一次低涡暴雨过程的诊断分析

利用FNL再分析资料和中尺度数值模式输出的高分辨率资料,分析了2016年6月30日～7月1日发生在重庆的一次低涡暴雨过程的环流背景、水汽输送特征和收支状况、云物理降水机制。结果表明:受500hPa短波槽和700hPa低涡共同影响,以及孟加拉湾和南海的暖湿气流持续输送,为此次低涡暴雨的发生、发展提供了有利的条件;南边界的水汽输入通量对整个暴雨过程中水汽的贡献最大,东边界次之。另外,降水发展不同区域不同时段,云物理降水机制都存在显著差异。渝西降水前期和后期,均为混合相降水;渝东北降水前期云系以冷云为主,后期以暖云降水为主。      

一次东北冷涡暴雨过程中尺度及云物理特征分析

本文利用WRF数值模式对2019年7月16日发生在东北冷涡底部的暴雨过程进行数值模拟,使用常规观测资料、卫星云图和数值模拟结果对此次暴雨过程的中尺度及云物理特征进行分析。结果表明：东西两个暴雨区分别由MCC和MCS活动造成的。MCC发展的环境具有低层更暖湿高层更干冷,对流不稳定更强,垂直风切变更大的特点,有利于酝酿更强的风暴。降水回波与地面辐合线同时出现,共同移动,两者有正反馈作用。与西部回波相对应的辐合线辐合更强,北侧偏北风风速更大,移动更快,对应的强降水范围更小、时段更集中。而东部暴雨区相对应的辐合线两侧风速均较小,呈准静止态,回波长时间在辐合线附近维持,列车效应形成暴雨,对应的强降水范围较大、持续时间更长。降水过程中霰和雪是对流云中主要的降水粒子,并通过冷云增长;雨水的增长主要依赖于霰和雪的融化,其次还有暖云中云水的碰并增长。     

华北一次西南涡暴雨过程的诊断分析

利用一日4次1°×1°的NCEP再分析资料和常规观测资料,分析了2010年7月19日发生在华北地区的西南涡暴雨过程。结果表明：此次暴雨过程是不同尺度系统共同影响的结果,低空急流将水汽源源不断地向暴雨区输送,云水含量大值区与强上升运动和强降水时段有较好的对应关系,高、低空急流的耦合作用促进了上升运动,暴雨期间对流层低层有自南向北发展的高能舌维持,存在对流性不稳定层结,上升运动自低层向上发展,将低层的暖湿空气向上输送,使得大量的不稳定能量释放,为暴雨区提供了持续的能量。     

一次中尺度涡旋的成因分析

利用卫星云图、水汽图、常规天气图、物理量资料对2002年7月17日在华北地区上空出现的中尺度涡旋成因进行分析。分析表明：涡旋产生于斜压弱锋区中；涡旋的生成，是由多个对流单体组织起来的多尺度扰动相互作用的结果；该涡旋是一个浅薄的系统，仅在850hPa流场上有一个辐合点；涡旋的形成没有外来的水汽供应，因而强对流天气主要以大风、冰雹天气为主，在涡旋建立过程中，能量边形成边释放。     

一次中尺度对流低涡增强阶段的能量诊断分析

本文基于CFSR每日4个时次、水平分辨率为0.5°×0.5°全球预报场资料,美国NCEP中心每日4个时次、水平分辨率为1°×1°FNL全球再分析格点资料,以及华中地区国家基准站逐小时的加密降水资料,围绕2015年6月1日华中地区的一次中尺度对流低涡(mesoscale convective vortex,MCV)天气过程,通过WRF模拟和能量诊断的方法,重点研究了低涡增强期内的能量分布特征及其对低涡发展的影响机制。研究结果表明:此次MCV初生于湖北中部地区,低涡生成后向湖北东北部大别山地区移动且不断发展加强,MCV增强阶段的降水带分布由早期的三中心分布(分别位于宜昌、荆州、随州)演变为后期的纬向型雨带分布。降水产生的凝结潜热释放、对流有效位能的增强、低层暖湿气流的输送以及中层干冷空气的侵入等有利的环境场条件对低涡的增强起到了重要的推动作用。低涡的增强对能量演变有重要影响,具体表现为一方面MCV外围辐合气流随低涡发展而增强,引起对流层低层扰动动能的增加,另一方面MCV外围降水产生的凝结潜热,导致对流层中层扰动有效位能的增加,之后通过垂直气流作用使扰动有效位能向上输送,从而使对流层高层的扰动有效位能增加。另外,此次MCV增强阶段的能量制造项依次为:扰动有效位能向扰动动能的转换,不同高度层的基本气流黏性力作用效果,纬向平均有效位能向扰动有效位能的转换,以及来自系统外部扰动动能的输入。其中,扰动有效位能向扰动动能转换是对MCV发展增强的直接贡献项,对其空间分布特征进一步分析可知,在对流层低层和顶层,扰动有效位能向扰动动能转换,使辐合辐散气流增强;而在对流层中高层,扰动动能向扰动有效位能转换,为低涡发展成熟后的继续维持储备了必要的能量。     

