大兴安岭地区的一次暴雪天气诊断分析

利用常规观测资料、FY-2气象卫星水汽云图、多普勒雷达资料、NCEP(1°×1°)逐6h再分析资料对2016年11月13—14日东北冷涡背景下的大兴安岭地区暴雪天气过程进行分析。结果表明:高空冷涡后部横槽南摆,使干冷空气南下以及冷涡前部西南低空急流北上且辐合急剧加强为暴雪天气提供了非常有利的环流背景;≥20m·s-1的西南低空急流作为水汽输送带,为暴雪区提供了充足的水汽来源;垂直上升运动中心和散度辐合辐散中心基本耦合且加强,为暴雪提供了强有利的动力抬升条件,有利于上升运动的增强发展;暴雪是发生在条件对称不稳定的(湿位涡MPV2<0)的背景下,暴雪中心位于MPV2等值线密集带以及MPV2绝对值得到较大增长的区域。水汽图像上有表征干侵入特征的干缝、斧形暗区等;雷达回波显示低层东南风急流非常显著,低层强烈发展的东南暖湿气流与东北—西南走向的大兴安岭山脉相垂直时,地形强迫抬升不仅使迎风坡的垂直上升运动迅速加强,而且使低层水汽辐合得到加强和维持为暴雪提供了充足的水汽,这也是暴雪主要集中在大兴安岭东麓的重要因素。     

2018年一次气旋爆发性增长引发的暴雪过程分析

根据ERA5(0.25°×0.25°)再分析资料和常规观测资料,对2018年11月初黑龙江省一次由黄海气旋爆发性发展引发的区域性暴雪过程进行深入分析。结果表明：极涡南下,其底部短波槽东移,与高原槽合并促使黄海气旋爆发性生长,同时鄂霍次克海阻高建立并稳定维持,是造成此次暴雪的重要原因。500-850 hPa偏南急流将东海、日本海及黄海的水汽源源不断向暴雪区域传递,并且与200 hPa西南急流相互耦合,进一步加强了上升运动,提供了暴雪产生的动力和水汽条件。低层低涡和地面气旋在北上过程中,其西侧不断有冷空气呈楔形入侵,强迫暖湿空气抬升使大气斜压性增强,在对流层中低层形成次级环流,同样是暴雪发生重要的动力抬升机制。在“冷空气楔”逐步北抬时,其上空始终存在湿正压项ζMPV1<0或湿正压项ζMPV1>0、湿斜压降ζMPV2<0,有明显低层湿对称不稳定,从而有利于暴雪产生。     

一次江淮气旋暴雪天气过程分析

分析2001年1月6－7日山东出现的大范围暴雪天气过程表明：暴雪天气过程是由江淮气旋和850hPa西南涡共同影响造成的。降水发生在对流稳定而对称不稳定大气中，江淮气旋及强降水区有向对称不稳定区移动的趋势。低空急流是造成暴雪天气的触发条件。     

2008年1月18-22日河南区域暴雪诊断分析

利用常规高空地面资料和NCEP 6 h一次1°×1°再分析资料.对2008年1月18-22日河南省出现的大范围暴雪天气过程进行了分析,结果表明:高空低槽、低空切变与地面经华北扩散南下的冷空气相互配合是此次暴雪的主要成因;700 hPa低空西南急流为暴雪天气的产生提供了充沛的水汽和能量供应;中低层"天南地北"的流场配置加大垂直切变,有利于上升运动的加强,致使降雪强度加大;低空辐合、中高空辐散产生的强烈上升运动,是出现暴雪的有利动力条件;暴雪落区与湿位涡的斜压项MPV2负值带有很好的对应关系.     

