New Algorithm for Rain Cell Identification and Tracking in Rainfall Event Analysis

利用湖北省2008—2017年4—9月逐小时降水量资料挑选出141个区域性暴雨个例,在此基础上运用OPTICS空间聚类算法识别出2 586个降水聚集区并处理得到936个雨团,根据中尺度雨团定义识别出489个中尺度雨团,包括314个中尺度静止雨团和175个中尺度移动雨团,分析中尺度雨团特征得到：1）中尺度静止雨团的持续时间频数比随时间增加而减少,峰值是2 h,中尺度移动雨团的持续时间呈单峰型,多集中在3~6 h;2）中尺度静止雨团大值区为恩施自治州以及武汉市,次大值在宜昌市和咸宁市北部,中尺度移动雨团分布主要武汉市和孝感市交界处、恩施自治州、宜昌市;3）对中尺度移动雨团路径进行k-mean聚类得出,中尺度移动雨团路径可分为东部型、西南型和西北型三种,其多向东北东南方向移动。

     

榆林市两次局地短时大暴雨过程的特征分析

2018年8月7日和8月10日,陕西省榆林市先后出现了两次局地短时大暴雨过程(以下分别简称过程I和过程II),过程累积降水量分别为103.4mm和142.5mm。本文利用NCEP再分析资料、常规地面观测数据、卫星云图数据和多普勒雷达数据,对这两次短时大暴雨的环流背景及中尺度特征进行了对比分析。结果表明：(1)过程I是典型的副热带高压外围短波扰动引起的强对流天气,过程II是冷涡南下冷空气触发的强对流天气; (2)过程I对流发展剧烈,产生了雷暴,雷暴高压造成了地面冷池堆积,使地面气温和气压呈明显反比,过程II对流相对较弱,无雷暴,地面气温和气压呈正比;(3)过程I的短时强降水发生在TBB低值区,过程II则发生在TBB梯度大值区;(4)过程I是由地面辐合线、阵风锋触发的多个小对流单体发展及合并的过程,强对流云团不断经过榆林城区上空产生“列车效应”,造成了较强的短时强降水和局地的短时大暴雨;过程II由上游地区较强的对流云团东移,在不断经过神木县境内加强而造成“列车效应”,且持续时间更长,从而造成局地的短时大暴雨。     

一次阻高背景下地形对晋南特大暴雨的作用分析

针对2007年7月29~30日发生在山西省垣曲县的特大暴雨天气过程, 利用实况资料、 自动站资料以及GMS红外卫星云图, 计算了地形性垂直速度、 切变涡度、 散度、 能量, 并分析了其分布及演变特征, 对前期500 hPa高度和温度进行了合成分析, 结果表明： （1）前期500 hPa阻塞高压和切断低压的形成和长期维持, 使得冷空气在山西上空堆积, 形成强烈的高空冷涌; 同时, 副热带高压的稳定加强、 维持为暴雨提供了能量积累和水汽来源, 致使山西出现大范围降水和区域暴雨天气。（2）K-H不稳定的形成和维持, 是导致中尺度切变线上小尺度涡旋维持、 加强, 并产生强风暴雨的重要原因。（3）垣曲县特殊的地形, 使得其附近流场发生变化, 不仅使地形性垂直上升运动加强、 维持, 而且也使得水汽不断向云内卷入, 延长了暴雨云团在其上空的停留时间; 同时通过云物理作用, 使得已经凝结的水分高效率地下降, 从而增加降水量; 喇叭口地形的收缩作用也加强了迎风坡的辐合上升运动。     

超强台风“韦帕”的暴雨机制及湿位涡分析

通过对0713号超强台风"韦帕"进行数值模拟,利用高分辨率模拟资料进行湿位涡分析,研究"韦帕"影响过程中暴雨的产生机制,发现中低层水平温位涡负值中心与强降水中心有较好的对应关系,且水平湿位涡绝对值与降水强度成正相关,低层对流稳定度减小导致气旋性涡度迅速增长、低空急流和暖湿气流的加强以及台风与西风槽结合产生湿斜压不稳定触发不稳定能量释放都对暴雨的产生起了巨大作用.     

南安市秋季一次大暴雨天气过程诊断

应用常规观测资料、自动站加密观测资料、天气图、物理量场和云图等,对福建省南安市秋季一次历史同期罕见的大暴雨天气过程进行了分析,研究了此次大暴雨天气过程的天气系统、水汽条件、不稳定度和动力触发机制,分析了该天气系统的演变及物理量场的配合情况。通过与历史同期天气过程的比较分析,发现在该时期本地区发生大暴雨天气过程的一个重要原因是存在热带低压与较强冷空气的相互作用;探空资料的应用对定量分析大暴雨过程的演变发展具有重要作用。由于秋季在南安乃至泉州出现这种大范围暴雨天气过程极其罕见,对此次大暴雨天气过程的研究利于基层台站预报员对此类现象的认识和把握。     