2015年6月3日江西省北部大暴雨过程的中尺度特征分析

利用常规气象资料、天气雷达资料、卫星观测资料及NCEP再分析资料,对2015年6月3日发生在江西省北部的局地特大暴雨天气过程的中尺度特征进行分析。结果表明:短时大暴雨是在中低纬地区纬向环流背景下,西风带低槽、中低层切变线、急流、中尺度辐合线共同作用形成的。地面中尺度辐合线是导致大暴雨形成的触发系统,其生成和发展使地面气流的辐合和底层的上升运动得到增强。中心速度为-1.2 Pa/s的强上升区位于925—700 h Pa高度层,强烈的上升运动将中底层辐合的水汽抬升至200 h Pa高度层,释放了更多的不稳定能量。对流性回波整体移动方向和引导气流方向二者的矢量和为偏东方向,与强回波的分布方向一致,形成了明显的"列车效应"。     

2008年“7.02”滇中大暴雨的成因诊断与数值模拟

利用常规观测、NCEP 1°×1°再分析资料、云图、多普勒雷达回波和WRF模式对2008年7月2日滇中大暴雨进行成因诊断和数值模拟。结果表明:对流层高层的干侵入和中低层冷、暖平流交汇诱发副热带高压和滇缅高压间辐合低涡迅猛发展成强中尺度对流辐合体,加上中低层来自孟加拉湾的丰富水汽输送和中低层强水汽辐合共同引发此次大暴雨。过程中,垂直螺旋度贡献主要在中层;干位涡呈现出对流层顶强正高位涡,300 hPa以下为次正高位涡,两者之间为负区的柱状分布特征,次正高位涡强中心有向下层延伸特征。WRF较好地模拟了整个大暴雨过程中强降水主体时段和大暴雨落区特点,最大对流有效位能变化趋势对强降水有较好预示作用,模拟方案在积分30小时内效果较好。     

2010年“6.15”闽西大暴雨过程中尺度特征分析

利用常规观测资料、NCEP 1°×1°再分析资料、卫星云图、新一代天气雷达以及区域自动站资料,分析2010年6月15日福建省龙岩市一次大暴雨过程中尺度特征。结果表明:此次降水过程是在高空槽东移,低层强劲西南急流背景下产生的,主要强降水发生在低空切变线右前侧和低空西南急流出口左侧;此次过程暴雨落区位于层结不稳定的湿区中(θse≥348K),低层辐合、高层辐散明显;雷达回波分析表明,西南急流加强(减弱)对强降水的发生(减弱)有较强的指示作用。对于其中的五个中尺度雨团,在雷达回波上表现为中高空有冷平流入侵,中低层的中尺度辐合、中尺度风切变、西南急流以及逆风区。地面流场中的中尺度辐合线,对未来强降水落区有一定的预报提前量。     

四川冕宁“6.26”暴雨的中尺度特征分析

利用FY4卫星、天气雷达以及加密自动站资料,分析了冕宁“6.26”暴雨过程的中尺度特征。结果表明：700 hPa切变线、冷平流、强的不稳定能量以及不稳定层结等条件非常有利于强对流的发展;早期触发对流的关键系统为九龙一带的切变云系,云系在下山过程中触发对流云团,强降水始终位于强的亮温区南端,且短时强降水的发生时间比MCS发展最旺盛期滞后1 h;雷暴中产生的下沉气流导致地面阵风的不断增强与维持,同时与地面偏北冷空气配合,在冕宁南部一带形成明显的偏北风,进而在喇叭口地形和南侧的辐合处触发雷暴;新生雷暴在低层偏南风的作用下不断与北侧母体雷暴合并,形成了明显的后向传播特征,同时在山脉的阻挡作用下,雷暴长时间维持且移动缓慢,最终导致冕宁地区发生持续强降水。     

一次梅雨锋暴雨中尺度系统发展的动力机制分析

应用常规资料、TBB资料和NCEP分析资料,对2007年7月25日发生在湘黔边境的一次梅雨锋大暴雨天气过程进行了分析.结果表明:深厚的高空低槽和副热带高压稳定维持,有利于冷暖空气的辐合和梅雨锋的长时间维持.梅雨锋上不断有中小尺度对流系统产生,这些中小尺度对流系统在受到大尺度强迫作用和梅雨锋自身的强迫抬升作用而发展增强并长时间维持,在暴雨区形成强烈的降水.暴雨区上空具有低层辐合、高层辐散的结构特征,低层的辐合使得涡度往中上层输送,这种耦合形势有利于垂直上升运动和暴雨的维持.积云对流释放的凝结潜热加热对流层中上层大气,引起梅雨锋锋生,维持和促进了垂直上升运动和对流活动.     