川西高原中部一次极端暴雪成因分析

利用0.5°×0.5°的ECWMF再分析资料,常规气象资料以及西南区域数值预报模式模拟等资料,应用天气分析和诊断方法,对2016年2月21日川西高原中东部的极端暴雪天气过程进行系统分析。结果表明:500hPa贝加尔湖横槽旋转南下使得冷空气并入川西高原中部的低槽中,其与西南暖湿气流交汇产生的锋生以及西南急流存在是此次暴雪天气产生的重要原因;随着副高的北进,此次强降雪开始之前有来自于孟加拉湾和南海的两支水汽输送,西南低空急流稳定维持为此次暴雪提供了充足的水汽。MPV2在此次暴雪过程中起到了重要作用;强降雪主要发生在SVD(Slantwise Vorticity Development)强烈发展的时段内,暴雪落区与SVD发展最强烈的区域重合;西南区域数值预报模式提前6h对此次暴雪的形势场和物理量场都做出了较为准确的预报,其中垂直速度和水汽条件预报与实况最吻合,但降水预报的量级较实况偏弱一个量级,强降水落区比强度预报更准确。     

山东半岛一次区域性暴雪天气过程分析

利用NCEP 1°×1°的6 h再分析资料与高空地面观测资料,对2005年12月4日山东半岛出现的罕见区域性暴雪过程进行分析。结果表明:冷涡后横槽影响是造成大范围暴雪的主要天气系统,黄、渤海为大暴雪提供了充足的水汽来源,低层辐合、高层辐散有利于产生大范围强烈的上升运动;途经海面的强冷平流带来丰富的水汽,是造成大暴雪的最终原因。通过对湿位涡的分析发现,暴雪落区与MPV2负值中心有很好的对应关系。     

通辽市一次暴雪天气过程诊断分析

应用常规气象观测资料、多普勒雷达数据和高时空分辨率的地面自动气象站资料,对2013年3月23日发生在通辽市的暴雪天气进行诊断分析,结果表明:强烈发展的高空槽是触发暴雪的动力机制;低空急流与地面西南气流在低层积聚大量水汽辐合,为暴雪的发生提供了重要的水汽条件;涡度和散度、能量与比湿等与暴雪关系密切;自动气象站逐时风场中"逆切变"的存在与强降雪发生时间和影响区域有较好的对应;雷达产品特征对暴雪有明显的指示作用。     

鲁南初冬一次罕见特大暴雪的成因分析

利用常规气象观测资料和NCEP/NCAR逐6 h再分析资料,对2015年11月23—24日山东南部出现的一次罕见特大暴雪天气过程进行诊断分析。结果表明：1）这是一次典型的回流形势降雪,850 hPa东南风急流影响的鲁南地区降雪强度较大,而东北风急流影响的区域降雪强度较弱。2）700 hPa强西南低空急流、850 hPa东南低空急流为鲁南地区降雪提供了充沛的水汽,水汽通量的强辐合区域即为大暴雪的发生区域。3）暴雪区上空散度呈现出弱辐散—强辐合—强辐散的垂直结构;暴雪落区与高空的强辐合中心以及强上升运动中心吻合度较高。4）暴雪期间,850～925 hPa之间维持一个逆温层;强冷空气使得925 hPa以下边界层温度锐降导致降雨迅速转雪,降雪持续时间长是鲁南地区产生异常强降雪的重要原因。     

2006年1月漯河市暴雪天气过程的诊断分析

利用常规探空和地面资料以及NCEP再分析资料，对2006年1月漯河暴雪过程进行了诊断分析，结果表明：高空阶梯槽的形成和维持，为这次强降雪过程提供了有利的环流背景，中低空低涡切变线是主要影响系统；冷平流的持续使近地面层气温降至0℃以下，有利于雪的形态维持；高层辐散与低层辐合的耦合，使上升运动加强；低空急流输送了充沛的水汽，大气中水汽处于饱和状态有利于提高降水的转化率。     

2016年初冬河南区域暴雪过程诊断分析

针对2016年初冬河南省首场区域强暴雪过程，利用常规观测资料、L波段雷达探空资料和NCEP再分析资料等，从影响系统和物理量诊断方面深入分析其发生发展机制，结果表明:宽广的纬向型环流中不断有短波槽东移，东北冷涡深厚且维持时间较长，是暴雪发生的大尺度环流背景；中高层偏南气流，低层偏北气流的流场配置起至关重要的作用:850～925 hPa东北急流迫使暖湿空气抬升为暴雪发生提供“冷垫”的同时，与500～700 hPa西南急流形成强垂直风切变和深厚的锋生区，加强的斜升运动和锋面次级环流，对暴雪起增幅作用；700 hPa作为关键层，西南暖湿急流输送水汽的同时与冷涡后部冷空气交汇于黄淮地区形成的辐合切变线，是暴雪发生的重要动力抬升机制，其南北摆动形成了河南中西部和东南部两个降雪大值中心；暴雪区随着“冷空气楔”逐步南压时，其上层始终存在湿正压项大于零且湿斜压项小于零的湿位涡绝对值高值中心，有利于对称不稳定能量的释放和暴雪的发生。     