天山北坡一次特大暴雨过程诊断分析

利用常规资料、NCEP1°×1°再分析资料对2007年7月16—17日天山北坡出现的特大暴雨过程进行了诊断分析。结果表明：暴雨发生在100hPa南亚高压呈双体型、500 hPa中亚低值系统在天山北坡东段稳定维持的环流背景下;沿天山两侧的强东西风切变组织了系统性的强上升运动、低层向山的偏北气流与天山北坡向北开口的喇叭口地形产生的辐合上升运动促使暴雨强度增大;暴雨区与低层辐合、高层辐散的气旋性涡柱区相对应;来自孟加拉湾沿高原东侧偏南气流北上的水汽,通过中高层的西南气流和低空的偏东气流两条路径接力输送到暴雨区;正位涡异常与暴雨的发生关系密切。     

“07.08”陕西关中短历时强暴雨水汽条件分析

利用T213资料和地面逐时加密观测资料,对2007年8月8-9日陕西关中短历时强暴雨过程的水汽条件进行了详细的分析。结果表明,关中短历时强暴雨水汽来源于关中周围的高湿区,暴雨期间暴雨区上空水汽浅薄,地面至低层风向快速变化使暴雨区地面到低空湿度经历了减小—突然增加—快速减小的过程,水汽的聚集是通过偏东气流输送实现的,东西向水汽辐合是暴雨区水汽辐合的主要贡献者,北边界水汽的输入、输出和东边界水汽输入的突然增大、减小对暴雨的发生、发展及其结束有一定的指示意义;暴雨中心位于水汽通量大值中心及其下风向的水汽通量辐合中心之间;暴雨区可降水量的大小主要取决于水平水汽通量辐合的大小,水平水汽通量辐合的大小关键在于水平风场形成的辐合大小,而强降水的发生、加强、减弱及消亡与水汽的局地变化和水汽平流的变化关系更加紧密;近地层充足的水汽供应和水汽垂直输送形成的反环流圈使暴雨区水汽、能量迅速增加和抬升,建立了不稳定大气并触发能量释放,强降水开始;反之,形成暴雨的水汽条件不复存在,强降水结束。     

近40a呼伦贝尔市暴雨时空变化特征分析

使用呼伦贝尔市16个国家气象观测站1971—2010年逐日降水资料,分析了近40 a呼伦贝尔市暴雨次数和暴雨量的时空变化特征。结果表明：该市暴雨具有我国东北地区暴雨的特征,即局地单站暴雨发生最频繁（占81.3%）,其次是区域性暴雨（占13.3%）,连续暴雨发生频次较低;该市暴雨次数和暴雨量年际变化趋势一致,并在时间序列上均存在一致的3个时期：20世纪70年代初暴雨较少期、20世纪70年代末到90年代末暴雨较多期、21世纪初暴雨较少期;该市暴雨开始于5月,结束于9月,主要出现在夏季,集中在7下旬,8月上旬次之;暴雨总量沿大兴安岭山脉自西北向东南方向递增,大兴安岭东面暴雨总量明显大于大兴安岭西面,说明地形对呼伦贝市暴雨作用显著。     

2009年河南一次大暴雨过程的涡度方程诊断分析

利用NCEP／NCAR再分析格点资料、常规气象资料及中尺度WRF模式,对2009年8月28—30日发生在河南南部的一次暴雨过程进行中尺度数值模拟及诊断分析。结果表明,WRF模式对此次暴雨过程模拟效果较好,模拟物理量能够较好地反映暴雨的实际特征,模拟暴雨强度及落区与实况较一致。高空槽、副热带高压、超低空东风急流及低层风切变是此次暴雨的主要影响系统。利用涡度方程对暴雨过程进行诊断分析发现,涡度方程各项收支中,涡度平流作用与辐合辐散作用对涡度局地变化的贡献最大,垂直输送项与扭转项对涡度局地变化的贡献较弱。涡度平流项对中低层涡度局地变化表现出正反馈作用,垂直输送项、扭转项及辐合辐散项起着负反馈作用。涡度平流作用使得中低层气旋武环流加强,有利于中低层辐合加强,局地涡度增加。垂直输送项、扭转项及辐合辐散项使得低层辐合减弱,气旋性涡度减小。此外,利用垂直螺旋度等模拟产品对暴雨诊断分析发现,暴雨落区与垂直螺旋度大值中心、水汽通量散度负值中心等相对应,此次暴雨正是在良好的动力、水汽及热力条件下产生的。     

对流涡度矢量在暴雨诊断分析中的应用研究

位涡在诊断分析中是一个常用且有效的物理量, 但在深对流系统中由于湿等熵面的倾斜变得较弱。因此, 本文利用高守亭等(2004)提出的新矢量——对流涡度矢量(简称CVV)来研究深对流系统, 并用对流涡度矢量诊断华北一次大范围的大到暴雨天气过程。结果表明, CVV垂直分量在中纬度对流性暴雨中有很好的指示性, 它的高值区与云中水凝物和地面降水有较好的对应关系, 暴雨区位于CVV垂直分量高值区附近及其北侧的梯度大值区内。CVV垂直分量是与云相联系的参数, 暴雨区垂直积分和区域平均的CVV垂直分量和云中水凝物混合比的相关系数为0.92, 与降水率的相关系数为0.71, 比湿位涡与云中水凝物的相关系数高很多。CVV垂直分量反映了水平涡度和水平相当位温梯度的相互作用, 可以把中纬度深对流系统中的中尺度动力过程和热力过程与云微物理过程密切联系起来, 有助于理解环流和云相互作用促使对流发展的机制, 可以很好地追踪暴雨系统的发展和演变。