应用多种探测资料对比分析两次突发性局地强降水

为了做好突发性局地暴雨的临近预报和预警,利用常规天气图、BJ-ANC系统的北京区域雷达拼图和VDRAS风场、地面自动站、风廓线雷达的水平风垂直廓线、卫星云图等多种探测资料,对2009年7月13日和2008年8月14日北京城区的两次突发性强对流局地暴雨天气的影响系统和中尺度系统进行了对比分析,提炼了城区突发对流性暴雨预报预警的预报着眼点。分析表明：两个个例在水汽输送条件、中低层的动力条件、冷空气侵入等方面有有利的天气尺度条件;暴雨之前卫星云图上介于南北两个系统之间的晴空区、对流系统的发生发展与1 km以下的中尺度辐合中心的联系等方面有相似之处;而在雷达回波的移向移速、各层VDRAS风场配置及风廓线雷达资料中水平风垂直廓线结构等方面有差异。通过分析研究,进一步提高了运用高时空分辨率资料作短时突发性对流性暴雨的预报能力,这对于主汛期的预报和服务工作有十分重要的作用。     

风廓线雷达资料在暴雨天气过程特征分析中的应用

为了研究风廓线雷达在暴雨天气过程预报中的作用,对2008年6月1日至6月2日云南大理发生的一次暴雨过程进行研究。结果表明,降水前三维风的脉动变化较大,水平风在垂直方向上存在风速切变,最大探测高度明显升高;降水期间可以对降水性质进行判断;降水期间功率谱密度出现双峰谱,能测出垂直气流速度及下降粒子速度,通过这样的分析,便于开展更深层次的降水物理过程研究。     

风廓线雷达资料在江西梅雨锋暴雨天气过程中的分析应用

利用宜春站风廓线雷达资料和区域自动站降水资料,对2014年6月19—22日江西省持续性暴雨天气过程进行了分析。结果发现:1)1—2.5 km高度的西南急流增强或减弱与下游降水的增强或减弱有较好相关性,其中,较低层1—1.5 km高度的西南急流增强与下游降水增强关系更为密切;1—3.5 km高度的西南急流增强且风速大于12 m/s的较强急流向下层传递,与下游降水增强有较好对应关系,且对降水加强指示提前量约为2 h。2)1 km高度以下的水平风在垂直方向上的风切变(△V)增大为8 m/s以上有利于下游降水增强,当△V为12—20 m/s时,降水明显增强,且△V增大较降水增强提前1—3 h;1 km或0.7 km高度以下△V的增大与下游降水的增强关系较为密切,而1 km或0.7 km高度以上△V增大与下游降水增强关系并不明显。3)指数M、I的大小与下游区域降水量总体呈正相关关系。当指数M、I增大至峰值,且急流指数脉动增强、频率增大时,下游区域降水也将出现峰值,且指数峰值出现较降水峰值提前1—3 h。4)0.5—2.5 km高度的暖平流增强,暖平流的厚度越大,且暖平流之上伴有冷平流加强,越有利于下游区域降水增强;2 km高度以下暖平流逐渐减弱,对应下游区域降水也逐渐减弱;1 km高度以下由冷平流控制,降水则减弱停止。     

多种探测资料在云南大理州强降水个例分析中的应用

利用大理州新一代天气雷达(CINRAD/CC)、风廓线雷达、地面加密自动站和闪电定位仪等非常规探测资料,对2012年7月27日夜间到28日白天发生在云南省大理州的一次强降水过程进行综合分析。结果表明:500 hPa倒槽和700 hPa低涡是本次过程的主要影响系统。强降水过程可分为三个阶段,形成阶段:主要为对流性降水,雨强较强,但以单点出现,持续时间短,全州大部地区伴随有雷电;维持阶段:雷电活动明显减弱,雷达回波以层状云降水回波为主,强度未超过35 dBz,雷达径向速度场存在暖平流叠加辐合风场的特征,形成与维持两个阶段均出现了逆风区,只是范围和持续时间不同,逆风区附近及所经区域降水明显;减弱阶段:回波范围减小,强度减弱。径向速度图上,雷达探测区内为上下一致的东北气流控制。EVAD方法计算得到的散度和垂直速度信息能很好的反映强降水的动力过程,对降水的增强和维持有较好的指示意义。从风廓线雷达产品分析看,负垂直速度与降水强度有密切的对应关系。信号噪声比对降水的起止、盛衰有较好的预示作用。垂直风廓线雷达上大于8 m·s-1的偏北气流向下扩展,可能存在动量下传,有利于降水强度的增大。     