湿位涡在云南冰雹天气分析中的应用

应用湿位涡理论, 对1997年3月云南南部频繁发生的几次冰雹天气进行了诊断分析.结果表明:在θ_e陡立密集区, 湿斜压涡度发展, 密集区内冰雹容易发生; 在降雹区低层为对流稳定的层结下 (MPV1 > 0), 有MPV2 < 0, 使湿斜压不稳定增强, 倾斜涡度得以发展; 冰雹易在MPV2负值区南侧或MPV2正值区北侧发生.     

湖北梅雨期３次大暴雨过程诊断分析

利用常规气象观测资料和NCEP 2.5°×2.5°再分析资料,选取1991年7月9日、1998年7月21日、2010年7月8日湖北省梅雨期的三次大暴雨过程,对影响三次暴雨天气背景以及暴雨发生所需的动力、水汽、热力条件进行诊断分析。试图总结这类区域性暴雨的预报着眼点。结果表明：三次过程的高、低空急流的位置,水汽输送路径有一定相似性;影响三次过程的中尺度系统为西南涡-切变线。850 hPa正涡度中心、水汽通量散度中心与暴雨落区有较好对应,反映了中低层风的辐合和垂直上升运动有利于降水的维持。三次过程暴雨区域700 hPa湿正压项和斜压项绝对值之和均在0.5～0.6 PVU之间,柱状的水汽饱和区均延伸至500 hPa以上;此类暴雨的预报着眼点为：西南涡-切变线以及低空急流的位置是暴雨落区预报的重点,低层的涡度、水汽通量散度、假相当位温高能舌,以及大气运动的垂直结构对暴雨落区预报有较好的参考价值。     

华东地区强对流降水过程湿斜压涡度的诊断分析

湿斜压涡度(Moist Baroclinic Vorticity,MBV)、湿热力斜压涡度(Moist Thermodynamic Baroclinic Vorticity,MTBV)及湿位涡(Moist Potential Vorticity,MPV)是能够完整表征涡度三维信息的物理量,其中MBV代表切变风对湿比容的平流输送作用,MTBV反映了垂直气压梯度、对流稳定度、风垂直切变与湿比容水平梯度之间的耦合效应。本文利用这些物理量对2009年8月17日发生在华东地区的一次强对流降水过程进行了诊断分析。该过程是在高空急流、中层浅槽和低空切变线的密切配合下产生的,共经历了"团状结构—带状结构—团状结构"三个发展阶段。诊断结果表明,MPV、MBV和MTBV的异常值区与降水落区有较好的对应关系;随着强对流降水的发展演变,MPV、MBV和MTBV都产生了相应的变化,MPV、MBV和MTBV对降水和对流系统有追踪指示意义。相对而言,在反映降水强度变化方面,MBV和MTBV比MPV更具优势。     

大气湿位涡影响夏季江淮降水异常的机理分析

利用欧洲中心再分析资料(ERA-40)中1958-2001年气象场资料(世界时00时),分析了降水异常年850 hPa湿位涡及其分量差异的原因.结果表明,降水异常年湿位涡和湿位涡正压部分的差异主要是由水汽的垂直分布差异引起稳定度的变化所致,而相对湿位涡和湿位涡斜压部分的差异,分别主要是由垂直涡度及纬向风的垂直切变和暖湿气流的经向切变所致.另外,还利用湿位涡的正压部分和斜压部分讨论了江淮夏季850 hPa大气性质的变化,结果表明,近50年来,大气对流不稳定减弱,而斜压不稳定增强.     

A Diagnostic Study of Moist Potential Vorticity Generation in an Extratropical Cyclone

ＡＤｉａｇｎｏｓｔｉｃＳｔｕｄｙｏｆＭｏｉｓｔＰｏｔｅｎｔｉａｌＶｏｒｔｉｃｉｔｙＧｅｎｅｒａｔｉｏｎｉｎａｎＥｘｔｒａｔｒｏｐｉｃａｌＣｙｃｌｏｎｅ①ＺｕｏｈａｏＣａｏａｎｄＧ．Ｗ．Ｋ．ＭｏｒｅＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＰｈｙｓｉｃｓ,Ｕｎｉｖｅｒｓ...     

