一次梅雨锋强降水过程中云和降雨的结构特征

本文利用地面雨量计、天气雷达、FY-2C、CloudSat云廓线雷达等观测资料,对2007年7月7-8日发生在淮河流域的一次典型梅雨锋强降水过程中云和降雨的结构特征进行了综合分析。结果表明:此过程主要受准东西向低空切变线的影响,雨带略呈西北-东南向的带状分布形式,梅雨锋锋前强的上升运动有利于触发低层对流不稳定能量的释放,加强锋区的垂直环流。切变线上不断新生的对流单体,最终发展成为东西向贯通的梅雨锋云系,成熟期的梅雨锋云系由南向北依次平行分布着强对流性降水带、过渡带、层状降水区和宽广的非降水性云砧。梅雨锋云系发展的各个阶段,云体的垂直结构及水凝物的回波特征都有很大区别。     

一次梅雨锋强降水过程中云和降雨的结构特征

本文利用地面雨量计、天气雷达、FY-2C、CloudSat云廓线雷达等观测资料,对2007年7月7-8日发生在淮河流域的一次典型梅雨锋强降水过程中云和降雨的结构特征进行了综合分析。结果表明：此过程主要受准东西向低空切变线的影响,雨带略呈西北-东南向的带状分布形式,梅雨锋锋前强的上升运动有利于触发低层对流不稳定能量的释放,加强锋区的垂直环流。切变线上不断新生的对流单体,最终发展成为东西向贯通的梅雨锋云系,成熟期的梅雨锋云系由南向北依次平行分布着强对流性降水带、过渡带、层状降水区和宽广的非降水性云砧。梅雨锋云系发展的各个阶段,云体的垂直结构及水凝物的回波特征都有很大区别。     

台风内中尺度混合波的动力学特征

用模拟台风的高分辨率模式输出资料反演的雷达回波和扰动物理量进行诊断,揭示了台风内中尺度螺旋雨带及嵌在其中的深对流带的结构和传播特征;根据台风不同区域物理量特征尺度的差异,分析了眼壁区低层的超梯度流非平衡现象;在此基础上,用柱坐标下中尺度斜压模型的波动频散关系证明扰动具有混合涡旋Rossby-重力惯性波的性质,并指出切向基流的涡度梯度是混和型扰动的发展因子.     

"6·22"鄂东突发性大暴雨的观测分析和数值模拟

利用多种观测资料和中尺度数值模式输出资料,分析了一次中尺度对流系统造成的鄂东地区突发性大暴雨天气过程．结果表明：(1)鄂东中尺度暴雨团由-准东西向的中β尺度强降水窄带缓慢东移南压过程中形成,强降水窄带位于850hPa正涡度带上和冷式切变线西南暖湿气流一侧．(2)对流层中低层切变线提供天气尺度辐合,暖湿气流在辐合区气旋式旋转抬升至250hPa高度附近后辐散,并向南走在副高脊区下沉,构成一中α尺度垂直环流;对流层中上层干冷空气南侵下沉,与北进的暖湿空气对峙导致θse锋区的锋生,同时干冷的下沉气流与天气尺度辐合区的上升气流在锋区环绕逐渐形成另一中α尺度垂直次级环流,使θse锋区锋生加强,促使对流爆发形成暴雨．     

2003年淮河流域持续暴雨的云系特征及环境条件

用常规观测资料、NCEP分析资料与GOES-9卫星云图资料对2003年6月21日—7月22日淮河流域持续暴雨的降水概况、云系特征及大尺度环境条件与水汽来源进行了分析。从降水特征来看,持续暴雨可以划分为3个阶段,降水主要集中在第一阶段（6月21日—7月2日）。从云系特征来看,淮河流域为稳定维持的大尺度梅雨锋云系,在梅雨锋云系上有多个中尺度对流系统活动,红外亮温频率统计表明亮温低于-52℃的强对流是导致淮河流域强降水的重要天气系统。对6月21日—7月22日时段的卫星云图进行普查发现影响淮河流域的中尺度对流系统（MCS）共有34个,其中10个α中尺度对流系统（M-αCS）和24个β中尺度对流系统（M-βCS）;大多数MCS在淮河流域及其邻近地区产生与消亡,并未发现直接来自青藏高原地区的MCS。从水汽来源来看,淮河流域对流层低层有3股水汽输送带,第1股气流为越赤道气流,水汽的输送作用最强;第2股气流来自南海地区,水汽的输送作用最弱;第3股气流来自菲律宾以东的热带太平洋地区。     

