华南前汛期一次暴雨过程中的中尺度对流系统

通过对卫星云图观测到的MCS云团生消过程和实测降水资料的分析，发现1998年5月23—24日发生在华南的一次前汛期暴雨过程主要是由多个相继生消的MCS造成的。利用MM5模式成功地模拟出了其中两个主要MCS的发生发展。对模拟结果进行分析发现这两个MCS的发生发展是冷暖空气交汇的结果，MCS生成于暖空气而消亡于冷空气中。两个MCS的上升运动都非常强，最大辐散位于400hPa左右，垂直方向上表现为气旋性的涡柱，右侧低层有中尺度的低空急流，高空有强的西南风区。     

临汾市一次区域性暴雨的综合分析

利用常规资料、数值预报产品资料、多普勒雷达资料对2011年7月29日暴雨过程进行多尺度分析,并对该过程的成因进行探讨.结果表明:副热带高压东退,蒙古低槽东移引导冷空气南下,与中层的西南低空急流人字切变,低层的中尺度辐合线、中尺度低压,地面冷空气相互作用,不断激发对流系统,促成了此次暴雨过程的维持和发展.     

秦岭近邻地区秋季暴雨的天气动力学分析

对2005年10月1-2日秦岭近邻地区连阴雨中的暴雨天气的成因进行分析，结果表明：暴雨发生在500hPa东亚稳定的东高低环流形势下；低空西南急流为雨区提供了大量热量、动量及水汽，而高、低空急流的次级环流以及锋面次级环流之间的耦合加大了低层辐合和高层辐散，使暴雨区产生了强烈上升运动，为产生暴雨的中-α尺度系统形成提供了有利的大尺度环流背景场，秦巴山区复杂地形对产生暴雨中-α尺度的形成和发展也有一定的激发作用；螺旋度强度变化对暴雨发生发展有一定的指示意义。暴雨发生前对流中底层有较大螺旋度值，且呈下正上负的垂直结构，暴雨一般发生在对流层低层螺旆度正值中心的前方．     

长江中下游一次暖区极端致洪暴雨特征及天气学成因分析

基于多源观测资料和再分析资料,采用天气学诊断分析方法研究了2019年5月长江中下游地区发生的一次致洪暴雨的特征及主要成因。结果表明:该次极端致洪暴雨过程是在稳定的“西低东高”天气形势下,由持续时间长的短时强降水累积而成,具有明显的中尺度和阶段性特征。直接造成极端暴雨的中尺度对流系统在低空急流前沿不断新生东移,表现出明显的“列车效应”和准静止特点。过程中低空急流和超低空急流异常强盛,为极端暴雨提供了持续有利的水汽和对流不稳定条件,特别是整层高湿、较低的抬升凝结高度和较大暖云层厚度有利于提高降水效率,产生雨强较大的短时强降水；高低空急流耦合是强降水发生发展的重要动力机制,强垂直风切变区与暴雨落区有较好的对应。     

抚州市一次连续性暴雨过程分析

利用常规气象资料,T639数值预报产品等资料对2014年6月19-22日抚州市出现连续性暴雨形成机制进行分析,结果表明:此次暴雨是在中高纬"两槽一脊"环流背景下产生,而中低层持续强劲的西南急流是这次暴雨的主要触发系统,持续的低空急流为暴雨区输送充足的水汽和不稳定能量,急流最大风速出口区辐合为暴雨形成提供了辐合上升的动力条件。过程期间,高低空散度场配置以及低空正涡度中心与强辐合区的叠加,表明在暴雨区内存在着大气上升运动。在大气处于高度不稳定状态下,地面存在辐合扰动,有利于中尺度对流系统的发生发展。     

