7·13郑州大暴雨成因与可预报性分析

2008年7月13--14日郑州市出现局地大暴雨,24h降雨量达174mm,为1951年以来第二高值。这次大暴雨主要由两个时段的强降水累计而成,具有明显的中尺度特征。通过对常规气象资料分析发现：第一时段的强降水由副热带高压内部产生的局地对流云团加强造成,对流层底层东风气流的加强提供的水汽输送和动力抬升作用,促进了对流发展;新生云团进入潮湿的大气环境中能够得到迅速的发展。针对降水具有的明显中尺度特征,综合分析卫星、雷达、自动站等资料发现：利用新一代天气雷达的组合风廓线拼图可以很好地监测中尺度系统的演变趋势;区域自动站的10min极大风速场上显示,地面中尺度辐合线和郑州附近的气旋中心维持时段,与对流云团影响郑州及强降水时段对应。因此具有中尺度特征的局地强降水,可由雷达、自动站等信息作出短时临近预报。     

河南省2005-06-21强对流天气分析

利用天气图和FY-2C的卫星云图及其反演产品,分析了2005年6月21日凌晨到上午河南省中部的雷雨大风和冰雹天气过程,结果表明高空冷平流、地面辐合线和前期贮存的较高不稳定能量,为此次强对流天气过程提供了极为有利的不稳定能量和动力条件;在灾害性天气发生的前期,FY-2C卫星云图及其反演产品有很好的指示性,云顶亮温梯度大的区域是灾害性天气的易发区,对流性降水易发生在高层急流南侧的低层高湿区.     

“07·06”周口龙卷现场调查和可预警性综合分析

对2017年7月6日周口局地龙卷致灾强对流天气进行现场调查,利用常规高空地面、区域加密自动站、新一代天气雷达以及FY-2G实时分析资料,综合分析了龙卷的环境条件和可预警性。结果表明:(1)此次龙卷灾害主要出现在西华和淮阳两县交界处长约4.5～5 km、宽约100～150 m的地带,具有显著γ中尺度涡旋特征,龙卷强度整体为EF1级,最强达到EF2级。(2)在中纬度低槽东移和副热带高压边缘西南暖湿气流共同影响下,高空分流辐散和低空急流发展的配置为暴雨、局地龙卷提供了有利的天气尺度动力条件,龙卷风暴由强降水冷出流和东部暖湿环境之间形成的辐合线上的气旋性辐合诱发产生,地面自动站温度、露点和能量梯度大值带偏暖湿的正涡度中心附近是龙卷可能发生的区域。(3)08时阜阳探空资料分析大气处于较强的条件不稳定状态,对流有效位能为1712 J·kg~(-1)(14时温度、露点订正后为3182 J·kg~(-1)),K指数为43℃,SWEAT指数为312,SI为-4.5℃;大气可降水量在67 mm左右;抬升凝结高度很低,位于959.2 hPa处,代表低层垂直风切变的0～1 km风矢量差在10 m·s~(-1)或以上。大的热力不稳定和低层垂直风切变及低的抬升凝结高度为小尺度龙卷的发生提供了环境条件。(4)在卫星云图上,龙卷发生在大尺度暖区云带前部,云顶亮温低至-72℃,对流发展非常旺盛。闪电监测龙卷位于闪电密集区东侧。(5)雷达回波图上,龙卷发生在东北一西南向暴雨回波带前沿的块状强回波处。中气旋和龙卷涡旋特征在实时业务中可以作为预警龙卷的可靠线索,根据其持续、移动特点可对局地龙卷提前预警,旋转速度迅速加强、高度下降预示龙卷将影响到地面。以上结论可作为今后黄淮平原监测预警龙卷的参考依据。     

局部大暴雨形成的机理与中尺度分析

利用常规气象观测资料、区域自动站加密观测资料、NCEP逐6 h的1°×1°的再分析资料和FY-2C卫星逐时TBB资料、多普勒雷达探测资料,对2012年7月7-8日河南商丘地区大暴雨天气过程形成机理和中尺度系统活动特征进行了研究.结果表明:500 hPa低槽与低层东西向切变线和低空急流相互配合、共同作用是此次大暴雨形成的大尺度环境条件。中尺度分析显示:多个中尺度雨团的活动形成了4个大暴雨中心,中尺度雨团与MαCS相伴,而MαCS是由多个MγCS和MβCS合并、加强的结果。这些MγCS和MβCS是由地面中尺度辐合线或辐合中心触发产生并发展,MαCS覆盖区下强降水回波的移动和发展与地面中度辐合系统对应较好,大暴雨出现在地面辐合系统形成后的1~2 h内;而暖平流导致的局地升温,是地面中尺度辐合系统形成的主要原因。TBB梯度与降水强度成正比,当▽TBB/0.5°E≥34℃,并且TBB≤-63℃时,将产生30mm·h~(-1)的强降水;当MCS发展成熟时强降水发生在中尺度对流云团TBB低值中心附近,当TBB在1 h内降低31℃以上时,1~2 h后该地将出现雨强为50 mm的短时强降水。因此,地面热力不均匀导致的局地升温是此次地面中尺度辐合系统生成的主要原因,而地面中尺度辐合系统的发生发展触发了中小尺度对流系统的发生发展,导致了局部大暴雨的产生。根据中小尺度对流云团的TBB强度及变幅,可提前1~2 h预报短时强降水。     

