地形对低涡大暴雨影响的数值模拟试验

用ＭＭ５模式对１９９８年６月２８￣２９日长江三峡及其附近的低涡大暴雨过程作了初步的模拟研究。通过两种地表方案模拟的对比表明,四川盆地东侧山地对西南低涡的产生没有明显影响,但对这次低涡暴雨的强度及其分布有重要影响,主要表现在：涡前暖湿气流受大巴山－神农架山脉拦截形成迎风麓大暴雨带,鄂西南山区南坡也有迎风坡暴雨区,降水系统在东移过程中受盆地东侧整个山体阻滞迫使上游降水显著增强,下游降水系统在东移过程中     

一次大暴雨过程中高原低涡与西南低涡相互作用机制探讨

对2007年7月16-19日高原低涡东移形成的川渝地区大范围大暴雨过程,利用自动气象站雨量资料、常规观测资料、FY-2C TBB云图资料和T213分析场资料,采用天气动力学和中尺度诊断方法,分析了大暴雨的形成机制.结果表明:此次大范围大暴雨过程是高原低涡诱发西南低涡发展从而形成耦合系统造成的,其垂直上升运动气柱和涡柱的耦合发展与维持是低涡发生发展并产生持续性强降水的动力机制,对流层下部深厚不稳定层结的形成和维持是低涡发展并形成持续对流性降水的热力层结条件.     

西南地区东部一次大暴雨的中尺度数值模拟

利用中尺度数值模式MM5V3 5对2007年5月23-25日发生在贵州的一次大暴雨过程进行48 h的数值模拟研究,并结合天气形势、雷达回波和卫星云图演变对此次过程进行分析.结果表明:模式较成功地模拟了这次强降水过程,模拟出了暴雨的强度、位置以及随时间的变化.导致这次大暴雨发生的主要影响系统是中尺度低涡,它的稳定维持是暴雨产生的主要原因.中尺度系统的发展、增强、减弱,主要由低层的正涡度产生.高层辐散、低层辐合、强烈的垂直上升运动是大暴雨天气维持和发展的可能机制之一,强降水与强烈的上升运动区和正涡度区有很好的对应关系.     

一次西南低涡引起的杭嘉湖地区特大暴雨分析

通过对１９９７年８月１３日特大暴雨过程的分析,揭示了暴雨发生前环境场各烦物理量分布特征,发现物理量的强梯度带对暴雨的发生发展起了十分重要的作用,而且物理量强梯度带的形成,加强和移动对暴雨落区预报提供了依据。     

秋季川东北一次西南低涡大暴雨分析

利用高空实况实时分析场、FY-2ETBB以及地面加密自动站实况资料,对2014年9月13~14日发生在四川盆地东北部的大暴雨过程进行了分析。结果表明:(1)川东北大暴雨天气过程形成的关键是较为深厚的西南低涡长时间稳定少动,大暴雨区位于北支西风急流南侧和南支东风显著风速带北侧辐散上升运动区的重叠区内,稳定的东高西低的环流形势是这次暴雨发生的大尺度环流特征,地面风向切变的形成对暴雨的产生具有一定的指示意义;(2)在长生命史、稳定的西南低涡内存在多个MCS对流云团的连续生消,MCS云团冷云中心都呈近圆形,移动缓慢,云团发展到成熟阶段,冷云中心TBB值低于-72℃,在减弱的冷云罩中有中小尺度雨团的生成、畸变、分裂的现象发生,在每个强降雨时段内又存在着两个或多个短时强降水峰值;(3)在此次降水过程中重庆沙坪坝站对于广安13日的强降水更具有指示意义,3个时次中沙坪坝站露点曲线和层结曲线之间形成低层暖湿,中高层干冷,有利于强对流天气发生的“喇叭口”形状。      

一次高原低涡过程的数值模拟与结构特征分析

利用非静力中尺度数值模式MM5,模拟了2009年7月29～31日的一次高原低涡过程,结果表明,TBB卫星资料显示出在低涡发展过程中具有同热带气旋类低涡相似的涡眼结构.MM5模式能较好地模拟出低涡的降水落区、强度以及内部结构,正位涡区随着低涡的东移而东移.在动力结构上,低涡发展过程中,涡心处散度和涡度的变化不大,垂直速度...     

