河西西部一次大到暴雨过程诊断分析及数值模拟

利用实况降水资料、NCEP/NCAR 1°×1°再分析资料和数值模拟结果,对2011年夏初河西走廊西部一次大到暴雨过程进行了分析。结果表明,这次暴雨过程的成因是"北高南低"的环流形势和南、北方暖湿空气与干冷空气交汇而形成的。此次过程水汽来源较多,为暴雨的发生提供了充分的水汽条件;暴雨发生前,大气能量有个积聚的过程,在暴雨发生时能量开始释放,最后到暴雨结束,能量释放完毕;暴雨发生时,降水落区上空整层均为上升气流,这种强上升运动不仅使暖湿空气辐合抬升,且在上升过程中释放潜热,加热大气,使垂直运动增强,形成正反馈;700 hPa Q矢量辐合区走向与雨区走向基本一致,出现降水区域的Q矢量辐合中心值要-3×10-15hPa-1·s-3,但Q矢量辐合强度与暴雨强度并没有较好的对应关系,这表明Q矢量的辐合区能较好的预报暴雨及较大降水的落区,但没有较好的预报出暴雨强度;通过数值模拟可知,实际降水大值中心基本上与模拟的大降水中心吻合,高分辨率的模拟结果能分析出此次降水过程影响系统的移动和发展,模拟的MCAPE和雷达反射率因子等物理量均对此次降水过程有较好的指示意义。     

一次甘肃强降水过程的数值模拟与诊断分析北大核心CSCD

利用WRF模式对2012年5月10-11日甘肃岷县的一次强降水过程进行了数值模拟和诊断分析。结果表明:WRF模式较好地再现了此次暴雨天气过程,在暴雨落区和强度量级上接近实况。四川盆地的西南风从孟加拉湾携带暖湿水汽向北输送,最大值达到16 kg·m^(-1)·s^(-1)·hPa^(-1),为该地区降水提供了水汽条件。在暴雨发生前,大气能量有个累积的阶段,在暴雨发生时能量开始释放,到暴雨结束时能量释放完;在暴雨发生时,降水落区上空整层均为上升气流,中心强度达到0.5 m·s^(-1)。这种强上升运动不仅使得暖湿空气辐合抬升,而且在上升过程中释放潜热,加热大气,使得垂直运动增强,形成正反馈。模拟的CAPE和雷达反射率因子等物理量均对此次降水过程有较好的指示意义。     

一次甘肃强降水过程的数值模拟与诊断分析

利用WRF模式对2012年5月10-11日甘肃岷县的一次强降水过程进行了数值模拟和诊断分析。结果表明:WRF模式较好地再现了此次暴雨天气过程,在暴雨落区和强度量级上接近实况。四川盆地的西南风从孟加拉湾携带暖湿水汽向北输送,最大值达到16 kg·m~(-1)·s~(-1)·hPa~(-1),为该地区降水提供了水汽条件。在暴雨发生前,大气能量有个累积的阶段,在暴雨发生时能量开始释放,到暴雨结束时能量释放完;在暴雨发生时,降水落区上空整层均为上升气流,中心强度达到0.5 m·s~(-1)。这种强上升运动不仅使得暖湿空气辐合抬升,而且在上升过程中释放潜热,加热大气,使得垂直运动增强,形成正反馈。模拟的CAPE和雷达反射率因子等物理量均对此次降水过程有较好的指示意义。     

长江中下游一次暴雨过程的湿Q矢量诊断分析

利用中国国家级地面气象站基本气象要素日值数据集(V3.0)和欧洲中心1°×1°的再分析资料,对2016年夏季长江中下游地区的一次暴雨过程的湿Q矢量进行了诊断分析。研究结果表明:此次暴雨过程中,雨带始终呈东北—西南带状分布,累计降水量最大值在450 mm以上,具有降水历时长、总量大、强度大、降水集中、雨带稳定的特点。中低层非地转湿Q矢量散度场(700 hPa、500 hPa)能较好地表现出暴雨落区的分布特征,其负值区可作为预报降水的有利工具,但总体来说500 hPa的诊断效果不如700 hPa的好。此次暴雨过程都伴有明显的上升运动,尤其7月1—3日整个大气上升运动更为明显,对流活动旺盛,对应1—3日的降水强度也很大。垂直运动的上升区与湿Q矢量散度的负值区始终保持一致,并与暴雨区对应较好。Q~*_x和Q~*_y的正负值在东西方向上相间排列,暴雨区上空是Q~*_x和Q~*_y正负值的交汇处,而交汇处是两个次级环流圈共有的上升气流区,上升气流携带低层的暖湿空气,为此次暴雨过程创造了有利的水汽辐合条件,有利于暴雨的形成和维持。     

