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.     

神农架林区西南坡局地暴雨过程诊断分析

神农架林区西南坡为局地暴雨灾害多发区。利用常规资料、多普勒雷达资料和区域自动站资料,分析了导致神农架林区西南坡2014年8月6日至7日夜间连续两场短时暴雨过程中MCS发生发展的天气背景及结构特征,并探讨了神农架山区复杂地形构造对西南坡暴雨的增幅作用。结果表明:1)中高层天气系统强迫弱时,副高边缘地面暖低压倒槽及850 h Pa气旋性弯曲区与辐合的发生发展可能是造成这类局地强降水天气的触发系统,地面弱冷空气的入侵有利于降水的维持和加强。2)两次局地暴雨过程均是由中β尺度对流系统影响产生的,降水历时短、强度大,雨区移动呈现局地性,具有明显的中尺度强对流系统特征,分别属前导层状云与尾随层状云中尺度对流系统型。3)第一场暴雨过程以对流降水为主,回波较强;第二场暴雨过程回波质心低且层状云特征比较突出,但维持时间相对较长,降水效率更高。4)神农架西南坡坡度大,海拔高度高,地形的动力抬升和辐合作用促使上升运动加强,地形强迫抬升作用显著不仅对局地对流触发、降水增幅有重要作用,而且会影响中尺度对流系统结构,这可能是神农架林区西南坡暴雨高发的重要原因。     

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。     

雷州半岛一次典型局地暴雨成因分析

利用ERA5再分析资料和实况资料,对发生在广东湛江的雷州半岛的一次典型局地暴雨进行对比分析和敏感性试验研究。结果表明：此次局地暴雨是由雷暴单体所造成,ERA5资料作为初始场能较好地模拟出高分辨率局地暴雨的生消过程、降水中心和主要降水时段。通过敏感性试验进一步研究发现,雷州半岛局地暴雨的关键是大气中水汽含量。减少雷州半岛土壤湿度,导致显热通量增大,潜热通量减少,增加雷州半岛土壤湿度,导致潜热通量增大,显热通量减少,但潜热通量和显热通量之和与参照试验基本相同,局地暴雨依然触发,土壤湿度不能决定局地暴雨触发与否,仅通过显热通量的大小提前或滞后触发局地暴雨。雷州半岛三面环海的海陆分布,下垫面非均匀加热,陆地相当于热源,对雷州半岛局地暴雨触发有决定性作用。     

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。     

利用雷达新技术探测引发暴雨的低层大气水分

NCAR研究计划REFRACTT(Refractivity Experi ment For H2O Research and Collaborative OperationalTechnology Transfer:水汽折射率试验与协作性业务技术转让)2006年夏天首次使用多普勒天气雷达探测低层大气中的水汽。低层大气中的水汽资料有助于预报人员确定几分到若干小时后     

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。     

伊犁一次区域性暴雨分析

利用伊宁新一代天气雷达资料,结合高空和地面观测资料,分析了2010年7月19日伊犁地区一次局地暴雨天气过程。结果表明：此次强对流天气过程的主要影响系统为500 hPa中亚低槽、200hpa高空急流、低层风速辐合和地面雷暴高压。较强的层结不稳定和低层垂直风切变有利于对流的产生;云图和雷达资料分析表明,此次局地暴雨是由中尺度强对流云团产生,具有典型的对流单体形成、发展成回波短带合并形成带状回波,该带状回波最后演变成一个尺度较大的弓形回波。     

“90.8"长江中上游局地特大暴雨的分析研究

用“9.24”国家攻关课题试验期的地面压、温、湿、风、降水及数字化雷达等逐小时加密探测资料,以及高空物理量和地面逐小时散度、涡度资料,分析研究了1990年8月14日夜晚发生在长江中上游的一次局地特大暴雨,得出了一些初步结果,可供暴雨甚短期分析和预报参考。     

