一次低空暖切变线引发的暴雨天气过程分析

对2005年9月18—19日发生在山东省的一次区域性暴雨过程进行了分析。结果表明：该过程是由850hPa暖切变线北上引发的，暴雨主要产生在暖切变线强盛时期和转为冷槽时的变性阶段。西风带小高压在鲁北地区的滞留对稳定和延长暖切变线对暴雨区的影响时间起了关键作用。高空急流与低空较强西南气流的有利配置为暴雨区的对流运动提供了大尺度环境场。0516号台风和副高西北侧的两支偏南气流结合，为暴雨区输送了充足的水汽和不稳定能量。500hPa短波槽和850hPa湿静力能量锋是触发不稳定能量释放的主要系统。     

1996年初次华南暴雨过程的数值模拟及其分析

文章运用新近开发的双向嵌套的MM5中尺度模式，在国家气象中心的CRAY-C92巨型机环境下，对1996年4月中旬末的华南暴雨过程进行了高分辨率数值模拟和敏感性试验。结果表明，该模式比较成功地模拟了这次暴雨过程及相关的中尺度系统的发生发展；凝结潜热通过一个类似于CISK的机制对暴雨过程的发生发展产生了至关重要的作用；低空西南急流为暴雨的发生发展输送了潜在不稳定能量，并在与暴雨的相互作用中得以维持和加强；初始时刻（暴雨发生前12小时）南海北部—华南地区低层潜在不稳定能量的储备是暴雨发生不可缺少的条件。     

热带低压环流引发的中尺度特大暴雨过程分析

文章利用常规资料，对2001年8月5～6日浙江舟山等地的暴雨过程的大尺度环流背景和物理量场进行分析。发现：前期副热带高压异常强大，其南侧的偏东气流为暴雨区提供了充沛的水汽和能量；北面西风槽携带弱冷空气侵入热带低压环流残体，使对流强烈发展，触发不稳定能量释放，导致中小尺度系统发展，为暴雨的发生提供了动力抬升条件。     

高原上热力和动力不稳定与“6．15”洪灾成因探讨

对１９８６年６月１４～１５日发生在氓江上游地区的一次连续性区域暴雨天气过程，进行了热力和动力不稳定分析以及低空急流附近的热成风调整适应机制分析。在这次洪灾过程中，高分辨的热力不稳定能量分布对暴雨落区有较好的指示性；对称不稳定能量是这次持续性区域暴雨又一重要能量之一；低空急流附近的强地转偏差所引起的扰动与非热成风调整之间产生互相增长的正反馈过程，是这次暴雨持续的重要原因。     

贵州暴雨的湿位涡诊断分析

应用湿位涡理论，对2004年贵州的6次暴雨过程进行分析，讨论了湿位涡与贵州暴雨的关系，结果表明暴雨的发展与湿位涡的变化有很好的对应关系：0e面陡立且南侧暖湿气流活跃，易导致湿斜压涡度发展，密集区内暴雨容易发生。湿空气对流活动层仅能达到500～600hPa之间。对流层高层及平流层高位势涡度下传有利于位势不稳定能量的释放，从而造成强对流天气。对流层低层湿正压项负值区的移动反映了强对流过程位势不稳定能量的释放过程，湿斜压项的高值中心区与暴雨的落区相一致，为暴雨强度和落区的预报提供了一定的参考。     

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。     

辽宁2008年3场暴雨对比分析

利用常规气象观测资料、1.0°×1.0°NCEP再分析资料,针对辽宁2008年夏季三次区域性暴雨天气过程,在天气学分析的基础上,对低空急流、水汽场和能量锋相互作用产生暴雨的机制进行探讨。结果表明:低空急流对水汽和能量的输送起非常重要的作用,它一方面为暴雨的产生提供了所需要的大量水汽,另一方面又使得暴雨区低层大气增湿增暖,从而引起对流不稳定加强及垂直上升运动强烈,为暴雨的发生提供大量的不稳定能量。低空急流、纬向剖面上的宽且厚湿柱和能量锋的位置、强度与辽宁强降水的等级和落区关系密切。     