基于螺旋度和非地转湿Q矢量的一次东移高原低涡强降水过程分析

利用NCEP 1°×1°再分析资料以及常规观测的地面和高空资料,应用螺旋度和非地转湿Q矢量原理,对2000年7月9～15日一例东移高原低涡产生强降水过程进行了天气动力学诊断分析.结果表明:500 bPa z-螺旋度水平分布对低涡中心的移动、降水落区和强降水中心的分布具有较好指示性,强降水中心发生在500 hPa z-螺旋度梯度值最大的区域.z-螺旋度分布能较好地反映暴雨发生时大气的动力学特征,暴雨区上空,高层负涡度辐散与低层正涡度辐合相配合,是触发暴雨的动力机制.相对螺旋度更能全面地反映降水落区及降水中心分布情况,并对未来6 h后的降水落区及走向具有较好的预报性,强降水中心发生在相对螺旋度正、负中心连线梯度最大值的正值一侧.低层非地转湿Q矢量散度的辐合区与降水区相对应,辐合中心与强降水中心基本吻合,是降水落区定性诊断分析的有力工具;湿Q矢量散度的垂直分布对未来6 h降水的落区和移动预报提供了很好的参考信息.     

湘北一次暴雨过程的天气学诊断分析

利用常规观测资料和NCEP/NCAR再分析资料,对2007年5月24日发生在湘北的一次大暴雨天气过程进行了天气学诊断分析.结果表明:这次大暴雨过程的主要影响系统是低涡切变线.暴雨区中低层为对流不稳定层结,并且具有良好的水汽输送和水汽辐合,而低空急流是对流不稳定能量的建立者和不稳定能量释放的触发者.暴雨出现在湿Q矢量散度负值中心激发的次级环流上升气流区,且其辐合区对未来6 h暴雨的强度及其落区具有较好的指示作用,而低层湿Q矢量锋生函数的正值区与同时刻暴雨区有较好的对应关系.     

2011年山东雨季首场暴雨过程诊断分析

利用NCEP1°×1°再分析资料、卫星及常规观测资料,对2011年山东进入雨季后的首场暴雨天气过程的大尺度环流背景、物理量场的结构特征及暴雨的中小尺度系统进行了分析。结果表明：此次暴雨是高空低槽、低空切变线和地面中尺度辐合线共同影响造成的,西南低空急流为暴雨区提供了充沛的水汽和能量;水汽通量散度所揭示出的强水汽辐合中心与强降水中心具有很好的对应关系;暴雨落区与强上升运动中心在时间和空间上相关性较好;此次降水是位于低空切变线右侧,低空急流左侧的暖区里的暴雨。     

非地转湿Q矢量在台风暴雨预报中的应用试验

利用NCEP/NCAR全球格点资料和TRMM卫星资料,采用改进后的非地转湿Q矢量,对0908号台风＂莫拉克＂引起的台湾南部特大暴雨过程进行预报应用试验。试验结果表明：（1）850 hPa高度层的非地转湿Q矢量散度及水汽通量散度分布可以预报未来24 h暴雨的落区及其雨带的分布,暴雨发生在Q矢量散度梯度大值区靠近辐合区域,同时该区域要有水汽辐合中心,雨带分布与该梯度大值区分布基本一致。（2）Q矢量辐合区的倾斜式发展很好地描述了暴雨中心强对流系统垂直结构,强对流系统发展旺盛期出现在暴雨发生前的18 h,具有一定预报意义。（3）台风暴雨发生在次级环流的上升支附近,最强次级环流上升支出现在暴雨发生时期;次级环流中的上升气流从低层到高层的倾斜方向较好地描述了雨带的移动,次级环流的调整比雨带移动提前了24 h,具有较好的预报应用价值。     

圣帕台风暴雨的非地转湿Q矢量的诊断分析

利用WRF中尺度模式模拟了台风"圣帕"登陆后减弱成热带低压造成湖南省大暴雨的过程,使用模拟输出的高分辨率资料,借助非地转湿Q矢量对这次暴雨过程做了详细的诊断分析.结果表明:非地转湿Q矢量能比较清楚地揭示此次暴雨演变过程,尤其700 hPa的非地转湿Q矢量散度场对降水预报具有较好的指示意义,其散度辐合区域对应着降水的落区,散度辐合强度变化指示着降水强度的变化趋势,并且非地转湿Q矢量散度辐合强度的大小可预示着未来3～6 h降水的强弱,是具有预报价值的;非地转湿Q矢量散度是非地转ω方程的强迫项,并与地形条件共同作用激发了地面中尺度系统的发展与次级环流的形成,是此次暴雨得以发展与维持的机制.     

