西太平洋副热带高压影响下北京区域性暴雨的个例分析

北京地区大降水(≥25 mm/d)天气有72%出现在7~8月份,其中直接受西太平洋副热带高压(副高)影响的大降水占46%,它们主要产生在西风槽与副高相互作用的天气形势下。通过对该类暴雨的典型个例分析表明,由于受副高的影响,对流层低层副高南面的偏东气流将海上充沛的水汽输送到大陆,并折向北与偏北气流相遇,汇集在北京附近。同时,副高西北边缘与西风槽之间形成较强的能量锋区,该锋区南面的高温高湿气团蕴藏了较深厚的湿有效位能,在湿位涡的斜压项作用下转化为动能,倾斜垂直涡度发展激发了强烈的上升运动。在斜压扰动作用下,对流层中层差动涡度平流和副高西侧的暖平流破坏了北京及邻近区域的准地转平衡,动力强迫和热力强迫共同作用激发了次级环流,该处的上升运动得到加强。暴雨就是产生在强的能量锋附近低层气旋性涡度发展、高层辐散显著的地方。此外,副高西侧低层的暖湿气流北上,较强的差动假相当位温平流促使大气层结向对流不稳定发展,这对于暴雨局地的再增强是不可忽视的因素。由此,形成对该类暴雨天气预报的着眼点。     

特殊地形对鄂东北一次局地强降水过程的作用机制分析

基于FNL1°×1°再分析资料和来自国家气象信息中心的区域自动站与CMORPH小时降水融合产品,通过高分辨率的WRF数值模拟,本文重点分析了2015年7月22-24日期间在西南涡东移过程中,受长江中下游特殊地形影响,在鄂东北江汉平原河谷地区诱发生成的一次短时局地强降水天气过程,围绕特殊地形对局地降水增幅的作用机制展开一系列的深入研究,研究结果表明:此次局地强降水过程是在长江中下游特殊的中尺度地形影响下,配合东移西南涡前部偏南暖湿气流的输送,两者共同作用而诱发产生,此次局地降水过程持续时间短,降水增幅显著。之后,通过研究单一地形对局地降水的影响发现,大别山脉作为单一地形的作用效果为提升局地降水增幅,扩大强降水范围;幕阜山脉作为单一地形的作用效果为削弱降水增幅,缩小强降水范围。进一步深入分析上述单一地形影响降水变化的作用机制得出,大别山脉的地形作用有利于局地强降水区附近对流层低层的层结对流不稳定性增强,以及降水区近地面层冷池的维持和增强,有利于提升局地降水的增幅。而与大别山脉对局地降水作用效果不同,就幕阜山脉单一地形而言,地形对偏南暖湿气流的阻挡作用,削弱了局地强降水期间进入降水区的水汽通量,继而对局地降水的增幅有抑制作用。此外通过研究组合地形对局地降水的影响时发现,大别山脉、幕阜山脉、皖南山地,以及幕阜山脉和皖南山地之间的狭窄河谷地形共同构成的类似"喇叭口"地形,其产生的狭管效应,使进入地形区内的偏南气流辐合加强,而幕阜山脉和大别山脉之间的河谷地区,作为偏南气流从幕阜山脉东侧绕流进入江汉平原的重要通道,有效保证了强降水区域内充足的正涡度平流输送,上述有利的地形组合配置对于局地降水发展增强起到了至关重要的作用。     

不同环境风场条件下两次华南西部低涡暴雨个例对比分析

利用常规观测资料、FY 2C卫星TBB资料、自动站降水量以及NCEP/NCAR再分析资料,对2009年7月3-4日(简称“09.7”)和2008年6月1 6 1 7日(简称“08.6”)两次发生在华南西部的低涡暴雨过程进行对比分析,结果表明:(1)低涡是两次暴雨过程的直接影响系统,“09.7”过程伴随西南低空急流,“08.6”过程无低空急流配合,中尺度辐合可能在两次强降水过程中有着直接的触发作用.(2)“09.7”过程的低层辐合强度及上升运动强度明显强于“08.6”过程.“09.7”过程较“08.6”过程,暖平流强度明显偏强,等温度平流线也较密集.(3)相比“08.6”过程,“09.7”过程水汽净流量更大,这是西南低空急流将充足水汽往暴雨区输送的结果.(4)“09.7”和“08.6”两次暴雨过程均与高空西风急流南侧的垂直环流圈密切相关,“09.7”过程由于低空有急流存在,上升运动维持时间长,降水强度大,历时长,“08.6”过程广西境内低空无急流,上升运动维持时间短,降水强度偏弱,历时短.     

定量诊断2008年初南方罕见冰冻雨雪天气

根据NCEP/NCAR逐日再分析资料和每三小时一次的TRMM 3B42降水资料,利用改进后的局地经向环流线性诊断模式(不用地转风近似而用旋转风估算水平环流经向分量),定量分析了2008年初我国南方地区局地经向环流的垂直分量(-ωMC)的演变情况.结果表明:当我国南方地区发生强降水时,局地经向环流的强上升支气流((-ωM...     

