强降水落区位于KI指数和高低空假相当位温差大值区叠加区域内;强降水发生在对流云团边缘云顶亮温梯度大值区以及TBB逐渐降低阶段。预报时只考虑低层暖湿气流偏弱,而忽略前期有持续性暖湿气流增温增湿使不稳定能量积蓄充足的特点,并且对500 hPa西南气流输送干冷空气这一罕见现象分析和认识不足,致使对黑龙江省中西部地区不稳定层结和短时强降水等强对流天气强度预报偏弱。     

2006年6月10日浙江飑线FY-2C卫星云图特征

利用FY-2C静止气象卫星云图和中尺度加密地面气象监测资料,采用Weiss-Smith方法、云顶亮温分层、多谱组合等定量分析技术对2006年6月10日发生在浙江中北部地区的一次冰雹和雷雨大风天气的飑线过程进行连续监测和对流云识别分析。FY-2C卫星云图定量分析结果表明这次飑线过程对流最旺盛期TBB低于230K(-44℃);长波红外分裂窗双谱组合Tc≤-4的低值区与强风暴天气影响区域相对应,Tc≤-7低值中心与强雷达回波区相对应;强对流天气区域与分布在沿对流云团前进方向的TBB梯度最大区域有很好的对应关系,强风暴天气发生区的移动路径与TV正梯度最大区域的移动路径相似。     

安顺一次罕见秋季特大暴雨天气分析

利用FNL 1o×1o再分析资料、FY-2F卫星TBB资料及常规气象观测资料对2020年9月13日夜间到14日白天发生在贵州安顺的一次罕见秋季暴雨天气过程进行分析,结果表明：副热带高压东退,引导短波槽东移和低涡切变线南压,为暴雨的发生提供了有利的天气尺度背景条件;强水汽辐合中心稳定维持在安顺,暴雨中心与水汽辐合中心对应;暴雨区低层暖平流和中层冷平流的叠加,利于上升运动的发展,为能量和潜热的释放提供有利条件;中尺度对流云团在生成阶段发展迅速,成熟以后减弱缓慢,并在安顺上空稳定少动,是导致全市范围出现暴雨到特大暴雨的主要原因,且暴雨区与TBB≤55℃的区域对应较好;在对流云团生成的地方大气水汽、能量和抬升条件均较好,在其东移影响的区域,大气层结不稳定,湿层深厚,但能量条件较差,因此此次暴雨过程的对流性不是很强,在降雨最强的时段小时雨强大多在20-40mm·h-1之间     

一次长江中下游梅雨锋暴雨过程的诊断分析

利用NCEP 1°×1°再分析资料、FY-2C卫星云顶亮温(TBB)和中尺度模式WRF输出的15 km高分辨率资料,对2008年影响浙皖赣地区的一次梅雨锋暴雨过程进行了诊断分析.结果表明,青藏高原东侧西风槽和副热带高压之间的相互作用、对流层中低层切变线的维持以及低涡东移、发展是暴雨发生的天气尺度背景.TBB数据显示,在切变线附近不断有中尺度对流云团生成并东移、发展.与暴雨区相对应,在低空西南急流左侧存在多个β中尺度强水汽通量辐合中心,高空西风急流人口区右侧排列着一系列的辐散中心,表明该地区存在较强的水汽辐合上升运动.对流层低层高温高湿、中高层冷空气侵入,导致大气层结处于极不稳定状态.湿位涡的分布与中心位置对暴雨落区及强度具有较好地指示意义.暴雨区附近对流层高、低层都存在较明显的位涡水平平流,导致位涡扰动不断地自上游向下游地区移动.锋区前暖区的对流层中低层存在强垂直位涡柱,引发气旋性环流的发展,从而促进了辐合上升运动.     

