2015年6月1日江汉平原大暴雨过程诊断分析

应用常规观测资料、NCEP 1°×1°再分析资料及湖北省地基GPS数据对2015年6月1日江汉平原一次大暴雨过程进行诊断分析,结果表明:稳定强盛的水汽输送通道建立是大暴雨形成的基础,降水强度和范围则与水汽通量辐合中心和大气可降水量增量中心关系密切。强降水开始前对流层低层出现能量锋区,监利和洪湖地区位于暖平流控制下的高能舌中,气旋性环流显著。对流层低层正螺旋度的加强与气旋性暖式切变的增强相一致,高层强辐散、低层强辐合并配合正涡度,且整层均为强上升运动的形势为低层中尺度涡旋的新生和发展提供了有利的动力条件。在有利的环境条件下,暖切变线上发生发展的α中尺度低涡及地面暖低压倒槽中对应的β中尺度低压和涡旋最终导致了此次强降水过程。     

大气运动的螺-极分解和Beltrami流

本文首先将不可压缩流体速度场的螺-极分解用来描写三维大气运动的垂直速度、涡度和螺度；其次，叙述了Beltrami流的概念，并论证了对于无摩擦的大气运动满足广义地转关系的定常解就是大气运动的Beltrami流；最后，应用小参数方法讨论了定常准地转模式中的螺度，研究指出：大气运动的螺度紧密地与稳定层结条件下的垂直运动和温度平流有关：上升运动和暖平流对应于正螺度，下沉运动和冷平流对应于负螺度。     

一次区域暴雨过程综合诊断分析

利用NCEP 1°×1°的6h再分析资料对2008年7月22日河南省南阳市的区域性暴雨天气进行了综合诊断分析,结果表明：此次暴雨过程是中低层的西南涡在高空急流的引导下,沿着河套高压与副高之间的辐合带移出造成的。降雨的水汽供应主要来自对流层中低层,且水汽强辐合出现在强降雨前。随着对流活动的发展,水汽通量和水汽辐合都向高层发展,湿层明显增厚。在整个降雨过程中,700hPa垂直螺旋度正值中心的位置和强度与西南涡的移动和强弱变化有很好的对应关系,垂直螺旋度正值长轴区与切变线辐合区相吻合,在某种程度上能反映出西南涡的移动和强度的演变;垂直螺旋度强弱的变化与暴雨强度变化基本一致。高层辐散、低层辐合的大气垂直结构能增强大气的抽吸作用,促进垂直上升运动的发展,反之,抑制垂直上升运动,降雨减弱。上、下层负、正垂直螺旋度耦合的结构对暴雨的发生和维持非常有利。在雷达速度PPI上,逆风区的出现预示着局地强降雨的产生。     

一次左移反气旋超级单体的观测分析

2006年8月10日在甘肃河西走廊山丹县境内发生了一次左移（反气旋）超级单体灾害性天气,在其2 h生命史期间,山丹县境内降了最大直径2 cm的冰雹。从其发生、发展的天气尺度环境条件、多普勒天气雷达反射率因子、径向速度以及风矢端图、相对风暴螺旋度等角度,揭示了左移超级单体的特征,并利用ID方法对这次左移超级单体的移动路径进行了预报。结果表明：风矢端图上,在1.2~4.5 km高度层,左移超级单体的垂直风切变矢量呈反时针旋转;左移超级单体在发展阶段,0~3 km内相对风暴螺旋度为负值;通过比较,ID方法预报的超级单体位置比现行PUP产品中的SCIT算法绝对误差要小。     

0604和0605号台风的数值模拟与暴雨成因对比分析

利用MM5模式对0604号强热带风暴“碧利斯”和0605号台风“格美”进行数值模拟和水汽、动力、热力学分析。分析结果表明,“碧利斯”与“格美”前期都没有与北方冷空气发生作用,后期前者受到西南季风槽的影响得到大量水汽能量补充,在台风路径左侧产生强降水,后者的水汽、动力和能量条件较差,在华南产生的降水相对弱一些,但在北方冷空气的影响下在黄河中下游部分地区造成洪涝灾害。     