“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。     

德兴“6.15”特大暴雨天气过程的特征分析

利用高空和地面观测资料、WRF数值模式和IHR_LAPS系统资料,对2011年6月15日特大暴雨过程的环境场及物理量特征进行综合分析,结果表明:(1)低涡切变线、中高层冷温槽,以及与高空急流的合理配置,加强了暴雨区垂直环流发展,使降水区形成高空辐散、低空辐合的流场特征,促进了强降水的产生;(2)低层强而持续的水汽输送是产生强降水和大暴雨必需的水汽条件;(3)强降水区域对流有效位能大值区与暴雨中心相对应,对流有效位能的时空变化能较好地反映暴雨的时空演变特征;(4)地面温度密集区的存在,温度梯度锋稳定少动,有利于地面中尺度辐合的形成、发展和维持,有利于强降雨的发生;(5)暴雨产生在中低层螺旋度中心和不稳定能量高能区中,局地螺旋度大值中心的高低层耦合叠加且持续,对暴雨的落区及预报有指示意义。     

与低空急流相伴的暴雨天气诊断分析

 对1998年5月～2002年5月7例与低空急流相伴的云南全省性暴雨过程进行了合成诊断分析.结果表明:临近暴雨发生时,西南低空急流的形成应是云南暴雨产生的主要原因,暴雨天气通常出现在低空急流北侧风矢呈气旋性弯曲、风速递减的梯度十分明显的区域内;低空急流对于水汽和能量的输送起非常重要的作用,它一方面为暴雨的产生提供了所需要的大量水汽,另一方面又使得暴雨区低层大气增湿增暖,从而引起对流不稳定加强,为暴雨的发生提供大量的不稳定能量.湿位涡分析表明,暴雨发生前,冷暖空气在云南交汇,使大气温湿结构发生变化,θ_e等值面坡度加大,当低空急流移向对流不稳定区时,便有气旋性涡度剧烈发展,导致暴雨天气的发生.     

一次天津地区暴雨过程的中小尺度分析

用NCEP再分析资料、雷达资料以及地面自动站每小时资料对2005年6月28-29日发生在天津地区的局地暴雨天气进行诊断分析,研究结果表明:高低空急流耦合是暴雨发生发展的有利背景,由天津市西南方向移来的中尺度系统与市区地面中尺度辐合线共同作用是产生这次局地暴雨天气的直接触发机制。天津市区的局地条件在这次局地降水的过程中起到了相当重要的作用。     

2008年“7.01”昭通罕见大暴雨过程的中尺度特征分析

首先运用气象学与物理量诊断方法,分析了2008年6月30日～7月1日发生在昭通的罕见大暴雨过程的大尺度环境;再利用多普勒天气雷达的高时空分辨率资料结合FY-2C卫星资料及区域自动站雨量资料,对此过程的中尺度对流系统进行分析.结果表明:①此过程具备有利的大尺度条件,中尺度对流系统(MCS)处于前倾疏散的高空槽槽前,高空辐散,低空辐合,为中尺度对流系统的发生提供了有利的大尺度动力条件.②这次降水过程具有强度大、突发性强、时间尺度小的特点,强降水的集中持续时间基本为3～5h,地面降水时空分布具有明显的中尺度特征.③暴雨发生前对流层低层有西南—东北走向的湿舌,为暴雨提供了有利的水汽条件;高空干冷平流与低空的暖湿平流形成的差动平流,造成大气的层结不稳定度增强.④对卫星云图及多普勒雷达回波图进行分析,发现在大尺度的环境风场中,存在着β中尺度对流系统,而β中尺度对流系统由2个中尺度对流云团合并而成,具有椭圆形结构特征,中尺度云团内部的流场辐合带与强的雷达回波带基本对应,强盛阶段雷达回波呈现出典型的人字形回波形态.     

