湿度因子对适应性观测敏感区估算的影响研究

马旭林2008年的基于集合卡尔曼变换适应性观测敏感区的估算方案能得到较为合理的敏感区,但其未考虑湿度因子的影响。在原方案基础上增加了湿度因子,根据计算资料与度量标准的不同,搭建3个方案与其比较,并选用2008年年初冰冻雨雪灾害天气个例进行对比模拟试验。结果表明,原方案的敏感区较为分散,且当目标时刻与验证时刻重合时,存在虚假的信号方差大值区;加入湿度因子后能有效抑制虚假敏感区,改进度量标准后能得到较为理想的结果;若只利用湿度场进行敏感区估算,计算效果最优,在目标观测时刻所得敏感区最为集中并在目标时刻和验证时刻重合时无虚假信号方差大值区。     

近50年渭河流域秋雨的特征与成因分析

利用渭河流域64个测站1960-2009年秋季(9～10月)的月降水量和≥0.1mm逐日降水量资料以及NCEP/NCAR再分析资料,采用线性倾向估计、EOF、Morlet小波分析、SVD及相关分析方法系统地分析了渭河流域秋雨的变化趋势和分布特征,着重研究了与此相关的欧亚地区秋季大气环流的年代际变化以及渭河流域秋雨与前期海温、青藏高原积雪和大气环流特征量等之间的关系。结果表明,近50年渭河流域秋雨呈线性减少趋势,其中中雨和暴雨减少趋势明显,突变发生在1985年前后,1960-1985年为偏多时段,1986-2000年为偏少时段,2001年以来又趋向偏多。渭河流域秋雨从南到北呈递减分布,该流域内各站秋雨主要表现为一致的减少趋势,其上游的漳县、甘谷和北部的合水呈增加趋势。欧亚大陆秋季大气环流明显的年代际变化造成了渭河流域秋雨多寡模态的变化。欧洲西部高压脊、西风带低槽和西太平洋副热带高压是造成渭河流域降水多寡的主要影响系统。根据渭河流域秋雨与大气内外部因子的关系,初步建立了渭河流域秋雨预测的概念模型。     

北京“7·21”特大暴雨中的干侵入分析研究

利用中尺度数值模式WRF V3.2模拟分析2012年7月21日发生在北京特大暴雨过程的天气形势与中尺度系统特征,并结合干侵入理论分析了暴雨过程中的干冷空气活动及其对暴雨的影响。结果表明,此次暴雨过程发生在高空槽引导冷空气南下与强盛的西南暖湿气流在华北一带剧烈交汇的天气形势下,西太平洋副热带高压阻碍了高空槽东移,使北京地区的降水过程维持较长时间。暴雨过程伴随着明显的中尺度对流复合体MCC活动,MCC的持续活动与降水中心在时空上具有一致性。WRF模式对暴雨过程有较好的模拟能力,降水发生之前的24 h内不断有来自35°N对流层顶附近的高位涡、低湿的干冷空气,沿着倾斜向北向下的路径侵入大气中低层39°N附近的700 h Pa高度。干侵入在降水开始前24 h到降水前10 h强度变化不大,随后略有减弱,在降水开始之后迅速减弱消失。干侵入对暴雨的影响主要通过在降水开始前及降水初期影响北京地区的大气热力与动力环境来完成。干侵入可以增大暴雨落区大气的位势不稳定,为对流发展储备充沛的对流有效位能,为MCC的发生、发展提供有利的环境条件。同时,干侵入增大了大气中低层的气旋性涡度,有利于中低层空气辐合上升运动,是引发北京地区局地的强对流天气,如MCC及其伴随的暴雨过程可能的触发机制。     

2011年梅汛期一次暴雨过程的对流涡度矢量方程诊断分析

利用NCEP FNL资料、FY-2E云顶亮温、常规观测及加密自动站降水量等资料,以及高分辨率中尺度模式WRF V3.3的模拟结果,结合对流涡度矢量方程对2011年6月一次江淮梅雨锋暴雨过程进行了诊断分析。结果表明,模拟结果再现了该次暴雨过程的降水特征,该过程主要受地面低压及梅雨锋锋面系统的控制和影响,其中6月14-15日为所选暴雨个例最旺盛的阶段,且该时段伴随梅雨锋上中尺度对流系统的移动发展和梅雨锋锋生。对流涡度矢量及其垂直分量的倾向方程的诊断分析表明,对流涡度矢量垂直分量的局地变化主要受非绝热加热项的影响;而非绝热加热与次级环流和梅雨锋锋生的关系说明中尺度对流活动与梅雨锋锋生存在类CISK机制的反馈关系。因此,对流涡度矢量,特别是其垂直分量可以用来诊断和揭示伴随非绝热加热的中尺度对流系统与梅雨锋锋生之间的关系。     