风廓线雷达资料在重庆暴雨过程中应用分析

本文首先利用2013年沙坪坝探空站资料与沙坪坝风廓线雷达资料进行对比分析,计算出逐月不同高度上两种资料中风速、风向均方根偏差,验证风廓线雷达资料的可用性。计算结果表明,风廓线雷达资料与探空资料风速、风向的均方根偏差在500hPa以下层次较小,资料具有较高的可用性。但随着高度继续增加,两者风速、风向偏差均增大,资料可用性降低。在此基础上,选取2013年6月8～9日重庆一次暴雨天气过程,对比分析中低层影响系统在探空观测和风廓线雷达观测中的演变,结果表明,降水过程前后,探空资料可显示有低槽、切变线、冷锋过境,但受时间分辨率限制,无法揭示具体过境时间和演变细节。而风廓线雷达资料能更为细致的显示低槽、切变线、锋面具体过境时间以及西南气流强度变化,为降水预报提供更多可参考信息。     

华南暴雨试验期间香港风廓线雷达资料的评估

风廓线雷达资料无论对暴雨等中尺度现象还是对季风等大尺度现象的研究都很有科学价值。为有效地利用香港天文台提供的1998年华南暴雨和南海季风科学试验期间的风廓线资料，简要介绍了资料的性质和数据结构，并对资料的有效性进行了初步评估。给出了风廓线资料有效率随高度的分布及不同天气状况对资料有效率的影响。指出每10分钟一次的资料的有效率在相邻时次之间存在很大的差别，应使用多时次平均以增强其代表性。另外，通过了一致性检验的有效资料中仍可能存在少数代表性较差的资料。风廓线资料与探空资料对比发现两者所得的垂直风场精度相当。上述结果可作为应用风廓线雷达资料时的参考。     

一次江淮气旋暴雪天气过程分析

分析2001年1月6－7日山东出现的大范围暴雪天气过程表明：暴雪天气过程是由江淮气旋和850hPa西南涡共同影响造成的。降水发生在对流稳定而对称不稳定大气中，江淮气旋及强降水区有向对称不稳定区移动的趋势。低空急流是造成暴雪天气的触发条件。     

卫星云图在温带气旋发生发展中的应用

本文对１９７３年１月－１９８８年１２月的卫星云图资料进行研究，分析了此阶段中发生的温带气旋云图特征，并归纳了温带气旋发生发展的云图特征，文中给出了一些中，短期预报方法和判据。在实际预报工作中收到了较好的效果。     

一次西南低涡造成华南暴雨过程的FY-2卫星观测分析

2008年6月11-13日华南发生了一次西南涡暴雨天气过程,其中,广西区有6个台站11日20时至12日20时的降水打破6月雨量历史纪录,分别为东兰306mm、环江218 mm、灵川270mm、桂林251 mm、柳城177mm和田林163 mm.采用FY-2卫星云图资料、NCEP再分析资料、常规观测资料及地面降水资料,对这次强降水过程的暴雨云团及其影响系统和环境场作了分析研究.结果表明:(1)红外和水汽图像配合,可以反映西南低涡发展东移过程中低层辐合带云系、高空扰动云系和弱冷空气的不同作用,云图的演变过程可以刻画强降雨发生时低层辐合、高层辐散的气流结构.(2)本次广西特大暴雨过程可分为两个阶段,第一阶段主要是西南涡东南侧的暖区降水,对流云团分布范围较广,中尺度对流系统具有涡旋状云系结构;第二阶段有弱冷空气南下,在边界层辐合线的组织下,中尺度对流系统组织成线状云带,南移消失.过程中,无论是红外云顶亮温随时间的演变,或者是红外与水汽亮温差的时间演变均可以反映云团的演变过程,并与强降水有较好对应关系.在局地要素满足暴雨发生的必要条件下,监测多通道亮温的急剧下降,可作为重要指标提前2～3 h预警强降雨的发生.(3)西南低涡暴雨云团出现在西南涡东南和南侧的南风盛行区域,云团发展伴有低空急流加强,同时,云系发展与500 hPa正涡度平流的贡献有关.     