2006年7月2日陕北南部大暴雨成因分析

利用常规资料、新一代天气雷达观测资料和1°×1°NCEP资料对2006年7月2日发生在陕北南部的一次区域性暴雨、局地大暴雨过程诊断分析。分析表明：该次区域性暴雨、局地大暴雨天气过程发生在西太平洋副热带高压持续西伸北抬后缓慢撤退的过程中,低空气旋性环流及其前部的暖湿切变线是形成暴雨的直接影响系统。低空急流为暴雨提供了源源不断的暖湿气流和不稳定能量,地面辐合是触发对流发展和释放不稳定能量的中尺度条件,有利的涡度散度场耦合、垂直运动的强烈发展和水汽输送及辐合形成了暴雨天气。     

一次暴雨天气过程的物理量分析

对2002年发生在闽东的一次暴雨天气过程进行分析。结果表明：螺旋度和对流有效位能对暴雨的预报有指示意义，暴雨产生在低层正螺旋度中心与高层负螺旋度中心相配合和中低层有不稳定能量储存的高能区。在暴雨强盛期，螺旋度呈中低层正值，高层负值的上下配置，最大值位于700hPa。对流有效位能大值区与暴雨中心相对应，对流有效位能的时空变化能较好地反映暴雨的时空演变特征。利用中尺度数值模式输出的结果对不稳定能量场进行分析表明，位势不稳定能量的释放是暴雨产生发展的可能机制之一。     

基于数值模拟对一次广西前汛期回流暴雨形成机制的分析

使用WRF对发生在2010年4月28—29日一次广西前汛期回流暴雨过程进行了数值模拟,并通过诊断分析,研究了回流暴雨的形成机制。结果表明：冷空气受南岭、武夷山脉阻挡未能直接影响华南西部,其东移入海后,华南西部处入海高压后部,等压线呈“东南—西北”向,低层风向顺转为东南风,由于经南海回流的东南气流相对于孟加拉湾西南气流和越赤道气流是干冷的,不同性质气流汇合形成锋面、辐合线,提供了抬升条件,这是回流形势的形成过程;从θe和湿位涡诊断发现,边界层条件性对称不稳定和中低层对流性不稳定是此次暴雨中尺度对流系统发生发展的不稳定机制;边界层辐合和能量锋锋生是暴雨的主要触发条件;在暴雨增幅前不稳定能量有一个积累过程,边界层能量锋锋生和辐合抬升促使不稳定能量释放,使暴雨增幅;湿位涡负异常对暴雨预报具有指示意义,水平螺旋度正值增大与暴雨增幅有较好的对应关系;此次回流暴雨发生在边界层锋的两侧,边界层存在锋区表明此次回流暴雨在基本性质上仍属锋面降水。     

雷暴大风过程中对流层中低层动量通量和动能通量输送特征研究

2014年5月31日北京发生一次雷暴大风过程。以雷达资料同化结果为初始场,对此次过程进行高分辨率数值模拟。采用非静力平衡和非地转平衡的经向动量方程和质量权重动能方程,利用模拟资料,对雷暴大风过程中经向动量和质量权重动能进行收支分析,以此来研究雷暴过程中对流层中低层动量通量和动能通量输送特征,讨论地面大风的可能成因。分析结果表明,在对流层中低层,经向动量通量散度是影响经向动量局地变化的主要强迫项。雷暴系统后部的入流把中低层的经向动量倾斜向下输送,系统前部对流云区中低层的下沉气流也向下输送经向动量。这两支下传动量通量先后与近地面经向动量的水平通量汇合,向系统前沿输送经向动量。在北京西北部地形阻挡作用下,经向动量通量在系统前端近地面辐合,促进那里的经向动量局地增长,有利于增强那里的南风。质量动能收支的特征与经向动量收支类似,在近地面层质量动能的局地变化主要是由质量动能通量散度引起的。系统后部入流把中层质量动能向下传输到近地面层,然后与近地面质量动能的水平通量汇合,向系统前沿输送质量动能。相对来说,近地面层经向动量和质量动能的水平通量比下传通量更重要,这主要与低层较强的东南急流有关。     

