华北冷涡影响山东降雹的成因分析

结合１９９５年６月２４日午后－－傍晚发生在我省中西部地区的一次降雹天气过程的诊断分析，探讨了在华北冷涡的环流背景上，造成山东大范围降雹的原因，结果表明：高层冷平流和低层暖平流同时向黄河下游地区输送造成大气层结稳定度急剧下降，为山东降雹创造了条件；高层辐射区叠置于低层耦合区上空，构成了中尺度对流系统产生的有利环境；而地面北方冷锋及相应的高空锋区南下，是产生冰雹等强对流天气的重要触发机制。     

东北冷涡中尺度天气的背景分析

通过大量的个例分析，统计得出东北冷涡造成中尺度天气系统和天气背景的条件，结论可供分析和预报东北冷涡中对流天气的可能性和落区时参考。     

东北冷涡中尺度云系降水机制研究 I: 观测分析

利用机载云粒子测量系统等仪器对2003年7月8日冷涡云系的积层混合云探测的资料,分析冷涡云系中的微物理结构、微物理过程和降水形成机制.结果表明:在4km以上高度,2-DC粒子浓度随高度快速增加,而粒子平均直径逐渐减小,粒子在下落过程中获得了增长.积层混合云中对流云在垂直方向上出现明显的分层的微物理结构:4.6km以上高度只存在针状冰晶;4.5～3.5 km高度,存在过冷水和冰相粒子.过冷水含量较高,冰相粒子除针状冰晶外,还有少量冰雪晶聚合体或霰粒子,其中在紧靠0℃层之上的3.5km高度,主要存在冰雪晶聚合体或霰粒子.在紧靠0℃层之下,粒子为椭球形,还有一些未完全融化的冰晶,再降低200 m高度,粒子完全是球形,这里完全是雨滴.降水粒子主要是雨水.云系液态水含量十分丰富,过冷水含量最大值可达3.3 g/m3,云体上部也达到2.0 g/m3.云垂直方向上微物理结构分析表明,云中冰晶除了通过冰核核化形成外,可能还存在冰晶的繁生过程.冰晶产生后通过聚并进一步长大,撞冻过冷水也是冰雪晶增长的方式之一.在云的暖区降水粒子为雨滴,其中至少有一部分是由冰相粒子(冰晶聚合体或霰粒子)融化形成.因此冷云过程参与了降水形成过程.     

中尺度天气的高空地面综合图分析

利用常规观测资料、NCEP 1°×1°间隔6 h再分析资料、区域加密站资料、卫星云图和雷达资料,对2015年5月6日(简称“05.06”)和8月30日(简称“08.30”)河南两次东北冷涡型强对流天气过程的系统配置、环境条件、中尺度特征等进行了详细分析。结果表明：(1)两次过程均发生在东北冷涡稳定维持下的环流背景下,“05.06”过程是在高层西北气流下由干冷平流强迫引起的大风冰雹伴随短时强降水的混合对流,“08.30”过程则由横槽南下及暖湿气流引起以短时强降水为主伴有大风的湿对流。(2)“05.06”过程中高层有较强的干冷平流,叠加在低层暖湿平流上,形成了强对流不稳定层结,强的垂直风切变位于中低层,配合较强的动力抬升条件,有利于冰雹发生发展;“08.30”过程则类似准正压类强对流,弱暖平流抬升配合上层冷平流形成不稳定,垂直风切变小,湿层较厚,有利于短时强降水的发生。(3)两次过程均发生在地面温度、露点大值区及高梯度区,高温高湿为其提供了能量和水汽条件,地面辐合线是其触发抬升机制。“05.06”过程冷暖交汇明显,干湿对比显著,是在冷暖交汇和干湿交汇共同有利环境下产生大风冰雹天气;“08.30”过程则是在高湿区中由冷暖交汇产生对流不稳定,以短时强降水为主。(4)两次过程均由发展旺盛的中β尺度对流云团自北向南移动产生,云顶TBB较低,中尺度雨团与TBB高梯度区对应较好。(5)雷达回波上,强对流过程中对流单体出现明显的回波悬垂、弱回波区以及有界弱回波等特征,径向速度场上有低层辐合和高层辐散、中层径向辐合、逆风区、中气旋等特征。

