东北地区春季透雨早晚年的环流特征及与前期海温的关系

利用1960—2017年4—5月东北地区109个代表站点逐日降水量资料,NCEP/NCAR-I月平均再分析资料(位势高度场、风场等数据),以及NOAA重构的月平均海温资料,分析了东北地区春季透雨出现典型早、晚年的环流特征及与海温的关系.结果表明:(1)典型透雨偏早年的日期集中在4月中下旬,偏晚年的日期集中在5月中下旬....     

斜压Ertel-Rossby不变量在梅雨锋降水过程中的研究与应用

绝热无摩擦下,位涡(PV)的守恒性、不可渗透性和可反演性使之非常广泛地应用在中高纬度天气学诊断分析中,但由于其本身不包含力管项,无法描述强烈天气的快速流形等局限性,因此分析了Zdunkowski and Bott(2003)提出的斜压Ertrl-Rossby不变量(ERI),结果表明,绝热无摩擦条件下的ERI在其表达式中就已经明确地包含了螺旋度和PV的表达式,同时也涵盖了斜压大气中的力管项效应,可以描述快速流形的天气系统,具有PV所不能取代的优点,这使得它具有非常广泛的潜在应用价值。在此基础上,还利用ERI诊断了2003年7月3～6日的一次梅雨降水过程,结果表明,ERI完整地刻画了这次降水带南移及降水强度变化的特点,随着24h累积降水带的移动,ERI低值区也随之移动,二者吻合非常好。和PV相比,ERI对降水落区及强度变化的诊断能力更强。     

2003年梅雨期干冷空气的活动及其对梅雨降水的作用

利用NCEP/NCAR再分析资料和卫星云图,分析了2003年梅雨期暴雨过程中干冷空气侵入和演变的特征以及干冷空气侵入对暴雨发生、发展和维持的作用,得到以下结论:梅雨期中高纬度环流的演变和调整与暴雨过程密切相关,亚洲北部阻塞高压的建立和维持,使得500 hPa高度上西风锋区南压,导致干冷空气南下,极涡活动的异常偏东和加强有助于冷空气向江淮流域输送,有利于江淮流域暴雨的发展.在江淮流域梅雨期间,干冷空气的活跃与暴雨过程相对应.干冷空气来源于中高纬度和中高层,当它南下或下降到达江淮流域以北或上空时,与北上的暖湿气流交汇,使得暴雨产生和发展.中低层30°N以北的正环流的下沉支是干冷空气的输送"载体";江淮流域以北的对流层中低层的北风对淮河流域对流层的形成和发展起着重要作用,同样,高层北风所产生的高空辐散叠置于低层辐合区之上,有利于江淮流域暴雨的发生发展.而且,干冷空气的侵入有利于干层的形成和维持,干层的存在加强了暴雨过程的对流性不稳定,对暴雨的加强和发展起重要作用.干冷空气侵入是梅雨湿度锋形成和维持的一个重要动力和热力原因.卫星云图上分析发现,干冷空气的侵入轨迹为一条明显的暗区,干冷空气南下侵入到黄河以南后,分为两支,其中一支"干侵入2"从西南方向侵入,与冷锋云系相互作用,对暴雨的发生和发展起着关键的作用,这与Browning等强调的"干侵入"不尽相同.     

低涡与急流对"04.9"川东暴雨影响的分析与数值模拟

2004年9月3日～5日川东出现了大范围的强暴雨过程,本文分析了这次暴雨过程的云图特征和环流形势,并利用MM5中尺度数值模式对本次暴雨进行了二重嵌套模拟,分析及模拟结果表明,本次降水过程与中尺度云团、高低空急流和对流层中低层涡旋活动密切相关,同时还与副热带高压活动和“桑达”台风活动相关。盆地涡出现在低空急流的左侧,而川东强降水发生在高空急流的南面、低涡东南侧与西南低空急流大风出口区之问。盆地正涡度维持有利于盆地上空垂直上升运动的发展和维持,对暴雨的发生提供了动力条件。垂直上升运动是高低空急流和盆地涡联系的纽带,也是盆地涡动力驱动的结果。分析结果还表明,西南低空急流在暴雨出现前建立,暴雨和盆地涡同时出现,而暴雨、低空急流和盆地涡几乎同时减弱。高空急流在过程前和过程中是逐步加大,当高空急流出现剧减时,预示暴雨即将结束。     

