倾斜涡度发展与β中尺度低涡

利用中尺度暴雨模式MRM1,对1998年7月21、22日湖北黄石的β中尺度低涡及特大暴雨进行数值模拟,采用湿位涡守恒原理对模式输出的高时空分辨率物理量场进行分析。结果表明,β中尺度低涡是在低层θ水平梯度加大,θe等值线变得更加倾斜、近似陡立而发生SVD的情况下产生的。Pm1在本次特大暴雨过程中是主要的,大大超过pm2,低层对流稳定度绝对值的迅速减小造成垂直涡度的急剧增大,从而形成β中尺度低涡。因此,θe等值线变得陡立可能是气旋性涡度激烈发展导致对流性特大暴雨形成的一个重要原因。     

1998年夏季江淮地区强暴雨过程的湿位涡诊断分析

为了研究梅雨期江淮流域暴雨发生发展的特征,利用HUBEX资料,根据湿位涡守恒原理和倾斜涡度发展理论,分析了江淮地区2次强暴雨的发生发展的原因。结果表明：2次暴雨是在不同性质的层结状态下发生的,其湿位涡的分布有较大差异。在局地对流稳定条件下,暴雨区上空对流层中、低层Pm1＞0,Pm2＜0,并且（Pm1）的绝对值＞（Pm2）的绝对值,对流层中、低层的垂直风切变和大气的斜压性使垂直涡度显著发展,导致暴雨发生。在局地对流不稳定的条件下,暴雨区上空对流层中、低层Pm1＜0,Pm2＞0,也满足（Pm1）的绝对值＞（Pm2）的绝对值,暴雨过程是对流不稳定和斜压不稳定共同作用的结果。无论是对流稳定或不稳定的强降水过程,Pm1和Pm2均能反映出降水的触发机制和特征,对于暴雨的预报和诊断具有指导意义。     

2013年滨海新区大雪过程的湿位涡分析

应用湿位涡理论及NCEP再分析资料(水平分辨率1°×1°),对2013年12月17日滨海新区出现的大雪过程进行诊断分析。结果表明:500,h Pa高空冷涡和中低空切变线是造成强降雪的主要天气系统。降水时刻滨海新区相对湿度大于90%。偏东气流带来渤海海面的水汽,同时低空流场汇合有利于水汽辐合。暴雪发生在850,h Pa湿位涡正压项MPV1零值区和湿位涡斜压项MPV2负值区中。MPV2绝对值增大,大气湿斜压性增强导致下滑倾斜涡度发展是形成此次暴雪的重要原因,它对暴雪预报有着很好的指示作用。     

一次东北暴雨过程的诊断分析

利用一个η坐标暴雨模式的预报结果,研究了1998年8月的一次东北暴雨过程。主要对湿位涡和螺旋度进行了诊断、分析。结果表明,当对流层中低层为正涡度,高层为负涡度,在垂直方向有较大上升运动时,则易导致对流性降水;暴雨落区与低层正MPV1(湿正压项)区域对应。而且,螺旋度和湿位涡与暴雨中心有同时分裂的现象,这对暴雨落区有较好的指示作用。     

海南航天发射场非台暴雨位涡诊断分析

利用海南省文昌市气象站1970—2010年逐日降水资料、NCEP/NCAR全球再分析格点资料,通过湿位涡诊断分析方法,分析研究了近41年海南文昌发射场非台暴雨天气热力、动力学特征.结果表明:湿位涡能够较好地反映暴雨发生的动力、热力特征.暴雨发生时,低层湿位涡正压项MPV10,中高层MPV10,海南位于湿对流不稳定区;湿位涡斜压项MPV2的数值比MPV1小一个量级,各天气系统对应MPV2分布具有典型的上负下正特征;相对湿位涡MPVre在低层表现为一致的负值区.另外,不同天气类型暴雨的湿位涡分布特征存在显著的差异.湿位涡分布特征与暴雨系统存在较好的对应关系,湿位涡作为表征天气系统动力、热力学特征物理量之一,将为海南航天发射场暴雨预报预警提供帮助.     