2011年梅汛期影响江苏两次大暴雨过程对比分析

利用常规观测资料、NCEP再分析资料及加密自动站资料对2011年梅汛期江苏省6月17-18日和7月11-13日2次典型的大暴雨天气过程进行对比分析.结果表明:2种不同类型大暴雨的影响系统不同、动力热力机制不同:“617”过程为江淮切变线大暴雨,切变线南侧的强劲西南低空急流输送了充足的水汽和能量,低层强冷空气活动触发了强暴雨;“711”过程为热带低压倒槽大暴雨,中低层弱冷空气垂直叠加在倒槽东侧偏南低空急流携带的海上暖湿空气上,构成了产生暴雨并持续的不稳定条件.垂直螺旋度上负下正的配置及非地转垂直环流上升支为两次暴雨提供了良好的动力抬升机制.暴雨发生在能量锋区南侧、湿位涡正压项零等值线靠近负值区一侧.位势不稳定度由强变弱,能量开始释放,预示暴雨即将开始.     

河北北部两次强降雪过程对比分析

选取河北北部承德市2010年1月3—4日和2015年2月20—21日两次强降雪过程,利用常规观测资料和NECP(1°×1°)逐6 h再分析资料,对环流形势和物理量场进行对比分析。结果表明,两次过程影响系统虽有不同,但500 hPa贝加尔湖附近有冷涡、低层有切变线缓慢东移、地面上贝加尔湖以西存在冷高压,海平面气压场呈"西北高东南低"是其共同特征,也是承德出现强降雪的有利天气形势。物理量场在强降雪期间有以下共同特征:低层水汽通量呈辐合,辐合中心与强降雪有很好对应关系;700 hPa以下为强上升运动,且850 hPa附近有上升中心;850 hPa以上涡度为正值;垂直螺旋度整层为正值或呈"上负下正"结构。     

一次典型飑线过程多普勒天气雷达资料分析

利用多普勒天气雷达、卫星等观测资料和WRF模式模拟资料,对2016年6月19日发生在赣鄂皖交界地区一次飑线过程的演变特征和环境热力、动力条件进行分析,结果表明：（1）此次飑线过程由多个对流单体组织合并加强形成,降水云团稳定少动。（2）飑线的发生发展与地面辐合线、冷池密切相关,地面辐合线在飑线初期对对流单体有激发、组织作用,飑后气流引导冷空气下沉,配合水汽蒸发吸热形成地面冷池,而冷池向外辐散的气流与西南环境气流在飑线后部形成地面辐合线,新单体在地面辐合线附近发展,使飑线具有“后向”传播特征。（3）垂直于飑线系统方向的低层风垂直切变有利于飑线强对流组织发展,表现为风暴相对入流对水平涡度的转换作用。（4）风暴相对螺旋度是用来衡量风暴入流强弱以及沿入流方向水平涡度分量的大小,随着飑线的不断发展,正螺旋度的数值逐渐增大,飑线成熟时期达到最大,表明低层环境风状况处于最利于强对流系统和气旋性涡旋发展的时期,而后随着飑线系统的消亡逐渐减小。

     

基于风暴相对螺旋度的降雨预报方法研究

风暴相对螺旋度是一个衡量对流风暴发展强度的物理量,所以对强对流天气的预报具有实际意义。通过提取2008-2010年3年天津地区153个降雨过程的多普勒天气雷达风场数据来计算了风暴相对螺旋度,然后将风暴相对螺旋度与从雷达反射率因子图中提取的风暴信息相融合,得到基于风暴相对螺旋度的降雨预报模型。经过2014年4月到8月天津地区59个降雨过程对本文所提出的降雨预报模型进行验证,结果表明本文提出的降雨预报模型的准确率达到61%,其中提前2小时预测降雨占41%,在2小时间以内预测降雨占59%。上述结果说明,风暴相对螺旋度在结合其他降雨特征后对降雨具有良好的预报效果。     

局地分析和预报系统(LAPS)及其应用

通过2006年7月1～31日逐日08:00探空资料计算1000～100 hPa各层的热成风螺旋度,分析热成风螺旋度在各层等压面以及垂直剖面图上的分布与强对流灾害天气的关系.结果表明:强对流灾害性天气出现前,当地到邻近上游地区有正热成风螺旋度高值区(中心)存在,当高值中心数值很大、正值区垂直方向层次较厚时,出现的对流性灾害天气强度较大,出现站点数较多.热成风螺旋度正值中心出现在强对流灾害天气产生以前,且有6 h以上的提前量,因此可以用热成风螺旋度诊断强对流灾害天气,作为预报指标,建立预报概念模型,为强对流灾害天气预报提供依据.