2003年7月淮河流域暴雨中-β尺度特征的观测分析

利用常规和多种高分辨率的非常规观测资料，分析了2003年7月3～4日淮河流域大暴雨过程中安徽省北部暴雨雨团的活动及与之相联系的中尺度对流系统的发展演变特征。结果表明：在有利的大尺度环流背景下，梅雨锋中-α尺度云系中的中-β尺度对流系统的发生发展是导致暴雨的直接原因。暴雨强度和出现地点与中-β尺度扰动密切相关，整个暴雨过程有3次生命史不完全相同的雨团活动期，对应着三次雨强峰值；不同雨团活动期内，中-β尺度对流系统的组织发展形式有所不同，第一次和第三次雨团活动是由几个相对分散的块状中-β尺度对流复合体相继影响所致，而第二次雨团活动则与长约100km的近地层中-β尺度辐合线的迅速发展相联系；中-β尺度对流云团的生命史与雨团的生命史并不一定相同。本次暴雨过程中，起主要作用的是嵌在絮状回波里的一个个对流复合体和个别强对流单体；回波强度和强回波发展高度与地面降水强度呈正相关。     

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     

2008年8月10日北京地区暴雨过程的诊断分析和数值研究

利用地面和探空加密资料、FY-2C黑体辐射亮温(TBB)以及NCEP资料,对2008年北京奥运会期间(8月10日)发生的一场区域性暴雨过程进行了初步分析,并利用WRF模式(V3.0),针对此次暴雨过程的性质设计了一系列数值试验,探讨了此次暴雨过程数值模拟和预报中模式物理过程的敏感性。结果发现:(1)引发暴雨的中尺度对流系统经历了3个阶段,即低槽云系中零乱弱对流云活动(北京西部山区)、低槽云系中镶嵌的波状对流云团活动(北京中西部地区)以及尺度较大的中β尺度对流云团发生发展阶段(北京中东部地区)。地面中尺度雨团与中尺度对流系统的活动特征一致,即经历了北京西部山区的零乱雨团和中西部地区波状雨团以及中东部地区中β尺度雨团活动阶段。(2)暴雨中尺度对流系统发展前处于高水汽环境、抬升凝结高度低、一定的对流不稳定能量和有利的地面抬升条件,暴雨中尺度对流系统发展过程中有明显的对流不稳定能量积聚与释放和水汽增减过程。(3)暴雨过程中低空急流特征并不明显,暴雨可能主要由对流层低层扰动、近地面冷空气活动、天气尺度强迫以及地形等共同作用引发中尺度对流系统造成。(4)数值试验结果表明,云微物理过程不足以改变强降雨带的模拟,此次暴雨过程...     

梅雨期移动性雨团的合成分析

利用华东中尺度天气试验资料,按一定标准挑选1981、1983年梅雨期10个时次发展强盛的中-β尺度雨团进行合成分析。结果表明,雨团区存在明显的中尺度扰动,在对流层低层,雨团位于梅雨锋后强温度梯度区,且在反气旋涡度区后、气旋涡度区前辐合上升地带,具有斜压结构特性,並和非地转的重力波联系;在高层呈现出对流系统特性。概括出的合成雨团概念模式,揭示了大、中尺度系统间的关系及雨团发展的物理机制。     

梅雨锋暴雨个例的中尺度数值模拟研究（Ⅱ）：中β尺度对流系统

本文是梅雨锋暴雨个例的中尺度数值模拟研究（Ⅰ）—中α尺度双雨带一文的续篇。用（Ⅰ）文中时空稠密的模拟资料,分析了梅雨锋暴雨中β尺度对流系统的垂直结构和它的时间演变特征。结果指出：①中尺度对流系统的移动路径与中β尺度雨团的活动近于一致;②对流系统发展初期在700hPa以下的流场表现为气旋性弯曲或辐合,之后演变成较深厚的典型涡旋,在300hPa附近流场基本为扰动前的辐散气流;③进一步分析该中β尺度对流系统还是暖性对流涡柱,其直展对流的塌陷崩溃比发展迅速;④雨团的增强与涡柱中心高度降低相伴;⑤在中β尺度场中还有2～3小时量级的振荡起伏,这可以是更次一级系统的活动。     

一次江淮暴雨过程的中－β尺度分析

利用稠密的地面气象要素场资料，对１９９１年７月６日江淮地区的一次暴雨过程进行了中－β尺度分析。中－β尺度雨带位置稳定、雨团路径集中以及逆引导气流的传播，是造成降水局地增幅的直接原因。而这些降水量场特征与地面流场和温湿场的中尺度特征有紧密的联系。      

