台风暴雨过程中不同尺度系统的相互作用

采用数值模拟和带通滤波相结合的方法,对一次台风暴雨过程中的大中尺度系统进行了分离;推导出一个包含大中尺度系统相互作用机制的涡度方程,对中尺度系统发生发展的主要影响因子和大中尺度系统之间的相互作用机制进行了定量诊断分析.结果表明:大中尺度系统之间的相互作用是中尺度系统发展增强、进而造成强降水的一种重要机制;当中尺度系统发展到一定阶段后,由中尺度涡度场、散度场和垂直速度场之间的相互配置所决定的散度项和扭曲项又会引起中尺度系统的减弱消散,这种中尺度系统发展演变的内在调节机制使得强降水在时间上也呈现出中尺度特征.     

“96.8”暴雨过程中不同尺度系统的相互作用

利用动能方程计算了天气尺度,次天气尺度的动能以及非线性相互作用的动能,分析了“９６．８”暴雨过程强降水时段的主要动力过程,结果表明：在暴雨系统中,存在着天气尺度和次天气尺度系统间的相互作用,天气尺度动能减小,次天气尺度动能增加,即对于次天气尺度系统而言,天气尺度系统是一个动能源,通过非线性相互作用,天气尺度系统把动能传递给次天气尺度系统,使暴雨系统得以发展。     

武汉暴雨过程中天气尺度与次天气尺度系统的相互作用

利用动能方程计算天气尺度与次天气尺度系统动能以及非线性动能的作用,以分析1998年7月发生在武汉的1次强降水系统中的主要动力过程。结果表明:在暴雨系统中,存在着天气尺度系统与次天气尺度系统间的相互作用,天气尺度动能减小,次天气尺度动能增加,但天气尺度动能和次天气尺度动能不能直接进行转换,而必须通过不同尺度之间的非线性相互作用来实现。也就是说,对次天气尺度系统而言,天气尺度系统是动能源,通过非线性相互作用,把能量传递给次天气尺度系统。     

一次暴雨过程中天气尺度与次天气尺度系统的相互作用

文章利用动能方程计算天气尺度与次天气尺度系统动能以及非线性动能的作用，以分析强降水系统中主要动力过程。结果表明:在暴雨系统中，存在着天气尺度和次天气尺度系统间的相互作用，次天气尺度运动增加天气尺度动能，使暴雨系统得以维持。     

1991 年江淮流域暴雨中不同尺度系统的相互作用

通过对1991年7月1～5日东亚地区网格点资料平滑滤波,将大气运动分解为大尺度背景场和中尺度扰动场。采用p坐标中湿大气动力学方程组,在两层模式中得到含有不同等压面、不同尺度系统非线性相互作用的方程组。经过简化,得到表征低层约700 hPa中尺度系统发展的物理量。低层系统的发展和衰减决定于该物理量的正负,也就是决定于200、500、700 hPa各等压面不同尺度的运动场、涡度场和温度场之间的相互作用。     

“8.11”暴雨过程中天气尺度与次天气尺度系统的相互作用

采用改进的ｓｈｕｍａｎ－ｓｈａｐｉｒｏ方法,在对形势场、要素场进行尺度分离的基础上,对１９９９年８月１１～１２日发生在山东的一次区域性特大暴雨过程机制进行了诊断分析;计算了天气尺度与次天气尺度系统动能方程以及非线性动量相互作用各项;以分析强降水系统天气尺度和次天气尺度系统之间动能相互作用的主要动力过程,结果表明：在本次暴雨系统中,存在着天气尺度和次天气尺度系统间动勇相互作用,使暴雨系统得以维持,中     

一次梅雨锋特大暴雨过程的数值模拟研究：不同尺度天气系统的影响作用

2003年7月4~5日在江淮地区沿梅雨锋有一系列中尺度对流系统相继生成和强烈发展,导致了江淮地区特大暴雨的形成。该研究利用中尺度数值模式MM5对这次梅雨锋暴雨过程进行了数值模拟,在模拟结果的基础上重点分析了不同尺度天气系统相互作用对这次特大暴雨过程的影响作用。在这次特大暴雨过程中,位于梅雨锋北侧的东北—西南走向深厚、稳定的短波槽系统与槽前从西南移来的低涡系统相配合,加强了位于梅雨锋北侧的反气旋性扰动发展,从而导致梅雨锋北侧反气旋性涡旋的形成。该类反气旋性涡旋形成对江淮切变线的加强与维持起重要作用。中尺度对流系统的潜热释放首先导致梅雨锋低层切变线上的中尺度对流性涡旋(MCV)的形成,而中尺度对流性涡旋的形成进一步加强了切变线上的低层辐合,中尺度对流性涡旋消亡后,在切变线上形成低涡。梅雨锋附近主要存在4种不同垂直环流,它在降水的不同阶段具有不同的结构、配置与动力学作用。其中跨锋面、高层非地转两支垂直环流对锋区的对流扰动发展和暴雨形成最为重要,而降水发展可以调整锋区垂直环流的结构、配置,随降水的减弱,梅雨锋区的不同垂直环流系统又重新恢复到先前结构。梅雨锋上不同尺度、高度的天气系统之间的相互作用主要通过这些垂直环流系统调整实现。     

