西北气流下乌鲁木齐短时强降水中小尺度特征个例分析

利用乌鲁木齐多普勒天气雷达、风廓线雷达、GPS/MET水汽探测仪以及FY—2E/G卫星、区域加密自动气象站资料和GFS/NCEP 0.5°×0.5°逐6 h再分析资料,对2015年6月9日18:30—20:00出现在乌鲁木齐的短时强降水过程进行分析,重点分析了强降水过程的环境场和中小尺度特征。结果表明:该短时强降水过程有4个降水集中时段,每个时段约为10~15 min。降水发生在高压脊前低槽后部的西北气流控制之下,700 h Paβ中尺度西北急流上γ尺度对流单体是短时强降水直接影响系统。该降水过程水汽来自于乌鲁木齐周围并在2~3 h内快速集中。对流不稳定潜势从午后14 h开始发展,到降水开始仅4.5 h。沿西北低空急流出现多个γ中尺度对流单体以"列车效应"形式依次影响乌鲁木齐造成短时强降水,对流单体组合反射率最强达45~50 d Bz,生命史仅15~20 min。降水发生在局地新生中尺度对流云团西南侧云顶亮温TBB梯度最大处,TBB最低达-44℃,对流云团生命史2~3 h。     

一次大暴雨过程中低空急流演变与强降水的关系

利用营口新一代天气雷达提供的每6分钟一次的风廓线资料,详细分析了2006年6月29日辽宁省西部大暴雨过程中强降雨时段的低空风场结构。得出:此次强降水天气的发生与低空急流的迅速加强和向下扩展相对应,短时大暴雨发生前低空西南急流提前2小时左右开始有动量快速下传,当20m.s-1的急流中心下传到≤1km超低空,1.2～2.1km低空出现24m.s-1东南急流,有利于产生短时大暴雨;说明低空脉动及向地面扩展程度与短时强降水之间关系密切。低空急流到达测站上空不一定立即产生强降水,有时会滞后1～2个小时,强降水或强烈天气的发生都存在着一定的动量下传,引起低空扰动加强,同时低空急流的强度和伸展高度,以及动量下传的能量大小,都直接制约着强降水的强弱。低空急流指数增大的程度和降水量的强度呈正比关系,低空急流指数不仅可以说明低空急流的脉动以及向地面扩展程度与中小尺度的强降水存在密切的关系,同时对强降水的出现以及雨强的大小有一定的预示作用。     

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。     

利用风廓线雷达对广东前汛期短时强降水类暴雨过程低空风场特征的研究

为了更加深入地了解暴雨中尺度系统,利用风廓线雷达资料,对2012—2014年发生在广东前汛期的短时强降水的暴雨过程临近时次的低空急流强度、低空急流高度、低空急流指数以及各层垂直风切变等物理量进行了分析研究。研究结果表明:（1）在广东前汛期,86%的暴雨过程都会有短时强降水的出现; （2）2 km高度以下最大风速呈正态分布特征,主要集中在10~21 m/s之间,60%以上的强降水发生前3小时低空急流便已经存在,且随着强降水的临近,低空急流的比例逐渐增大,超过80%的过程强降水出现时有低空急流相配合; （3）暴雨发生前低空急流强度基本维持,最低高度逐渐降低。强降水出现时次,低空急流表现出逐渐加强的特征,最低高度也明显下降,从而导致低空急流指数I增大; （4）地面到不同等压面的垂直风切变随着高度的增加而逐渐减小,其中强降水发生时地面到925 hPa垂直风切变相较于暴雨发生前有所增大,而地面到850 hPa及700 hPa垂直风切变在强降水发生时则表现出下降的特征; （5）选取暴雨发生前各类物理量的中值作为暴雨发生的阈值,则低空急流强度在13.5 m/s左右,最低高度为1 km左右,低空急流指数I为6×10-3 s-1左右,地面到925 hPa、850 hPa以及700 hPa之间的垂直风切变分别在7.3×10-3 s-1、6×10-3 s-1以及4×10-3 s-1左右。      

茂名一次暴雨低空急流脉动与强降水的关系

利用茂名博贺观测站提供的高时空分辨率的LQ-7风廓线雷达资料对茂名2008年6月5—6日暴雨过程的强降雨时段进行分析,结果表明:超低空急流风速中心的出现和较强降水的出现在时间上相吻合;低空急流的脉动及向地面扩展程度与中小尺度强降水之间有着密切关系,低空急流指数对强降水的出现和雨强的大小有一定的预示作用,对短时强降水的临近预报也有着指示作用。     