一次致洪暴雨的中尺度分析

利用多普勒雷达等多种观测资料,分析2003年6月22日发生在湖北省安陆北部的山洪,并初步概括了引发山洪暴雨的概念模型,结果表明：①引发安陆山洪的暴雨强度大、持续时间短,强降雨带(团)具有明显的中β尺度特征,山洪爆发地区的强降水由中β尺度降水带上与深厚对流云活动有关的中γ尺度强降水雨团造成;②引发山洪暴雨的概念模型可以描述如下：在有利的大尺度环流背景及高低空急流耦合下,天气尺度系统影响产生大范围降水,当受外界强迫或者存在大气对流不稳定度增强和对流触发机制时,大范围降雨带上产生中β或中γ尺度强对流雨团导致大暴雨甚至特大暴雨天气,在有利的地形条件下爆发山洪,特别是在山区前期发生了降水,土壤湿度大,地表渗透系数小的情况下极易发生。     

梅雨锋双雨带结构的湿位涡的诊断分析

利用１９８１年６月２７日梅雨锋暴雨过程的数值模拟结果，对梅雨锋上两条南北雨带的湿位涡及其变率进行了诊断，揭示了中β尺度雨团的发生发展与边界层湿位涡有密切的联系。在雨团发生发展期伴有负的湿位涡，而雨团发展强盛期后，它移向正的或负值很小的湿位涡区。这种梅雨锋暴雨低层具有的湿对称不稳定性，是由低层的辐合上升触发了不稳定能量的释放而产生的，南北雨带的强弱发展变化与影响梅雨锋雨带湿位涡变化的主要因子是湿位涡     

2005年初夏湖南致洪大暴雨中尺度分析

利用地面加密观测资料、湖南自动站雨量资料、FY-2C卫星TBB资料和多普勒雷达探测等资料，对2005年初夏湖南致洪大暴雨过程进行了中尺度分析。结果表明：大暴雨是中尺度辐合线、中尺度低压和中α尺度对流云团共同作用引发的，高层辐散先于中低层辐舍的抽吸机制，θse廓线呈弓形分布的上千冷、下暖湿不稳定层结，南海丰沛的水汽输送是大暴雨形成的物理条件。尺度分离的流场能清晰地分辨中尺度天气系统，中尺度系统对应着雨团活动，积云时流发展早于中尺度系统和雨团的发展；强降水与深对流云团及雷达回波强度强、回渡顶高、VIL大的强对流单体有密切的关系。     

江苏一次大暴雨过程的诊断与中尺度分析

利用FY-2E卫星TBB资料、加密自动气象站资料、多普勒雷达产品、NECP格点资料,对2010年7月12—13日发生在江苏沿江地区的一次大暴雨过程进行了诊断和中尺度分析。结果表明:此次大暴雨过程是在有利的大尺度环流形势稳定维持下发生的,强度大、中尺度特征非常明显;高空辐散低空辐合的有利配置和垂直螺旋度是此次暴雨过程的动力机制;非地转风和垂直环流圈的上升支气流触发了不稳定能量释放,激发了暴雨过程;正反环流圈不断地加强和补充暴雨所需的水汽和能量,使暴雨得以维持;10个中尺度雨团的频繁活动直接造成了此次暴雨。其中,起重要作用的是合并而成的A、B雨团,雨团的合并使雨区扩大、雨势更强、生命史更长;3个β-MCS是造成此次暴雨的中尺度对流系统,与雨团发展直接相联系的是≤-62℃,甚至≤-72℃的冷云盖。1号β-MCS影响时段内,由多个对流单体回波合并形成的块状对流回波。3号β-MCS影响时段内,对流单体回波合并后形成一条东西向带状回波,在径向速度场上则出现了逆风区特征。地面中尺度辐合系统与雨团的发生发展关系十分密切,且对雨团的发生发展具有一定的预示作用。     

长江流域雨带形势下的一次低涡暴雨天气过程分析

对发生在嘉陵江到渠江流域的一次西南低涡暴雨天气过程的结构分析表明:本次过程属于长江流域季风雨芾形势下中～α尺度雨带中的中～β尺度雨团;与其对应的中小尺度初始扰动同次天气尺度低涡、切变线和急流核的形成有关;并利用中尺度扰动的对称不稳定理论诊断扰动波包的发展,指出了热成风偏差和对流不稳定局地变率在暴雨形成中的作用.     