一次黄河暴雨的不同尺度系统相互作用的数值试验

利用张玉玲等人的１０层有限区域细网络模式，模拟了１９８２年７月３０日黄河三花间的暴雨过程，并用该模式作了减弱大尺度高低空急流的数值试验，结果发现高低空急流在暴雨区耦合得很好，但在同一暴雨过程中的不同区域，高低空急流对暴雨有各自不同的主导作用，对这次暴雨过程而言，低空急流更重要，天气尺度低空急流与冷空气的相互作用激发了次天气尺度能量锋区的发展与暴雨的发生，次天气尺度扰动又通过暴雨的凝结反馈，促使天气     

95.8暴雨过程中天气尺度和中尺度系统相互作用的数值模拟

本文依Ｂａｒｎｅｓ滤波原理，利用低通波场的连续性特征进行尺度分离，分析了暴雨过程中天气尺度系统和中尺度系统的作用，并用中尺度数值模式对该暴雨过程中天气尺度和中尺度系统的相互作用进行了数值模拟。     

恩施州一次暴雨过程的多尺度分析

该文利用NCEP再分析场资料、常规气象观测资料、地面加密自动站资料、卫星雷达资料等多种资料,从大尺度环流背景、中尺度特征以及环境条件等多个角度对恩施州2016年6月19—20日的一次暴雨过程进行分析,并得到以下结论:此次过程是在中高纬两槽一脊的稳定环流形势下,高空槽和副热带高压共同作用,配合西南涡和高低空急流发生的,副高的阻挡作用导致此次降水持续时间长,其位置偏南导致降水主要分布在恩施州南部;列车效应致使混合型回波不断在鹤峰经过,结合较高的降水效率,是导致本次累积降水较大的直接原因;逆风区对恩施州短时强降水有明显的指示作用,中低压对局地短时强降水的预警具有重要意义;在有利的天气尺度抬升条件下,热力、水汽、动力条件是此次降水过程具有强对流特征的根本原因,地形也为此次降水增幅提供了有利条件。     

江淮流域一种中间尺度暴雨系统的研究

通过一次江淮流域暴雨天气过程的分析,发现在对流层低层存在一种中间尺度扰动。它形成于对流层低层的冷锋锋区上,其流场的气旋性环流特征和结构在600—900米高度上最明显。它是产生江淮流域暴雨的主要天气系统之一。6小时雨量可达15—35毫米,一次扰动过程的总降水量约100—120毫米,水汽辐合主要集中在900米—700毫巴层。扰动的时间尺度为1—2天,计算结果表明,这类扰动的发生、发展与对流层低层锋区斜压性的位能释放有较好的关系。     

一次暴雨过程的初步分析

1983年7月30日,我省关中陕南,大部分地区降了一场暴雨。暴雨中心在陕南的安康地区,地处关中西部的武功县,7月30日降雨量达53.3毫米。降水量大、降水面积大、持续时间长是这次暴雨过程的主要特点。我们利用本站所能获得的资料,对这次暴雨过程的大尺度环流形势的演变特点及暴雨发生的天气条件进行了一些初步分析,以便能够提供暴雨预报的线索。     

一次非典型梅雨锋暴雨过程及其中尺度系统的数值模拟

利用常规观测资料, 卫星观测的高时空分辨率TBB资料以及客观分析资料, 对2002年6月22~23日(“02.6”)一次非典型的梅雨锋暴雨过程进行了天气分析。在此基础上, 利用中尺度数值模式MM5对此次梅雨锋暴雨过程进行了数值模拟, 并分析了暴雨中尺度系统的结构特征。结果表明： （1）天气分析显示, “02.6”梅雨锋暴雨过程与α中尺度低涡的东移发展和对流层低层的两支低空急流的增强发展有关。对流层低层700 hPa为一个缓慢东移与南压的东北西南向冷式切变线, 暖式切变线不太明显, 这与通常的江淮切变线梅雨锋暴雨不同。对流层500 hPa的副热带高压非常强, 高层200 hPa对流层高层的反气旋环流非常强并与高空急流相伴, 南亚高压中心位于我国江南地区。（2）TBB资料分析表明, 此次暴雨过程产生与多个β中尺度系统合并发展成α中尺度系统以及此后从α中尺度系统中不断分裂出β中尺度系统发展演变密切相关; 强中尺度对流系统主要在中尺度低涡冷、 暖切变线的的南侧发生和发展, 并不是在中尺度低涡的冷暖切变线上发展。（3）垂直结构分析显示： 在中尺度系统开始发展阶段, 中尺度系统具有强的垂直于剖面的风分量切变、 低空急流核以及高空强辐散低空强辐合, 这有利于中尺度系统的发展; 当中尺度低涡发展到相对成熟的阶段, 其后部不断分裂出中小尺度系统, 对流层低层的θe具有明显暖心结构, 由于气块绝热上升冷却效应比对流潜热释放作用强, 导致在800~600 hPa层上 θe比环境的低, 加之在强上升运动的顶部两侧的下沉补偿气流也比较弱, 这不利于中尺度低涡的维持。     