新型探测资料在滇西北高原一次暴雨过程监测中的应用

应用新型探测资料对2012年9月1日至3日在云南大理发生的暴雨天气过程进行了分析,结果表明:微波辐射计在降水时段的云底高度保持在1km以下,液态水含量越大降水强度越强,温度出现较大的波动,相对湿度高层小值区与较强降水有很好的对应关系;降水时段风廓线雷达的探测高度增高,水平风从地面到高空顺时针旋转(暖平流),垂直风速小于-4m/s,信噪比值大于40dB,信噪比强度与降水强度有正相关关系,分析结果有利于对暴雨天气展开更详尽的监测研究。     

两种背景场同化雷达资料对辽宁省一次暴雨预报的影响

针对2013年8月15—16日先后在辽宁省锦州和抚顺地区发生的特大暴雨,分别以T639和NCEP预报场作为背景场,利用中尺度数值模式WRF(Weather Research and Forecasting Model)和ADAS(ARPS Data Analysis System)同化系统进行了同化多普勒雷达观测资料的试验,检验同化雷达资料和采用不同背景场对暴雨预报的影响。结果表明:(1)同化雷达资料前,使用两种背景场的预报结果对锦州的强降水均出现漏报,同化雷达资料后,均预报出了锦州黑山一带的强降水,而12~24 h预报结果中对位于抚顺地区强降水预报的改善不大,采用T639较NCEP预报作为背景场对抚顺地区强降水的预报更好;(2)ADAS同化雷达资料后对模式初始湿度场的改善较大,700 h Pa和850 h Pa比湿有明显的增量。同时,同化雷达资料后更新了模式初始场中的水物质,水物质增量位置和强降水发生位置有较好的对应关系;(3)通过分析模式预报的风场,回波和水汽通量散度发现,同化试验预报初期在锦州和阜新一带预报出了强度较强且深厚的水汽场,低层西南暖湿气流和高层西北干冷气流的配置在锦州地区水汽区域的左侧激发了强烈的上升辐合运动,而其右侧伴有强烈的辐散是导致锦州黑山强降水爆发的主要原因。     

非常规探测资料在江西一次暖区暴雨过程分析中的应用

综合运用风廓线雷达等多种非常规探测资料,对江西省2013年6月29日暖区大暴雨进行分析,并对比6月28日锋面暴雨,归纳总结短时大暴雨发生的一些前兆信号及可用指标。结果表明:1)风廓线雷达能直观反映暴雨区附近中小尺度扰动、近地面弱冷空气入侵、急流脉动发展等特征,1.5—4 km高度层出现16 m/s以上急流对暖区暴雨发生有利,对强降水的发生有1—3 h提前指示作用。2)0.5—1.5 km高度层正的风垂直切变带对应降水发生发展,正速度带中大于4 m/s风速切变对应下游降水加强。3)PWV值在强降水发生前常出现持续上升或波浪上升。PWV值达到65 mm且维持较长时间,同时配合动力触发条件,有利于强降水的发生;PWV值低于60 mm并持续性下降,对应降水趋于减弱停止;强降水落区出现在湿舌前端的PWV等值线密集区内。4)此次强降水主要发生在TBB小于-40℃区域前端的等值线密集区和地面辐合线附近,且地面辐合线的强度、移向与新生单体的发展密切相关;强回波不断在地面辐合线附近合并加强形成"列车效应",雷达回波上逆风区、急流核、速度对等特征的出现有利于强降水的维持。     

几类区域性暴雨雷达回波模型

以2007-2008年湖北省暴雨过程为研究对象,按区域性暴雨过程的定义,通过分析地面雨量资料筛选出32次区域性暴雨过程.在对比分析多普勒天气雷达反射率因子回波形态、结构、暴雨落区以及主要影响天气系统的基础上,概括了湖北省区域性暴雨雷达回波模型.结果表明:典型区域性暴雨雷达回波形态有逗点状暴雨回波、涡旋状暴雨回波、涡带结合型暴雨回波和带状暴雨回波等4类,它们分别与锋面上中尺度气旋波扰动、川东低涡系统的发展、低涡发展与梅雨锋结合和气旋波上准静止锋面切变线的形成等紧密相关.     