济南7.18大暴雨中尺度分析研究

利用常规和非常规观测资料、分辨率0.5°×0.5°、间隔6 h的GFS(Global Forecast System)分析场资料和WRF(Weather Research and Forecasting model)数值模拟结果,对2007年7月18日济南大暴雨进行了中尺度分析研究。结果表明,低空急流、自内蒙古南下的低层冷空气和中层干空气的配置有利于中尺度对流系统的发展和维持;中尺度对流系统生成、发展于低涡西南侧的辐合线上,低涡入海过程中移速减慢使辐合线经过济南速度减慢,导致济南持续3 h的短时强降水;生成于中尺度对流系统前30 km左右的对流系统与中尺度对流系统的合并使降水增幅,最终导致极端降水发生。     

一次全区暴雨中的风廓线雷达特征

利用唐山风廓线雷达提供的风场资料、自动站的1h降水和多普勒天气雷达资料,详细分析了2008年7月15日唐山暴雨天气过程。结果表明：此次暴雨的发生与高低空急流的加强和向下扩展相对应;强降雨发生前西南急流迅速向下传,引发低空东南急流的加强,低空急流的强度与强降水有较好的对应关系,特别是300m超低空急流;低空急流指数增大的程度和降水量的强度存在正相关关系,低空急流指数不仅可以说明低空急流的脉动,而且向地面扩展程度与中小尺度的强降水存在密切的关系,同时对强降水的出现以及雨强的大小有一定的预示作用;低空急流的加强、减弱与雷达回波强度的强、弱有较好的对应关系。     

“17·7”榆林特大暴雨成因及多普勒雷达特征分析

利用MICAPS资料、NCEP1°×1°再分析资料以及榆林多普勒天气雷达产品,对2017年7月25—26日榆林市区域性暴雨、局地大暴雨成因进行分析。结果表明:500hPa短波槽、700hPa低空西南急流和850hPa中尺度切变线是本次过程的主要影响系统;700hPa西南急流为特大暴雨的主要水汽输送系统,同时为强降水的维持提供了不稳定能量。雷达反射率演变特征表明该次过程有两个强降水时段,第一阶段为位于榆林北部的带状回波和南部的孤立雷暴单体造成的局地强降水,第二阶段为回波前部不断生成并发展的多个强回波中心给榆林南部带来的大范围短时暴雨。径向速度图上,在第二阶段对称的正负速度中心表明700hPa存在明显的西南低空急流;过程期间低空急流与强降水的发生具有较高的相关性,持续出现的中心风速为15 m/s以上的西南急流对短时大暴雨的产生有重要作用,低空急流的强度直接影响着强降水强度,急流风速增幅越大,强降水雨强增幅越大。     

一次导致大暴雨的中尺度对流系统演变和风场垂直结构特征

利用NCEP分析资料、云地闪电、卫星、多普勒雷达、风廓线雷达和RASS观测资料,对引发2009年8月6日广州南沙大暴雨的中尺度对流系统的演变和风场垂直结构进行分析,结果表明:(1) 此次暴雨的直接影响系统是登陆后重新加强的热带风暴内发生、发展的α-中尺度对流系统,其内若干对流单体及其“列车效应”是导致大暴雨的直接原因;(2) 强地闪集中发生在云顶相当黑体温度(TBB)低于-64 ℃云区和大TBB梯度区内,或40 dBZ以上的强回波区及回波梯度大值区,强地闪活动略落后于强降水;(3) 风场垂直结构观测表明,α-中尺度对流系统的低层急流有两次加强过程,与低空入流两次增强有直接对应关系;急流轴上多个中尺度脉动及低涡发展与雨强的剧增相对应,其时间尺度为0.5~1.0 h,这种风场的中尺度特征正是中尺度对流系统中强上升入流和下沉气流在风廓线雷达观测到风场垂直结构中的反映;(4) 边界层的上升运动发生在α-中尺度对流系统的前部,上升运动与地面中尺度低压生成及辐合线有关,中尺度低压和上升运动的出现比强降水提前1 h。      

