两次引发辽宁暴雪过程低涡的动力发展机制

应用NCEP FNL分析资料,从动力学角度对2015年初辽宁地区两次低涡暴雪过程(简称"2.16"和"2.25"过程)的形成机制进行分析。结果表明:两次过程共同特点是850 hPa附近有低涡生成或加强,低涡是暴雪引发的直接原因。两次过程促使低涡生成的正涡度变率增大原因存在差异,"2.16"、"2.25"过程中对正涡度变率贡献最大的强迫项分别是散度项和涡度垂直输送项。500 hPa低涡东移,冷平流使得涡底部高空槽加深,槽前正涡度平流加强,差动涡度平流增大使得上升运动发展,导致850 hPa高度附近辐合增强是"2.16"过程正涡度变率增长、低涡生成的动力机制。强烈上升运动,对低层正涡度垂直输送,则是"2.25"过程850 hPa附近低涡形成和加强的动力机制。     

Development of an Integrated Vertical-Slantwise Convective Parameterization Scheme and Its Associated Numerical Experiments

An integrated vertical-slantwise convective parameterization scheme,based on the vertical Kuo-Anthes and the slantwise Nordeng convective parameterization schemes,is introduced into the MM5 model.By employing the MM5 model with the proposed scheme,numerical simulations of a snowstorm event that occurred over southern China on 28 29 January 2008 and of Typhoon Haitang (2005) are conducted.The results indicate that during the snowstorm event,the atmosphere was convectively stable in the vertical direction but with conditional symmetric instability (CSI) in the lower troposphere,and when the area of CSI developed and extended to upper levels,strong rising motion occurred and triggered the release of large amount of energy,producing enhanced convective precipitation with the total precipitation much closer to the observation.The development and strengthening of CSI corresponded to changes in the intensity of snowfall,convergence,and ascending motions of air,revealing that CSI was responsible for the initiation and growth of the snowstorm.The results from a 72-h explicit simulation of Typhoon Haitang indicate that CSI occurred mainly at lower levels with a well-defined spiral structure,and it tended to have a larger impact on the intensity of typhoon than on its track.The minimum pressure at the typhoon center for the 72-h runs with the integrated vertical-slantwise convective parameterization scheme was on average 3 hPa (maximum 8 hPa) lower than that from the runs with only the vertical cumulus parameterization scheme.Introducing the influence of CSI into the model has improved the warm core structure at the middle and upper levels of the typhoon,with stronger and persistent upward motions causing increased precipitation,and the latent heat released through convection in turn made the typhoon develop further.     

2005年3月西藏强降雪过程的波包分布及传播特征

利用NCEP/NCAR再分析资料,采用波包传播的诊断方法,对2005年3月24—25日发生在西藏中东部地区的强降雪过程中波包的传播和积累特征进行分析,发现500hPa高度场波包分布特征与强降雪产生的区域有着较好的对应关系,在强降雪产生的时段内,高度场扰动能量有着明显的积累和增强。从波包的传播特征来看,受印度洋和孟加拉湾低值系统活跃的影响,来自孟加拉湾的暖湿气流不断向青藏高原输送,继而为西藏林芝地区强降雪过程提供了充足的水汽来源。高纬的冷空气南下与西南气流交汇促使了这次强降雪天气过程的产生。     

2010年10月海南岛一次特大暴雨过程数值模拟和诊断分析

使用WRF 模式对2010 年10 月4-6 日发生在海南岛的特大暴雨过程进行数值模拟和边界条件敏感性试验.敏感试验表明,使用0.5° ′ 0.5°分辨率的GFS 资料作为边界条件模拟效果最好.模拟结果表明,采用4 km 水平格距试验模拟的强降雨中心（1 200 mm）位置、量级与实况强中心（1 084 mm）基本接近,模拟的48 h 雨量在海南岛上呈东多西少的分布特点,与实况基本相符,但模拟的西部降雨较实况偏多.同时利用模拟结果对风场、水汽通量散度、假相当位温、低空急流和散度垂直通量等要素进行了诊断分析,结果表明在热带低压、冷空气和副热带高压的影响下,存在着强低空急流、强水汽辐合中心、大气对流不稳定结构及高低空配合较好的辐散辐合作用,使得本次过程上升运动异常强烈,从而产生特大暴雨.     

Simulation of the Microphysical Processes and Effect of Latent Heat on a Heavy Rainfall Event in Beijing

An extraordinary rainstorm that occurred in Beijing on 21 July 2012 was simulated using the Weather Research and Forecasting model. The results showed that：（1） The two precipitation phases were based on a combination of cold cloud processes and warm cloud processes. The accumulated conversion amount and conversion rate of microphysical processes in the warm-area phase were all much larger than those in the cold front phase.（2） 72.6% of rainwater was from the warm-area phase. Rainwater mainly came from the melting of graupel and the melting of snow, while the accretion of cloud water by rain ranked second.（3） The net heating rate with height appeared as an overall warming with two strong heating centers in the lower and middle layers of the troposphere and a minimum heating center around the melting layer. The net heating effect in the warm-area phase was stronger than that in the cold front phase.（4） Warm cloud processes contributed most to latent heat release, and the thermal effect of cold cloud processes on the storm in the cold front phase was enhanced compared to that in the warm-area phase.（5） The melting of graupel and snow contributed most to latent heat absorption, and the effect of the evaporation of rainwater was significantly reduced in the cold front phase.     