     

降雹与不降雹冷涡过程的对比分析

该文通过对１９９６年６月１３日山东大范围冷涡降雹过程与同年６月２０日不降雹冷涡的对比分析指出：降雹与不降雹冷涡，除了冷涡北侧的高空形势有明显差异外，主要表现在低层的风场、温度场和层结稳定度有显著区别。当高空冷涡进入华北上空时，若北侧有高压脊向东北方向伸展，沿脊前有东北气流侵入冷涡后部。同时，低层在４０°Ｎ附近有明显的东西向锋区配合锋生变形场逼近鲁西北一带的潜在不稳定区，该冷涡会造成山东大范围降雹。而当高空冷涡发展为较对称的深厚气旋时，处于冷涡南侧的山东地区则不会出现强对流天气。     

一次冷涡暴雨的中尺度对流云团分析及数值模拟研究

利用MM5模式对2000年8月发生在河北省的一次暴雨过程进行了模拟,发现本次过程是由蒙古东部的低涡与副热带高压共同作用形成的,而局地大暴雨的直接原因是中尺度对流云团的作用。中尺度对流云团形成前期有一个能量急剧积累的过程。通过改变地形、低层东南风大小的敏感性试验,发现这次暴雨虽然发生在河北东部,但华北西部、北部的地形对暴雨影响很大:当降低地形高度后,雨区的位置和强度都发生变化;减弱低层东南风后,蒙古东部冷涡的强度和移动速度都有不同程度的改变,并且层次越低影响越明显。     

东北冷涡过程中的飑线分析

利用哈尔滨站的飑线资料和常规高空、地面观测资料,对冷涡过程中的飑线从天气尺度环流背景、大尺度动力条件和中尺度天气系统等几个方面进行了分析。结果指出：①飑线发生在冷涡发展较强阶段,②飑线发生在冷涡浊温压场结构不对称性较强的锋区上,③层结不稳定、低层水汽输送与辐合、强烈的上升运动等是必要的天气尺度条件,④地面上有明显的中尺度系统,⑤飑线发生时天气尺度动能明显向中尺度系统转换。     

940624大暴雨中尺度分析

对１９９４年６月２４￣２５日发生在河南省北中部地区的大暴雨，除进行天气背景、层结稳定度分析外，着重对中尺度流场及７１４ＣＤ资料特别是多普勒速度进行了分析，总结了产生对流性大暴雨时多普勒速度场上的特征，为制作短时强对流天气的预报提供了依据。     

暴雨过程的中尺度分析

利用１９９８年６月１３日００时－１４日１４时地降水量,地面风场,高空雷达回波资料,被步分析了中尺度过程的演变特征,同中尺度系统是造成暴雨的直接原因并统计出物量,中低压环流活动与暴雨的对应关系。在大尺度环流形势下,中尺度辐合线和地形作用为局地大暴雨提供了有利条件。     

东北冷涡加密观测事实的分析

为了配合东北冷涡的研究，１９９５年６月２３－２５日组织东北区三省一市全部地面观测站和探空站对东北冷涡进行了一次加密观测，通过这次过程加密观测资料的分析结果，从中可以看到东北冷涡系统的某些中尺度特征。     

泥石流暴雨个例中尺度分析

对2003年7月8～9日发生在湖北中部并且造成泥石流灾害的大暴雨过程进行了中尺度分析,结果表明：①在有利的大尺度系统下产生的中小尺度系统是暴雨产生的最直接的系统;②湖北省泥石流灾害发生在特殊的地理位置,秭归、宜昌、宜都等鄂西山地到江汉平原的过渡带是泥石流灾害的多发地;③暴雨尤其是泥石流发生地周围的历时短、局地性强的大暴雨是泥石流灾害直接的诱发原因;④中尺度系统的源地与地形有关,在西南气流的背风坡容易形成中尺度系统;⑤多普勒雷达是监测中尺度系统的强有力工具,一个中α尺度云团中可以是一个也可以有两个以上的混合回波团或带;⑥中尺度涡旋形成于低空急流左侧强正涡度中心附近。     

