台风云娜与桑美对鄂东南降雨影响的对比分析

2004年第8号强台风云娜、2006年第8号超强台风桑美均在8月份登陆浙江并偏西行,但它们造成鄂东南降雨却有较大区别.鄂东南出现大雨以上降水的站数和持续时间,云娜台风低压影响期间明显多于桑美台风低压影响期间,桑美影响期间降雨强度大但持续时间短.对比分析发现:云娜活动期间,低压环流和对流云系影响鄂东南时间长、偏东风低空急流强大、地面冷空气活跃;鄂东南区域平均水汽辐合量大、中低层等相当位温线陡立、有利于降雨的动力条件好,且这三者持续时间长;鄂东南区域平均湿螺旋散度低层正的数值大且持续时间长.桑美影响期间鄂东南对流云发展十分旺盛但快速移走,低层正的湿螺旋散度数值不大但发展层次却比较高.     

面向智慧城市的空间坐标系统维持与转换

随着我国数字城市与智慧城市工程的推进,各种建设平台的统一、共享或融合显得日益重要,全国范围内正在推行"一张图"及一个信息平台的智慧城市支撑构架;测绘工程为各种平台提供基础时空框架或基础地理信息,其中的空间坐标框架是一切工作的基础,坐标框架的统一及自适应互转换成为智慧工程顺利进行的基本保障。本文结合现代城市建设中"三规合一"现实需求,针对其中复杂坐标系统关系的清理与统一的需要,进行了智慧城市架构下坐标系统维持与精准转换的探讨,顾及各坐标系统的历史及现代统一框架要求,提出了框架网联测及整体最小二乘转换的综合技术模式,为复杂环境下的坐标系统统一与维持摸索出优化实施对策。     

COMPASS地球参考框架的建立和维持

探讨了COMPAAS地球参考框架所对应的地球参考系统的定义、地球参考框架的建立和维持方案,并选取我国现有的COMPASS跟踪站和IGS跟踪站数据进行了一系列的仿真验证。分析了跟踪站分布对地球参考框架的影响以及多分析中心组合对参考框架周解稳定性和可靠性的影响。试验结果表明,全球均匀分布的跟踪站在20个左右时就能基本满足建立地球参考框架的需求,为了保障地球参考框架的长期稳定性和精度,全球均匀分布的跟踪站应为30个左右;引入多个分析中心组合处理生成最终解不但可以探测出单个数据处理中心所引入的粗差,也可进一步增强周解的稳定性和可靠性。     

豫西北一次弱降水环流形势的飑线冰雹过程数值分析

2015年5月6日夜间,河南省西北部出现了冰雹、飑线和大风灾害性天气。利用常规观测资料、NCEP(1°×1°)再分析资料及郑州多普勒雷达回波资料,对这次弱降水环流背景下的飑线冰雹过程进行数值分析。结果发现:常规天气尺度环流形势不利于对这次飑线冰雹过程的预判,借助中尺度分析与落区围区法能较好地预报这次冰雹飑线过程;豫西北上空CAPE能量场较弱,水汽条件和不稳定能量也不利于强降水的产生,但由于冷平流入侵和高温高湿不稳定能量在豫西北上空不断堆积,以及冷锋入侵和垂直风切变较大,致使豫西北地区存在对流触发机制;低层辐合、高层辐散的垂直层结结构和垂直上升运动的不断加深,使强对流加强并维持,导致形成冰雹和飑线;-20℃层和0℃层高度适宜,有利于豫西北降雹;V型缺口、雷达反射率因子特征及阵风锋和飑线南北两端的速度场分布,对冰雹和大风预报有较好的指示意义。     

