对流层低层两类偏东风气流上物理量分布特征

利用T 213资料,选取2003-08-29和2005-08-15两个暴雨个例,就对流层低层两类偏东风气流上的物理量分布特征进行对比分析。回流形势下,对流层低层偏东风附近比湿、温度和能量均偏低,具有干冷特征,偏东风气流上物理量分布锋区明显,冷平流强;台风低压北侧偏东风附近温度高、湿度大,相应也是高能区,比湿、温度和能量呈均值分布,具有湿热特征。回流形势下偏东风附近的对流层低层层结稳定,台风低压北侧东风气流附近层结对流不稳定。对流层低层偏东风气流末端u分量等风速线密集,风速辐合明显。回流形势下偏东风对水汽有拦截作用,有利于能量锋区的形成和其左侧能量的聚集,台风低压北侧偏风是水汽输送的通道,对水汽的输送和能量的聚集均有重要作用。     

偏东风冷空气与地形相互作用背景下北京局地强降水成因分析

综合使用自动站、卫星TBB、探空、BJ-ANC雷达拼图、雷达变分同化分析系统（VDRAS）风场以及NCEP/GFS0.5°×0.5°分析资料,对漏报的2013年6月4日白天北京局地强降水天气过程及成因进行详细分析。结果表明：（1）该过程是在弱天气尺度背景（即没有明显西来槽和高空冷空气等天气尺度系统强迫）下产生的,且北京地区低层被由渤海湾侵入的偏东风（冷空气）控制,大气层结上暖下冷,有别于通常意义上的夏季强对流天气发生背景,因此造成其预报失误。（2）高空正涡度平流提供了一定的动力条件,但不足以触发强对流,其主要触发机制是低层偏东风冷空气侵入以及暖湿空气在冷空气和地形相互作用下强迫抬升,这一点在今后强对流预报中尤须关注。（3）当夏季早晨850 h Pa以下出现逆温层时,若当日白天太阳辐射升温状况良好,08时探空资料在使用时应进行订正,T-logp图订正后显示北京具有显著对流有效位能（CAPE）;此外,较大的中低层垂直风切变和边界层内较大的湿度层结均为雷暴下山后明显增强并造成局地强降水提供了有利的环境条件。（4）雷暴前侧出流与东南风形成的辐合线造成了中尺度对流单体不断东移。     

北京局地暴雨过程中近地层辐合线的形成与作用

由近地面层辐合线（切变线）引发的局地暴雨是北京夏季一种较为常见的天气类型。利用常规气象资料、数值预报产品难以分析预报出引发局地暴雨的中小尺度系统、进而不能正确把握降雨出现的时间、落区和量值的大小。本文利用北京S波段多普勒天气雷达（CINRAD-SA）监测资料、风廓线仪、微波辐射计等新型探测资料,以及北京加密自动站观测资...     

东南风气流对夏季北京局地暴雨的影响

利用北京地区风廓线雷达和地面自动气象站观测资料,分析局地暴雨过程中的东南风,普查2006年8次局地暴雨过程中风廓线雷达探测的东南风,并详细分析2次典型局地暴雨过程的风廓线资料。结果表明：降水前和降水过程中东南风的大小、厚度与雨量存在相关关系;降水前东南风指数IE的大小和波动加强对局地暴雨的临近预报有一定的指示意义。初步从理论上解释了东南风对北京局地暴雨强度的影响：东南风加强并上传,导致了上升速度和水汽输送的层次快速增加,对暴雨的触发和加强都有一定作用。由于北京特殊的地形,东南风的存在使得局地暴雨容易在山前地区产生。     

中尺度模式探空资料在北京局地暴雨预报中的应用

基于加密自动站、风廓线、微波辐射计等多种稠密观测资料,结合多普勒天气雷达变分同化分析系统(VDRAS)反演的对流层低层热力动力场,对2009年7月29日发生在北京香山地区的局地暴雨过程(简称“7.29”过程)进行了综合分析。结果表明:该过程是一次典型的局地新生雷暴引发的γ中尺度局地大暴雨过程,其发生发展突然、持续时间短、局地性强、降水强度大;降水环境场上,较低的抬升凝结高度和自由对流高度使得新生雷暴的触发不需要太强的辐合抬升机制;北京北部山区雷暴冷池出流形成的300 m左右厚度的边界层偏北风与环境场偏南风的辐合,对香山雷暴的新生起到关键触发作用,有利的局地水汽条件为香山雷暴产生强降水提供了充沛的水汽;香山雷暴发生后,由于缺乏雷暴冷池出流与环境低层垂直风切变的相互作用,导致香山雷暴难以获得有组织的进一步发展,在其发展成熟后很快消亡;复杂地形在对流发生发展过程中具有十分重要的作用,一方面在雷暴新生前期通过山前辐合抬升起到触发机制作用,另一方面对大气垂直上升运动起到增幅作用。