Numerical simulation on mesoscale convective system along Mei-Yu front in Southern China

A mesoscale convective system (MCS) was generated over the South China Sea at around 115°E, 21°N on 0000 UTC 7 June 1998. Riding along the Mei-Yu front, the system moved through the Taiwan Strait and finally hit the southern part of the Taiwan Island, produced over 300 mm of rainfall over parts of Taiwan in the next 24 hours. It was found that the Penn State-NCAR Mesoscale Model Version 5 (MM5) did quite well in simulating the evolution of the MCS. Diagnostic studies on the mesoscale structure of MCS, moisture concentration process and the momentum budget were based on the model output. The concept model of the MCS in the mature phase can be concluded as the following: At the 850 hPa level, the mesoscale low level jet (mLLJ) was found to the southwest of the MCS, which was also associated with a mesoscale low generated by convection, the mesoscale upper level jet (mULJ) was found due east of the MCS (and an upper-level mesoscale high) at the 300 hPa level. Horizontal advection of momentum acted to accelerate the exit of the mLLJ but decelerate the entrance of the mLLJ where the pressure gradient force acted to compensate this lost and maintain its strength. For maintenance of the mULJ, vertical advection of momentum and the pressure gradient force were both found to be important.     

浙江地形对台风Khanun影响的数值试验和机理分析

以2005年严重影响我国华东地区的登陆台风Khanun为研究对象,利用MM5模式对其登陆浙江过程进行了数值模拟,通过模拟结果和实况的对比表明,模式对台风路径和降水的模拟是成功的,在台风移向移速、暴雨强度和落区上与实况十分吻合,但在台风强度模拟上则较实况偏小.在控制试验比较成功的基础上,本文还设计了3个敏感性试验,分析了浙江地形对台风路径、强度和降水的影响及其机理,它们分别为地形加倍、减半和无地形试验.试验结果表明,浙江地形对台风Khanun移动路径没有显著影响,这可能与浙江地形高度较低和环境场强引导气流有关.在降水强度上,浙江地形对暴雨的增幅作用十分显著,由地形强迫产生的降水和地形走向相一致.迎风坡由于地形动力抬升作用有利于上升运动加强,使得对流发展旺盛,降雨量增加,背风坡降雨量减少,浙江中北部沿海地区由于地形强迫产生了与台风环流同位向的扰动使得台风环流明显增强,形成暴雨中心.有无地形影响下的螺旋度对比显示,暴雨增幅区与低层正螺旋度差值区和高层负螺旋度差值区相对应,螺旋度差这种高低层耦合是触发和维持台风暴雨的动力机制,有利于台风螺旋结构的维持和强降水的发生.     

“95.1”高原暴雪及其中尺度系统发展和演变的非静力模式模拟

为了对青藏高原暴雪进行深入的数值模拟研究,在对1995年1月17-18日（“95.1”）高原暴雪进行天气分析的基础上,利用非静力中尺度数值模式MM5对该次暴雪过程进行了数值模拟。数值模拟结果和客观分析结果的比较表明,非静力中尺度数值模式MM5有能力再现地面以上大、中尺度环流系统和热力场;同时MM5能够成功地模拟出复杂大地形条件下“95.1”高原暴雪中尺度低涡的发生、发展及结构演变。模拟的运动场和云微物理量场的时空演变表明,垂直运动场与水汽场的耦合是水汽凝结和冻结成雪的运动学条件;气旋性涡柱和上升运动及深厚湿舌的耦合是暴雪形成的一种重要动力机制;模拟的流场演变表明流场更能表征高原上的中尺度系统。     

热带气旋与南海季风的相互作用

通过个例分析和历史统计, 对热带气旋与夏季南海季风的相互作用进行了研究, 揭示了热带气旋活动导致南海低空急流增强的机制。在个例分析中, 以0604 号热带气旋 “碧利斯”为例, 利用中尺度数值模式 MM5 进行了多组数值模拟实验。结果表明, 强盛的西南季风使热带气旋登陆的维持时间变长, 对热带气旋的降水有显著的增幅作用; 与此同时, 热带气旋对西南季风的作用也不可忽略。在热带气旋登陆过程中引发的一系列中尺度对流系统, 会使得南海上空低层大气的气压梯度力增大, 导致南海季风中低空急流增强。最后, 对 1950?2009 年具有与 “碧利斯”相似路径的30 个热带气旋进行了统计, 发现其中80% 的热带气旋活动伴随着南海区域低空风速的正异常。     

