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。     

1998年二度梅雨锋的演变及结构特征

应用气象常规资料对1998-07-21-24日暴雨时段的二度梅雨锋的演变和其不同阶段的水平、垂直结构进行了诊断分析,确认了二度梅雨锋结构的一些普遍特征,如在对流层低层表现为θe锋而不是温度的强烈对比;同时揭示了1998-07的二度梅雨锋结构不同于一般梅雨锋的典型特征:700 hPa以下的梅雨锋向南倾斜或近乎垂直,切变线位于梅雨锋南侧,梅雨锋具有相当正压性.结果还表明:1998年二度梅雨锋结构不同于温带锋面结构,而是更倾向于赤道辐合带的性质,并且在各个阶段其结构并不完全相同.     

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。     

"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。     

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。     

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。     

“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。     

基于风廓线雷达的降水云分类方法在海南地区的应用

将风廓线雷达用于热带降水云体进行垂直探测,可以实时对热带地区降水云体进行较准确分类.通过对海口地区降水云系特征(2017年1月～12月)进行统计分析,提出一套基于风廓线雷达探测数据(回波强度、垂直速度和速度谱宽)的热带降水云体分类方法.以该方法为基础,结合天气雷达等观测资料,对2017年发生在海口地区的两次降水过程展开详细分析.结果表明:风廓线雷达具备较好体现降水云体垂直结构的能力,相比于天气雷达,风廓线雷达探测数据可以更精细地描述降水云系的变化趋势;相比于传统降水分类方案,采用以风廓线雷达探测数据为基础的分类方案可以提高对复杂降水类型识别的正确率;风廓线雷达可以更好地描述快速过境的高空微弱对流系统.     

2012年7月4-5日河南省驻马店暴雨过程分析

利用MICAPS常规资料、NECP再分析资料、雷达回波资料,对2012年7月4-5日河南省驻马店暴雨过程进行诊断分析,资料表明：此次暴雨过程是受副热带高压边缘西南气流和中低层切变线的共同影响,高空槽后带来的冷空气与西南暖湿气流在淮河流域上空交汇,促使不稳定能量爆发,从而产生中小尺度强降水.在新一代天气雷达上,则表现为对流性降水回波,回波呈块状结构,强度大,中心强度为59 dBZ,对流高度12 km .从回波连续演变来看,整个回波云系随着低槽的东移南压,移速25 km/h .径向速度图上,最大负速度入流为-39 m/s,最大正速度出流为24 m/s,入流绝对值远大于出流绝对值,表明测站附近为气流辐合.垂直风廓线图上,最大风速高度6．7 km,最大风速风向198 deg,最大风速18．0 m/s,表明高层有西南气流加入,在4．6 km高度附近有一个明显的垂直切变线.     

一次典型南海季风槽云系的双偏振雷达特征分析

鉴于过往对于南海季风槽降水云系的研究多以数值模拟或气象卫星数据为主,而以双偏振雷达对其展开详细分析的研究却相对较少,因此为了加强海南省西沙永兴岛双偏振雷达在南海季风槽降水云系中的应用效果研究,笔者以2021年10月17日发生在海南省西沙永兴岛附近的一次典型南海季风槽所引起的热带扰动降水云系为基础,同时结合S波段双偏振天气雷达、地面自动站降水观测等资料对其展开了深入的分析与研究,结果表明：该次热带扰动云系主要受南海季风槽影响,南海海域高空风场存在明显辐合,叠加高空偏东急流带来了丰富水汽、副热带高压带明显西伸等多重因素在过境永兴岛期间发生持续性降水;该次热带扰动云系过程可分为3个阶段,在其第2和第3发展阶段对流属性占据主导地位,10:00～11:00期间混合云系垂直积分液态水含量及雷达回波顶高出现小幅跃升,且云系内部小部分区域在高空5 km以上高度出现弱的“Z_DR柱”现象;在混合云系发展成熟期(11:00～12:00),云系内部超过50 dBZ的区域主要集中在6 km以下的中低层,云系的差分反射率(Z_DR)超过1 dB的区域面积显著变大,相关系数...     

云南飞机增雨作业气象条件分析

利用NCEP再分析气象资料和GRAPES_CAMS人工影响天气模式结合降水资料对飞机"雨作业条件进行分析.结果表明:南支槽、静止锋、南支槽和静止锋相互配合、700 h Pa切变线、孟加拉湾低槽是云南飞机"雨作业的主要天气形势,低层(550或600 h Pa以下)相对湿度在60%以上的高湿和垂直上升运动环境是飞机增雨作业的必要条件,促使低层水汽向上运动和Ag I凝结核抬升凝结增长形成雨滴而导致降水增大,同时水汽混合比、垂直累积液态水(过冷水)、云顶温度、云顶高度等云系宏微观参量达到一定阈值,才能产生足够的云水和冰水粒子保障Ag I凝结增长.     