     

山西一次低空偏东风暴雪天气结构特征分析

应用常规地面、探空观测资料和NCEP 1°×1°再分析资料,对2011年11月28-29日山西低空偏东风暴雪天气结构特征进行了探讨。结果表明:(1)这次低空偏东风暴雪是由高空西风槽、低空切变线、地面回流和倒槽共同影响造成。降雪前约18 h,山西925~850 hPa上空出现东北风;降雪前约12 h,山西中南部地面出现较强东北风,强降雪期间地面东北风强劲;降水开始前,低空东北风是干冷性质,降水开始后低空东北风是湿冷垫。(2)暴雪的水汽来源主要是源于西太平洋的偏东风水汽输送在北部湾附近转向的西南水汽与南支槽前的西南气流在西南地区汇合北上,再与西风槽前西南水汽结合;强降雪出现在700 hPa水汽通量中心西北侧等值线密集区且风向气旋性辐合的偏南气流区域。(3)强降雪伴随山西上空深厚湿层、500 hPa以下明显水汽辐合,以及800 hPa以上对流层中强上升气流,而上升区下是明显的下沉气流,这是由低空偏东风的契入产生的。(4)强降雪期间300 hPa西风急流不断东移南压,山西位于其入口区右侧,出现强辐散,有利于地面河套倒槽发展、维持,以及垂直上升运动的增强。     

渤海西岸偏东风对天津局地大暴雨的影响分析

利用加密自动气象站、多普勒天气雷达和风廓线雷达等高时空分辨率资料,分析2017年7月6日天津一次局地大暴雨过程的中尺度对流系统发展演变特征,讨论渤海西岸边界层偏东风的垂直结构、温湿特性及其对局地大暴雨的作用。结果表明:局地大暴雨由两个暖区中尺度对流系统和一个低涡切变线系统造成,偏东风作用下的暖区第二个中尺度对流系统主导了局地大暴雨的形成。大暴雨中心两侧的温湿特征均呈“东高西低”分布,偏东气流具有暖湿特性,为暖区对流暴雨的发生发展提供了有利的环境条件。由于海陆地形差异,偏东气流自渤海向内陆推进过程中呈现明显的风速扰动特征,不仅导致水汽辐合,同时有利于上升运动发展。其中,0.6 km以下偏东风的中尺度扰动对局地大暴雨的触发和维持起重要作用,风速辐合强迫产生的上升气流是γ中尺度对流单体的重要触发机制,而强降水冷池出流与不断增强的暖湿偏东人流相互作用形成地面中尺度辐合线,使对流系统得以稳定维持,40 dBz以上强降水回波持续近3 h,平均6 min降水量达6.8 mm。此外,局地大暴雨的雨强变化与东风急流波动关系密切,急流的建立、发展、减弱和消失分别对应降水的陡增、峰值、减弱和陡降四个阶段。     

北京短时局地暴雨多普勒天气雷达观测分析

中小尺度天气系统造成的短时局地暴雨的临近预报目前仍是预报中的难点,也是2008年奥运会提供精细化预报需要进一步研究的问题。了解不同云系的结构及雷达回波的特征,还可以为人工增雨制定最佳作业方案,选择最佳作业时机。用每小时的地面自动站雨量资料结合北京市气象台的多普勒天气雷达资料,查找出造成北京2004年夏季(6~8月)的短时局地暴雨天气的雷达回波单体。对多普勒雷达回波资料分析表明:在多普勒径向速度图上“辐合点”、“中气旋”的图像特征出现有利于局地暴雨发生,并提前于暴雨。对突发性局地暴雨的临近预报有一定的指示意义。     