2003年淮河流域持续暴雨的云系特征及环境条件

用常规观测资料、NCEP分析资料与GOES-9卫星云图资料对2003年6月21日-7月22日淮河流域持续暴雨的降水概况、云系特征及大尺度环境条件与水汽来源进行了分析。从降水特征来看,持续暴雨可以划分为3个阶段,降水主要集中在第一阶段(6月21日-7月2日)。从云系特征来看,淮河流域为稳定维持的大尺度梅雨锋云系,在梅雨锋云系上有多个中尺度对流系统活动,红外亮温频率统计表明亮温低于-52℃的强对流是导致淮河流域强降水的重要天气系统。对6月21日-7月22日时段的卫星云图进行普查发现影响淮河流域的中尺度对流系统(MCS)共有34个,其中10个α中尺度对流系统(MαCS)和24个β中尺度对流系统(MβCS);大多数MCS在淮河流域及其邻近地区产生与消亡,并未发现直接来自青藏高原地区的MCS。从水汽来源来看,淮河流域对流层低层有3股水汽输送带,第1股气流为越赤道气流,水汽的输送作用最强;第2股气流来自南海地区,水汽的输送作用最弱;第3股气流来自菲律宾以东的热带太平洋地区。     

基于AMDAR资料的锋区飞机颠簸高发区特征研究

飞行安全一直是人们所关注的问题,飞机颠簸是飞行中常会发生的安全问题,而冷锋天气系统下运行常常会伴随着严重的颠簸,故研究区中飞机颠簸的特征和预报方法对航空安全具有重要的意义.首先采用合成分析的方法对冬季澳洲冷锋时空分布特征进行研究再对15次冷锋事件进行分析并确定出锋区的位置,绘制锋区空间结构图.将重度颠簸数据与锋区空间位置对应后得到重度颠簸点的高发区位置.进一步探寻锋区颠簸机制,绘制锋区位温度梯度图,发现重度颠簸最密集区位于位温垂直梯度大值区内,此区域内存在较强的重力波.同时,在西风急流带南侧颠簸密集区内水平流场存在较大的气旋性切变,且垂直速度的水平梯度大值区位于0值区附近,此区域内存在次级环流,冷气团与暖气团的抬升与下沉运动最强烈.流场中随着切变速度增加Richardson数减少,Reynolds增加,持续的扰动导致该区域内较强的重力波不稳定碎变,失去稳定性的重力波从而转化为能量较高的湍流导致飞机产生严重颠簸.考虑锋区内湍流形成的重力波机制,将锋生过程中的垂直运动作用加入由Ellrod基于锋生公式推导出的EI指数中,得到EI*指数并绘制颠簸预报图,经对比验证EI*指数有较好的预报效果.     

梅雨锋暴雨个例的中尺度数值模拟研究(Ι)——中α尺度双雨带

利用ＰＳＵ／ＮＣＡＲ的中尺度数值模式ＭＭ５,取１９８１年６月２７日梅雨锋暴雨过程作为个例进行了数值模拟,模拟的降水结果同华东中尺度天气试验实测取得的该暴雨过程的稠密降水资料分析结果相比较,发现直到中β尺度程度上,两者的分布结构和演变过程等基本特征都是近于一致的．不论在观测分析中还是在模拟结果中,几乎与梅雨锋相平行,均出现了中α尺度（南、北）双雨带,它们均由数个中β尺度雨团组织和近乎东移所成,双雨带之间均具有些此强彼弱的演变特征．所有这些构成了梅雨锋雨区或暴雨主要的中尺度时空特征．     

地面加密自动站资料在一次局地大暴雨分析中的应用

利用地面加密自动站资料和常规探测资料对2012年8月21日南昌地区的一次局地短历时大暴雨过程进行分析,结果显示,此次大暴雨过程是由多个稳定维持、发展强烈强或特强中尺度雨团造成的。地面逐小时θse。可以很好的反映出不稳定能量的积聚过程和对流不稳定层结的建立过程,地面高能中心对短时大暴雨有很好的指示作用;中尺度辐合线的存在和地面锋区的维持是造成局地大暴雨的中尺度系统和触发条件。因此在实际预报过程中,可以利用地面加密自动站资料分析动力、热力和水汽条件,得出地面中尺度系统的位置、强度、持续时间,提高此类灾害性天气过程的预报准确率。     