2008年中国-东盟博览会期间广西暴雨过程分析

利用常规资料、T639分析资料、Fy2C卫星云图资料对2008年中国-东盟博览会期间(10月22～23日)发生的一场区域性暴雨过程进行了综合诊断分析.结果表明:暴雨过程是由于西太平洋副高强,贝加尔湖低涡深,切变线南下增强及江南锋生共同影响造成.这些大尺度环流系统在广西北部表现为一向南向东倾斜的斜压系统,是此次初秋暴雨发生的环流背景.虽然没有大范围的低空急流水汽输送带,但稳定少变的副高边缘及南下增强的低空切变线仍在广西北部形成了高水汽环境和一定的对流不稳定能量,触发了中尺度对流系统活动,从而导致了暴雨过程的发生.     

2002年6月14—15日暴雨的诊断分析和数值试验

利用NCEP／NCAR再分析资料对2002年6月14—15日的暴雨过程进行了诊断分析,并利用中尺度模式MM5对暴雨过程进行云迹风资料的同化模拟。诊断分析表明：高空急流的动量下传、高低空急流的适宜配置所产生的动力场的耦合作用,为此次大范围暴雨的发生、发展提供了动力条件;此次暴雨过程充足稳定的水汽主要源自印度洋。对同化效果进行检验说明：两个时次的云迹风资料同化模拟与一个时次的云迹风资料同化模拟相比,前者更进一步地改善风场、温度场和高度场,使得物理量场和降水场的预报更加接近实况。     

山西中部一次罕见暴雨的中尺度特征分析

利用地面常规资料、高空探测资料和GMS红外卫星云图资料,对2001年7月26~27日发生在山西中部的一次区域性暴雨的中尺度特征进行了诊断分析,结果表明:①此次降水是由河套西侧高空槽云系不断发展、东移,其尾部与强大的冷锋云系合并造成的,而冷锋云系中新生、发展的中β尺度暴雨云团是造成这次暴雨的直接系统;②此次暴雨过程,地面能量场表现为Ω型,且存在中尺度辐合线和中反气旋,中尺度雨团产生在辐合线北侧和中反气旋东南侧之间,辐合区与高能舌叠合,辐合区内存在较强的上升运动,是触发不稳定能量释放,产生暴雨的重要动力机制;③湿Q矢量锋生函数分布表现出明显的中尺度特征,强锋生中心位于中β尺度暴雨云团的东南侧,这是触发该暴雨云团迅速发展,产生暴雨的重要启动机制。低层暴雨中心的湿Q矢量锋生函数与降水量有滞后6 h的正相关关系。     

2008年6月3日一次中尺度强对流天气过程分析

利用Micaps资料及新一代天气雷达探测资料,从环流背景、物理量场和雷达回波演变几方面分析了2008年6月3日下午郑州新郑机场遭遇的一场历年少见的强对流天气过程,结果表明:此次天气过程形成于东北冷涡东移过程中,旺盛的暖湿辐合上升气流提供了对流暴发的动力和水汽条件,中层相对较干的暖层结有利于积聚大量的不稳定能量,低层冷空气的入侵是对流暴发的触发机制.新一代天气雷达探测资料揭示了对流云团的发生、发展、移向和强度变化.     

一次暴雨过程的中尺度特征分析

利用常规观测资料、自动区域站雨量、卫星云图、雷达资料,对2011年8月15～18日发生在陇南市的一次暴雨过程进行分析。结果表明:前期的高温为暴雨产生积累了大量的能量,西南涡和高原涡2个中尺度低涡的形成和维持配合副高外围西南暖湿气流和南下冷空气共同作用造成此次暴雨。不稳定大气层结在冷空气的触发下,使副高外围较强的西南气流提供输送的水汽在高层辐散低层辐合所产生的抽吸作用下不断上升凝结,致使强降水天气发展和维持。β中尺度对流云团受地形及下垫面等因素影响加强,同时暴雨落区主要在β中尺度对流云团的前沿。强降水与雷达回波剖面图上强回波中心基本一致,强回波的列车效应造成了该区域暴雨的发生。     