地面资料在侦测暴雨天气过程中的应用

利用地面常规观测资料和自动站加密温度资料以及卫星云图资料,分析了2005年7月6—7日和7月9—10日发生在江淮流域及其附近的两次暴雨过程的地面要素分布特征,发现强降水带分布在非锋性斜压带和斜压槽附近。然后利用NCEP再分析资料,用第二类热成风螺旋度和非地转湿矢量诊断解释了非锋性斜压带和斜压槽产生强降水的动力机制,结果表明在地面非锋性斜压带和斜压槽处易发生锋生和斜压现象,从而诱发强降水。     

基于雷达资料的上海地区暴雨面雨量计算及应用

根据上海地区小时雷达资料的定量降水估测(quantitative precipitation estimation,QPE)网格产品和经过质量控制的自动站雨量资料进行暴雨面雨量计算方法研究,计算方法为:将暴雨区内自动站周围9个网格点的QPE平均值作为自动站的雷达估测雨量,计算各测站雨量与雷达估测雨量的差值,用克里金插值方法将差值场插值到雷达降水估算产品相同的网格点上,再将网格点上残差插值数据加上网格点上雷达估测雨量,得到各网格点用自动站订正后的雷达估测小时雨量资料。文中24个典型暴雨各测站订正后QPE与实测雨量的平均绝对误差比订正前减小了27%;两个典型暴雨主要降水阶段经国家气象站资料订正后QPE与实测雨量的平均误差比订正前减小了33%～39%,暴雨过程总雨量经国家气象站资料订正后减小了34%～59%。根据以上方法得到的网格点雨量计算和绘制上海地区2007—2015年24个典型暴雨降水区域的小时面雨量值和图、过程面雨量值和图、行政区和水利片面雨量值和图。最后基于.NET Framework 4.0基础架构软件开发平台,使用Microsoft Visual Studio 2012和Microsoft Visual Studio软件开发工具制作"基于雷达资料暴雨面雨量自动化计算查询系统",供业务科研人员实时查询和计算。     

多普勒雷达资料在闽北持续性暴雨预报中的应用

对2006年6月3～8日出现在闽北的持续性暴雨过程从环流形势、雷达回波产品、数值预报产品等方面进行了分析。分析表明，利用这些资料可对暴雨的落区、强雨团的出现和结束时间、强雨团的降水强度、强降水的出现时段等作出较为精细的预报，对今后灾害性天气的预报服务有一定的启示作用。     

暴雨时程方程在中吉乌铁路(中国段)暴雨估算中的应用

根据中吉乌铁路（中国段）沿线10多个气象水文观测站40多年（建站至2000年）各历时最大降水量资料，对中吉乌铁路（中国段）暴雨强度进行系统的研究。应用熵气象学导出的暴雨时程方程，预测了中吉乌铁路（中国段）各历时最大降水量。这对于中吉乌铁路（中国段）工程设计和施工及未来铁路客运等具有重要的科学意义和工程价值。     

两种非常规探测资料在天气预报中的应用

分析了GPS水汽和中尺度自动气象站两种非常规探测资料在天气预报中的作用,结果表明:非常规探测资料可以弥补常规探测资料在时间和空间上密度的缺陷,GPS水汽资料的时间演变特征与强降水有较好的对应关系,不同天气系统、不同降水类型和不同季节有着不同的分布特征,在降水过程分析及短时临近预报预警中有重要的参考意义;自动站资料可以分析中小尺度天气系统的强度、范围、维持时间和演变特征,对于局地性强降水的预报预警有重要的作用。     

雷达资料同化在甘肃局地暴雨天气个例中的应用

诊断分析了2006年7月27日发生在甘肃省的一次强对流局地暴雨天气个例,并利用Grapes模式及其变分同化系统,采用直接同化多普勒雷达风资料的方法,对该天气个例进行了有、无雷达资料同化的对比试验。结果表明,多普勒雷达资料在数值模式中的同化应用能明显提高模式系统对中小尺度天气系统的模拟效果,使细微的中小尺度系统特征表现的...