长江流域雨带形势下的一次低涡暴雨天气过程分析

对发生在嘉陵江到渠江流域的一次西南低涡暴雨天气过程的结构分析表明：本次过程属于长江流域季风雨带形势下中－α尺度雨带中的－β尺度雨团；与其对应的中小尺度初始扰动同次天气尺度低涡、切变线和急流核的形成有关；并利用中尺度扰动的对称不稳定理论诊断扰动波包的发展，指出了热成风偏差和对流不稳定局地变率在暴雨形成中的作用。     

赤道地区一次中β尺度对流云团的观测分析

应用MTSAT红外云图、NCEP再分析资料、船载微波辐射计和自动气象站资料对2014年12月22日发生在赤道中太平洋地区的一次中β尺度对流云团降水过程进行研究,揭示了热带对流云团的垂直结构及演变特征。分析表明:(1)中β尺度对流云团的生成和发展与低层切变线有直接关系,云团发展过程呈现尺度小、发展快、移动快的特点。(2)该对流云团向西倾斜的不对称结构造成了降水在东西向的不均匀分布。(3)云团中心与强降水区相互对应,并伴有瞬时大风、低能见度现象。云团中心附近呈现低层存在逆温层、高层多个"冷团"的现象,与中纬度对流降水"中间暖、两头冷"的特点迥然不同。     

05.7.23河北暴雨中尺度分析

利用常规观测资料和卫星、自动站、加密雨量站、多普勒雷达等资料，对2005年7月22—24日河北中南部大暴雨过程进行天气动力学和中尺度分析，结果表明：这次暴雨是在有利的大尺度环流下产生的；副热带高压及热带系统造成的低层水汽堆积及高层的强辐散为强对流发生提供了热力和动力条件；整个过程中主要有三个强对流云团活动，地面对应有3个中-β尺度雨团产生，雨团一般出现在中尺度辐合线或中尺度气旋性环流偏向暖湿气流一侧；强雷达回波和正负速度对、逆风区等特征对强降水具有指示意义。     

中β尺度系统造成的大暴雨过程数值模拟与诊断分析

利用T106资料和MM5V3．5中尺度非静力模式对2002年6月8—9日发生在陕西和四川东北部的一次突发大暴雨过程进行了数值模拟与诊断分析。模拟结果表明：在有利的大尺度环流形势下，中α尺度切变激发的中β尺度系统是本次暴雨的直接引导系统。进一步诊断分析揭示了中β尺度系统的动力场和热力场之间具有一种强耦舍机制：中β尺度系统是在低空急流带上发展起来的，垂直上升运动与近饱和湿空气柱及涡散柱互耦，低空对流不稳定层结的发展触发了强烈的垂直上升运动。模拟结果表明模式能很好地模拟中尺度对流系统的整个发展过程和降水雨带，细网格模拟的降水量与实况比较接近，分析结果可为中尺度暴雨预报提供参考依据．     

2013年湖北一次大暴雨β中尺度分析和模拟诊断

利用地面加密自动站资料、FY 2E卫星TBB和NCEP/GFS 0.5°×0.5°分析场资料,对2013年7月5—6日发生在湖北鄂东的大范围暴雨过程β中尺度系统活动特征进行了研究,并利用WRF中尺度模式输出的高分辨率资料进行诊断分析。诊断分析表明：该次鄂东大暴雨过程发生在深厚低槽前正涡度区、低空切变线前部急流核附近与高空强辐散气流以及不稳定能量重合区域中,暖湿气团的抬升凝结高度较低,具有较高的降水效率;产生暴雨的直接原因是由3个不同时间和地域的近圆形β中尺度对流系统先后移动经过形成;采用WRF中尺度模式对这次大暴雨过程做了数值模拟,中尺度模式模拟总水物质（水汽+云水+云冰+雨水）通量散度降水率的诊断分析,得出7月5日夜间β中尺度对流系统中有多个γ小尺度单体活动,此物理量值一定程度上可以定量估算雨团的小时雨强,而模拟最大可能对流可降水率的诊断分析,可以反映雨团内部的水汽、热力条件与降水量之间关系。     