四川2013年和2015年8月7日暴雨对比分析

利用常规气象观测资料、NCEP1°×1°再分析资料和FY—2D卫星TBB资料,对2013年8月7日和2015年8月7日两次四川暴雨过程进行对比分析,结果表明:两次暴雨降雨强度及范围大小的发生与低值系统位置,副热带高压位置和强度,以及低层切变线、地面冷空气、低空急流以及台风位置等相关。不稳定能量的积聚为两次暴雨过程发生提供了有利条件,与强降水落区对应较好,强的不稳定能量更有利于中尺度对流系统强烈发展。暴雨落区上空受高能舌控制,且不稳定能量逐渐增大,暴雨出现在能量释放阶段。强烈的旋转上升运动为强降水提供了良好的的动力条件。两次过程中水汽辐合的中心以及强度对于降水的强度、落区、持续时间具有一定的指示意义。造成两次暴雨过程的对流云团生成和发展有一定的差异,但两次暴雨过程最大降雨均位于对流云团TBB最大梯度区,一般靠近亮云中心。     

新疆一次深秋局地短时大暴雨的成因分析

利用自动站逐时观测资料、FY-2D高分辨率卫星云图资料及NCEP/NCAR每6 h一次的再分析资料,采用25点平滑算子的尺度分离法,分析了2011年10月21日新疆博尔塔拉蒙古自治州(下称博州)的一次短历时大暴雨过程的中尺度特征及其发生、发展机理。结果表明,博州地区前期温度异常偏高,为深秋时节出现强对流天气蓄积了较好的热力条件。强降水过程中博州地区上空的中尺度垂直环流圈为大暴雨的产生提供了有利的动力条件。中尺度气旋的位置与TBB分布有较好的对应关系,其中心与TBB低值中心的移动方向一致。大气层结不稳定对中尺度对流云团的发生、发展具有促进作用,低层水汽的强烈辐合为对流云团和降水的形成提供了必要条件。地形在本次强降水过程中具有重要作用,地形的抬升和收缩作用使得辐合上升运动加强;地面中尺度辐合线和中尺度低压对本次大暴雨过程具有触发作用。     

福建一次强冰雹天气的物理量及雷达回波特征分析

采用气象常规探空资料和天气雷达资料并结合天气学和诊断方法对福建省长乐市的一次降雹过程进行分析。结果表明:大气层结的不稳定以及冷平流入侵是主要影响因素,冰雹出现在中低层对流不稳定和低层暖平流、高层冷平流以及低层辐合、高层辐散的上升运动区。假相当位温、散度、比湿、雷达反射率对强对流天气有较好的指示作用。     

吉林省一次区域性暴雨天气过程的TBB图像特征分析

采用FY-2C静止卫星红外云图反演的逐时TBB资料、地面逐时降水资料、欧洲中心和北京T213物理量诊断分析资料,利用天气学分析方法研究了2005年8月12～14日吉林省一场区域性暴雨天气过程的TBB图像特征,揭示了副高后部切变线上中-α尺度雨团在TBB场上发生发展移动消亡的规律,对降水过程中的卫星TBB图像特征及其与各种天气系统、物理量场和降水强度之间的关系进行了重点分析。分析结果表明:此次暴雨过程发生于偏北的副高后部,副高区与TBB>0℃区域相对应。TBB低值强云团随云带沿低空急流方向移动,且与水汽及能量输送带密切关联,强降水是呈椭圆型的中尺度对流云团中的准圆形中-α尺度云团造成。TBB低值云团面积越大、数值越低时,1h降水量≥10mm站数出现的越多,TBB≤-50℃所覆盖范围与大到暴雨落区基本一致,最大1 h降水量的雨强落后于云团TBB最低值1～3h。     

2009年四川夏季强雷电过程的气象卫星资料分析

利用FY2－C、FY2－D云顶亮温资料并结合2009年四川省闪电定位资料,选取了2009年6月19～20日1次典型的强雷电过程,并对该过程的雷电时空分布与强雷暴云团(MCS)的演变特征进行了分析。结果表明:(1)地闪频数与MCS的强度呈正相关。(2)地闪基本出现在小于220K的云区和前方TBB水平梯度最大的区域内,集中发生在小于200K的云区,大于240K的云区几乎没有地闪发生。(3) MCS发生发展期,地闪位于对流云团前方TBB梯度最大的区域内及其东侧,地闪频数极大值发生在强烈发展期。成熟阶段,地闪猛烈下降。消亡期,地闪位于对流云团中心附近,但很快消失。(4)单站强降水时段和TBB低值区有较好的对应关系并且地闪逐时峰值比降水峰值提前约1h,可为单站短时暴雨的预警提供参考。      