一次暖区强降水的热力动力条件

利用地面自动站观测资料、雷达资料和NCEP再分析资料,分析了2009年4月19日福建中南部强降水过程的热力动力条件。结果表明:这次降水过程具有明显的中尺度雨团特征,直接影响系统是地面中尺度辐合线;低空西南急流为暖区强对流发生、发展提供了必要的水汽条件;低层暖平流、高层冷平流的上下层配置,使不稳定能量得以聚集,为对流发展提供必要的能量。     

基于灰度共生矩阵的自适应雷达杂波抑制

多普勒天气雷达体扫过程中低仰角常出现强地物杂波,影响了雷达数据质量及其产品的业务应用。为了抑制地物杂波,提出了一种基于雷达基数据灰度共生矩阵(gray-level co-occurrence matrix,GLCM)的自适应地物杂波抑制方法。针对雷达站附近回波数据强度高、多普勒速度接近于零值的特性,首先设定阈值进行数据预处理,初步分离出杂波区域;其次,对强度信息进行分块,根据每一小块的灰度共生矩阵能量值和对比度分布自适应寻找阈值;最后利用确定的阈值识别和剔除地物杂波。实验表明该方法能有效剔除雷达站附近的强地物杂波,尤其对混杂在降水回波信号中的强地物杂波有很好的抑制作用。     

运用能量学方法分析大冰雹的落区

运用大气能量学的方法,对2002年7月19日发生在河南省中西部地区的降雹过程进行了分析,结果显示:大冰雹均出现在高空能量锋区以内,落区在低层湿有效能量平流正值中心附近。利用能量分析作为预报基础,再结合地面和雷达探测等资料进行综合分析,可以得出有无冰雹天气及冰雹落区的预报结论。     

The energy balance in the Ramdas layer

On calm clear nights, air at a height of a few decimetres above bare soil can be cooler than the surface by several degrees in what we shall call the Ramdas layer (Ramdas and Atmanathan, 1932). The authors have recently offered a logical explanation for such a lifted temperature minimum, together with a detailed numerical model. In this paper, we provide physical insight into the phenomenon by a detailed discussion of the energy budget in four typical cases, including one with a lifted minimum. It is shown that the net cooling rate near ground is the small difference between two dominant terms, representing respectively radiative upflux from the ground and from the air layers just above ground. The delicate energy balance that leads to the lifted minimum is upset by turbulent transport, by surface emissivity approaching unity, or by high ground cooling rates. The rapid variation of the flux emissivity of humid air is shown to dominate radiative transport near the ground.     

三门峡市回流形势下“雷打雪”天气的物理成因

利用高空与地面观测资料、1°×1°的NCEP再分析资料和多普勒雷达资料,从天气形势、物理量场和回波演变特征等方面对三门峡市2013年2月3日回流形势下"雷打雪"天气过程进行了分析。结果表明:500 hPa和700 hPa的低槽是这次暴雪伴雷电天气过程的主要影响系统,地面倒槽与回流冷空气的共同作用是造成此次过程对流发展旺盛的直接原因。地面温度对降水相态的变化有明显的指示意义:在降水相态转变前的1 h内的纯雨阶段,地面温度基本维持在1~2℃之间;在降水相态转变时,地面温度会降至0℃及以下;在固态及固液态混合降水期间,地面温度基本维持不变。逆温层及"上干冷、下暖湿"的垂直结构是判定此次不稳定能量强度的重要依据。雷达风廓线资料显示出此次过程中雷电活动发生在低层冷暖平流交汇处、风切变逐渐加大时,随着风速切变的稳定,以及暖平流的向上扩展,雷电活动结束。     