盐城一次龙卷、短时强降水的地面中尺度分析和雷达回波特征

利用地面加密自动站和多普勒天气雷达资料,对2006年7月3日发生在盐城的龙卷和短时强降水等强对流天气过程进行了详细分析。结果表明：此次强对流天气发生的天气背景是江淮梅雨期暴雨形势,即高空东移的西风槽、中低空西南急流以及强烈的对流不稳定。地面中尺度涡旋的发展、维持为强对流天气的产生提供了持续强劲的上升运动;龙卷发生在非超级单体风暴中低层反射率因子梯度区上,在平均径向速度图上出现了明显的小尺度涡旋特征。另外,西太平洋副热带高压和赤道辐合带上活动的3个热带系统为短时强降水提供了超常的充沛水汽,短时特大暴雨发生在中低空急流增强到最强并开始减弱的时段内,与大于50dBZ的强回波面积的变化关系密切。     

风廓线雷达资料在冀中一次强降水天气预报中的应用

通过运用常规气象站、自动站、风廓线雷达资料和NCEP(1°×1°)再分析资料对2015年7月30日出现在京津之间的一次短时强降水天气进行综合诊断,特别是深入分析了降水开始前大气的风场特征。结果表明:(1)低空急流在强降水开始前2 h左右出现,其不仅为短时强降水的爆发提供充足水汽,同时也是700 h Pa以下对流不稳定层结的建立者和不稳定能量释放的触发者;(2)强降水发生前约90 min在1 000 m高度以上出现上升气流,此后其所在最低高度下降,厚度增加,30 min后上升气流达到最强盛;随着降水的临近,上升气流开始减弱,降水开始后,下沉气流迅速占据绝对主导地位;(3)强降水发生前70 min边界层有冷平流形成,西南暖湿气流在其上爬升,使得水汽和能量积聚,中层冷空气开始楔入并发展强盛,表明冷暖空气强烈交绥,同时能量释放;(4)低空急流指数的脉动虽与强降水的发生有密切关系,但并不是高指数就一定会出现强降水,雨强的变化除了与低空急流有关,还与水汽、动力以及热力等多种因素相关,是一种综合条件共同作用的结果;(5)强降水形成所需的水汽、动力、热力等条件均在降水出现前积累加强,这种强烈的信号一般提前60~120 min达到极致,为强降水的临近预报提供了科学依据。     

成都两次暴雨期间风廓线雷达观测的低空风场特征

利用风廓线雷达高时空分辨率资料,对2018年7月成都两次暴雨期间低空风场特征进行分析.结果表明:(1)强降水开始前,中低层(2～4 km)偏南风增强,甚至可以达到急流强度,低空急流指数峰值出现时间较短时强降水开始时间有一定提前量;(2)短时强降水开始于中低层冷空气入侵之时,0.5 km高度附近的风场扰动出现时间较强降水...     

2014年3月28—31日肇庆强降水和强对流天气的分析

利用常规观测、MICAPS、NCEP再分析和自动气象站资料,对2014年3月29—31日肇庆强降水和强对流天气的天气形势、物理量诊断、单站气象要素演变特征、环境条件及能量场进行了分析。结果表明:强对流天气发生在200 h Pa高空急流轴南侧辐散分流区、500 h Pa高空槽前强西南气流、850 h Pa低空急流和地面显著流线汇合的重叠区域;气压最低值出现在强降水峰值出现前1~2 h,强降水发生前2~3 h,气压突降;温度和露点温度的差值在0.5℃以内的时段与强降水集中的3个时段基本吻合;暴雨临近至暴雨发生期间总温度在肇庆附近维持强梯度,暴雨区向正变温平流的下风方向移动;总温度高中心配合地面中尺度辐合线,导致肇庆大暴雨。     

鹤岗地区一次局地短时暴雨的中尺度分析

利用自动站、多普勒雷达、卫星黑体亮温等气象资料,对2012年7月10日发生在鹤岗地区的短时暴雨天气进行了分析.结果表明:此次局地暴雨是在“两槽一脊”环流背景下,受海上低涡后部和中低层切变及低空急流系统影响,由几个相对较强的对流单体合并维持造成的.强降水是出现在云顶亮温减弱阶段,在TBB值梯度较大的区域移动方向的后侧,最大1h降水量的雨强落后于云团TBB最低值时1～3 h;径向速度出现了逆风区结构,逆风区出现时间较强降水出现提前了20～30 min.回波的合并、增强和减弱与强降水有较好的对应关系.地面辐合线是造成短时暴雨中尺度对流系统的主要触发机制.     