2011年盛夏石家庄一次短时暴雨分析

2011年7月26日石家庄市出现一次暴雨冰雹天气,其特点是500 h Pa及以上高空强冷空气导致高空形势在12 h内发生剧变,短波槽快速南下,致使探空观测和数值预报失灵。本文对其他监测资料进行分析,发现这种剧烈变化的天气有明显特征:卫星云图上河套北部逗点云系尾长而粗壮,有向南发展趋势,云系后部的暗区表明干冷空气侵入,与低层暖湿空气形成对流云,尾部断裂表明冷空气加速南下。单站要素变化显示,石家庄地面假相当位温比正常值高了8℃,出现异常不稳定能量。强对流天气发生在假相当位温密集带内,能量中心假相当位温最高达到90℃以上,100 km内假相当位温温差超过25℃,最大降雨出现在假相当位温密集带内。雷达回波呈西南—东北带状排列,前部最大强度为65 d BZ,强回波前形成阵风锋,正负最大速度均超过20 m/s,飑线自西向东移动,它的移向和发展程度决定降雨和冰雹的路径和强度。石家庄市区风向转变和形成地面辐合线分别较降水起始时间提前21 min和30 min。     

辽宁长历时暴雨中尺度对流系统特征分析

选取发生在辽宁的3次典型长历时暴雨过程,利用NCEP/NCAR 1°×1°再分析、FY-2E黑体亮温TBB、多普勒天气雷达和自动气象站等资料,分析了降水实况、天气形势背景、卫星红外云图、雷达回波的结构和强度变化的代表性特征。结果表明:辽宁长历时暴雨是在有利于产生暴雨的大尺度环流背景下,异常稳定的形势场导致冷暖空气在某一地区长时间相互对峙而形成的。该型暴雨的降水实况具有雨强变化小、强降水无明显阶段性特征和雨强变化大、强降水具有明显阶段性两种特征。一般性对流云团、暖云和深对流云团均可造成该型暴雨,其中一般性对流云团的云顶亮温变化幅度小,在-47～-36℃,暖云的云顶亮温在-8～3℃,深对流云团的云顶亮温-68～-50℃且强降水发生在云顶亮温低值中心偏向温度梯度大值区一侧。该型暴雨的雷达反射率因子强回波质心较低,表现为上游回波同一方向连续移入形成的"列车效应"、本地生成回波并不断加强以及不同方向的强回波先后移入影响三种类型,小时平均回波强度及其变化对降水强度和趋势有较好的指示意义。需要特别关注副热带高压西侧低层高能高湿、凝结高度低、整层近乎饱和且又具有局地地形抬升触发条件地区的暖云强降水的分析和监测。     

西安一次突发性短时暴雨环境条件及成因分析

利用常规气象观测资料、长安站风廓线雷达和NECP 1°× 1°再分析资料等,对2016年7月24日西安短时暴雨的环流形势及中尺度特征进行分析。结果表明：此次暴雨突发性强、过程雨量大、降水时段集中、对流性明显,主要受中低层快速东移南压的冷式切变线和地面低压等系统影响,副热带高压外围西南暖湿气流为暴雨天气建立了稳定的水汽通道;层结“上干下湿”、“上冷下暖”,高温、高湿、高能的环境非常有利于不稳定能量集聚与释放;造成西安地区短时暴雨的对流云团具有初生强度大、发生发展迅速等特点,当关中地区椭圆形对流云团与陕南南部的中β对流云团逐渐合并,使对流云团发展加强,云顶亮温（black body temperature,TBB）大值区主要位于西安地区,TBB中心值降至-70 ℃,TBB中心附近出现666 mm/h最大雨强;秦岭北麓山区反射率因子超过55 dBz的分散孤立对流单体迅速发展合并,易引发暴雨灾害,需加强雷达资料监测研判;强降水发生前,风廓线雷达的低空风速明显增大,形成低空急流,冷暖平流加强层结不稳定,配合超低空急流产生短时强降水。     

利用雷达和卫星资料对一次强对流天气过程的云结构特征分析

利用FY-2D静止卫星、SWAN雷达产品和湖北随州CINRAD/SA雷达资料,结合局地分析预报系统LAPS、自动气象站资料和探空资料等,对2011年7月26日湖北随州一次强天气过程的云结构特征进行了综合分析.结果表明,对流云团的生长中心与雷达反射率因子大值区、云顶黑体亮温TBB低值区和陡变的温度梯度区相对应;云体的合并有助于对流云的发展和维持.单站雷达资料适用于局部回波的形态识别和动力场分析,在两次弓形同波过程个例中,第一次弓形回波产生了降雹,在发展强盛阶段,低层有弱回波区和较明显的人流缺口,出现速度模糊、风暴体倾斜的现象;而第二次则以强降水天气为主.与第二次相比,第一次弓形回波过程有更多、更快的能量聚集和更丰沛的垂直积分液态水含量,有利于冰雹的发生.FY-2D卫星反演的云顶温度和粒子有效半径之间的关系(T-Re)垂直分布显示,降雹的对流云中具有强烈的上升气流,使得粒子有效半径增长缓慢,晶化温度低,没有明显的碰并增长带和降水(雨胚增长)带.     