华北地区强飑线的时空分布与发展移动特征

基于2013—2017年华北地区的雷达组合反射率因子数据和雷暴大风观测数据,总共识别了27次强飑线过程,对27次强飑线过程的时空分布及发展移动特征进行了统计分析。结果表明,华北地区强飑线最集中的时间为7月下旬至8月上旬,强飑线最强的时次集中于16:00—22:00;强飑线形成前40 dBz回波起始位置最集中的区域为山西、内蒙古和河北3省交界处附近,强飑线形成位置多在京津冀境内;山西东部到河北西部沿山一带是最长长度达到400 km以上且维持时长超过7 h的强飑线形成位置集中区域;40 dBz回波起始时间为02:00—07:59的强飑线平均形成时长最长,14:00—19:59的强飑线平均形成时长最短;强飑线的最长长度与发展时长及维持时长有较好的对应关系;回波起始时间为14:00—19:59的强飑线形成期移动距离较短但发展期移动距离较长,而回波起始时间为02:00—07:59的强飑线则相反;大多数强飑线发展期的移动速度要快于形成期移动速度。     

2005年"5.31"湖南大暴雨中尺度模拟和发生机制

利用NCEP 1°×1°的6 h再分析资料和MM5模式15 km水平分辨率模拟的逐时资料,对2005年初夏湖南大暴雨的中尺度系统及其触发、维持机制进行了诊断分析研究。结果表明:高低空急流最佳配置,动力耦合关系建立为暴雨发生提供了有利的环境条件;中尺度系统在渝南、黔西生成后移入湖南停滞发展,加强了湖南上空动力不稳定条件,促进对流发展;偏南暖湿气流整层突然增强对暴雨的对流系统爆发性发展起十分重要的作用,它在中高层凝结释放潜热加热高层大气,对上升气流起到正反馈作用;高层大气强“抽吸”效应和前期降水产生地表潜热和感热的强迫作用亦是对流爆发性发展的重要因子。湖南复杂地形在暴雨启动机制中起重要作用。但敏感性试验表明,地形抬升不是这次暴雨唯一必需的触发条件,削平南方山地不仅能增强水汽输送,低层偏南气流增强还能加强地面中尺度系统的辐合作用,辐合抬升是触发机制之一。降雨过程发生发展主要受天气系统控制,地形效应可明显改变降雨落区和强度,迎(背)风坡度的增加(减小)通常使降雨加强,反之使降雨减弱。     

2017年5月7日广州极端强降水对流系统结构、触发和维持机制

2017年5月7日,广州市增城区新塘镇等地出现了小时雨量超过180 mm、3 h雨量超过330 mm的极端强降水事件(简称“5·7”极端强降水事件),导致了严重的经济损失。这次过程的高强度降水分为两个主要阶段：花都区降水和增城区降水,每个阶段的强降水均集中在2~3 h内,最大分钟级降水达到了5 mm的强度,增城区新塘镇184.4 mm的极端小时雨量中约120 mm的雨量是在05:30—06:00的半小时内产生的。地闪监测显示,对流发展的第一阶段伴有较少的负地闪,第二阶段仅伴有几个闪电。雷达和卫星资料显示,强降水对流系统具有空间尺度小,发展迅速的特征;但发展成熟阶段的反射率因子大值区和卫星低TBB区在空间上出现明显偏离。强倾斜上升气流可能是造成反射率因子大值区和卫星低TBB区空间偏离的原因。雷达资料垂直剖面显示,对流具有回波顶高较低、云底高度低、强回波质心低等低质心暖云降水的特征。地势分布和辐射降温是花都北部低温中心的主要成因,大尺度弱冷空气和冷中心伴随的地形的共同作用,使得偏南暖湿气流向北移动受阻后,在花都地形的强迫抬升下触发了对流。偏南暖湿气流的持续输送、花都地形的阻挡和冷池的作用是01—03时对流维持的主要原因,弱冷空气的南下对03—04时对流系统的快速南移起到了重要作用,而冷池驱动的对流发展模型可以解释增城地区05—06时对流的较长时间维持。弱的环境引导气流和偏南暖湿气流使得高效的低质心、高效率强降水对流系统较长时间影响同一局地区域,从而导致了花都和增城两地局地极端强降水的出现。     

