完全Q矢量及其在暴雨过程诊断分析中的应用

通过对完全Q矢量的分解.把完全Q矢量分解为动力学部分QD和非绝热过程部分QL,并对我国3次暴雨过程中完全Q矢量变化进行了诊断分析.分析结果表明:完全Q矢量能够较好诊断暴雨过程的中尺度系统,完全Q矢量散度的负值区与强上升区有较好的对应;Qx和Qy的垂直剖面分析表明:垂直上升运动总是位于Qx或Qy的正负区域的交汇处;QD和QL水平散度的垂直分布及其随时间的演变表明,动力学强迫总是位于对流层低层,而非绝热过程的强迫主要位于对流层中层,它与积云对流过程中的潜热反馈有关;并且QD的强迫要比QL的强迫早,这也说明积云对流的最初触发机制是动力学的,积云对流过程中的潜热反馈机制只是在对流发生后对对流过程起激励作用.     

甘南一次局地暴雨天气过程诊断分析

本文利用Micaps常规气象资料和甘南区域站资料对舟曲‘7.27’暴雨天气过程的实况特征、环流形势及物理量场进行了分析。分析认为:此次暴雨的主要原因是由局地热对流引发而生的。夏季太阳辐射强,下垫面温度升温迅速,进而使局地容易产生强的热力抬升运动和不稳定能量,这为强降水的发生提供了良好的前提;此次过程500hPa上我州位于副高外围暖湿气流中,副高脊线北抬至35°N;700hPa上切变线稳定位于降水区附近,低层孟加拉湾水汽通道通畅,为此次降水提供了动力条件和丰富的水汽条件,暴雨发生时整层水汽较大,垂直速度的大区和雨强中心也有较好的对应关系,暴雨区低层存在着较大的对流不稳定能量。     

2005年夏季亚洲季风区下平流层水汽的对流源区

利用高分辨三维Lagrange输送模式的数值模拟,确定了2005年夏季亚洲季风区下平流层水汽的对流源区,并初步探讨了其可能机制．三维轨迹分析结果表明,虽然青藏高原及其周边区域不是对流层向平流层质量输送的主要源区,但却对下平流层水汽具有重要影响,该区域贡献占整个亚洲季风区水汽垂直输送的三分之一强．一方面,夏季高原上空深厚的湿对流系统为对流层向平流层水汽输送提供了基础条件．另一方面,和其他区域相比,高原区域上空对流层顶温度较高,使得大气穿越对流层顶附近时避免了类似于热带对流层顶附近“冷点”的“冻干”脱水过程,这是该区域成为对流源区的关键因素．     

武汉一次大暴雨完全Q矢量的诊断分析

利用常规探空和地面观测资料,对2011年6月18日发生在武汉机场的一次大暴雨过程的环流特征进行分析,结果表明此次大暴雨过程是典型的梅雨锋暴雨.把完全Q矢量分解为动力学部分QD和非绝热过程部分QL,并对其进行诊断分析.分析结果表明:完全Q矢量能够较好诊断暴雨过程的中尺度系统,完全Q矢量散度的负值区与强上升区有较好的对应;在低层QD远大于QL的值,表明在低层动力学强迫作用对垂直上升运动起主导作用,而非绝热过程的强迫作用在对流层中层较为明显.说明暴雨最初触发机制是动力学,积云对流过程中的潜热反馈机制对对流过程起激励作用.     

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。     

江淮暴雨期一次低涡切变线过程的降水特征分析

本文通过对１９９１年７月江淮特大暴雨期的一次低涡切变线过程进行热源和水汽汇的诊断，揭示了造成这次大范围洪灾的降水是大面积存在的强对流降水，加热区位于对流层中上部，而主要减湿区则位于对流层中下部，表现在视热源Ｑ１和视水汽汇Ｑ２的分布上出现了Ｑ１和Ｑ２的垂直积分形热非常相似，极值中心重合且大小近似相等。     

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。     

珠江三角洲暴雨的环境条件

本文采用珠江三角洲１９７６～１９８３年３～８月各站逐日雨量资料和广州站探空资料，用相关对比度分析方法，研究了本地区暴雨的环境条件。结果表明，初春和夏季在对流层深厚气层内，春夏过渡季节在对流层中下层，气压低、相对湿度大、水汽含量高和风速大是暴雨形成的基本条件。春季暴雨多与层结不稳定或对流性不稳定有关，夏季暴雨倾向于在层结稳定和对流性稳定或中性的条件下发生，对流层负风速切变有利于夏季暴雨形成。     

1994年前汛期广东区域水汽输送分析

分析了１９９４年前汛期广东区域大气水汽与水汽输送,指出了这段时期水汽含量和水汽输送特征,水汽通量散度时空分布及变化,水汽突变（主要由高空湿层增厚引起）与夏季风建立和“９４６”暴雨的发生的关系．观测研究表明,在暴雨期,在时间尺度上水汽散合是短周期的,在垂直方向上有多个水汽无辐散层．     