榆林一次短时突发性暴雨中尺度特征及成因分析

利用NECP 1 °×1 °间隔6 h再分析资料、卫星TBB资料、榆林多普勒雷达以及本地加密观测资料,对2017年7月23日榆林城区短时突发性暴雨成因及中尺度特征进行诊断分析,结果表明:此次强降水是在西太平洋副热带高压控制下产生的,副高外围中低层西南暖湿气流带来了水汽和不稳定能量;卫星云图和雷达上表现为中β尺度对流雨团和多个γ尺度强对流雨团;0~6 km中等强度的垂直风切变,对流不稳定能量和中低层强辐合,为短时暴雨的产生提供有利的环境场;地面图上干线触发了暴雨的产生。中尺度辐合的维持,使得飑线附近不断触发新的对流雨团,tBB＜－60 ℃区域与短时暴雨落区有较好的对应关系。分级最优Z-I反演降水估测产品能更好地反映中尺度对流性降水的量级,对预报员判别短时强降水具有指示作用。     

动能EOF分析和β中尺度雨团中的能量转换

本文针对2008年上海8月25日暴雨过程,利用WRF中尺度数值模式对其较好模拟的结果,应用EOF分析方法对其做了动能偏差场的统计动力诊断。探讨了该暴雨过程中各种尺度天气系统,特别是β中尺度雨 团,其有效位能向动能的转化机制。所得主要结论有:对该暴雨过程,动能偏差场EOF分析的第一、二、三模态可分别称为暴雨背景模态、暴雨系统模态和暴雨雨团模态。在该暴雨落区附近,低层各模态动能偏差场水平梯度的绝对值均较大,系统演变也较剧烈,且尤以暴雨雨团模态为甚;这表明低层暴雨雨团模态该处风场具有强烈的非地转性,有着强辐合,运动是非平衡的,其性质为重力惯性波(含涡旋—重力惯性混合波)。在某等压面上,有效位能的时间变化与位势偏差的时间变化相同,而前者的水平梯度则与后者的空间梯度大致相同,这样讨论某层前者的变化就归结于讨论该层后者的变化。暴雨来临前在该暴雨落区附近,前三个模态都有有效位能向动能的 转化,其表现为动能的增长和有效位能的下降,且以暴雨雨团模态表现更突出。暴雨雨团模态的尺度为β中尺 度,这表明该尺度的系统在有效位能向动能转换中起着关键作用,且扮演着有效位能与涡旋场动能之间转换的中介角色。     

2005年6月广东锋前暖区暴雨β中尺度系统特征的诊断与模拟研究

通过对雷达、卫星、地面等观测资料的诊断分析以及数值模拟研究, 对2005年6月广东 (粤中) 地区特大持续性暴雨的β中尺度系统进行了研究, 得出以下结果: (1) β中尺度系统是该次广东持续性暴雨的直接制造者, 当地的喇叭口地形非常有利于β中尺度系统的触发与维持。β中尺度系统发展初期有一些更小的γ中尺度系统的活动, 它们形成带状, 逐渐发展合并为β中尺度系统。 (2) 在较为成功的模拟的基础上, 采用模式输出资料对β中尺度对流雨团P作了仔细分析, 结果显示低层对应风场的辐合, 高层对应风场的辐散, 这种高低空散度场配置非常有利于强降水的产生和维持, β中尺度雨团中心对应着上升运动, 而在雨团北侧有弱下沉气流的补偿。引起降水的β中尺度系统多位于锋前暖区的相对更暖区域。 (3) 在同一次暴雨过程中, 粤桂两地同处锋前暖区, 对其风场上的异同点作了比较。共同点是低层均存在风场的辐合。但广西为风速辐合, 辐合中心具移动性, 而广东为风向辐合, 有明显辐合线, 辐合中心, 稳定少动。 (4) 地面辐合线上的扰动以及地面较强的温湿对比区的热力作用对于β中尺度系统的触发可能有重要的影响。地面资料提供了很有用的信息, 是一种重要的工具。 (5) 在此基础上提出了锋前暖区中尺度对流系统及地形、地面风、温、湿分布对其影响的概念模型。     

一次强降水天气过程的中尺度分析

利用每小时增强显示红外云图，云顶黑体温度（ＴＢＢ）和常规气象资料，分析了１９９３年８月３－６日华北原及西北地区东部一次暴雨－大暴雨过程，揭示了产生大暴雨的中α尺度过流系统的发生发展，讨论了环境场条件及天气尺度系统间的相互作用对暴雨云团的重要性，并用物理量诊断探讨雨团形的物理机制。