Q矢量、螺旋度、位涡及位涡反演在台风暴雨研究中的应用进展

Q矢量、螺旋度、位涡及位涡反演是近代天气学中的先进动力诊断工具。Q矢量被视为估算垂直运动的有效方法。螺旋度是表征流体边旋转边沿旋转方向运动的动力性质的物理量。位涡是一个综合反映大气热力和动力性质的物理量并具有守恒性和可反演性。位涡反演是指在给定位涡分布和边界条件且假定运动是平衡的情况下,可以反演出同一时刻的风、温度、位势高度等物理量的分布。台风暴雨形成机理及其预报研究一直是大气科学研究领域的重点和业务天气预报工作的难点。文章将着重总结分析国内外有关将Q矢量、螺旋度、位涡及位涡反演方法应用于台风暴雨研究的进展状况,并对未来如何综合应用上述诊断工具进行了展望。     

台风对四川暴雨影响的环境场对比分析

通过统计2000-2010年5-9月在15°～35°N、103°～130°E区域内活动的台风与相应时段四川逐日降水量之间的关系,指出与四川暴雨统计关系最密切的台风路径分别为偏西路径、转向路径和西北路径.对比相似台风路径背景下四川有无明显暴雨出现的环境场特征,指出西风带低槽在40°N以北活动,中亚地区为高脊,中纬度大陆高压控制西藏东部到四川大部或我国中东部为宽广低槽是不利四川产生明显暴雨的环境场特征;巴尔克什湖到贝加尔湖为宽广低槽,副热带锋区密集,到达36°N附近,中纬度带状高压脊线位于30°N以南以及我国中高纬度呈现出东高西低的态势,西部为经向度大的斜压性低槽是有利四川产生暴雨的环境场特征.分析指出:台风对四川天气的影响主要有三方面,一是通过影响副热带高压(大陆高压)产生间接影响;二是台风低压外围环流直接影响;三是作为载体向四川输送暖湿空气,与中高纬低值系统及副热带高压相互作用共同影响.     

登陆北上影响山东的9216号强热带风暴

对北上影响山东造成重大灾害的９２１６号强热带风暴进行了分析。涡度诊断分析和能量场分析表明，该热带风暴低压一直沿着正涡度中心及高能轴方向移动。暴雨中心集中在高能舌顶热附近，并与正涡度中心相一致。     

2014年8月南京青奥会开幕式人工减雨作业回波分析

为评估重大赛事活动场馆的人工减雨作业效果,利用南京信息工程大学C波段双偏振多普勒雷达（C-Pol NUIST）资料、探空及地面降水等资料,对2014年8月16日南京青奥会开幕式人工减雨作业效果进行分析。用交叉相关法TREC （Tracking Radar Echoes by Correlation）追踪回波单体,统计作业点上下游的回波强度比值的变化,分析了反射率因子、径向速度、回波顶高（ET）、差分反射率因子Z_dr和相关系数ρ_hv的回波特征以及风矢位温（V-3θ）图表示的大气结构特征。研究表明,在减雨目标区的目标时段,回波强度和回波顶高均呈减弱趋势,减雨作业在播撒催化剂间歇时段和作业后会导致更显著的短时强降水。研究结果为回波产品评估人工减雨的最佳作业时间、作业部位和作业效果提供决策依据。     

9711号台风与0509号台风能量场对比分析

对比分析了9711号台风与0509号台风的环流背景和移动路径,并重点从能量角度分析了θse的时空分布特征,总结了造成两次台风过程降水分布差异的原因。结果表明,二个台风的路径相似,暴雨区分布在台风中心左侧2个经度至右侧4个经度范围内,右前侧暴雨强度更大,范围更广。与9711号台风相比,0509号台风暴雨的强度弱、范围小,对形成强降水不利的条件为:台风路径偏东;在台风北上过程中,西太平洋副高南撤使台风与副高之间的东南气流减弱;台风强度弱,能量衰减快,能量锋区在垂直方向发展不深厚。     

“5·7”闽南沿海暖区特大暴雨中尺度特征分析

利用双偏振多普勒雷达、风廓线雷达、雨滴谱仪等新型探测资料以及双雷达风场反演资料、地面加密自动观测站资料与FNL再分析资料,分析了2018年5月7日闽南沿海一次暖区特大暴雨过程的中尺度特征。结果表明:此次特大暴雨发生在强盛的超低空西南急流区内;超低空急流具有明显的脉动特征,其突然增强引起低空扰动加强,造成明显的低层辐合;深厚的西南急流导致对流回波形态与回波移动方向高度一致,使得多个强降水对流系统接连经过同一区域,形成列车效应,这是强降水长时间维持的重要原因;强降水对流回波带中,水平方向存在风向、风速双重辐合,垂直方向上存在明显的波状运动,上升运动位于强回波前部,使其不断向东北方向移动,同时在强降水对流回波带东南侧存在明显的补偿性次级环流,使低层辐合和上升运动得以维持;高浓度的小雨滴与大雨滴并存是此次暖区强降水云微物理的重要特征。