Andes上空中间层和低热层中大气惯性重力波的激光雷达观测

利用Andes观测站(30. 3°S,70. 7°W)激光雷达2016年6月8～9日共11. 6 h的风场、温度以及钠原子数密度的观测数据,研究了一个在中间层顶区域惯性重力波活动事件。谱分析表明,这个惯性重力波的周期约6. 6 h,垂直波长约7. 5 km,水平波长约826 km。根据矢端曲线法分析发现,此惯性重力波的传播方向大约为西偏北38. 6°。计算出它的垂直群速度约0. 2 m·s~(-1),水平群速度约22. 9 m·s~(-1)。射线追踪结果表明,上传惯性重力波可能来自于平流层的急流区域。虽然该惯性重力波不能达到不稳定性的阈值,但是理查德森数和浮力频率显示,由于不同扰动分量的叠加,导致了在一些高度和时间上,动力学的发生和对流不稳定性的存在。因此,叠加效应引起的不稳定性可能会对中间层-低热层中波的饱和度和幅度约束有显著影响。同时利用重力波偏振关系和惯性重力波纬向风扰动,计算出了经向风、温度和大气密度扰动,同时观测的经向风和温度扰动与计算的结果一致,表明观测到的准单色惯性重力波能很好满足重力波偏振关系。另外,计算得到的大气密度扰动与观测的钠原子数密度扰动相位一致,证实了中间层-低热层区域的钠原子可以作为重力波的示踪物。     

一次江淮流域特大暴雨过程的观测分析

利用常规观测和NCEP/NCAR再分析资料,对2015年6月26-28日发生在江淮流域的一次梅雨锋暴雨过程进行诊断分析,得到以下结论:①此次暴雨发生在500hPa西风带系统中,冷暖空气交汇形成的梅雨锋及其切变线稳定维持在江淮流域上空,切变线南侧为强盛的西南低空急流;②暴雨过程主要有2条水汽来源,分别来自孟加拉湾和我国南海。水汽通量输送主要集中在800hPa以下,925hPa水汽通量辐合中心与强降水中心对应;③在降水区形成冷中心与其南侧高温高湿的不稳定气流对峙,形成温度密集带,有利于梅雨锋上中尺度对流系统的发生、发展和维持。     

地球旋转水平分量对一般大气系统中波动的影响

从基本方程组出发,研究地球旋转水平分量(即科氏参数水平分量)对大气系统中波动的影响.为了对方程进行简化,假设在y方向没有扰动,从而突出研究除Rossby波外的一般大气波动,包括声波、惯性波、重力内波,惯性-重力内波.结果分析表明,科里奥利参数水平分量f_H=2Ωcosφ会对波动传播的频率特征造成影响.     

一次特大暴雨中尺度系统结构特征和机理分析

为了研究“04.6”湖南特大暴雨过程的发生发展机理,在天气分析的基础上,利用非静力中尺度模式MM 5-V 3.6对本次过程进行了数值模拟。结果表明:高分辨中尺度模式MM 5可以较好地模拟中尺度低涡切变线的发生和发展。模拟结果显示,中尺度低涡发展过程中,不断有扰动在低涡前部发展,并激发出强烈的中尺度对流系统M CS(m esoscale convective system)。暴雨区上空具有同向双圈垂直环流结构特征,使中尺度对流系统更加组织化。根据湿位涡守恒和倾斜位涡发展理论分析了暴雨和M CS形成和发展的原因。对流不稳定和条件对称不稳定的建立以及对流有效位能的集中释放是此次特大暴雨产生和持续发展的重要条件。     

98.7特大暴雨的动力学及能量诊断分析

利用非静力中尺度模式MM5的客观分析资料对引起这次特大暴雨的可能机制进行了讨论。指出，在“98．7”暴雨发生发展期间，梅雨锋系的冷（暖）锋后（前）部分别有与冷（暖）锋平行的θse密集（稀疏）带，这表明θse能很好地反映气团与梅雨锋扰动在地面附近的热力结构特征。对该过程的三维空间动力学锋生函数进行的诊断结果发现，925hPa的锋生带与武汉及其周边地区的暴雨带相当接近，揭示了暴雨带与锋生强迫有一定的动力学关系。而850hPa的锋生分布为实际未来48h的暴积降水量分布提供了可能预报依据。从能量的观点来看，在暖锋区为高温、高湿和高能区，并且，不稳定的大气层结是产生此次强暴雨过程的主要物理条件之一。     

“2016.5.8”抚州市对流性暴雨成因分析

利用常规观测资料、卫星云图资料、NCEP 1°×1°再分析等资料,分析2016年5月8日抚州市对流性暴雨过程。结果表明:此次对流性暴雨过程是在北方冷空气南下过程中产生的,地面冷锋、地面中尺度辐合线、中低层西南风急流、700 hPa干线是主要影响系统;200 hPa急流辐散区与低层强辐合区叠加、高层冷平流与低层暖平流相互叠加,加强了大气对流不稳定,有利于中尺度对流系统生成与发展;暴雨区与垂直速度所表现的强烈上升区对应,并伴有高能高湿条件,暴雨及大暴雨区位于850 hPa假相当位温θse锋区的南侧高值中心附近;这次对流性暴雨是由中尺度对流复合体MCC和多个中尺度对流系统MCS造成的。     