一次梅雨锋短时暴雨的诊断和特征分析

使用常规观测资料、多普勒雷达拼图资料、卫星TBB资料以及FNL1°×1°再分析资料,采用诊断分析和特征提取方法,对2014年6月20-21日江西北部出现的梅雨锋短时暴雨进行分析。结果表明:1)强盛的西南气流与低涡后部偏北气流在江西北部对峙是暴雨带稳定的原因;充足的水汽供应、强热力不稳定及强烈辐合上升运动是短时暴雨产生的环境场特征;2)从孟加拉湾、南海的水汽通道,为短时暴雨提供了源源不断的水汽和不稳定能量,强水汽通量辐合带与暴雨带的位置重合;3)暴雨区发生在高θse舌和高比湿舌的南侧;高空短波槽东移加剧了高空锋区的发展,使得锋生更为明显;近地面层冷空气的楔入,增强了不稳定能量的释放,使暴雨区对流性加强;4)深厚的上升运动和强垂直正环流,对低层辐合、降水维持和加强都十分有利;5)TBB图上MCS强梯度带一侧伴随短时暴雨带的出现;6)雷达拼图上"列车效应"是累计降水较大的重要原因,线状对流回波的形成对局地强的短时强降水有指示意义。     

一次特大暴雨天气的数值模拟试验研究

目的检验各非绝热物理过程参数化方案对模式输出结果的影响,进一步了解和认识MM5模式中不同积云对流参数化方案的性能、特点和适用范围,为合理选择使用模式中的物理过程参数化方案提供依据,提高模式对类似暴雨天气过程的预报能力。方法运用相互比较和试验分析的方法在不同模式分辨率下,对MM5V3模式中的不同物理过程参数化方案设计18种组合方案,进行比较试验和分析。结果主要雨带位置对参数化方案并不是十分敏感,但模拟的暴雨中心强度、范围、雨带走向随参数化方案的不同有较大变化,甚至出现虚假的强降水中心。各组合方案模拟的天气尺度系统水平环流结构差别较小,模拟的中尺度系统结构存在着较大差别,这种差别对定点、定量降水的准确预报产生影响。结论在实际预报中可根据初始气象场的分型特点选择较合适的组合方案启动数值预报模式,从而达到提高模式对类似暴雨天气过程的预报能力。     

暴雨中尺度环境场的总动能收支

利用一套分辨率较高的中尺度实验观测资料,对一次暴雨过程的中尺度环境场进行了总动能平衡的诊断研究,讨论了对流活跃和非活跃两个时期动能平衡过程的差异．结果表明,暴雨的能量过程很活跃,非地转运动的绝热耗损和动能的向外界辐散是暴雨过程的主要能汇,而次网格尺度向网格尺度的运动动能转换,是环境场动能的主要能源;暴雨区对流层高层的能量过程比低层活跃,高层急流对环境场动能平衡过程有很大作用．比较对流活跃和非活跃２个时次的动能平衡过程发现,暴雨过程的动能平衡与对流强度变化有联系,２个不同时段的动能平衡过程有差异,尤其在中层这种差异更明显．     

长江中下游梅雨期热量和水汽收支研究

分别计算热量和水汽收支方程,得出1991年长江中下游梅雨期(5月18日至7月13日)降水区内面积平均的视热源Q_1和视水汽汇Q_2高度时间剖面图,由该图的垂直分布特征,可以看出梅雨期可分为三个降水时段,每个时段加热的强度和垂直分布形式互不相同,其中第三时段明显呈现典型对流性降水性质。其次对收支方程垂直积分,得出105—122°E,24—40°N区域第三时段内Q_1和Q_2高度-时间积分的水平分布图,两者水平分布形式比较一致,且与实际降水量分布较为吻合,说明加热场主要由凝结加热过程所致,同时也证实上述Q_1和Q_2的计算结果是可靠的。     

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     

2008年"2.28"低纬高原强对流成因诊断与数值模拟

 利用常规观测、NCEP1°×1°再分析资料和中尺度WRF模式,对低纬高原云南2008年"2.28"强对流进行成因诊断和数值模拟研究,结果表明:此次复杂强对流在春季低温冷冻灾害和位势稳定背景下,由强垂直风切变、低层潮湿和足够水汽供应以及强抬升机制共同作用造成.过程中,强对流由强斜压不稳定释放诱发在低层湿舌附近;冰雹、雷雪上空-20 ℃温度层在450hPa层上少动, 0~-20 ℃温度梯度是冰雹大于雷雪的;降雹的饱和水汽团高度比雷雪高;垂直干位涡反映了对流层高层强位涡高值的强干冷西北气流向低层、低纬传送和中低层小位涡西南暖湿急流交汇特征.WRF模拟结果佐证了位势稳定条件下存在强垂直风切变会发生剧烈对流的事实,水平风、抬升凝结高度和最大对流有效位能等可为判断云南有无强对流及其种类提供参考依据.     

中尺度暴雨模式MRM1简介及预报效果检验

介绍了近年来我们所研制的中尺度暴雨模式MRM1的基本情况及特点，以及对1998年，1999年和2001年6月、7月的降水集中时段进行的逐日降水预报试验及效果检验，并和美国著名中尺度模式MM5进行了同一时段降水预报检验的比较。结果表明，它是目前国内较好的中尺度暴雨预报模式，在暴雨预报方面较MM5也有一定的优越性。     

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。