一次东移高原低涡的天气动力学诊断分析

利用地面和高空常规观测资料、NCEP 1°× 1°再分析资料以及时空分辨率较高的 TBB 资料,对造成我国长江流域强降水的一次高原低涡东移过程进行了天气学和动力学诊断分析.主要分析了低涡移动、降水分布及水汽输送、假相当位温和湿位涡等物理量.分析表明此次高原低涡随其东部低槽移出高原,降水主要发生在低涡的东半侧并在低涡移出高原后增强.当低涡与热带气旋合并时,产生强降水,造成了长江流域的汛情.卫星 TBB 图与降水时段和落区对应较好.水汽通量散度场的分布较好地反映了水汽的集散情况,其辐合区与降水区相对应,强辐合中心与强降水中心一致,且强降水中心位于 850 hPa θse 等值线密集区和 500 hPa 的高能区.低涡降水的发生发展与湿位涡的时空演变有很好的对应关系,湿位涡正负区的叠置是低涡暴雨发展的有利形势,强降雨区发生在对流层低层湿位涡正压项的正值区东北和东南侧零线附近,而湿位涡斜压项的负值区对暴雨的落区和移动有一定指示意义.     

西藏中东部一次强雷暴天气过程的云图特征分析

利用FY-2C红外卫星云图图像和TBB资料,结合地面常规气象观测资料、地面和高空天气图及物理量资料等,运用天气分析诊断方法,对2008年6月28日—7月3日发生在西藏中东部地区的一次强降水雷暴过程的发生、发展和演变的环流特征、卫星云图特征和物理量场特征进行分析,并试图建立预报标准,形成预报思路和预报概念模型。结果表明：本次过程在FY-2C卫星云图、大尺度环流形势场和物理量场上都有明显的特征。TBB低值区、水汽条件、垂直散度场配置、高温高湿、层结不稳定是预报强雷暴天气的着眼点。TBB低值带与强降水雷暴的落区有很好的对应关系。暴雨的发生区往往是TBB的相对低值中心,雨带摆动及强度与TBB低值带的摆动和强度相一致。TBB≤-33℃,应注意强降水的预报。TBB≤-50℃,可能有暴雨出现。TBB≤-60℃,可能出现大暴雨并伴有雷暴天气。TBB≤-33℃的范围越大、强度越强,降水持续的时间越长、降水强度越强。     

北京地区一次局地暴雨过程的诊断和中尺度分析

利用NCEP1°×1°的格点资料分析了2007年8月1日北京地区局地暴雨过程的大尺度环流背景,并用FY2C卫星逐小时的TBB资料,结合自动站资料分析了局地暴雨的发生时段和落区,同时对过程发生期间雷达回波的演变特征进行了分析。结果表明:在高空西来槽和东北低涡的环流形势下,有利的不稳定层结和高低空动力配置条件下,3个对流云团共同影响,在城区合并后南压造成了这次局地暴雨过程;边界层东南气流的水汽输送、城市下垫面的热力作用以及冷暖空气的剧烈交绥,是城区和南部地区出现强降水的主要原因;过程中降水的强度与TBB低值中心相对应,降水的分布与TBB值大梯度区也有较好的对应关系;对流系统在城区合并、移动缓慢、维持时间长造成了北京城区和南部地区的短时强降水。     

广东2022年一次强降水的FY-4A观测及闪电特征

利用FY-4A卫星闪电成像仪LMI、TBB、地基闪电ADTD数据和NCEP-FNL再分析资料等,以2022年5月10日广东一次暴雨过程为例,对两个不同强降水区域对流云团发展演变的观测特征进行了分析。结果表明：中北部清远至九连山南侧的强降水1区属于典型的锋面低槽型暴雨,发生在低槽前部冷暖交汇区,珠江口西侧沿海附近的强降水2区则是暖区西南和偏南气流辐合作用的结果。此个例强降水发生前TBB迅速下降,强降水主要位于对流云团TBB低值中心梯度大值区。对流发展初期TBB逐渐下降到230 K以下,TBB变率较前1 h下降幅度可达-15℃以上,局部可达-30℃,对流云团移动前方的闪电对下一时刻对流的发展移动有很好的指示意义,锋面降水中ADTD较LMI提前出现;成熟阶段TBB大范围下降到220 K以下,局部200 K以下,TBB变率减小,维持在0～-10℃,闪电达到峰值,密集闪电随着TBB≤220 K低值区移动。     