“5.20”暴雨天气过程分析

利用常规气象资料,T213数值预报产品、FY2D卫星云图等从影响系统、物理量场诊断等方面对2009年5月20日发生在江西赣中、赣东北的区域性暴雨、局部大暴雨天气过程进行分析,结果显示这次暴雨过程是在高空低槽、中低层切变线、地面静止锋等天气尺度系统共同影响下产生的,暴雨区与垂直速度及涡度所表现的强烈上升区对应,并伴有高能高湿条件;地面弱冷空气入侵,导致行星边界层能量锋区加强;由于高空槽前强的正涡度平流和斜压性,高空槽云系发展成典型的斜压叶状云型,对应地面锋生和江淮气旋生成,降水加强。     

一次贵州暴雨过程的湿位涡诊断分析

应用湿位涡理论,对2012年6月25日贵州省发生的一次暴雨过程进行诊断分析,讨论了湿位涡与此次暴雨过程的关系,结果表明:在此次暴雨过程中,湿空气对流活动层一般仅能达到500 hPa至600 hPa高度,高空大值湿位涡下传,使高空干冷空气入侵低层,即造成动力对流层顶折叠现象,是产生强对流天气的主要原因.湿位涡的正压项是主要的,它反映了强对流天气过程位势不稳定能量的释放过程,而斜压项高绝对值区与暴雨落区吻合很好,对暴雨的强度和落区预报有一定的指示作用.     

两涡相互作用下四川盆地暴雨过程的综合分析

 利用NCEP再分析资料、常规观测资料和MM5模式的高分辨率输出资料,对发生在2009年7月29～31日的一次四川盆地暴雨过程进行了数值模拟与诊断分析,结果表明:此次暴雨产生在高原低涡逐渐减弱而西南涡逐渐增强的过程中,暴雨的水汽主要来自南海,这支水汽经广东、广西流入四川盆地;暴雨中心与等熵面上湿位涡的正值中心对应,湿等熵面气压场和散度场在暴雨区有一定的下陷和辐合.由等压面上的湿位涡分析进而得出,高层有MPV₁正值带下传,使暴雨区对流层中低层MPV₁由负值转变为正值控制,而MPV₂的值与MPV₁相反,在对流层中低层由正值转变为负值控制;倾斜上升运动和条件对称不稳定是此次暴雨产生的一种可能触发机制.     

黄石地区梅雨期一次持续暴雨过程的诊断与分析

利用降水实况数据和NCEP（1°×1°）再分析资料对黄石地区2010年7月11日暴雨过程分别从水汽、热力、动力条件着手进行了诊断分析。分析结果表明：本次梅雨期暴雨的水汽累积过程从10日开始,降水期间上空有水汽通量辐合中心存在,并有低空急流与水汽辐合中心配合;暴雨期间,湿层厚度一直延伸至600hPa：850、700、500hPa的假相当位温θse在鄂东南均超过了350K,且500hPa与850hPa的θse差值为正值,表明该次降水是一次稳定的暴雨过程;暴雨期间中低层形成了明显的θse能量锋区;湿位涡分析表明：湖北黄石处于高温高湿的对称不稳定区,不稳定能量大量释放,产生强烈的上升运动,造成暴雨。     

98.7暴雨中尺度系统发展的视涡源涡度变率诊断分析

利用 MM5输出的高分辨率资料和视涡源与总涡源诊断方程对“98.7”特大暴雨的涡度场、视涡源、总涡源进行了诊断分析 .结果揭示 :此次暴雨的发生和发展与其视涡源、总涡源的生成和发展直接相关 .正视涡源柱和总涡源柱的存在及强烈发展是强暴雨中尺度系统发生发展的主要动力机制 ,这种机制有利于突发性特大暴雨发生 .暴雨的落区基本处于视涡源、总涡源中心位置的下方 .因而 ,视涡源与总涡源的强度及所处的位置为雨强及落区的预报提供了参考依据     

四川盆地非典型暴雨过程分析

 基于NCEP 1°×1°资料,且在高空探测和卫星云图的基础上,利用涡度方程分析了2009年6月28日四川盆地发生的区域暴雨过程,结果表明:①500 hPa环流变化与贝加尔湖南侧低槽扰动及高原切变线有关,在暴雨开始前后降水环流形势出现较快的调整,贝加尔湖冷槽南移影响四川盆地.700 hPa西昌一带的西南风加大,并在雨区具有中尺度结构的降水云团发展.②诊断分析表明,局地涡度分布对降水系统的发展具有重要作用,在短波槽扰动区域内,通常∂ζ/∂t>0.暴雨临近时,正局地涡度变化区域偏北,槽偏北,雨区仍为负局地涡度.暴雨开始时,雨区上空转为正局地涡度.在700 hPa上,正局地涡度的分布也对低层降水系统发展起到重要作用,正局地涡度变化的分布首先是开始于盆地西北部,然后发展到暴雨区域,再逐渐往盆地南部发展,与云团移动路径和降水发生趋势较为一致.③一定程度上,当500和700 hPa两层的正局地涡度变化中心位置叠加在同一地方时,正涡度深厚,往往是暴雨发生的区域,因此正局地涡度变化可以作为判断降水落区的一个物理要素来参考.     