2011年“7·3”特大暴雨天气过程诊断分析

为了更好的了解暴雨发生的机制且为未来预报奠定基础,需要对暴雨天气过程进行诊断分析.通过利用自动站降水观测资料、台站探空资料和NCEP逐6小时再分析资料,总结分析了成都地区2011年7月03至04日特大暴雨天气过程的环流背景和主要影响系统,并对相关物理量进行了诊断分析,结果表明:(1)这次降雨主要是在高空副高的突然加强西伸、低空西南急流的水汽输送和本地积聚的不稳定能量与弱冷空气侵入共同作用下产生的.(2)暴雨开始前,成都地区位于高空水汽通量散度梯度大值区北侧的辐散区.随着暴雨发展,水汽通量散度梯度区向北移动.(3)水汽通量散度正负临界值区和湿位涡对于本次降水落区的预报有较好的指示意义.在强降水区域,低层湿位涡的垂直正压项为明显的正值中心,斜压项为梯度大值区,斜压性很强.(4)风场在850hPa等压面和低层θe=325K(大约750hPa)等熵面上均表现为气旋式弯曲,有利于强降水的发生.     

新疆阿勒泰地区冬季大到暴雪气候变化特征

基于新疆阿勒泰地区7个观测站1961-2010年冬季逐日降水量资料,定义了大到暴雪特征量,并对其时间序列进行标准化,然后运用线性趋势、Cubic函数、M-K突变检验、Morlet小波变换、R/S分析等方法,研究了该区冬季大到暴雪的气候变化特征。结果表明：大到暴雪量对冬季降水总量的方差贡献较大。在气候分布上,大到暴雪特征量、冬季总降水量的大值区均位于北部东部,大值中心位于富蕴或阿勒泰站,方差贡献大值中心位于青河站;小值中心位于福海站。在年际尺度上,该区各特征量有7 a的显著周期变化特征;在年代际尺度上,有13～15 a、17～23 a、28～29 a的显著周期变化。在时间域上,大到暴雪量和频次在20世纪90年代之前以负距平为主,变化相对平稳,90年代之后以正距平为主,变化相对剧烈;大到暴雪强度60-70年代初、80年代中期到21世纪最初10 a波动幅度较大,70年代中期到80年代初变化相对平稳。Cubic函数拟合表明,大到暴雪特征量在80年代末90年代初发生了由少到多的转型,但没有突变点。在空间域上,各年代大到暴雪量大值区所在范围比较稳定,位于北部东部,小值区出现在河谷平原;值中心在60和90年代出现在富蕴站,其它年代出现在阿勒泰站;小值中心70年代出现在布尔津站,其它年代均出现在福海站;大到暴雪频次的变化与其不同的是大值中心90年代出现在青河站;大到暴雪强度在60和70年代大值中心位于阿勒泰站,80和90年代位于富蕴站,21世纪最初10 a位于哈巴河站,大值区分布也较复杂。大到暴雪特征量全区及各站均呈增多趋势;大到暴雪量是阿勒泰和福海站、大到暴雪频次和强度是阿勒泰、福海、富蕴站没有通过显著性检验,其它均通过了显著性检验。R/S分析表明,在未来该地区大到暴雪特征量将逐渐转为减少的趋势,尤其是吉木乃站。通过分析揭示了阿勒泰地区大到暴雪变化规律,对指导该地区经济生产布局、防灾减灾、暴雪灾害风险评估提供参考,同时也为短期气候预测提供依据。     

2009年11月10-12日河南北部暴雪天气诊断分析

利用常规观测资料和FY2C卫星产品,对2009年11月10-12日河南北部地区暴雪天气过程进行诊断分析,结果表明:500 hPa图上在中高纬地区形成稳定的"两槽一脊"环流形势,出现"南槽北脊"结构,低空急流显著发展,850 hPa盛行偏东气流,地面图上河套倒槽与回流形势同时发展,触发了这次暴雪天气;深厚的湿层和持续的水汽辐合为暴雪产生提供了充沛的水汽条件;低层辐合、高层辐散是触发不稳定能量释放的重要启动机制,中低空正涡度平流中心和温度冷平流中心先于暴雪出现,对暴雪天气预报有指示作用;低层冷空气较强,高层暖湿空气较强,这种"冷垫"与"暖盖"稳定形势是这次连续性区域暴雪产生的重要热力条件。     

一次山东半岛强冷流暴雪过程的数值模拟和诊断分析

利用NCEP/NCAR再分析资料,应用WRF中尺度数值模式对山东半岛2008年12月4—6日的冷流暴雪天气过程进行了数值模拟,利用模式输出的时空分辨率较高的资料,对此次冷流暴雪的特征及其产生的物理机制进行了分析。结果表明,这次暴雪产生在西北气流、较大海气温差的背景条件下,一定的海气温差是冷流暴雪的重要指标;冷流暴雪产生在较强垂直上升运动区的相当位温高值区附近;水汽输送方向为西北—东南向,水汽辐合层比较浅薄且范围狭窄;降雪分布具有明显的南少北多的特征;850 hPa湿Q矢量散度场辐合区的存在、位置及强度与暴雪的产生、落区及强度具有较好的对应关系;湿Q矢量分量的垂直分布揭示了次级环流的方向和强弱,暴雪位于次级环流的上升支附近。     

河北北部一次区域性暴雪过程的湿位涡分析

应用湿位涡理论及NCEP再分析资料(水平分辨率1°×1°),对2007年3月3—4日河北省北部出现的罕见区域性暴雪过程进行诊断分析。结果表明:500 hPa西来槽和地面气旋是造成大范围暴雪的主要天气系统。暴雪发生在700 hPa湿位涡正压项MPV1正值区和湿位涡斜压项MPV2负值区中。由于等θse线变得陡立密集,大气对流不稳定能量释放,MPV2绝对值增大,大气湿斜压性增强,导致下滑倾斜涡度发展,是形成此次暴雪的重要原因。湿位涡对暴雪预报有着很好的指示作用。