商洛一次局地暴雨诊断分析

利用常规观测资料、NCEP 1°×1°再分析资料、FY2E卫星资料、商洛多普勒雷达资料,从环流背景、水汽、动力条件和不稳定机制等方面对2014年7月28日发生在商洛局地性较强的一次短时暴雨过程进行分析。结果表明:这次短时暴雨过程天气的影响系统主要为短波槽、副热带高压与热低压。低层850hPa副高西侧暖湿气流北上为暴雨发生发展提供了有利的水汽条件。对流层中高层涡旋运动增强带动低层上升运动发展加强,为对流天气的进一步发展提供了动力条件。短波槽后西北干冷气流与低层偏南暖湿气流形成不稳定层结,加之中低层对流不稳定层结加强,CAPE值及低层湿度显著增大,抬升凝结高度与自由对流高度降低,因此在较低的抬升条件下,触发了此次对流性天气。卫星云图和雷达图上表现为中尺度系统,生命期短,发生发展速度快。强降水主要发生在对流云团强中心西北侧TBB梯度大值区。     

山东一次秋季罕见强雷暴成因分析

利用ERA5逐小时再分析资料、常规观测资料、FY-2G卫星资料、闪电定位资料及雷达资料对2019年11月2—3日发生在山东的强雷暴过程进行诊断分析。结果表明:(1)此次强雷暴过程是高空槽东移,中高层干冷空气入侵和地面辐合线抬升触发低层不稳定能量释放造成的,这种上干下湿的大气层结特征,有利于雷暴发生发展。(2)850 hPa和500 hPa温差是秋季强雷暴生成的一个重要条件,当T_(850)-T_(500)≥26℃时,对雷暴发生十分有利;θse水平分布中高能舌的位置跟强雷暴发生的区域对应较好。(3)秋季强对流发生时对流云团高度较夏季偏低,TBB值较夏季偏高,此次雷暴过程发生时云顶温度TBB在-22～-32℃,强雷暴主要位于冷云盖前方TBB梯度大值区域内。(4)雷达回波中心反射率因子在45 dBz以上,1.5～5 km存在非常强的垂直风切变,对秋季雷暴预报有很好的指示作用。     

局部大暴雨形成的机理与中尺度分析

利用常规气象观测资料、区域自动站加密观测资料、NCEP逐6 h的1°×1°的再分析资料和FY-2C卫星逐时TBB资料、多普勒雷达探测资料,对2012年7月7-8日河南商丘地区大暴雨天气过程形成机理和中尺度系统活动特征进行了研究.结果表明:500 hPa低槽与低层东西向切变线和低空急流相互配合、共同作用是此次大暴雨形成的大尺度环境条件。中尺度分析显示:多个中尺度雨团的活动形成了4个大暴雨中心,中尺度雨团与MαCS相伴,而MαCS是由多个MγCS和MβCS合并、加强的结果。这些MγCS和MβCS是由地面中尺度辐合线或辐合中心触发产生并发展,MαCS覆盖区下强降水回波的移动和发展与地面中度辐合系统对应较好,大暴雨出现在地面辐合系统形成后的1~2 h内;而暖平流导致的局地升温,是地面中尺度辐合系统形成的主要原因。TBB梯度与降水强度成正比,当▽TBB/0.5°E≥34℃,并且TBB≤-63℃时,将产生30mm·h~(-1)的强降水;当MCS发展成熟时强降水发生在中尺度对流云团TBB低值中心附近,当TBB在1 h内降低31℃以上时,1~2 h后该地将出现雨强为50 mm的短时强降水。因此,地面热力不均匀导致的局地升温是此次地面中尺度辐合系统生成的主要原因,而地面中尺度辐合系统的发生发展触发了中小尺度对流系统的发生发展,导致了局部大暴雨的产生。根据中小尺度对流云团的TBB强度及变幅,可提前1~2 h预报短时强降水。