位涡分析在新疆暴雨研究中的初步应用

新疆是全国有名的干旱、半干旱地区,年平均降水量约147mm,不到全国平均值的1/4,但暴雨造成的洪水却是新疆的主要灾害之一。随着新疆气候由“暖干”向“暖湿”型的转变,暴雨出现的频率可能会增加,暴雨带来的洪涝也有可能比以往更加严重,因此有必要加强对新疆暴雨天气的分析研究。本文根据位涡理论,选取2004年7月18日～20日的一次由中亚低涡造成的盛夏暴雨过程做个例分析,对位涡与新疆地区降水和暴雨的关系进行了初步研究。结果表明：对流层高层十位涡能较好地反映冷暖空气的活动及天气系统的演变特征,位涡场比温度场、高度场能更清楚地示踪冷空气,这为研究冷空气的活动,特别是冷空气在触发暴雨中的作用提供了新的思路;对流层低层湿位涡与降水的强弱有良好的对应关系,当包线陡立时,易导致倾斜涡度发展,出现降水：当湿位涡MPV〈0时,在θe线陡峭密集区内易出现暴雨。     

降雨对SAR风场反演的影响及校正

合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar, SAR）在风场反演中发挥着重要的作用,但由于受到降雨的影响,海面风场的反演精度会随之下降。本文利用Radarsat-2 SAR观测数据,准同步降雨数据和再分析风场资料对2014年台风"威马逊"外围风场受降雨影响的情况进行了分析,建立了雨致海表阻尼后向散射系数受降雨强度,入射角等因素影响的拟合模型,并对降雨引起的信号衰减,后向体散射进行了评估。实验发现雨致海表面阻尼作用抑制风致海面波的影响十分明显,且降雨造成的信号衰减随降雨强度和入射角的增大而增加,雨滴产生的后向体散射和雨致海表阻尼作用造成的后向散射系数变化随降雨强度的增大而增加,随入射角的增大而减小。实例表明本文建立的模型能够有效改善降雨条件下SAR风场的反演精度。     

利用ECMWF和GPS研究分析一次典型锋面雨

ECMWF可提供大范围格网点上垂向维的水汽密度、温度、偏压等剖线数据,能反演获得大范围的气象要素及水汽值。GPS可反演获得单个点的水汽值,精度及时间分辨率都极高。本文综合两种反演方法的优点,研究台湾地区一次典型的锋面降雨,对降雨前后各气象要素的变化特征进行详细分析。结果表明,利用ECMWF的反演结果可判断在一定时间段内是否有降水的动力学条件;根据GPS反演水汽结果可以在更高的时间分辨率上对降水时间有指导作用。     

6月广东持续性暴雨过程概念模型的建立

利用1979—2011年广东省86个测站地面观测逐日降水资料及NCEP-DOE 第二套分析资料,通过合成分析和过程回报检验等步骤,从中高纬度环流型、区域动力上升条件和水汽输送条件三方面,确定广东6月持续性暴雨信号并进行量化表征,建立了广东持续性暴雨发生的概念模型。从30次历史持续性暴雨过程检验表明,有28次过程符合概念模型。通过2012年6月21—24日持续性暴雨过程检验表明,概念模型有一定实际应用价值。根据概念模型结合模式预报产品,将可进行中期和延伸期预报。另外,中高纬度环流型有一定持续性,通常提前1～4天出现异常信号,这对短期天气预报也有参考价值。      

1960-2009年中国西北地区东部低层风切变对雨日的控制作用及其在不同季节的降水效率

利用中国西北地区东部61个气象站1960-2009年逐日降水资料,结合同时次NCEP全球再分析风场资料,在气旋性风切变辨识算法的支撑下,分析了近50年西北地区东部低层气旋性风切变演变对同期雨日多寡的控制与指示作用,结合低层水汽条件与气旋性风切变的配置关系,对其在不同季节对雨日的可能影响程度及降水效率进行了逐一比对与成因探讨。结果表明:在冷暖空气交汇频繁的春、秋两季,即一年中气旋性风切变多发时段,700 hPa气旋性风切变在干旱区和半干旱区,对雨日产生的差异性最为显著,降水效率相差达24%,而冬季仅为10%;通过对比分析西北地区东部不同季节风切变效率多年和少年比湿分布,发现在在春、夏两季,水汽条件对700 hPa气旋性风切变的降水效率影响最为显著。气旋性风切变降水效率概念的引入,不仅较为符合西北地区的天气气候特点,且能够较好地反映雨日与700 hPa气旋性风切变之间在不同季节与不同区域中的相关性,对现实预报有较重要的指示意义。     

2009年6月皖南梅雨暴雨诊断分析和水汽后向轨迹模拟

利用常规天气图实况资料和NCEP每6 h 1次、2.5°×2.5°再分析资料及NOAA的GBL资料,对2009年6月28—30日安徽南部一次暴雨过程进行物理量诊断分析,同时使用HYSPLIT后向轨迹模式对水汽来源进行模拟。结果表明：高空辐散和低空辐合同时存在而导致的上升运动是此次暴雨的动力条件;来自孟加拉湾和南海充足的水汽来源是暴雨产生的前提条件;同时低空辐合产生切变诱发的不稳定能量释放,促使了大暴雨过程的产生。