利用风廓线雷达资料分析低空急流的脉动与暴雨关系

将1998年5～7月华南暴雨和南海季风科学试验期间香港天文台提供的风廓线雷达资料和香港的每小时天气现象及雨量进行了详细的对照发现，风廓线资料可以揭示出西南季风中和行星边界层中与暴雨相联系的中尺度现象，2km高度以上的低空急流中心早于2km高度以下超低空急流中心1～2小时出现，强降水的出现和超低层急流风速中心的出现相对应的。设计了一个表征低空急流强度和高度的指数I，它可以清楚地表示出降水强度与低空急流之间存在密切的关系。分析表明在指数I迅速加强后1—2小时内将出现强降水，因此风廓线对强降水的出现有一定的预示性。     

2018年山东一次极端暴雨的环境场特征分析

利用多源气象数据资料，对2018年台风“温比亚”引发山东历史极端暴雨的环境场进行了研究。结果表明：（1）台风“温比亚”影响山东引起的前期强降水位于鲁南地区，主要为台风外围螺旋云系降水，19日白天至夜间是此次强降水主要时段，主要受台风和西风槽相互作用引起的，强降水落区主要集中于台风倒槽附近。（2）副高稳定少动、中低纬系统相互作用及低空急流的稳定维持是此次台风强降水的主要原因。（3）超低空急流相比低空急流对出现强降水更有明显的指示意义，其强度大小影响降水的强弱程度，且超低空（500 m以下）出现20 m?s-1以上的强风速对短时强降水有明显指示作用。低空急流指数对强降水出现特别是中小尺度强降水及雨强大小有一定预示作用。（4）特殊地形在此次台风暴雨中起了较大作用，地形的迎风坡效应在山地产生的强迫抬升作用及山脉阻挡引起的水汽在山前积聚等动力和热力共同作用触发湿对流是此次台风出现短时强降水的重要触发机制。（5）此次台风暴雨过程Q矢量散度负值的强弱对于未来6 h雨强大小有较好的指示意义。另外，此次台风特大暴雨与冷空气密切相关。     

一次弱天气背景下极端短时强降水过程的风廓线雷达分析

基于风廓线雷达、多普勒天气雷达和分钟级自动气象站观测资料,分析了2022年8月3日成都一次极端短时强降水过程中水平风、垂直速度、大气折射率结构常数、低空急流指数和垂直风切变的演变特征,探讨了风廓线雷达对短时强降水天气的应用。结果表明：（1）此次极端短时强降水是在弱天气背景、本地水汽条件好的条件下,由低层东风脉动触发的降水效率极高的暖云降水。（2）风廓线雷达组网资料能够捕捉到大气环流中小尺度的变化,对本次短时强降水的发生及落区有较好的短临预报意义。（3）风廓线雷达测得的风场变化较降水发生时间更早,对降水预报有较好的指示价值。（4）垂直速度和大气折射率结构常数能够很好地反映降水的发生和结束。（5）低空急流指数和垂直风切变在降水发生前40 min出现明显增大。     

陕西区域性暴雨个例中尺度分析

利用自动站雨量、FY-2C卫星TBB和多普勒雷达探测等资料对2006年6月2~3日发生在陕西的一次区域性暴雨进行分析。结果表明:区域性暴雨是中尺度辐合线、中β尺度云团共同作用产生的。尺度分离的流场能清晰地分辨中尺度天气系统,中尺度系统与强降水中心有较好的对应。强降水与雷达上强回波、逆风区、低空急流、暖平流有密切的关系。     

一次大暴雨过程低空急流脉动与强降水关系分析

应用香港天文台提供的时空分辨率都非常高的风廓线雷达资料对深圳2005年8月19—20日大暴雨过程强降雨时段进行了详细分析。结果表明，风廓线雷达资料每小时风场揭示每次强降水的发生都对应一次西南急流的迅速加强和向下扩展。低空急流指数I可以说明低空急流的脉动向地面扩展程度与中小尺度降水的密切关系，对强降水的出现及雨强大小有一定的预示性。     

盆地西部一次极端短时强降水过程的多源资料分析

利用FY4卫星、多普勒雷达、风廓线雷达、闪电监测以及分钟级降水和风等多源观测资料,从短临监测的角度分析了2020年8月11日四川盆地西部一次极端短时强降水过程。结果表明：本次过程中,多站小时雨量超过100 mm且范围集中。风廓线雷达资料显示,当低空急流加强时,近地层风向发生明显转变,扰动加剧,形成高低空切变线;当强降水发生时,伴有明显的地面辐合线特征,且多普勒雷达呈现出清晰的低层气旋辐合;分钟级降水与降水质心高度、低空急流强度、低层气旋辐合及地面辐合线的形成等具有良好的对应关系;低空急流指数、闪电频次等峰值特征超前强降水峰值0.5～1 h。