山东近海温带气旋强南向大风的特征分析

利用站点观测、历史天气图和NCEP/NCAR的再分析资料,对近40年(1971-2010年)山东近海强南向大风的气候特征和温带气旋造成强南向大风的因素进行了分析。通过统计山东沿海6个代表站点40年的7级以上南向大风,表明:近40年山东近海强南向大风年日数基本呈逐渐减少的趋势,1991年以后年大风日数明显减少,强南向大风主要出现在春季和夏初;统计2000-2010年山东近海强南向大风的个例,发现,温带气旋造成山东近海强南向大风可分为北方气旋(蒙古气旋、黄河气旋)和南方气旋(江淮气旋、黄淮气旋)。分析两类气旋造成强南向大风的因素表明:气压梯度、850 hPa及以下急流和850 hPa暖平流是造成强南向大风的重要因子,3小时变压、500 hPa高空急流和暖平流是次要因子,但气旋在地面气压场配置、3小时变压分布、低空暖平流强弱等方面存在差异。     

典型非球形冰晶粒子的凝华增长数值模拟试验

在凝华增长过程中,冰晶的形状随着温度和湿度的改变而改变,准确模拟冰晶粒子的演变对于提高云模式的模拟能力起着非常重要的作用。在现有的云模式中,冰晶形状通常假设为球形,而在实际大气中,冰晶形状十分复杂。本研究中,我们根据冰晶凝华增长理论模型建立了一个单个冰晶粒子增长模型,模拟了温度分别为-1℃~-30℃时,单个典型非球形冰晶粒子的凝华增长过程。与风洞观测数据相对比,该模型能够抓住单个冰晶粒子的轴长,质量以及纵横比随温度和湿度的变化过程。我们进一步将该理论增长模型应用到群粒子的凝华增长过程的模拟。我们釆用欧拉二维正定平流输送法(MPDATA)模拟了典型非球形冰晶群粒子的凝华增长,并对比分析了在不同纵横比分辨率下的模拟效果以及温度变化对冰晶形状的影响,结果表明运用该数值方法可以合理地模拟出群粒子在凝华增长过程中纵横比的演变。与目前采用的拉格朗日-欧拉混合平流算法比较,该算法能够耦合到欧拉动力框架下的分档云模式中去,这对我们研究冰晶粒子形状对云微物理过程和动力过程的影响,以及它们对冰粒子凝华增长的反馈作用具有非常重要的科学意义。     

水面薄层热结构变化诱发机制的模拟研究──空气冷/暖平流效应

利用ＨＤＧ－高灵敏度红外测温仪和常规测试仪器在低温实验室的水槽中,对气温可控条件下模拟形成空气冷／暖平流流经水面过程中的静态水面薄层热结构进行了分层同步测量。数据分析表明,在空气暖平流过程中的静态水面薄层热气温骤增２１．５℃,水面皮温商步增加达１．５７℃,温度响应系数为＋０．０７３,这种温度应系数在升温吕过程中,其平均值为０．０４６;而在冷平流（降温）过程中,则为－０．０２２,个别情况下,皮温降低     

一次梅雨锋降水雨带演变动力学特征分析

采用非静力中尺度数值模式WRFv3.1数值模拟结果、FNL再分析资料以及实况降水资料对一次梅雨锋暴雨其雨带演变特征进行天气动力学分析。借鉴经验正交函数EOF分解技术,揭示对此次降水过程雨带分布具有重要影响的低层风场演变过程,在此基础上结合垂直涡度倾向变化方程,对雨带上中尺度涡旋演变机制进行初步分析。结果表明:①雨带的演变与低空急流的形成、发展有关,雨带在此次降水阶段后期沿着新生成的低空急流不断向东移动、发展。②对流层中低层涡度平流项、垂直输送项演变过程对于雨团移动具有指示作用。③低空风垂直切变加强以后,涡度方程中扭转项对局地涡度发展具有重要作用。     

温度平流在沙尘暴和大风天气预报中的差异分析

针对内蒙古沙尘暴天气中大气层结稳定度问题,选取了内蒙古强沙尘暴、大风(以大风为主部分地区伴有扬沙天气)两种天气过程,对冷空气活动的温度平流空间分布特征进行对比分析。分析结果表明:沙尘暴、大风天气都有较强的冷平流活动,但强冷平流的垂直分布明显不同,其对大气层结稳定度、温度垂直廓线、垂直运动分布有明显影响。沙尘暴天气强冷平流中心位于较高的700~600 hPa层次,其与近地层弱冷平流叠加,形成高低层温度平流差异,使得垂直气温直减率加大并保持这一趋势,形成有利于沙尘暴发生的深厚不稳定层结条件,在低层扰动的触发下形成干对流风暴,能量交换不稳定能量释放,使该层大气趋于中性层结即混合层,混合层是能量交换的一个平衡态;大风天气强冷平流中心位于较低的850 hPa以下层次,不利于形成不稳定层结条件。沙尘暴扬起的高度就是混合层厚度,比强冷平流中心位置高出150 hPa左右,强度达到—45×10~(-3)℃·s~(-1)以上的强冷平流中心在700~600 hPa层次时,混合层厚度可达到500 hPa以上层次,这一强度的沙尘暴天气可以影响到我国江南沿海地区。