登陆台风路径与降水分析

首先利用1979—2002年台风年鉴上的热带气旋纪要表进行分析，总结热带气旋的登陆数据，并根据热带气旋路径图归纳出线性、左折、右折三种路径的登陆热带气旋。利用欧洲中心每天4次（6小时预报）的总降水资料，将热带气旋作为一个整体来研究探讨它在海洋和陆地上的降水分布和演变特征，尤其是台风路径与降水分布之间的关系，弥补以往对热带气旋降水的研究只局限于陆地降水的不足。     

Diagnostic analysis of the asymmetric structure of the simulated landfalling typhoon "Haitang"

The landfalling processes of Typhoon "Haitang" near Lianjiang of Fujian Province of China from 00 UTC 19 to 12 UTC 20 July 2005 were reproduced by using the nesting non-hydrostatic WRF model and data assimilation technology (Level II Doppler radar data of Changle of Fujian Province are assimilated to the simulation every one hour from 01 to 06 UTC 19 July 2005).The mesoscale structure and evolution of the typhoon before,during,and after its landfall were discussed.The simulation data show that the assimilation experiment with the high temporal-and-spatial-resolution radar radial velocity and reflectivity data can produce much better simulation of the typhoon track,intensity evolution and landfalling location than the control experiment without assimilating radar data.By using the assimilation experimental data,the mesoscale fine-mesh structure and evolution before and after typhoon landfall were analyzed.Because of the influence of sea-land thermodynamic difference,two asymmetric convective regions were located at ocean and land,respectively.To better understand and investigate the asymmetric-structure characteristics of the landfalling typhoon,several dynamical diagnostic tools,the helicity (H),the moist potential vorticity (MPV),the convective vorticity vector (CW),the moist vorticity vector (MVV),which are associated with the development of strong convections,are introduced.Further analysis illuminates that the distributions of these physical diagnostic parameters are totally asymmetric,and subsequently,the associated convections also show distinct asymmetry.     

台风麦莎(0509)的数值模拟及结构演变特征分析

利用中尺度数值模式MM5,成功地模拟了0509号台风“麦莎”的路径、强度及其内部结构。根据模式输出的高分辨率结果分析了“麦莎”的动力和热力特征,包括环流结构、涡度、散度以及温湿场。结果表明：气旋低层的动力场及温湿场的明显不对称分布,加强了系统内部的上升运动;Q矢量散度辐合中心与强降水有很好的对应关系,500hPa高度场上强Q矢量散度辐合区域以及正涡度区对地面强降水中心有很好的指示作用。     

用香港风廓线雷达资料看中尺度数值模式MM5的模拟能力

利用1998年华南暴雨科学实验期间香港风廓线雷达的高时空分辨率资料考察了中尺度数值模式MM5对6月8日到9日香港特大暴雨个例的风场模拟结果。研究表明MM5模式输出的风廓线和风廓线雷达的观测结果有很好的相似性，进一步确认了利用模式输出研究中尺度对流系统结构和机理的合理性。     

同化QuikSCAT资料对台风Vongfong(2002)数值模拟的影响

利用四维同化技术和中尺度数值模式MM5相结合对南海台风Vongfong(2002)的登陆过程进行了模拟,分析表明:同化Qu ikScat资料主要能使模拟的台风移动路径与实况更为接近。而台风的强度变化、降水量和降水分布的模拟与对流参数化方案有密切的关系,其中以Betts-M iller湿对流调整型方案最为合适。HFT试验模拟的台风路径、强度变化、暴雨分布和降水强度与实况一致。且试验结果较好地重现了Vongfong的一些异常特征,如路径突然折向北、移速先慢后快、近海强度加强、降雨量大、强暴雨中心落在台风西北侧等。利用非常规资料改善模式初始场,有逼真的物理过程,可以提高对台风登陆过程的预报。