江苏一次大暴雨过程的数值模拟

采用中尺度数值模式WRF（v2．2）对2007年7月7～9日发生在江苏的一次区域性大暴雨过程进行数值模拟,对模式输出资料,利用位涡与湿位涡理论分析了这次大暴雨维持发展的机制。分析结果表明,正位涡异常区对应着强上升区,低层湿位涡负值中心对应降水中心,高层正值区的移动也能预示雨区的移动,湿等熵面的陡立面的出现致使对流不稳定发展。     

一次东移高原低涡影响四川暴雨的数值模拟分析

应用自动站雨量资料、常规观测资料和国家气象中心T213分析场资料,采用PSU/NCAR的高分辨率中尺度非静力数值模式MM5,模拟了2008年7月20日高原低涡东移引发的四川盆地暴雨过程。通过分析模式输出资料,结果得出高原涡东移影响四川盆地暴雨的一种物理触发机制:高原涡正涡度的东移促使四川盆地正涡度发展,正涡度的发展使得大气旋转上升加强,对流层高层强烈辐散,低层辐合,对流发展形成降水,大气凝结释放潜热加热大气,使得高层等压面升高,负涡度发展,低层降压,正涡度发展,这样就形成了一个正反馈的循环机制,从而导致了四川盆地强降水。     

柳州后汛期一次大暴雨过程诊断分析

运用中尺度自动站资料、Micaps资料,对2014年9月18-19日柳州市出现的大暴雨天气过程进行了诊断分析,结果表明:(1)此次强降雨过程是由高空槽、低空低涡切变和地面弱冷空气共同影响造成,强降雨时间、落区与850hPa低涡切变有较好地对应关系,主要出现在低涡切变附近及其南侧.(2)此次强降雨过程出现在脉动风场中,即低空急流以脉动的形式出现:白天切变线南侧风速减小,无急流表现;夜间切变线南侧风速增大,表现出急流,ECMWF和T639产品08时的起报场较好地预报出了这种急流脉动.     

贵阳地区一次大暴雨的数值产品应用分析

针对1996年7月1～4日贵阳地区历史上罕见的大暴雨过程，从预报用度进行了深入的分析，得出此次暴雨的发生与中高纬度出现阻塞形势及低纬度西太平洋副高的增强北跳有关，而弱冷空气的南下作为暴雨的触发机制，其中尺度特征表现为低涡切变线上的斜压扰动；利用国家气象中心T63和暴雨数值预报模式输出的产品作了绘图分析，并对其要素场预报进行了验证，指出数值预报产品特别是暴雨模式产品对我省夏季降水预报具有较大的参考价值.     

安康地区一次突发性大暴雨天气过程成因分析

利用陕西自动站雨量资料、常规资料、NCEP1°×1°再分析资料及FY-2C卫星fno等资料对2007年8月6—7日发生在陕西安康地区的一次突发性大暴雨综合分析,结果表明：安康大暴雨是高空短波槽、低层切变线和副高外围西南暖湿气流共同作用产生的;中尺度对流系统（MCS）是此次暴雨的直接原因。垂直螺旋度的计算结果显示：700hPa等压面上正垂直螺旋度中心的移向和强度与降水落区及趋势变化有较好的对应关系,大暴雨出现在正垂直螺旋度中心附近。低层正、中高层负的垂直螺旋度配置为大暴雨的产生提供了有利的动力条件。     

