辽宁地区一次暴雨过程成因的位涡诊断分析

2003年8月5—6日，受东移北上的华北气旋的影响，辽宁省大部分地区出现暴雨天气，其中彰武、本溪等地出现局地大暴雨。应用MM5非静力中尺度模式对这次暴雨过程进行了数值模拟，在模拟结果的基础上，利用位涡分析方法对这次过程进行了诊断分析。结果表明，在对流层低层有正位涡扰动存在，对强对流天气具有触发作用；对流层中低层的相对高位涡中心和对流层高层的较强低位涡中心相配合，有利于形成低层辐合与高层辐散，使得气旋得以维持和发展，从而为对流性降水提供了必要条件；在对流层中低层，出现高位涡中心地区可能形成暴雨中心。     

干侵入对"0310"暴雨形成过程的影响

通过位涡、相对湿度与相当位温关系的讨论并结合2003年10月10-12日河北深秋时节在冀中南部发生的特大暴雨,分析了倾斜涡度发展理论.发现此次暴雨过程中存在干侵入现象,且干侵入的发生、发展对暴雨过程具有重要影响;干侵入沿相当位温高值脊向对流层低层伸展,引起对流层低层气旋性涡度的发展,使降水强度加剧.干侵入是暴雨形成的一种重要机制.     

青藏高原东部牧区春季雪灾天气的形成及其预报

对青藏高原东部牧区1967～1996年30年中春季发生的成灾性降雪天气过程进行了较为详细的分析，发现有45％的成灾性降雪过程与该地区的低涡天气系统有关。在归纳总结高原春季降雪天气形成的3种环流模型的基础上，重点分析了通常情况下高原切变线对高原低涡发生发展所起的主要作用：(1)高原切变线西南段区域内为上升运动区且气流的气旋性涡旋处于发展阶段，切变线东北段区域内为下沉运动区且气流的反气旋性涡旋处于发展阶段，是低涡形成的前期条件；(2)高原切变线附近的流场有利于将周围水汽聚拢，使低涡系统得到持续不断的水汽供给，其中负的水汽通量散度扰动中心位于切变线中段南侧，形成水汽汇，正的水汽通量散度扰动最大值部分位于切变线西南段南侧，是低涡水汽的主要来源。文中还给出了高原部分测站降雪量、最低气温的预报方程，可供有关预报人员参考。     

3个深入内陆热带气旋产生大暴雨的成因——对比分析

利用常规气象观测资料、NCEP等资料,对2006年3个深入内陆的热带气旋产生大暴雨的水汽、动力和热力条件进行了对比分析。结果表明:(1)碧利斯虽强度属3个热带气旋中最弱的一个(只达强热带风暴等级),但由于它与南侧强西南季风结合,使其产生暴雨的水汽、动力和热力条件异常强盛,因而导致其暴雨强度最强、范围最大、灾害最严重;(2)螺旋度垂直分量20×10-7hPa.s-2等值线包围区的水平范围和螺旋度正值区垂直伸展高度及各层中心值强度与暴雨强弱有较好的关系,且暴雨区主要落在700 hPa 20×10-7hPa.s-2等值线包围区内;(3)暴雨发生时,3个热带气旋的湿位涡MPV1场均呈现下负上正分布,说明低层为不稳定层,同时均出现高层MPV1正值区向低层下伸的现象,反映不稳定能量开始释放;(4)由于3个热带气旋均未与冷空气结合,故MPV2值均较小,因此湿位涡的湿正压项(MPV1)对产生暴雨的作用大于湿斜压项(MPV2)。     

两种尺度低涡背景下β中尺度强对流带的演变及成因分析

利用WRF中尺度数值模式,NCEP/NCAR再分析资料、多普勒雷达观测资料等,对2015年8月3日发生在山东地区的一次MCS过程进行数值模拟、潜热敏感性试验和对比分析,研究了在两种尺度低涡背景下MCS中β尺度强对流带的发生发展及其成因。结果表明:(1)在天气尺度的东北冷涡槽前,高层有强的高空急流存在,低层有不稳定能量释放为中尺度低涡以及对流发生提供有利背景场,低层低涡发展演变引起MCS的形成,其中伴随着β中尺度强对流带转向、合并以及弓状弯曲和暴雨的加强;(2)低层低涡切变导致多条β中尺度对流带以及小槽出现,当小槽中流场由西风-西南风变为西北风-西南风切变时,β中尺度强对流带发展并伴随小槽转竖,强对流带上南北风的加强是对流带转竖的关键;(3)由涡度方程分析,低层倾侧项对正的垂直涡度贡献最大,倾侧项中,水平涡度在垂直速度的作用下,在强对流区的前部有向正涡度的转换,在对流带合并前这种正涡度可延伸至另一个小槽中,使两个小槽的正涡度区加强合并,小槽和强对流带合并,小槽加深,槽前后南北风分别加大。在强对流带的后部为负涡度区,散度项对负涡度的贡献较大,在对流带合并期间后部散度项引起的负涡度区加大,反气旋扰动加强,导致强对流带出现弓状弯曲;(4)对流强盛前关闭潜热,导致三维风场改变,小槽减弱,扰动场分布散乱,强对流带迅速减弱消失。显见,本次过程中,潜热可引起β中尺度强对流带上小槽迅速加强有利于强对流带转竖。     