中尺度模式探空资料在北京局地暴雨预报中的应用

结合北京局地暴雨特点,重点分析北京两次局地强暴雨过程的中尺度模式探空资料的特征与应用,同时简单讨论模式探空与降水量预报可能存在不协调的原因。结果表明: 1) 有利于北京局地暴雨发生的模式探空资料的主要特征是: 对流层低层850 hPa 以下水汽含量较充足,层结温度线与干绝热线近于平行,地面温度高( 大于31 ℃);对流层中高层650 hPa 以上相对冷干,对流层中低层800—600 hPa 存在有利于深对流发生发展的饱和或准饱和层。2) 模式探空资料可以正确反映强降水时间分布、降水性质及不同性质降水之间转换等,由于模式自身存在的协调性问题,在局地暴雨预报中有必要重视对模式探空资料的分析。3) 上述结论是在两次暴雨过程分析的基础上得到的,今后仍需通过更多个例来进一步考察。     

2004年7月10日北京局地暴雨数值模拟分析

利用中尺度数值模拟结果,对2004年7月10日北京局地暴雨的中尺度系统的结构特征及其发生发展的原因进行了初步分析,结果表明:MCS在对流层中低层表现为中尺度辐合线和低压,在其发展强盛阶段,具有低层辐合、高层辐散的高、低空最佳配置以及暴雨区上空垂直上升运动强烈发展的结构特征;暴雨发生前,地表感热、潜热通量等边界层非绝热过程造成气温升高、气压下降、湿度增大,影响对流层中低层风场的分布,对暴雨的发生发展起了重要的作用.     

用SA雷达产品对京西三次局地暴雨落区形成的精细分析

利用新一代Doppler雷达各种探测产品,对2006年6月底至7月上旬北京西郊香山、石景山、门头沟一带落区相同的三次局地暴雨和大暴雨过程,进行精细分析和研究.重点分析雷达探测产品对落区在同一地点形成的短时临近影响系统和指示意义.研究表明,发生在北京西郊山前、落区相同的三次局地暴雨和大暴雨,其雷达回波发展和演变形式各不相同.但三次过程强降雨前,近地面平原东南风和边界层偏西风的垂直风廓线结构在地形作用下对暴雨落区形成的影响是一致的:近乎与山脉垂直的平原近地面东南风长时间(6小时左右)维持,增加山前局地近地面温湿条件,并在北京西郊山脉阻挡下,形成山前近地面局地辐合和强迫抬升.山顶附近边界层的偏西风为近地面空气强迫抬升后在边界层的后卷辐散提供了有利条件.研究还显示,落区附近单体风暴、逆风区辐合带、中气旋等中小尺度回波系统的活动和发展,是暴雨落区形成的重要因素.     

一次局地特大暴雨的成因分析

在卫星云图分析的基础上,结合常规气象资料和Ｔ１０６数值产品分析了北京地区１９９８年７月２３日局地特大暴雨的成因和中尺度系统在ＩＲ云图中的特征。中尺度系统是在有利的天气北景下,水汽辐合中心和高能区中产生发展的。     

贵州南部两次局地大暴雨过程对比分析

利用自动站观测资料、探空资料及NCEP再分析资料,对2006年6月12日夜间和2008年5月27日夜间贵州南部局地大暴雨天气过程进行对比分析。结果表明,两次过程均发生在西高东低、东北低涡稳定维持的有利环流形势下,700 hPa巴塘低涡东移是造成贵州西南部强降水的主要影响系统,巴塘低涡和低空西南急流在贵州东南部维持对贵州西南部暴雨起重要作用,同时不稳定能量在贵州南部积聚为暴雨发生提供了有利条件,但相对于后一过程,前一过程在贵州水汽辐合区更大,其大雨量级以上降水范围更广;地面中尺度辐合线生成发展是两次局地大暴雨发生发展的可能触发原因,暴雨中心位于辐合线南侧暖区中;前一过程西太平洋副热带高压较强且位置偏西(西脊点到达110°E),南支槽东移有利于引导700 hPa低涡移动,弱冷空气与暖湿空气交汇形成能量锋锋生,引起低涡强烈发展、涡旋环流增强,而后一过程副高偏弱且位置偏南、偏东,500 hPa上无高原槽影响,以及地面贵州南部为低压控制且无冷空气影响,是前一过程比后一过程降水强度更大的原因。     

2010年6月湖南两次大暴雨过程异同点对比分析

利用常规气象观测资料、卫星云图、多普勒雷达和1×1°、4次／dNCEP再分析资料,对2010年6月湖南两次大范围大暴雨过程从天气形势、影响系统、物理量场、卫星云图与雷达回波等方面的异同点进行诊断分析,所得结论对湖南6月特大暴雨的形成机制与大暴雨过程的预报具有较好的指导作用。     