"07.07"暴雨的数值模拟及回波分析

运用非静力中尺度模式MM5V3.7,对2007年7月7-8日的南京地区暴雨过程进行数值模拟并结合雷达资料进行分析。分析结果表明,高低空急流的配合有利于大暴雨的产生;高层的强辐散和低层的强辐合中心与降水有好的对应关系;在雷达回波图上梅雨锋降水回波区出现多条中尺度对流回波带。     

青藏高原上空对流云特征的初步分析

利用常规地面观测资料、高空资料以及卫星云图资料,通过2010年7月与2011年7月的云图对青藏高原及周边地区对流云和中尺度对流系统的活动进行初步研究,分析了青藏高原上空对流云的特征.结果表明:①青藏高原上的对流过程是在特定的环流背景下受西风带500 hPa低槽、700 hPa切变线、850 hPa低涡以及地面图上中尺度低涡和地面静止锋的共同影响造成的;②对流云产生不仅与水汽条件有关,还与不稳定层结条件和抬升力条件即触发机制有关;③对流云的发生发展具有明显的日变化.     

滇西南一次超级单体持续降雹过程分析

利用多普勒天气雷达3830/CC和分辨率为1°×1°的NCEP再分析资料,对一次南支槽影响滇西南超级单体雹暴过程进行分析.结果表明：2 h以上深厚持久中气旋、低层辐合高层辐散和和风速随高度增加等中尺度径向风场结构利于低层暖湿空气辐合进入云体和倾斜旋转上升,形成低层弱回波区(Weak Echo Region,WER)、钩状回波和中高层回波悬垂,北侧冷平流入侵形成“V”型槽口,保障超级单体雹暴持续4 h以上,冰雹粒子强烈散射作用形成旁瓣回波.径向风辐合增强并扩展至8 km高度,回波强度、顶高、50 dBz回波高度、-20℃层回波强度、垂直累积液态水含量(Vertically Integrated Liquid, VIL)等参量波动增大,尤其中气旋非常利于超级单体发展和冰雹粒子生长,在中气旋到达强盛阶段(旋转速度≥10 m·s^-1)26 min内5个特征参量先后出现最大值.南支槽前中层西南气流的汇合提供水汽条件,中低层强垂直风切变提供抬升动力条件,近地层中尺度辐合线创造对流触发条件,低层温湿度锋区提供对流不稳定,而上冷下暖及低层湿度适中、中层高湿、高层干的垂直结构加剧对...     

贵阳机场一次云贵静止锋雾的诊断分析

利用常规气象资料、贵阳机场例行天气报告、特殊天气报告和自动观测系统等资料,对贵阳机场2016年11月17日的一次云贵静止锋雾进行诊断分析.结果表明:低层切变线、云贵静止锋是造成此次锋面雾生成的主要系统;锋面雾发生时,地面及锋区附近风速较小,逆温层接地,近地面和低层水汽条件较好,垂直湿层较厚,大气处于饱和状态;近地面湿度降低,地面及锋区附近风速加大,以及逆温层抬升可预报锋面雾的消散;此次锋面雾发生在云贵静止锋减弱阶段,且出现在锋面暖区一侧,雾发生时锋区斜压性增强,雾发生后锋区斜压性减弱.     

大别山区地形对春季冷锋附近中尺度对流系统影响的数值模拟研究

安徽省地处亚热带气候和温带气候的过渡带,从副热带高压边缘和孟加拉湾汇合而来的西南暖湿空气与北方南下的干冷空气经常在江准流域相遇,带来丰沛降水.其中,当大别山受暖湿西南气流影响时,其北部易触发对流,出现中小尺度对流系统;当有冷锋等系统影响时,山区北部易出现对流旺盛的中尺度对流系统(MCS).选取2005年3月10日的冷锋过程用天气研究预报模式(WRF)分析研究了大别山地形对冷锋附近MCS发生发展的影响.研究表明:由于大别山地形的作用,山区北部的温度和湿度明显高于平原地区,这一方面产生平原和山区之间的水平气压梯度,形成局地中尺度力管环流,具有触发对流的作用;另一方面,又使山区北部的大气层有大的对流有效位能(CAPE),一旦对流发生,容易剧烈发展.此外,当冷锋移近时,由于大别山的影响,锋后东北风在山区北侧发生堆积和偏转,形成了额外水平风场辐合,使MCS更易形成和维持.