具有“双对流云线”特征的北京局地暴雨初步分析

2009年7月13日北京出现了一次罕见的有双“对流云线”现象的局地暴雨,对此记载并主要采用雷达资料四维变分同化系统(VDRAS)得到的分析场资料进行了初步分析,结果表明: 在高空槽、低层风场辐合的有利天气尺度背景下,在北京西南部与河北交界处,由于地形作用首先出现数个对流单体;同时由于北京城区南部存在伴随中尺度风场辐合的温度梯度带,为单条对流云线的形成提供了重要条件,因而出现了对流单体呈东东北-西西南走向线状排列的形态,单条对流云线形成。在出现单条对流云线后,强降水开始发生,对流云线两侧由于强降水产生的边界层冷池出流与环境场风场形成辐合,其中南侧出流与环境场的偏南风产生狭长辐合线,北侧出流与附近雷暴冷池及雷暴高压产生的西北气流产生辐合,同时这两条辐合线阻挡削弱了环境场对原对流云线的能量和水汽输送,从而原对流云线减弱消失,在其两侧新生出两条新的对流云线。在对流云线两侧冷池出流附近,如果环境场存在较强的温度梯度、湿度梯度以及风场辐合,则可以激发出走向与环境风场垂直相交的两条平行分布的对流云线。伴随较强垂直上升速度的边界层辐合线对对流风暴的新生有显著的动力学指示意义,时效约30～60 min。      

AREM3.0模式对“5.31”天气过程的模拟分析

利用实时气象资料、卫星云图和NCEP 1 °×1 °再分析资料结合湿位涡的诊断分析,对2006年7月27日位于山东半岛沿海的威海市受远距离热带低压影响发生的特大暴雨过程进行了研究.结果表明:整个过程中主要有三个对流云团活动,高低空急流的耦合作用以及高层的强辐散为云团的产生提供了有利的环境流场;强对流天气发生在锋前暖区内,特大暴雨落区与能量锋区有很好对应;低空正涡度分布与暖平流的输送为山东半岛特大暴雨提供了动力和热力条件;对物理量场与湿位涡湿斜压项MPV2的时空演变分析表明,高、低空急流在不同时段所起的作用对雨强的变化起决定作用,MPV2＞0区域始终位于低空急流核的前方.     

北京地区一次局地强降水过程的数值分析

应用网格距为3 km的中尺度模式MM5v3及3DVAR同化系统,对2006年6月27日夜间发生在北京地区的一次局地强对流天气过程进行了模拟分析.结果表明,模式能够较好地模拟出本次城区西部的局地强降水过程,反映出降水事件的局地性、突发性和短历时特征.分析还表明,直接造成本次暴雨过程的是两个局地生成的中尺度对流系统,地面中尺度辐合线是降水的主要触发机制之一.北京周边陡峭地形的存在,导致山前偏南、偏东气流在迎风坡强烈爬升,并与北面、西面来的过山气流共同作用在山前形成垂直方向次级环流,是强降水维持的主要物理机制.此外,不断发展的城市下垫面亦会对降水过程产生影响.     

THE ANALYSIS OF THE RELATIONSHIP BETWEEN PULSE OF LLJ AND HEAVY RAIN USING WIND PROFILER DATA

1 INTRODUCTION With the principle of Doppler effect, the wind-profiler acquires high-resolution vertical wind profiles every few minutes and every few dozens of meters[1, 2]. In contrast, data obtained with conventional soundings do not reflect the true conditions right over the sounding site, for the balloons are going with the wind in upper levels. The National Oceanic and Atmospheric Administration, U.S.A., made a final assessment of the wind-profiler networks deployed in central …     

利用风廓线雷达资料分析低空急流的脉动与暴雨关系

将1998年5～7月华南暴雨和南海季风科学试验期间香港天文台提供的风廓线雷达资料和香港的每小时天气现象及雨量进行了详细的对照发现，风廓线资料可以揭示出西南季风中和行星边界层中与暴雨相联系的中尺度现象，2km高度以上的低空急流中心早于2km高度以下超低空急流中心1～2小时出现，强降水的出现和超低层急流风速中心的出现相对应的。设计了一个表征低空急流强度和高度的指数I，它可以清楚地表示出降水强度与低空急流之间存在密切的关系。分析表明在指数I迅速加强后1—2小时内将出现强降水，因此风廓线对强降水的出现有一定的预示性。     