陕北地区一次突发性暴雨综合分析

利用常规气象资料、卫星云图、榆林CINRAD／CB多普勒天气雷达产品及加密气象站资料,对2006年8月25日发生在陕北地区的一次突发性暴雨过程分析,发现：副高快速西伸北抬,边缘的西南风低空急流向暴雨区提供充足的能量和水汽条件,持续深厚的湿层一直伸展到400hPa;西风带多波动气流传播冷空气从中高空入侵南下,形成上冷下暖和上千下湿的不稳定层结,有利于对流的发生;700hPa和850hPa的切变辐合,提供暴雨所需的动力抬升条件;暴雨位于辐合区的东西两侧。暴雨从早晨开始,卫星云图上表现为中-α尺度暴雨云团。午后强对流发展,多普勒雷达回波图上表现为深厚的“湿”对流风暴。     

2004年盛夏一次西风槽暴雨天气过程分析

利用天气学原理对2 0 0 4- 0 8- 1 9—2 0陕西西部区域性暴雨天气过程分析,发现此次暴雨是在“东高西低”环流形势下、西风槽与高原低值系统合并东移影响形成的;70 0 h Pa西南低空急流是暴雨的水汽和能量输送系统,自川北伸到陕西K>3 6o C高能区与暴雨区有较好的对应关系;物理量分析表明,高层辐散、低层辐合以及强烈的水汽辐合,与暴雨的产生对应较好     

低空急流对黄土高原大暴雨的作用

利用天气图、物理量和多普勒雷达资料对2005年7月2日凌晨发生在黄土高原延川县的突发性大暴雨天气进行综合分析。结果表明:大暴雨发生在700 hPa低涡附近;700 hPa西南急流为大暴雨提供了充沛的水汽和能量;多普勒速度图证实了700 hPa低空急流的形成是大暴雨产生的主要原因,大暴雨夜发性是低空急流的日变化造成的。     

北京一次强降水过程的数值模拟

利用新一代中尺度数值预报模式WRF3.3和1°×1°的NCEP气象再分析资料,对2011年7月24日北京强降水天气过程进行数值模拟,并利用模式输出的高分辨率资料进行诊断分析。结果表明：WRF模式能较好地模拟出这次强降水过程。该过程不仅受到对流层中低层长波低槽和地面辐合区系统性的动力抬升作用,还受到对流层高层辐散的强迫作用。在这种配置下,中低层大尺度动力抬升与高层强辐散呈现出垂直耦合状态,有利于强降水区垂直环流和对流的发展。同时北京地区上空500 hPa以下相对湿度大于70 %,在降水区形成了深厚的高湿环境,为降水的产生、加强和维系提供了充沛的水汽条件。从大气稳定度方面看,北京市全境均处于K指数高值区,高峰值为42.5 ℃,反映了大气层结非常不稳定。从动力作用分析发现,高空辐散、低空辐合的流场特征促进了降水的产生,螺旋度低层正值、高层负值的耦合结构是触发并维持降水的动力机制。     

陕西南部一次区域性大暴雨过程成因分析

根据常规气象站观测资料和美国NCEP／NCAR发布的1°×1°逐6h分析资料,分析2007年7月4—5日陕西南部一次区域性大暴雨过程的环流动力特征。结果表明：西太平洋副热带高压东退、500hPa西风槽和700hPa低涡、低空西南风急流是此次暴雨过程的主要诱发系统;来自南海和孟加拉湾的水汽在西太平洋副热带高压外围西南气流和低空西南风急流的引导下为暴雨区提供了源源不断的水汽;散度的辐合辐散的加强和垂直速度系统性的加强,导致了短时强降水的出现。暴雨强盛期,在暴雨区上空有一个明显的垂直反环流存在。     