重庆"9·4"特大暴雨天气过程数值模拟分析

本文利用MM5中尺度数值预报模式对2004年9月4日发生在重庆的特大暴雨天气过程进行了模拟。模拟结果表明,模拟降水的落区和量级效果较好,通过对造成此次暴雨天气的中尺度天气系统西南涡的分析,模拟结果是西南涡的强度和中心与实况分析都是一致的。结合高低层的物理量场分析形成暴雨发生条件和落区分布的物理概念模型,水汽的输送和辐合从低层到高层是沿着西南气流的方向向东倾斜,落区的分布与中高层500 hPa~300 hPa的风场辐合相关性非常好,降水强度与垂直速度的强度和上升高度有关。     

2005年6月湖南大暴雨过程的天气动力学诊断分析

利用NCEP分析资料和实测资料，对2005年6月初湖南大暴雨过程进行了天气动力学诊断分析。结果表明：暴雨区中上升运动和水汽辐合均大于周围区域，中低层为对流不稳定层结。暴雨区位于非地转湿Q矢量辐合强迫的次级环流上升支中，其南北两侧为非地转下沉气流，下沉气流的补偿有利于暴雨系统的维持。非地转湿Q矢量辐合区对6小时暴雨落区预报有指示意义。暴雨区位于700hPa湿位涡和850hPa湿相对位涡负值中心附近偏暖湿气流一侧。低层暖湿平流和强上升运动致使低层湿空气辐合补偿、热量上传，利于高层辐散增强，抽吸作用加强低空辐合，促使暴雨发展。     

台风“尤特”(1311)暴雨的数值模拟及螺旋度诊断分析

为了研究台风暴雨的环流特征,利用NECP/NCAR 1°×1°再分析资料,应用中尺度WRF模式对"尤特"进行数值模拟。模拟结果表明,副高的位置、西南季风急流的水汽输送和大尺度辐合是造成华南地区大范围暴雨的重要原因。利用模拟结果,对台风暴雨的垂直螺旋度特征的进一步研究后指出,垂直螺旋度能很好地反映低层大气辐合、高层大气辐散的垂直结构,螺旋度大值中心的位置与台风暴雨落区有较好的对应关系,螺旋度迅速增大预示着降水急剧增加,对台风暴雨的强度和落区预报有较好的指示作用。     

榆林市2017年两次暴雨过程对比分析

利用常规气象观测资料、NCEP FNL1°×1°间隔6 h再分析资料,对2017年7—8月榆林市相继出现的两场区域性暴雨过程（7月26日暴雨过程,简称“7·26暴雨”;8月22日暴雨过程,简称“8·22暴雨”）的热力、动力机制进行对比分析。结果表明：两次暴雨与高低空急流关系密切,当高低空急流加强,出现强动力抬升时出现强降水,暴雨落区位于低空急流左前侧的强水汽辐合区。“7·26暴雨”低空急流和水汽辐合更强,大暴雨出现在高低空急流耦合的强上升区。两次降水过程热力机制有所不同,“7·26暴雨”过程中层有冷空气卷入,中低层存在强对流不稳定,低层切变线触发不稳定能量释放,产生强降水;“8·22暴雨”过程大气整层饱和,锋面作用显著,暖湿空气被冷空气抬升,低层存在对流不稳定,大尺度稳定降水系统伴随中小尺度对流发展,降水加强。对流层低层VMP1（湿正压项）负高值中心对暴雨落区有较好的预报指示意义。     

两次暴雨过程的对比分析

利用常规高空地面资料、辽宁省自动站降水资料及T639、欧洲中心数值产品,对2012年8月2日-4日和2010年8月8日-9日两次辽宁区域性暴雨过程进行对比分析。结果表明:副高前部强盛的西南急流和暖湿气流从海上向中高纬地区输送热带暖湿空气,为暴雨的形成提供了有利的条件;在暖湿空气中,低层辐合与高层辐散产生强烈的上升运动触发了对流不稳定能量的释放,从而产生暴雨天气;高、低空急流作为水汽和能量的重要输送通道为暴雨的产生提供了大量的不稳定能量;通过计算整层大气饱和程度可以定量分析大气湿度,为预报降水量提供了有利的依据。     