淮河流域一次致洪大暴雨的中尺度特征分析

利用淮河流域内稠密的区域自动站资料、多普勒天气雷达组网资料、风云二号卫星双星观测资料及LAPS中尺度分析资料,对2007年7月8日淮河流域大暴雨过程的中尺度特征进行了综合分析,得出了一些有意义的结果.(1)这次降雨过程集中在淮河干流,呈现出强降水区稳定少动,高雨强出现频度大的特点,时空分布有利于形成大洪水,是一次典型的致洪大暴雨过程.(2)暴雨区与中低层的中尺度辐合扰动的形成、发展与移动密切相关,同时伴随着中尺度云团、雨团的强烈发展.中尺度雨带具有准静止性,且强度很强,这是此次暴雨过程的一个突出特点.(3)强降雨主要是在α尺度云带上不断生消发展的β中尺度云团,甚至更小的y中尺度云团的生消合并造成的.它们大多生消于32～34°N、114～118°E范围内,β中尺度对流云团的生消、演变和移动与中β尺度雨团的强度和位置有较好的对应关系,强降水发生在中尺度对流云团合并发展和增强阶段.(4)暴雨区具有低层辐合高层辐散、高湿、正涡度和强烈上升运动的特征,它们加强中低层的动力抬升,促使斜压不稳定能量释放,引起垂直涡度的发展,产生很强的降水.强降雨发生时,对流层中层的比湿快速加大,而云中液态水则表现为骤然减小.     

淮河流域一次梅雨锋暴雨的中尺度动力特征分析

针对2007年7月8日发生在苏皖淮河流域的暴雨,采用WRF中尺度数值模式模拟结果、FNL每日4次1°*1°再分析资料、6h地面实况观测降水资料和FY-2相当黑体亮温TBB资料对该次降水的发生、发展过程进行了分析研究。结果表明:(1)该次降水在有利的大气环流形势下,强降水发生在呈准东西向分布的梅雨锋上。位于蒙古国与我国华北—东北交界处上空的切断低压给淮河流域输入了冷空气。冷空气与西南低空急流带来的暖湿气流交汇,增强了大气斜压性;(2)正的非热成风涡度的发展促进了高层相对于低层的辐散减压,有利于垂直上升运动的发展;(3)低空强急流带所形成的动力、热力和水汽条件对暴雨落区位置产生了重要影响。     

热带气旋“莫拉克”在台湾岛登陆前后结构与路径演变机理分析

采用全球预报场分析资料、卫星云图资料及实况观测台风强度、路径资料对2009年热带气旋"莫拉克"在台湾岛登陆前后其结构、路径的演变特征进行了动力学分析,以揭示其演变机理。分析结果表明:(1)热带气旋低层、切向风中心外侧的惯性稳定度低值区,有可能产生径向上加速内流的径向风,其对热带气旋结构的分布产生影响;(2)β效应项产生的高低层通风气流、以及高低层涡旋中心相对位置对热带气旋路径的预报具有重要意义;(3)登陆前后热带气旋尺度在经向上拉伸,在纬向上收缩,这种结构演变对移动速度产生影响;(4)低层辐合中心、正的涡度平流中心量级相当,是影响热带气旋强度与结构演变的重要因素;(5)通过EOF方法分解的500 h Pa位势高度距平场其第1,2模态很好地揭示了热带气旋环境场的演变。     

一次低涡切变型连续性冰雹过程天气分析

对2004年7月13-20日西北地区东部出现的一次低涡切变型区域性冰雹天气过程,从其产生的大气环流背景和前期气候背景进行了讨论,并利用MICAPS提供的方法,对物理量场进行了初步分析,总结了其发生发展的客观规律。结果表明:形成这次连续性降雹的影响系统是500 hPa位于青藏高原东北侧到华北的低涡切变;深厚的不稳定层结和随高度增强的不稳定能量,是此次强对流发生的热力条件;有利的低层辐合与高层辐散的散度场是此次强对流发生的动力因子;随高度增强的上升运动为冰雹的形成提供了水汽条件。     

珠江三角洲大暴雨的多普勒特征及形成机制

利用广州CINRAD-SA新一代多普勒天气雷达资料,结合天气形势分析,研究了华南地区夏季短时大暴雨的发生、发展过程,特别是中小尺度系统引发短时大暴雨不同发展阶段的多普勒特征以及辐合强度与短时大暴雨的关系,并对短时大暴雨的发展机制进行了初步探讨.通过分析发现,短时大暴雨产生于低空强盛西南气流等有利条件下,近地层雨区附近的气旋式扰动有利于激发对流,抽吸作用、局地锋生对对流的维持和加强起到了十分重要的作用.在短时大暴雨发生初期及发展旺盛期,大多数都伴有逆风区、辐合带等多普勒特征,中气旋更是与高强度降水、地面强风等剧烈天气密切相关.     