"7.21"北京大暴雨过程的地形作用分析和数值试验研究

利用NCEP 1°×1°的6 h再分析资料和常规气象观测资料,对2012年7月21-22日北京地区的大暴雨过程中的地形作用进行诊断分析,研究其对暴雨过程前后的热力、动力及水汽条件的影响。并利用WRFV3.2模式尝试进行一些地形敏感性数值试验,探讨地形改变后对此次暴雨过程的影响,初步得出了一些结论：高空槽配合中层切变线,在低层形成低涡,低涡的东移并加强引发了此次暴雨。暴雨发生前,中低层强的正涡度中心和负散度中心配合很好,它们在东移过程中,组织起了一个很好的垂直环流圈。此环流圈加强了迎风坡气流的上升运动;对流层中低层东南和西南两条水汽通道提供了强大的偏南气流,不断往北京地区上空输送暖湿空气,从而在低层积累了大量的不稳定能量;对流层中低层的位涡从高处往下传,且正位涡中心在东移过程中加强,对应山前迎风坡出现了局地大暴雨,由此说明位涡中心与暴雨落区具有良好的对应关系。地形敏感性数值试验验证了地形虽然对于整体降雨带的影响不大,但对于局地暴雨落区和中心强度的影响却很大。     

北京地区2004年7月10日局地暴雨过程中的波动分析

2004年7月10(简称04710)北京出现了局地暴雨天气.这次暴雨的落区主要集中在城区,由于降雨时间短、雨量集中,给北京城区的部分基础设施和城市交通造成了极大的负面影响.这也是近十几年来罕见的一次北京城区暴雨.针对这次局地暴雨天气过程,利用雷达、自动气象站、常规气象站资料等,结合天气学分析和重力波指数分析方法对暴雨的触发机制和落区进行了研究.分析显示:04710暴雨是一次中小尺度天气过程,其中由重力波所激发的小尺度波动对强降雨的产生及其时空分布起主导作用;重力波发生、发展条件与判据的分析显示,强垂直风切变使平均气流中的部分动能转化为扰动动能,促使重力波的产生与传播;重力波通过积雨云团时加快了积雨云的发展,加大了云内上升速度,使不稳定能量得以释放,进而触发强降水;天气学分析指出,中层冷空气入侵造成的垂直风切变是触发重力波的主要原因;雷达回波图显示出强降雨的产生、发展及其分布形态与小尺度重力波的分布和传输相吻合.     

广州前汛期暴雨气候特征分析

利用广州站1951～2009年的降水资料和历史天气图资料分析广州在过去59年前汛期（4～6月）暴雨气候变化特征以及暴雨产生的天气形势分类得出以下结论：1）广州前汛期暴雨累积雨量与前汛期降水变化趋势一致,呈逐年增加趋势,前汛期暴雨贡献率呈现波动变化;2）5、6月份的暴雨占前汛期累积雨量的比例呈10年左右的周期变化,未来10年广州可能再次进入5月份暴雨高发期;3）前汛期暴雨频次约占全年暴雨频次52．1％,其小波功率谱呈现4～8年的周期振荡,且在1987～2003年最为显著;4）广州前汛期暴雨偏多的年份,冷暖气团势力相当,在华南地区交汇的机会多,广州暴雨偏多,而暴雨偏少的年份,是极圈附近冷气团过于强盛而海上暖气团过于弱或者冷气团有一定的势力,但是海上暖气团过于强盛,华南地区由单一气团控制,广州暴雨偏少。     

气候变化背景下北京市短历时暴雨的强度及雨型变化特征

利用1961—2017年北京观象台站逐分钟降雨资料,根据《城市暴雨强度公式编制和设计暴雨雨型确定技术导则》,建立了北京市1961—1990年和1991—2017年两个气候态下的暴雨强度公式和2 a重现期下历时30 min、60 min、90 min、120 min、150 min、180 min以5 min为时间段的设计暴雨雨型。结果表明：1）P-Ⅲ型分布曲线对北京市两个气候态下各历时降雨量的拟合效果最好,暴雨强度公式精度最高。2）对比1961—1990年和1991—2017年暴雨强度公式,整体而言,后者各历时重现期的暴雨强度值较低,但随着重现期的增大,两者的雨强差值也增大。3）1961—1990年和1991—2017年短历时雨型的雨峰位置系数分别为0.436和0.382,2 a重现期下前者的各历时雨峰位置比后者提前,各历时累积降雨均在初期增长较慢、雨峰前后增长较快,之后增速明显减缓。