耦合不同陆面过程对江西南部一次暖区特大暴雨过程的模拟试验

利用WRF V模式耦合4个陆面过程对2015年5月18—19日江西南部暖区特大暴雨进行了模拟,以检验陆面过程对暴雨过程的影响;在此基础上,又进行了地表通量敏感性试验,以检验地面扰动通量对降水的影响。结果表明,各方案模拟的降水范围、雨带走向以及降水中心位置与实况都比较相似,但是降水强度大小与陆面过程的选择存在一定的差异。其中,WRF模式耦合NOAH方案模拟的降水中心、降水强度和累积降水量均能够较好地反映这次暴雨过程的发展。感热和潜热通量在暖区暴雨中是维持降水持续的主要能量输送,对暴雨中心强度和位置变化的影响,潜热通量比感热通量发挥了更重要的作用。来自地面水汽蒸发所释放的潜热以及水汽抬升和辐合释放的潜能为维持暴雨强度提供了重要的能量支撑。     

“5.10”岷县暴雨灾害天气过程的数值模拟和诊断分析

利用NCEP再分析资料和中尺度模式WRF,对2012年5月10日甘肃岷县出现的罕见雷电、短时强降水、冰雹和阵性大风等强对流天气过程进行了模拟,同时使用H YSPLIT后向轨迹模式对此次天气过程的水汽来源进行了模拟,并对模式输出的多种物理量进行了诊断分析.结果表明,WRF模式能较好地模拟此次天气过程;在此次降水发生过程中,暴雨区出现了很强的辐合上升运动,为降水的形成和发展提供了动力条件,中低层负螺旋度的短暂出现可作为降水即将发生的一个指标;来自西亚地区和孟加拉湾的水汽在甘南中层辐合,为此次暴雨提供了足够的水汽;不稳定能量的积累和释放,且能量的释放过程比积累过程快,导致暴雨的产生.     

一次鞍型场环流背景下高原东部切变线降水的湿Q矢量诊断分析

利用NCEP1°×1°再分析资料和中国自动气象站与CMORPH融合的逐时降水资料,采用非地转湿Q矢量和水汽通量散度,对2013年7月28—29日一次高原东部切变线引起的强降水进行了诊断分析。研究结果表明强的辐合切变线沿着变形场的拉伸轴分布,切变线位于上升区和下沉区之间。500 h Pa非地转湿Q矢量与未来6 h的累积降水中心有很好的对应关系。水汽通量散度场显示水汽辐合带基本位于切变线上,风场的分布对水汽的辐合作用尤为重要。水汽辐合带和非地转湿Q矢量辐合带的重叠区对强降水落区有较好的指示意义。     

2019年超强台风“利奇马”引发浙江特大暴雨过程分析

利用NCEP FNL 0.25°×0.25°的再分析资料和浙江省中尺度气象站降水资料,从产生强降水的条件来对“利奇马”特大暴雨过程进行诊断分析。结果表明:(1)强降水主要集中在近台风中心的西南部分及其稍远的北部,其中近台风中心为眼壁降水,北部为螺旋云带降水;(2)850~925 hPa水汽通量辐合中心与暴雨落区一致,水汽辐合强度差异是造成台风眼壁强降水落区差异的关键;(3)台风强度大时近中心上升运动强烈,正垂直螺旋度中心值的减小和中心下降对应强降水的发生,低层正螺旋度和高层负螺旋度中心的重叠区对对流性降水落区有一定的指示;(4)本次过程地形增益最明显地区在台州北部,在水汽条件处于劣势情况下出现降水副中心。     

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。     

湿Q矢量在陕西大暴雨过程中的应用研究

利用非地转湿Q矢量,结合MM 5模式模拟输出结果,诊断分析了2002年6月8—9日发生在陕西及四川北部的一次大暴雨过程。结果表明:非地转湿Q矢量散度辐合区对应垂直上升运动,辐散区对应下沉运动;非地转湿Q矢量散度辐合区及辐合强度对暴雨的落区和强弱有很好的指示意义,非地转湿Q矢量散度辐合中心基本上是强降水中心,辐合愈强降水愈强。非地转湿Q矢量锋生函数场与暴雨的落区和强度也对应很好。