城市气溶胶对边界层热量收支的影响

本文利用长、短波辐射模式和地面能量平衡模式，计算了烟雾层状况下的边界层和地面热量收支情况，计算表明，烟地务层的全天辐射效应使低层大气上部辐射能量收入为正，中下部辐射能量收入为负，总的结果是使低层大气稍稍冷却并使稳定增加，计算还表明，烟雾层造成的地面接收短波辐射能量的减少量可由大气逆辐射的增加量来补偿，烟雾层使得地面温度振幅变小。     

Available potential energy of the daily coastal circulation at Zadar (Croatia)

Summary The aim of this study is the evaluation of the sea breeze speed on the basis of its energy. Energetics of the sea breeze can be studied by means of the available potential energy (APE). Part of this energy is transformed into the kinetic energy of the sea breeze. Some similarity exists between the large scale processes of the circulation and the small coastal air circulation due to the fact that both circulations are triggered by the same physics, i.e., solenoidal activity of the baroclinic atmosphere. To evaluate the sea breeze speed, APE was calculated by use of the Lorenz’s equation (1955), and which is possible if the coastal circulation is considered to be a closed system in a hydrostatic equilibrium. For calculations and verifications hourly sea-surface temperatures, near-ground air temperatures and wind speed measurements, as well as the radio-sounding measurements at 12 UTC were used at the Zadar station (ϕ = 44° 08′ N, λ = 15° 13′ E), which is situated in the central part of the eastern Adriatic coast. Two days with an undisturbed sea breeze circulation were extracted using the methods for minimizing other atmospheric influences. Calculated hourly near ground sea breeze speeds obtained in this way were higher than the measured ones. With the assumption that some of the APE is transformed into the kinetic energy it is possible to obtain characteristic speed of the developed sea breeze with small discrepancies to the near-ground measurements. If 6.6% of the mean daily near ground APE was taken to be transformed to the mean daily kinetic sea breeze energy on the 29th and 4.2% on the 30th September 2002, the best agreement was obtained with the mean daily measured near ground sea breeze speed. This range of values can be attributed to inability to extract precise values for the lapse-rate needed in the APE sea breeze calculations. Results show similarities to the general circulation of the atmosphere, since about 10% of the APE is transformed to the kinetic energy of the sea breeze. On the other hand calculated wind speed at the lower branch of the borderline coastal circulation was not dependent on the integral value of the APE over the land, but on its value at the near-ground level.     

A non-hydrostatic modeling study of surface moisture effects on mesoscale convection induced by sea breeze circulation

Summary Convection and subsequent precipitation induced by the sea breeze circulations are often observed in the Florida peninsula during summer. In this study, the mechanisms of initiation and maintenance of the convective clouds and precipitation are investigated. A fully-compressible fine resolution non-hydrostatic mesoscale numerical model is used in this study. Surface energy and moisture budget were included in this model to simulate the diurnal cycle of ground surface temperature and wetness. The model also has a sophisticated boundary layer and explicit cloud physics. A sounding obtained from Orlando, Florida at 1110 UTC 17 July 1991 as part of the Convection and Precipitation Electrification (CaPE) experiment is used for initialization. The initial data for the model is kept in geostrophic and thermal wind balance. Several sensitivity tests were conducted to investigate the effects of different treatments of ground surface moisture and temperature on the model forecast of the convection and precipitation induced by the sea breeze circulations. The simulations agree reasonably well with the observations when both surface energy and moisture budget were included in the model to predict ground surface temperature and wetness. The surface moisture has a significant impact on the formation, strength, sustenance, and the location of convection and precipitation induced by the sea breezes.With 17 Figures     

一次飑线形成的数值试验

本文选取行星边界层几个不同的水平温度梯度、不同的相对湿度以及地面热力分布不均匀值,用二维数值模式对一次飑线过程进行研完,其结果表明:水汽凝结潜热是对流运动发展的重要能量来源,边界层内水平温差是对流发展的重要触发条件,地面热力条件只有在有利条件配合下才可能起明显的作用。