2017年“5.7”广州特大暴雨的中尺度特征分析与成因初探

2017年5月7日发生在广州北部的特大暴雨,局地性强,最大雨强达184.4 mm/h,3 h雨量突破了广东省历史极值,强降水持续时间长,具有明显的中尺度特征。特大暴雨有A区（花都）和B区（增城、黄埔）两个中心,它们在降水特点、地面中尺度特征及触发、对流的发展演变等方面各有特点。由于天气尺度强迫背景弱,数值模式无明显反映,给预报带来了很大的挑战。利用常规及加密自动站、多普勒雷达、风廓线、地基GPS等非常规观测资料,结合ERA-Interim 0.125 °×0.125 °逐6 h再分析资料重点分析和讨论了此次过程的中尺度特征、对流的触发与演变,以期为今后这类暴雨预报提供着眼点。结果表明:（1）此次过程突发性强,降水强度大,A区降水开始时间早,范围较B区小,但B区小时雨强更强,强降水持续时间更长;（2）次天气尺度边界层“7”字型的风压场形势下,脊后回流并加强的偏南风使暖层和湿层增厚,“下密上疏”的温度垂直结构,为强降水的发生提供了有利的环境条件。进入对流云中水汽质量无异常但产生了大量降水,极高的降水效率很可能是对流系统内部云水高效转化的结果,云的微物理过程在形成此次高强度的降水发挥着重要作用;（3）A区强降水发生前暖空气在山前堆积造成升温升压,东、西两支绕流广州城区的气流汇合并在工业区暖中心、山前暖空气堆积具有较高的对流边界层位置触发了对流;（4）B区强降水发生前持续降压并形成中尺度低压槽,A区中尺度对流系统前方入流造成的负变压,与地形强迫造成的风速辐合共同作用触发了B区对流。中尺度反气旋底部的偏北风与偏南、东南两支气流辐合稳定,使强降水长时间维持;（5）回波具有后向传播,垂直顶高低、质心低的热带对流回波特征,降水效率高。降水的拖曳下沉及蒸发冷却使边界层形成冷池,并与前侧暖湿空气相互作用,不断激发新的对流,冷池出流是持续抬升机制,是强降水持续时间长的重要原因。B区冷池厚度、暖湿气流爬升的高度与坡度比A区更大,冷池出流与暖湿气流辐合强度也比A区更强,造成B区雨强更强、持续时间更长,累积雨量更大。      

2004年1月中下旬台山长低温过程分析

针对2004年1月中下旬的长低温过程，从天气形势（500hPa、850hPa、地面）和环流演变对其成因进行分析，并与历史个例进行了比较，归纳出一些共同点：干冷过程的极端最低气温一般出现在过程结束前1～2d，湿冷转干冷过程的极端最低气温相对集中在湿冷时段；干冷过程维持时间最短，湿冷转干冷过程维持时间最长。     

皖北一次特大暴雨过程中边界层急流日变化特征及其对暴雨形成的影响分析

利用多普勒雷达风廓线产品、ERA5再分析资料和WRF模式,分析了2018年6月27日皖北一次特大暴雨过程中边界层急流的日变化特征及其对特大暴雨形成的作用。结果表明:特大暴雨发生期间存在边界层急流,急流最强达到了18 m·s^-1,强降水主要发生在急流快速增强的时段;急流前部的边界层辐合线是对流的触发因子,强降水落区位于急流核前部。急流为对流系统加强提供水汽和能量,且边界层急流和雷暴高压对峙使对流系统稳定少动,在对流系统西侧激发新的对流单体,有利于特大暴雨的发生;此次过程中天气系统的影响时间主要决定了强降水的落区,而边界层急流的日变化决定了强降水发生的时间段;边界层急流在夜间具有超地转特征,午后具有次地转特征,地转偏差和水平平流作用是导致夜间边界层急流增强的主要原因。