ANALYSIS OF THE EFFECT OF 3DVAR AND ENSRF DIRECT ASSIMILATION OF RADAR DATA ON THE FORECAST OF A HEAVY RAINFALL EVENT

The present study designs experiments on the direct assimilation of radial velocity and reflectivity data collected by an S-band Doppler weather radar (CINRAD WSR-98D) at the Hefei Station and the reanalysis data produced by the United States National Centers for Environmental Prediction using the Weather Research and Forecasting (WRF) model, the WRF model with a three-dimensional variational (3DVAR) data assimilation system and the WRF model with an ensemble square root filter (EnSRF) data assimilation system. In addition, the present study analyzes a Meiyu front heavy rainfall process that occurred in the Yangtze -Huaihe River Basin from July 4 to July 5, 2003, through numerical simulation. The results show the following. (1) The assimilation of the radar radial velocity data can increase the perturbations in the low-altitude atmosphere over the heavy rainfall region, enhance the convective activities and reduce excessive simulated precipitation. (2) The 3DVAR assimilation method significantly adjusts the horizontal wind field. The assimilation of the reflectivity data improves the microphysical quantities and dynamic fields in the model. In addition, the assimilation of the radial velocity and reflectivity data can better adjust the wind fields and improve the intensity and location of the simulated radar echo bands. (3) The EnSRF assimilation method can assimilate more small-scale wind field information into the model. The assimilation of the reflectivity data alone can relatively accurately forecast the rainfall centers. In addition, the assimilation of the radial velocity and reflectivity data can improve the location of the simulated radar echo bands. (4) The use of the 3DVAR and EnSRF assimilation methods to assimilate the radar radial velocity and reflectivity data can improve the forecast of precipitation, rain-band areal coverage and the center location and intensity of precipitation.     

安徽省2002年盛夏7月跳跃性暴雨过程的卫星监测分析

用GMS-5水汽图像、红外云图、TBB及逐时地面雨量资料分析2002年安徽省二度梅跳跃性暴雨,结果表明：(1)GMS红外云图清楚地揭示出安徽省二度梅跳跃性暴雨整个降水过程是由主雨带三次北跳所造成,清楚地分辨出各阶段直接造成降水的影响系统和性质、不同时段造成降水的云团性质。(2)在水汽图像中可发现红外云图上不易分析和看出的特点,能为预报提供重要参考信息。     

一次江淮暴雨过程中中尺度气旋的数值模拟及分析

本文利用PSU／NCAR中尺度数值模式MM5,并利用鄂、豫、皖、苏四省的加密地面气象要素场资料做检验,对1991年7月6日江淮地区发生的一次暴雨过程进行了分析。结果表明：江淮暴雨过程中的中尺度气旋在发生、发展、变化过程中其结构具有不对称性,因而进一步造成了局地降水强度和分布的不均匀性。而中尺度气旋的结构不对称性又与其地面及高空的流场、涡度场及散度场等的中尺度特征有直接的联系。     

一次台风暴雨的多普勒速度图像分析

利用国产第一部７１４ＳＤ多普勒天气雷达加密观测资料对发生在厦门及附近县，市的一次台风暴雨过程的多普勒速度图像进行分析，结果表明：这次暴雨过程由两场暴雨组成，低层切变线侵入高能区触发第一场暴雨，此时对流层存在三支气流，而第二场暴雨则主要由切变线上生成的边界层气旋和低空西南急流的脉动造成。虽然造成两场暴雨的中尺度系统以及流场特征有很大差异，但两场暴雨的发生有其内在联系。     

由变性台风环流引发的山东特大暴雨天气的位涡场分析

利用非静力中尺度模式MM5对0114号热带风暴Fitow从2001年8月31日00时(UTC)到9月2日00时的降水过程进行了模拟，采用滤波方法对模式结果进行了尺度分离，分析了暴雨发生时的中尺度特征及成因。结果表明：MM5模式对：Fitow登陆过程的降水模拟较成功，暴雨的落区和强度与实况比较一致。Fitow暴雨的中尺度特征在降水的时间尺度、空间尺度、高低空流场和散度场上都很明显。正是维持少动的TC倒槽和嵌入其上的这些中小尺度系统相互作用造成了暴雨的发生，而高低空中尺度散度场的配置对这类暴雨有很好的指示意义。华南地形和海陆分布与暴雨的发生发展有密切的关系。弱的层结不稳定或中性层结是有利于暴雨系统发展的环境条件。     

西行台风背景下云南一次短时强降水过程的成因分析

利用云南省自动气象站雨量资料、卫星和闪电定位仪资料、雷达回波资料、NCEP 1 °×1 °再分析资料和地面、高空常规观测资料对云南一次典型的台风前侧短时强降水过程的成因进行分析,结果表明:在2017年13号台风“天鸽”西行影响云南的天气背景之下,短时强降水出现在台风前侧700 hPa风速辐合区和边界层辐合线附近。台风前侧偏东低空急流向云南境内输送水汽和能量,边界层辐合线触发垂直上升运动,700 hPa风速辐合区利于垂直上升运动的维持和加强,促使水汽的辐合与不稳定能量的释放,引发短时强降水。在中等强度深层垂直风切变的作用下,云南东部中尺度对流系统(MCS)频繁产生并向西传播发展,MCS相互作用组织成飑线系统,在东北气流的引导下,飑线从云南中部移至云南西南部,MCS和飑线是大范围短时强降水的直接影响系统。