对华北中尺度低压个例的数值模拟及敏感性试验

选取典型个例，用MM4模式对华北中尺度低压进行模拟分析以及敏感性试验。检验了MM4模式对行星边界层中尺度系统的预报能力。通过调整风场，温度场，气压场与地形的配置关系，设计多种试验方案，并讨论了气流与山脉交角大小，冷暖平流对华北中低压的影响，结果表明，气流与山脉交角大，低层暖平流或弱冷平流，对华北中低压形成是有利的。反之，则不利于华北中低压出现。通过对天气观测事实和模拟试验结果进行分析，提出对华北中低压有重要作用的大尺度背景条件。     

一次中纬度特大暴雨过程的中尺度分析

用Shuman-Shapiro中尺度滤波方法，结合大尺度环流背景，对1999年8月11－12日山东半岛特大暴雨过程进行了中尺度分析。结果表明，这将过程是热带中尺度气旋北上发展造成的；地面冷空气侵入西移的中尺度低压所导致的对流发展，是热带中尺度气旋发展的原因；大尺度环境场丰富的水汽输送为强对流的发展和维持提供了能源保障；地面中尺度低压中心和与其配置的切变线上的波动点对降水落区有指示意义。     

焦作市960717大暴雨中尺度分析

焦作市９６０７１７大暴雨中尺度分析毋全喜辛保安台定勇司福意李伟（焦作市气象局·４５４００２）１９９６年１６日２０ｈ～１７日２０ｈ，焦作市出现了一次降水量达１５４．９ｍｍ的大暴雨天气，创焦作市有气象记录以来日降水量之最。这次大暴雨主要集中在１６日２２～...     

国家级中尺度天气分析业务技术进展Ⅱ：对流天气中尺度过程分析规范和支撑技术

中尺度天气分析技术在对流性天气的短期预报业务中发挥了重要作用。文章介绍了国家气象中心正在发展和试运行的对流天气中尺度过程分析规范和支撑技术,旨在为中尺度对流天气的短时临近分析和预报提供技术方法,其客观技术支撑为中国气象局强对流短临预报系统SWAN、强对流天气综合监测技术和自动站资料快速客观分析技术等。文章以2011年4月17日强对流过程为例,介绍了如何利用多源观测资料(常规和非常规资料)快速识别和掌握强对流天气(短时强降水、雷暴大风、冰雹、龙卷等)实况,分析当前对流系统类型及其结构特征,判断未来影响对流系统发生、发展的中尺度环境条件,并综合考虑客观自动外推算法产品,最终指导预报员对未来0～6 h内的强对流天气影响区域进行短临预报预警。业务试验表明,对流天气中尺度过程分析技术可为强对流天气短临预报业务提供重要参考和依据。     

一次回流降水过程的中尺度分析

该文对１９９１年５月２４－２５日华北回流天气过程作了分析，认为：（１）回流降水结构，在低层东北气流冷垫与中高层西南暖湿气流共同作用下，形成暖锋降水云系，有利于进行人工催化作用；（２）边界层出现冷空气活动，与降水增强有密切联系；（３）深厚的逆温层，同时也是东北风与西南风的过渡层。逆温层上下，风的垂直切变很大，以致整层的理查逊数Ｒｉ＜１，是导致降水增强的一种机制。     

近年来我国暴雨中尺度动力分析研究进展

总结了近十年以来中国气象科研人员在暴雨中尺度动力分析研究领域的主要研究成果，从大尺度环流背景与中小尺度系统的相互作用、高低空急流、低涡、位涡与对流涡度矢量、螺旋度、不稳定等方面对它们进行了分类概括。对暴雨中尺度动力分析研究的回顾表明，以往常用的数值模拟、能量转换收支分析、涡度、散度、涡度收支、涡度平流、温度平流、各种不稳定指数等的诊断仍然是暴雨中尺度动力分析的主要手段，但是，近年来，除了位涡、螺旋度等动力变量在暴雨中尺度动力分析中的广泛应用以外，一些新的物理量，如非均匀饱和广义湿位涡、对流涡度矢量以及有限区域风场分解方法在暴雨中尺度动力分析中也得到了更多的应用。