复杂地形下山谷风的数值模拟

利用中尺度数值模式MM5,选用NCEP全球客观分析资料(1°×1°)和国内高空地面资料为初始场,采用张驰逼近边界条件和单一冰相水汽方案,模拟了河南省西部山区的复杂地形对2006年6月19日局地环流的影响,结果表明:太行山的南麓和熊耳山的东侧都有因地形热力作用而形成的山谷风存在。     

960917河南暴雨过程分析

从环流背景场，影响系统等方面分析了河南省９６０９１７暴雨过程的产生原因。结果表明：初入秋季，大气的不稳定特性依然存，５００ｈＰａ副热带高压的强盛与否已不是暴雨产生的决定因素。e     

影响登陆台风降水量的主要因素分析

利用湿Q矢量对数值预报模式输出的风场、温度场、温度露点场进行动力释用,并考虑地形强迫作用,得到一个独立于数值模式直接预报输出降水场的释用预报降水场即湿Q矢量释用（Q^MVIP）技术。结合2010—2014年汛期（6—9月）登陆我国华东14个历史台风降水实况资料以及华东区域中尺度模式（基于WRF V3.1）（简称WRF模式）预报产品,统计检验分析了Q^MVIP技术对登陆台风降水的定量预报能力。结果表明,Q^MVIP技术较WRF模式明显改善了对25.0 mm·(24 h)^-1以上及50.0 mm·(24 h)^-1以上降水的定量预报能力。进一步结合“菲特”台风（2013）登陆前后所引发的24 h累积降水场进行比较分析发现,Q^MVIP技术对台风暴雨落区、强度的反映能力均优于WRF模式。这表明,湿Q矢量释用技术可以在一定程度上弥补现有数值预报模式对登陆台风定量降水预报（QPF）能力的不足。

     

2003年淮河上游区域暴雨的水汽特征

利用合成平均天气图资料和T2 1 3数值预报产品物理量中的水汽因子 ,对 2 0 0 3年 6～ 7月出现在淮河上游的 5次暴雨过程的水汽条件进行了分析 ,结果表明 :水汽分别来自孟加拉湾和南海 ;暴雨产生前后 ,85 0～ 5 0 0hPa三层中均以 85 0hPa水汽含量最大 ,且辐合亦最明显 ;当 85 0hPa和 70 0hPa天气图上分别在桂林到长沙和昆明到贵阳有 >2 0 0× 1 0 -4kg·s-1 ·m-1 ·hPa-1 和 >1 0 0× 1 0 -4kg·s-1 ·m-1 ·hPa-1 的水汽通量大值中心 ,且上游风速又大于下游时 ,可考虑未来 2 4h淮河暴雨的产生 ;当T2 1 3数值产品中淮河上游区域的相对湿度、比湿和水汽通量的预报值大于诊断量的临界值的绝对值时 ,亦可作为暴雨预报的参考依据     

区域暴雨过程中两次龙卷风事件分析

利用新一代多普勒雷达资料、常规观测和NCEP等资料对2010年7月17和19日河南两次龙卷过程进行了详细分析.结果如下:(1)龙卷发生的天气背景是:两次龙卷均发生在副热带高压边缘西南气流影响河南出现区域暴雨和大暴雨过程中,高层为青藏高压脊北侧和高空急流入口区右后侧强辐散区,中低层有低涡、切变线、急流,龙卷发生在地面β中低压气旋的东南象限,距气旋中心约50 km处.(2)龙卷发生的环境场特征:对流有效位能大于1000J/kg,大气层结不稳定,K指数大于36℃,发生强龙卷的SWEAT指数在400左右,0-1.5 km垂直风矢量切变达15m/s,而抬升凝结高度很低(0-300 m).(3)雷达回波和特征参数分析结果为:两次龙卷均发生在低涡东南侧的β中尺度螺旋雨带上,该回波带强度50 dBz左右,顶高9-12 km,龙卷是由该回波带中部的微型超级单体产生,垂直剖面上低层有明显的弱回波上升气流区,螺旋雨带中部向东凸起的强降水下沉气流和上升入流交界处是龙卷易出现的关键区域.速度图上,γ中尺度气旋系列先后经历了三维相关切变、中气旋、龙卷涡旋特征的演变过程.中气旋提前于龙卷发生前0.5-1 h出现,这对估计和预警龙卷很有意义.中气旋和龙卷涡旋特征参数分析结果是:中气旋和龙卷涡旋特征(TVS)底的高度都在1 km以下,TVS底和中气旋底高度相当或略低一些,F2级龙卷底高＜0.5 km,TVS顶的高度一般在2-4 km,中气旋顶高一般2-3 km;从最大切变值来看,中气旋最大切变一般在(1.0-4.0)×10-2 s-1,TVS最大切变值一般为(2.0-5.0)×10-2 s-1,最大切变高度平均出现在0.8-0.9 km,F2级龙卷最大切变高度一般在0.5 km.就F1和F2两次龙卷过程比较看,F2龙卷特征底和顶的高度都低于F1龙卷,最大切变值F2龙卷比F1龙卷大一倍,出现在低层大的切变更容易造成严重的龙卷灾害.根据局限于低层中气旋和TVS系列性、移动性、持续性的特点明确了区域暴雨中预警龙卷的思路.最后对区域暴雨过程中出现龙卷的原因进行了探讨.     

河南省分县要素预报业务系统

本系统利用Ｔ１０６数值预报产品提供的１°×１°的预报场格点值。综合了诊断分析、回归分析、判别分析等多种预报技术，制作了河南省１１７个县站预报时效为２４～１２０ｈ的分级降水、最高温度、最低温度、风向、风速的预报方程，并在１９９９年和２０００年投入业务运行。