强烈发展的中尺度涡旋影响下持续性暴雨的位涡诊断

利用高分辨率的模式输出资料,对2008年6月广西致洪暴雨及其中尺度低涡(简称广西涡)进行了等熵位涡(IPV)和湿位涡(MPV)的诊断分析。结果表明,低值等熵面上正IPV带的位置和强度可以反映暴雨的落区和强度,等熵面上的西风气流可分别将高纬度干冷和低纬度暖湿的高值IPV向广西涡处输送,使得广西涡维持高IPV。高值等熵面上南部的IPV存在下传现象,有利于其下游的广西涡IPV的增长,从而使得广西涡强烈发展、降水增强。利用MPV守恒原理的分析表明,持续性暴雨出现在高值等熵湿位涡前方的对流不稳定区中;暴雨区南北两侧对流层中高层的冷空气下沉时对流稳定性减小,对应的气旋性涡度增大;而暖湿气流沿着干冷空气爬升,它与具有强涡度的沿等熵面下滑的干冷空气发生强烈的辐合,使得涡度急剧增强,再加上地形的强迫抬升作用,形成强烈的垂直上升运动,导致涡旋强烈发展。等压面上的MPV及其分量分布显示,对流层中低层MPV负值带对雨带有指示作用,强降水时段对应着对流不稳定和条件性对称不稳定。     

一次西南低涡暴雨过程的诊断分析与数值模拟

利用常规观测资料、FY-2C卫星云图、NCEP/NCAR再分析资料,对一次西南低涡暴雨过程进行了诊断分析。结果表明,这次暴雨天气过程的主要影响系统有对流层高层南亚高压、中层低涡、低层切变线（低涡）以及台风＂天鹅＂。该过程是由3个接连发生的中尺度对流云团直接造成的,发生在西南低涡闭合涡旋范围内的非对称处。利用WRF_AR...     

一次四川盆地低涡型特大暴雨过程分析

利用NCEP 1°×1°再分析资料和地面加密自动站、实况探空资料及FY-2E的TBB资料,分析2013年6月29日至7月2日四川盆地特大暴雨过程持续时间久、强度强的原因。结果表明:(1)本次盆地暴雨属于低涡型暴雨过程,高原低涡和西南低涡是这次持续性特大暴雨过程的直接影响系统,有利的环流场引导高原低涡及西南低涡东移并形成阻塞,使其稳定在盆地;(2)西南急流的建立及维持为降水区提供了大量的水汽和不稳定能量,并使得中尺度系统得以维持和发展;(3)强烈的高空辐散以及高原低涡和西南低涡共同作用,使得盆地低层正涡度维持并形成上升气流柱,这是强降水发展维持的重要条件;(4)盆地低涡的持续维持诱发了中小尺度云团稳定加强,遂宁站的小时雨强与其对应TBB低值有很好的对应关系;(5)从乐至附近不断产生的强回波单体发展并向东北方向移动,在遂宁一带形成强回波带,形成的类似"列车效应"是造成遂宁地区产生特大暴雨的主要原因。并且强回波带中中气旋的长时间存在意味着对流系统不会很快消弱。     

一次短历时暴雨的中小尺度天气分析

利用多普勒雷达、地面自动气象站等资料,对2008年7月17日夜间发生在夏津县的暴雨天气的影响系统和γ-中尺度强降雨落区形成的动力机理进行分析。分析表明：地面辐合回波带上γ-中尺度回波块的滚动更迭是造成这次暴雨过程的直接原因,地面辐合触发了暴雨落区强降水的发生,并为暴雨区上空提供了大量水汽。     

2008年6月黄冈一次强对流天气过程诊断分析

利用常规观测资料以及气象卫星云图、雷达监测产品、NCEP/NCAR1°×1°再分析资料,对2008年6月3日发生在鄂东黄冈市的强对流天气过程进行天气学和动力学诊断分析。结果表明:这次强对流天气过程主要是华北冷涡后部偏北气流带来的强冷平流和中低层暖湿切变线所致,下层暖湿、上层干冷的对流不稳定层结为强对流的形成和发展提供了十分有利的条件;强对流天气发生在对流云团移动前方TBB等值线密集区与TBB冷中心之间的区域;典型弓形回波引起的地面大风对应的近地层径向速度图上一般表现为很强的辐散流场;当风暴相对螺旋度(SRH)大于150m2·s-2时,冰雹、大风和短时强降水等出现的可能性非常大,且SRH值越大,风暴旋转性越大,造成地面大风越强。