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。     

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.     

江西省三类强对流天气环境物理量对比分析

利用2001—2010年89个国家级地面观测资料和NCEP 1°×1°再分析资料,分别从水汽条件、动力特征、0℃层和-20℃层的特征高度以及大气不稳定条件等方面,对江西省三类典型的强对流天气(冰雹、雷暴大风及短时强降水)的特征进行统计分析,从而给出江西省地区这三类强对流天气过程主要预报物理量的分布特征及阈值区间,为江西省精细化的强对流天气预报提供参考指标。结果表明:1三者对比,强降水具有更深厚的"湿"对流特征,冰雹多具有上干下湿的"干"对流特征;2低层辐合、高层辐散条件中,短时强降水高于冰雹和大风,表现为短时强降水低层辐合中位数为-17×10-5s-1,高层辐散中位数为14×10-5s-1,对应冰雹和大风低层辐合都为-14×10-5s-1,高层辐散都为10×10-5s-1;风垂直切变值,冰雹最大,大风次之,强降水最弱,具体表现为500 h Pa到1 000 h Pa风速差中位数冰雹为18 m/s,大风为17 m/s,强降水为11 m/s;3不稳定条件方面,冰雹的对流有效位能、抬升指数以及850 h Pa与500 h Pa温差中位数分别为2 651 J·kg-1;-6℃、26℃,远远强于强降水的735 J·kg-1;-2℃、23℃,大风对应中位数为1 924 J·kg-1;-5℃、25℃,介于冰雹和强降水之间;4特征高度0℃层和-20℃层冰雹最低、大风次之、强降水最高,4 800 m和7 700 m可以作为0℃层和-20℃层冰雹和强降水的分界线。当对应高度大于该值时有利于强降水的出现,小于该值有利于冰雹的出现;5不稳定条件和动力条件具有互补关系,两者中其一出现极有利条件时,在江西省的实际预报业务中,就要考虑强对流天气的发生,当一条件异常偏大(很有利条件),另一条件不是很有利情况下,也有可能出现强对流天气。     

宝鸡市冰雹灾害区划

根据宝鸡市1960年～1995年冰雹史料,依照年平均雹日和年灾雹日2项指标,对宝鸡市冰雹灾害进行区划,结果划分为重雹区、轻雹区及少雹和无雹区。     

Generalized moist potential vorticity and its application in the analysis of atmospheric flows

Potential vorticity(PV)serves as an important dynamic tracer for large-scale motions in the atmosphere and oceans.Significant pro-gress has been made on the understanding and application of PV since the work of Hoskins et al,who introduced an"IPV thinking"of a dynamical system in a purely dry atmosphere.In particular,there has been a substantial amount of work done on the PV in a general moist atmosphere.In this paper,the generalized moist potential vorticity(GMPV)and its application in the mesoscale meteorological fields are reviewed.The GMPV is derived for a real atmosphere(neither completely dry nor saturated)by introducing a generalized potential temperature instead of the potential temperature or equivalent potential temperature.Such a generalization can depict the moist effect on PV anomaly in the non-uniformly saturated atmosphere.The effect of mass forcing induced by rainfall on the anomaly of GMPV is also reviewed and a new dynamic variable,the convective vorticity vector(CVV),is introduced in connection with GMPV.2008 National Natural Science Foundation of China and Chinese Academy of Sciences.Published by Elsevier Limited and Science in China Press.All rights reserved.     

西北东部一次暴雨天气过程的数值模拟研究

利用较高分辨率非静力中尺度数值模式MM5,对2003年8月28日西北东部一次致洪暴雨天气过程进行了数值模拟,重点研究了中-α和中-β尺度系统的发生发展和演变过程,对影响暴雨的物理量场进行了诊断分析.结果表明:中-α尺度低涡越山后迅速生成发展,历时约14 h,少动,并激发了多个中-β尺度系统,在这些不同尺度系统相互作用下,形成了这次区域性暴雨.强降水主要出现在低涡系统的发展与成熟阶段.700 hPa以上稳定的大气层结,抑制了水汽和能量的垂直扩散,有利于水汽和能量沿低空向雨区输送.在暴雨区上空,水汽和能量以垂直输送为主,同时伴有大量潜能释放.暴雨区上空有明显的正涡(位涡)柱和发展旺盛的上升气流区,低层辐合中心位于650 hPa,高层辐散中心位于400 hPa,无辐散层位于500 hPa.