水汽螺旋度及其在一次江淮暴雨分析中的应用

构造了新的诊断量--水汽螺旋度,并对影响水汽螺旋度变化的因子做了分析.利用MM5模式输出资料对2003年7月4日的暴雨过程进行诊断分析,结果表明:水汽螺旋度与暴雨强度和暴雨落区都有较好的相关,螺旋度通量散度和湿螺旋散度对暴雨也有比较明显的指示作用,其中螺旋度通量散度对暴雨落区和强度的指示作用都很好,而湿螺旋散度与暴雨落区对应得稍差.     

一次华南暴雨过程中水汽输送和热量的研究

利用NCEP/NCAR 每日4 次全球再分析1°×1°网格资料,计算了2004年7月17-21日华南汛期暴雨过程的水汽通量、视热源(Q1)和视水汽汇(Q2),并探讨了其垂直分布特征.结果表明:华南汛期暴雨过程中存在大量的水汽和凝结潜热.孟加拉湾、南海和西太平洋都是这次华南暴雨过程重要的水汽供应源.暴雨区南边界为水汽的主要输入区,北边界为主要输出区,而暴雨区南、东边界的水汽输送主要发生在低层,西边界在中、低层的水汽输送大致相当.在这次降水过程中,视热源和视水汽汇的较大值与降水的大值区有很好的对应关系.视热源、视水汽汇和垂直上升运动与降水量的变化总体趋势是一致的.视热源垂直方向上的峰值在400 hPa附近,而视水汽汇呈双峰型特征,峰值分别在700 hPa和450 hPa附近.垂直平流项均是视热源、视水汽汇的主要贡献者.     

甘肃中西部近年沙尘天气气候特征及典型个例诊断分析

从极涡位置、土壤湿度、地温等探讨了甘肃中西部地区沙尘日差别的原因,指出冷空气是产生沙尘天气的首要因素,高温少雨、土壤干层厚是发生沙尘天气的有利气候背景,并用合成分析法得出西北路径型和偏西路径型两种类型沙尘天气的平均流场;"20010408"强沙尘暴过程实况资料对条件对称不稳定度(CSI)和锋面次级环流进行诊断分析,结果表明:强沙尘暴发生前存在深厚的条件对称不稳定,锋面次级环流和沙尘暴有较好的时空对应关系.     

一次梅雨锋暴雨的数值模拟及位涡诊断

在对2005年7月11—12日发生在长江中下游地区的一次暴雨过程进行天气分析的基础上,利用MM5数值模式对这次暴雨过程进行模拟,模拟结果及客观分析对比表明,MM5基本上成功地再现了这次暴雨过程。对模式输出的高分辨率结果进行诊断分析,发现梅雨锋暴雨期间,暴雨区上空对流层中低层有平行于雨带的位涡（PζV）、湿位涡垂直分量（MζPV1）的正值区以及湿位涡水平分量（ζMPV2）的负值区,而分布在高层相当位温（eθ）线密集带上PζV、ζMPV1正值中心以及ζMPV2负值中心沿该密集带传向低空。干空气侵入在这次暴雨过程中有重要作用,对流层高层西风分量下传将高纬高层高位涡干空气带到低纬暴雨区低层,促使对流层低层对流发展,从而产生强降水。     

"配料法"用于长江下游暴雨预报

利用配料法,设计了一个表示强降水趋势的参数IZH（强降水指数）,根据2001—2003年NCEP资料计算,得到IZH与降水的对应关系。之后用MM5模式进行运算,得到预报时刻的IZH值,用来预报强降水的产生。IZH作为指示强降水的参数,其正值区域表示有降水的区域,其数值大小反映降水的强度。分析表明,用IZH指数作暴雨预报比用单一物理量作预报的效果要好。     

台风海棠造成河南暴雨过程的位涡分析

采用NCEP／NCAR再分析资料对2005年台风海棠影响河南所造成的三个阶-RCS区域性暴雨进行位涡分析，揭示了此次台风暴雨产生的机制。结果表明：台风海棠低压环流呈现为高位涡结构。它造成的河南第一个阶段强降水是在台风东北部的东南急流南侧产生的；第二和第三个阶段是由于台风到达较高纬度后，与西风带高位涡冷空气相互作用而产生的远距离暴雨。同时，高空西风急流的南移有利于高位涡的向南输送，对于暴雨的增幅具有促进作用。     

湿Q矢量释用技术及其在定量降水预报中的应用

新发展了一种湿Q矢量释用技术:利用松弛法迭代求解以非地转干Q矢量散度为强迫项的方程得到垂直运动场ω ₁, 然后由ω ₁计算湿Q矢量散度场, 接着再利用松弛法迭代求解以湿Q矢量散度场为强迫项的ω方程得到垂直运动ω ₂, 最后由ω ₂结合水汽条件进行降水量计算, 得到湿Q矢量释用降水场。结合一次典型的江淮梅雨锋暴雨过程研究表明, 湿Q矢量释用降水场对同期观测降水场水平分布特征、极端降水强度都具有一定的反映能力, 反映出湿Q矢量释用技术具备实际应用的可行性和一定合理性。将此释用技术应用于华东区域数值预报模式 (基于MM5 V3.6而建立, 以下简称MM5) 产品, 得到湿Q矢量释用定量降水预报 (QPF) 场, 其独立于模式本身输出的QPF场, 但与模式QPF场具有相同的时空分辨率。针对2004年6—8月汛期华东地区一次梅雨锋降水过程和一次登陆台风降水过程, 结合实况雨量资料, 比较分析了湿Q矢量释用QPF场和MM5模式QPF场对实际观测降水场的反映能力, 结果表明, 前者对有无降水、10.0 mm/24 h以上明显降水的反映能力明显优于后者。进一步进行预报统计检验表明, 湿Q矢量释用预报有无降水、小雨及10.0 mm/24 h以上降水的TS评分、正确率都明显高于MM5模式, 而漏报率、空报率则是前者明显低于后者。这也充分反映出湿Q矢量释用技术应用于QPF研究的有效性。最后, 探讨了数值预报产品释用技术对数值预报模式性能的依赖性, 并指出未来对湿Q矢量释用技术进一步改进的方向及其广泛应用前景。     

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。     

暴雨过程的卫星云图纹理特征研究

针对卫星云图上云团所具有的半流体特性，应用纹理特征分析法对其进行定量研究。首先用灰度共生矩阵统计法提取100个样本云团的纹理特征参数，然后应用Mahalanobis距离作相似性测度进行聚类分析，提取出4类云以及无云区的具有旋转不变性的纹理特征参数。在此基础上分析了2003年7月4—5日江淮流域发生特大暴雨地区云团的纹理特征参数的变化规律与降水过程之间的对应关系。从实际的降水资料和纹理特征参数变化的回归分析结果来看，纹理特征参数的变化规律与降水量之间有较好的对应关系。这些结果不仅对中短期天气过程的诊断分析而且对数值预报都具有一定的实用意义。     

“03.8”辽宁地区暴雨过程成因的诊断分析

对2003年8月5～6日辽宁地区暴雨过程的环流形势及雷达回波进行了分析。并利用中尺度MM5模式对这次暴雨过程的模拟结果进行了诊断分析，探讨了过程中主要影响系统——华北气旋在渤海西岸生成后迅速发展加强的原因。结果表明。中纬度短波槽的充分发展引导贝加尔湖冷空气的南下、副高的稳定与加强和低空急流的建立输送大量暖湿气流是华北气旋生成的重要条件。而“干侵入”则是造成此次华北气旋迅速发展加强的重要原因。