河南东北部一次突发强降水天气过程分析

利用常规气象观测资料、卫星产品和新一代天气雷达产品等,对2017年7月4日发生在河南东北部的突发强降水天气进行诊断分析。结果表明:(1)此次过程是以蒙古高空下滑冷槽侵袭副热带高压西北侧暖湿空气为背景,在中低层切变辐合抬升作用下产生的,强降水落区位于地面倒槽顶端,此处有利于中小尺度辐合旋转系统的形成,为对流的产生和维持提供动力抬升机制;(2)上冷下暖的温度垂直分布,形成了不稳定的大气层结;(3)0~2km较大的垂直风切变和相对较干的气层,有利于上升气流的倾斜和干空气的吸入,从而使得对流风暴得以加强和维持;(4)云图上东西两路对流云团的合并加强,形成较强的中尺度对流辐合系统,在合并形成过程中产生强降水;(5)多普勒雷达图上,多条雷暴出流边界的不断生成和合并为强对流连续发生和发展提供了动力辐合抬升条件,大范围的入流风场中的大风区有利于强降水的形成和维持。     

基于WRF模式的暴雨天气过程的数值模拟及诊断分析

利用新一代中尺度数值预报模式WRF2.2和1°×1°的NCEP气象再分析资料,对2009年9月17日发生在江苏南部地区覆盖沪宁高速公路的一次大暴雨天气过程进行了数值模拟。经AWMS（the automatic weather monitoring system）实测数据验证,此次天气过程的模拟效果较为理想。对模式输出的物理量进行诊断分析后发现：长江中下游地区的β中尺度低涡的发展、移动对暴雨过程中降水的加强和维持起着重要的作用;水汽辐合带在500hPa以下非常显著,在暴雨区形成了深厚的高湿环境,为暴雨的产生、加强和维系提供了重要的水汽条件;暴雨区内前期及降水过程中都存在较为强烈的垂直运动,且涡度场与散度场在垂直结构配置上一致,使得大气层结不稳定能量释放,形成了旺盛的对流天气;对流层中上层大气为中性层结,低层为位势不稳定,所以整层大气有对流发展,有利于暴雨的形成。     

“7.27”陕北暴雨数值模拟与诊断分析

利用NCEP/NCAR 1 °×1 °再分析资料、地面观测降水资料、FY-2E卫星相当黑体温度资料,采用WRF(Weather Research Forecasting)中尺度数值模式对2012年7月27日陕西省北部一次暴雨过程进行了数值模拟与诊断分析.结果表明:此次暴雨处于西太平洋副热带高压西北边缘带与贝加尔湖低压之间,中低层水汽由孟加拉湾经青藏高原东部输送到陕北;无规则小云团的自组织过程,促使中尺度对流系统得以发展.200 hPa急流出口区的右侧由于地转调整作用,在槽线上激发了中尺度重力波.高空重力波能量下传并被近地面中性层结大气吸收,引起低层大气对流发展,对暴雨的发生发展过程有很好的促进作用.     

一次重庆特大暴雨过程的中尺度分析

为评估中尺度模式同化常规地面、探空和雷达径向风等不同观测资料对四川暴雨预报性能的影响,以2020年6月14—18日四川一次暴雨过程为例,利用WRF(Weather Research And Forecasting)模式和GSI(Grid Point Statistical Interpolation)同化系统,对常规观测资料和雷达资料分别和同时进行循环同化,开展数值模拟试验,定性和定量地对比分析三组同化试验的降水模拟效果。结果表明：WRF模式结合GSI同化系统对此次暴雨有较好的模拟。针对21 h累积降水模拟,同化常规观测资料较好地改善了暴雨雨带的走向和暴雨的落区;同化雷达资料对降水强度、暴雨范围和小到中雨预报表现较好,小到中雨的ETS评分平均提升0.05;同时同化两种资料对大雨的ETS、POD、FAR和BIAS评分都有改善。针对半日累积降水预报,同化雷达资料对降水趋势的模拟表现最好,同化包括雷达资料的试验对降水落区有较好的改善。针对3 h累积降水预报,同化试验对降水演变均有改善,同化雷达资料表现最好。模式对夜间降水的模拟普遍优于白天,同化试验的改善时段也主要集中在夜间,同化常规资料表现显著。综合21 h、半日和3 h累积降水预报评分结果,同时同化多种资料的降水预报效果不绝对优于仅同化一种资料的降水预报,但至少优于一种资料同化的降水预报评分结果。