一次中尺度对流系统的发生发展特征分析

通过分析2008年6月23日形成于冷涡成熟阶段的中尺度对流系统(MCS)的发生发展特征,得到:(1)MCS发生发展过程中,高空强垂直风切变维持,低层垂直风切变迅速增大。(2)湿Q矢量的低层辐合、高层辐散,加强了上升运动和次级环流,前者的增大对MCS的发展起了更大的作用。(3)雷达图上弱回波区、回波悬垂结构、三体散射现象、大的垂直累积液态水及低层速度图上的气旋式辐合的出现是冰雹发生前的有利信号。(4)湿斜压性及风垂直切变增大可能会促发MCS发生。地面风场辐合和水汽辐合加强了MCS的发展。对流层中高层干冷空气的侵入,使不稳定能量释放,导致了强对流天气的发生。     

一次局地灾害性强降水过程的数值模拟分析

利用高分辨率MM5V3模式对发生在北京密云县一次引发泥石流的局地灾害性暴雨过程进行了模拟研究.结果表明,精确的初始场信息对于高质量的预报是重要的.应用湿位涡理论分析表明,系统发展的因子包括:①中β尺度涡旋附近高低层间存在较强的风垂直切变;②层结接近中性;③低层能量锋特征较明显.这些因子的共同效应导致了中β尺度涡旋的发展.     

2019年辽宁开原龙卷风观测事实分析

利用加密自动站、FY-4A卫星及多普勒雷达等观测资料,对2019年7月3日辽宁开原突发龙卷天气进行分析。结果表明:在冷涡减弱阶段,中纬度冷空气活动频繁,冷涡底部500 hPa与850 hPa的短波槽垂直分布,利于辽宁北部对流不稳定加强。FY-4A可见光云图显示,开原龙卷生消迅速,有明显的上冲云顶。雷达反射率因子特征是,对流单体合并形成超级单体,出现连续体扫的中气旋、并伴有钩状回波,三维显示出现空洞结构;强回波区向移动方向一侧倾斜、垂直剖面存在穹隆结构和有界弱回波区时,钩状回波处最容易产生龙卷;空洞的位置与中气旋和钩状回波中心区相吻合,表明超级单体在此处产生强烈涡旋,有利于漏斗云脱离母体向地面发展。速度产品上出现对称的正负速度区,旋转速度持续增大,且正负速度区不断向下发展,低仰角探测到紧邻的速度对时,中气旋相应也出现向下延伸和迅速收缩,预示龙卷的发生。东北冷涡以及蒙古气旋前侧低压带、低层干冷空气侵入导致锋生等动力条件,是辽宁北部对流的天气尺度和中α尺度的触发机制。     

毛乌素沙漠东部边缘中β尺度暴雨和冰雹综合分析

利用多普勒雷达资料、Micaps系统提供的常规观测资料和物理量场,对2006年9月20日发生在毛乌素沙漠东部边缘的一次强对流天气过程进行了分析。结果表明:冰雹和暴雨是由两块呈块状的中β尺度强对流单体造成的;地面能量比中α尺度"Ω"系统的生成,为能量的积聚和集中释放提供了有利条件;地面能量比中β尺度能量比低值舌的生成,为强对流天气的发生提供了抬升触发机制;冰雹和暴雨发生前,涡度场和散度场的耦合、影响雹暴区次级环流的形成,为雹暴的发生维持提供了动力机制;850 hPa等压面上湿正压场和湿斜压场的配合、以及湿位涡的三维空间结构,对雹暴的发生及落区有指示意义;在多普勒雷达径向速度场上,雹暴运动的前方对流层低层有中气旋生成,雹暴运动的后方对流层低层有中反气旋生成,而对流层中高层有辐散生成,且超级单体特征明显。     

短时大暴雨的多普勒雷达探测及暴雨预警信号发布

本文通过对环流背景和广州CINRAD-SA多普勒天气雷达资料的详细分析,探讨了发生在广州市的一次短时大暴雨的成因.结果表明：广州市夏季短时大暴雨在低空急流、低层辐合以及高空辐散和抽吸作用的有利环流背景下,多个单体接连穿越同一地区所造成,单体排列方向与单体移动方向一致.弱中气旋特征、逆风区和能量锋对对流的维持和加强起到了十分重要的作用.另外本文还对暴雨预警信号的发布技巧进行了探讨.     