2004—07—16河南大暴雨过程的湿位涡分析

应用湿位涡理论,分析了2004年7月16~17日的强暴雨个例,发现有利于强降水发生的湿位涡场分布特征:对流低层MPV1<0、同时MPV2>0,有利于强降水发生。暴雨发生时,对流高层表现对流稳定,即MPV1>0,低层MPV1<0,为湿对流不稳定区;当两者相互作用时,即当高层干冷空气下滑与上升的低空高温高湿的空气交汇,容易储存和释放对流不稳定能量,利于暴雨的发生。低层西南急流不仅为暴雨的发生提供了丰沛的水汽,也为暴雨的发生提供了足够的热力和动力,因而使MPV2增大,垂直涡度得到发展,降水加剧。湿位涡在夏季可以作为河南省预报暴雨的一个有效辅助工具。     

山东地区一次夏季极端暴雨中尺度系统发展演变过程及机理分析

对2020年7月22日山东半岛一次极端暴雨天气过程开展观测分析,并利用中尺度模式WRF对此次局地降水过程进行了高分辨率数值模拟,对暴雨过程进行了天气背景和中尺度降雨的诊断。WRF模式较好地再现了此次极端暴雨过程,结果表明：此次极端暴雨过程短时降水强度大且局地性强,在时空上具有明显中尺度特征。降水发生在北抬副热带高压与华北低涡底部之间的西南气流中,强低涡与低空急流是影响此次降水的重要天气系统。西南急流为本次暴雨过程极端水汽的主要输送载体;在弱高空辐散场下,从地表延伸至500 hPa高空的深厚低涡是造成本次暴雨的主要影响因子,其时空演变特征与中尺度云团变化一致,与暴雨的发生直接相关。低涡、低空急流和副高之间的相互作用使低涡加强发展,低涡南部有暖湿气流入流,北部有干冷气流流入,比湿梯度基本呈现为自南向北递减分布,是典型的伴有低空急流的中尺度低涡流场分布;低涡辐合及其与副热带高压边缘强风速带的共同作用,导致强垂直运动发展并维持,是造成本次山东半岛极端暴雨的重要原因。     

强暴雨系统中湿位涡异常的诊断分析

从动力上推导了热力、质量强迫下的湿位涡方程,阐明了在暴雨系统中引起的强降水会造成热力、质量强迫下的湿位涡异常。并用NCEP1°×1°的分析资料对1999年6月23日到6月26日引起长江流域暴雨的对流系统进行了湿位涡诊断分析,分析结果表明湿位涡异常高度主要出现在700~500 hPa之间,中心最大值可超过1.4 PVU。从动力和资料诊断两个方面均揭示出湿位涡异常区与强降水区有很好的对应关系。     

乌鲁木齐一次暴雪过程地形敏感性试验

以NCEP资料为初始场和侧边界条件,利用WRF模式对东、西天山地形对2015年12月9—12日大暴雪影响进行敏感性试验,从降水强度和分布等方面对比分析模拟结果,探讨地形在暴雪过程中的作用,对成因进行初步研究分析,结果表明:(1)此次强降雪发生是高空西南急流抽吸、低层风切变及风速辐合、偏北风与地形强迫抬升、地面冷锋移动缓慢等共同造成的。(2)此次暴雪天气过程,地形对强降雪的落区、强度影响很大,东、西天山高度与强降雪强度正相关,东、西天山高度降低、强降雪落区沿环流方向移动。(3)地形动力强迫整体上增强次级环流圈。近地面上升速度中心出现在迎风坡山脚至山腰区域,并向两侧递减,与此次大暴雪中心落区以及乌鲁木齐附近测站降雪量分布吻合,东、西天山地形高度降低50%,近地面上升速度中心值减少30%。地形强迫东、西天山峡谷近地面生成辐合中心和辐合线,辐合中心强度与地形高度正相关。(4)地形强迫抬升有加强水汽辐合汇聚的作用,东、西天山地形高度降低50%,水汽通量与水汽通量散度减少30%。