一次暴雨过程天气尺度云系演变特征分析

通过对2005年6月18日至23日造成广西大范围持续性暴雨过程天气尺度云系特征分析,发现暴雨落区与阶段平均云图的TBB≤-60℃区域有很好的对应关系,表明暴雨主要是由中尺度天气系统造成的,利用这些关系可以很有助于做好强降雨的精细化预报。     

四川盆地一次暴雨过程的初步分析

利用NCEP1°×1°再分析资料、结合多种数值预报产品对2007年7月27-29日发生在四川盆地的大范围暴雨过程进行了分析。结果表明：这次暴雨环流不同于四川盆地常见的四种基本类型,主要表现为500hPa中高纬度为两槽一脊并在贝加尔湖南侧伴有大范围阻塞高压,西太平洋副热带高压588线西端位于114°E附近,同时河套附近的冷涡为此次降水的发生补充了冷空气。大气低层伴有西南低涡,云南、贵州、四川一带维持一支8-12m／s的西南急流;高层辐散、低层辐合的垂直配置及暴雨区维持的垂直环流是此次暴雨发生的动力条件;暴雨区的降水中心变化,与垂直环流的上升区域位置变化有密切关系：欧洲数值预报产品对此次暴雨发生的环流形势预报效果较好,具有很好的预报参考价值,但数值预报产品对降水量级的预报误差较大。     

一种分离暴雨过程天气尺度和次天气尺度特征的方法

作者提出利用奇异谱主分量重建技术进行气象变量场尺度分离的新构想,并设计出尺度分离的具体实施方法.使用此方法对1998年7月下旬长江流域强暴雨过程的卫星观测亮温(TBB)场进行了试验性尺度分离.结果表明,该分离技术可以将这次暴雨过程天气尺度和次天气尺度系统的基本结构清晰地分离出来.在天气尺度场上,长江流域呈现出明显的切变线上连续性对流云系的特征.在次天气尺度场上,可以清楚地显现出偶极子系统的演变特征,其活动与暴雨过程有很好的对应.     

梅雨锋暴雨中β尺度系统的结构

本文利用中尺度数值模式ＭＭ５，选取１９８１年６月２７日梅雨锋暴雨个例进行数值模拟，分析了梅雨锋的中β尺度雨团和中β尺度系统的空间结构特征。结果指出，在中β尺度雨团相对应的地面气压场上是中尺度低压槽或闭合的中低压系统；在雨团发生初期，其垂直结构为暖心涡柱对流斜压扰动；而在雨团发展期，发展为暖心涡柱强对流混合型低涡；在雨团衰弱期， 暖心涡柱非对流前倾填塞涡。同时还揭示了在北雨团发展南雨团减弱期，在低空     

次天气尺度及中尺度暴雨系统研究进展

回顾了75年来中国科学院大气物理研究所科研人员在次天气尺度及中尺度暴雨系统领域的研究工作,这些领域主要包括暴雨、中尺度低空急流、低涡、梅雨锋结构及梅雨锋生、对称不稳定和涡层不稳定以及暴雨等灾害天气的天气动力学及数值模拟研究等;总结了在次天气尺度及中尺度暴雨系统研究的不同时期所取得的成就以及这些成就在防止和减轻中尺度暴雨灾害方面所起到的重要作用.     

一次暴雨过程与环境流场关系的数值模拟

本文用一个中尺度10层湿模式,对美国中西部一次暴雨过程进行了数值模拟. 通过分析每三小时的预报结果,对暴雨过程中非热成风的变化、高低空急流强度的演变以及它们与降水的关系作了初步探讨,并以湿地转调整观点初步解释了这些现象.最后计算了环境流场气流的三维轨迹. 分析结果表明: 1.垂直环流强度的变化是决定降水大小的关键.而影响垂直环流变化的物理过程是雨区上空的非热成风调整过程.正是这个调整过程维持和加强了雨区上空的上升运动,从而使暴雨维持和加强.高空急流、偏北风低空急流、垂直侧向环流及降水量的变化等,都是调整过程的表现或结果. 2.在整个暴雨过程中,调整变化未能达到热成风平衡,致使雨区及其北侧上空的正侧向环流始终存在.此外,在预报的第12小时后,调整的结果曾一度使垂直环流、降水和偏北风低空急流大大加强,这情况可用湿地转调整观点加以解释. 3.质点的三维轨迹表明,在天气尺度背景下,暴雨区上空迭加了一个中尺度流场,低空是辐合上升区,高空为辐散区.这从另一角度证实了暴雨过程中垂直环流的存在,与过去许多诊断分析的推断一致.