一次局地暴雨过程的湿位涡诊断分析

利用绝热无摩擦大气湿位涡守恒理论和常规的地面观测资料、NCEP再分析资料(水平分辨率1°×1°),对河北省东北部2008年6月25日的局地暴雨过程的湿位涡场进行了诊断和分析.结果表明,MPV1 "正负值区垂直叠加"的配置提供了暴雨发生、发展的有利形势;湿位涡在这次暴雨过程前期850hPa上MPV1＜0及MPV2＞0的演变,综合反映了暴雨区对流不稳定和斜压不稳定的增强;暴雨区位于对流层低层MPV1零线附近、MPV2过渡带的等值线密集区内;湿位涡的大值区与强降水区有很好的对应关系     

华北暴雨云和降水的中/微尺度结构特征(Ⅰ)——一次暴雨的天气背景研究

为研究华北暴雨形成时的中尺度与微尺度的结构特征,选取发生于2005年7月22-24日的一次华北暴雨过程为研究对象,利用1°×1°的NCEP再分析资料和0.05°×0.05°的FY2C红外TBB资料,对此次暴雨过程发生时的天气形势、水汽输送、大气稳定度、云场特征进行了分析.结果表明:此次暴雨过程是在登陆台风和西风槽的共同影响下产生的,高空槽后的西风急流入侵到华北北部,低层副高西侧的东南急流位于华北东部,使得华北地区上空形成了有利于触发对流的低层辐合和高层辐散的天气形势.低层印度季风与我国南海夏季风对水汽的北上有重要作用,还有一部分水汽系来自副高西侧的东南风急流输送;高层水汽主要是由偏东气流经副高西侧向西,然后转向北输送到华北;华北地区的低层存在较强的水汽辐合,高层存在相对较弱的水汽辐散区,这为暴雨发生提供了必要的水汽条件.     

渭河上游两次致洪暴雨过程的对比分析

对渭河支流上游两次致洪暴雨过程进行了对比分析,结果表明:在泾河上游,两次大暴雨的落区相差在100km以内;两次暴雨过程均给当地和渭河下游造成了严重的洪涝灾害;洪水过程的洪峰特点分别属于缓型洪水和陡型洪水;500hPa天气分型虽然一次为西南气流型,一次为西风槽型,但700hPa的直接影响系统基本相同.物理量诊断对比分析表明:在暴雨出现前12h,低层辐合、高层辐散的垂直结构已基本形成,到暴雨出现临近辐合辐散迅速加强,为暴雨形成和维持提供了非常有利的动力条件.     

河北夏季低涡暴雨的统计研究

对河北省22个国家基准站和基本站及北京、天津1991-2000年10年的夏季低涡暴雨个例进行了统计与合成分析，划分了河北夏季低涡暴雨的天气概念模型，对燕山南麓及太行山东麓的低涡暴雨特征进行了研究。对高空形势场、低空风场、暴雨落区及强度等方面的分析表明，造成该地区暴雨的低涡系统主要为西北涡，其次为东蒙冷涡，影响最小的是西南涡。西北涡主要影响太行山南部地区，东蒙冷涡主要影响燕山南麓，以7、8月份较多；西南涡暴雨仅发生在7月份。70％的西北涡暴雨，南方有台风或热带气旋出现。经向型西北涡的水汽源地主要是黄海和东海；纬向型西北涡和经向型东蒙冷涡的水汽源地主要是南海和孟加拉湾。500hPa中纬度经向型的环流形势更有利于低涡暴雨的持续性，降雨强度也更大；暴雨区一般出现在700hPa低涡暖切变附近，最大风速区的左侧。     

解析一次超级单体风暴过程的维持机理

利用太原C波段多普勒天气雷达监测资料，分析了2004年7月3日山西榆次超级单体风暴的演变和结构特征，并探讨了其维持机理。结果表明：该超级单体系发生在蒙古冷涡控制的天气背景下，西北向移动的左移超级单体，其低层钩状回波位于超级单体的左前侧，两条出流边界分别位于钩状回波的西北和东南。中-强的垂直风切变和较高位置的干冷空气入侵，使下沉气流稀释严重、地面外流发展滞后和较弱；中高层入流的干冷空气辐合传播大于低层出流边界辐散传播速度，使驾御超级单体强弱和存亡的中气旋不断从环境场吸收能量，并在其内部维持-支强盛的上升气流，这些因素是该超级单体得以维持的主要原因。