低纬高原一次短时强降水过程的综合分析

利用卫星、雷达、地面自动站及闪电定位仪等多种观测资料分析了2017年9月5—6日出现在云南的一次短时强降水天气过程的成因及中尺度对流特征.结果表明:此次过程期间短时强降水天气落区分布呈现自东北向西南逐渐移动趋势,系统性降水特征明显;700 hPa切变线和地面锋面是此次过程的关键影响系统,切变线提供了中低层水汽辐合及对流抬升运动的维持机制,地面锋面则为低层对流抬升运动提供了触发机制;中尺度对流云团的空间尺度和持续时间对短时强降水的分布区域和规模有很好的指示意义,短时强降水主要出现在云顶亮温-50℃的区域,对流云团空间尺度大、持续时间长,则对应时段的短时强降水分布范围广、频次多.雷达观测有助于短时强降水天气的精细化订正和及时预警,当雷达回波强度达到45 dBz以上并具明显低质心特征、径向速度图上有中尺度辐合配合时,出现短时强降水的可能性较大.     

赣东一次对流性暴雨成因及漏报原因分析

利用自动加密观测资料和雷达云图等资料对2016年6月29日赣东对流性暴雨成因和漏报原因进行了分析,结果表明:这是一次典型的低层急流配合垂直抽吸作用使副热带高压边缘产生强降水过程,露点锋上激发出对流性降水是此次过程最主要原因。另外,强降水落区与发展旺盛的中尺度对流云团、强雷达反射率因子的强度和中气旋有较好的对应关系。此外漏报主要原因是对低空急流核和高空辐散的分析得不够深入,对误差较大的模式预报未进行不断的订正,以及对中尺度物理量资料和雷达卫星云图资料等未能充分使用。     

"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．     

雷达导出参量与南京地区降水过程演变关系的诊断

中国的新一代天气雷达能够提供丰富的降水产品,但缺少反映大气热力和动力状况的产品。利用新一代天气雷达的基数据,计算出局地的温度平流、相对螺旋度、散度、垂直速度和散度垂直通量,并详细研究分析2016年南京地区的两次降水过程中,这些参量与降水演变的关系。研究表明,这些参量的变化都对降水系统的变化有良好的相关性和指示意义,温度平流通过改变局地大气热力结构和稳定度而影响系统发展;相对螺旋度、散度、垂直速度和散度垂直通量反映了局地大气的动力特性,并通过动力过程而影响降水系统的发展。层状云降水的"下暖上冷"温度平流或对流型降水中雷暴后部的"下冷上暖"温度平流结构,有利于降水的加强;相对螺旋度的变化比降水的变化提前2. 5～3. 5 h;超过3 km的散度分布直接影响降水系统的发展;系统内4 km以上的垂直上升速度对降水加强最显著;对流层中上层的散度垂直通量的负值与降水加强相关。可见,这些参量可以用于降水系统发展的雷达临近预报。     

雷达导出参量与南京地区降水过程演变关系诊断

中国的新一代天气雷达能够提供丰富的降水产品,但缺少反映大气热力和动力状况的产品。利用新一代天气雷达的基数据,计算出局地的温度平流、相对螺旋度、散度、垂直速度和散度垂直通量,并详细研究分析2016年南京地区的两次降水过程中,这些参量与降水演变的关系。研究表明,这些参量的变化都对降水系统的变化有良好的相关性和指示意义,温度平流通过改变局地大气热力结构和稳定度而影响系统发展;相对螺旋度、散度、垂直速度和散度垂直通量反映了局地大气的动力特性,并通过动力过程而影响降水系统的发展。层状云降水的"下暖上冷"温度平流或对流型降水中雷暴后部的"下冷上暖"温度平流结构,有利于降水的加强;相对螺旋度的变化比降水的变化提前2. 5～3. 5 h;超过3 km的散度分布直接影响降水系统的发展;系统内4 km以上的垂直上升速度对降水加强最显著;对流层中上层的散度垂直通量的负值与降水加强相关。可见,这些参量可以用于降水系统发展的雷达临近预报。     

梅雨湿度锋上中尺度对流云团生成和发展的波捕获机制

提出了一个适用于梅雨湿度锋上中尺度对流系统（MCS）生成和维持的惯性重力波捕获和增长机制,并通过对一个梅雨湿度锋上的含有线性波动-CISK（第二类条件不稳定）过程的惯性重力波系统进行数值模拟加以验证．结果显示：在梅雨锋湿度锋区上引入波动CISK机制,在弱稳定条件和弱不稳定条件下,随机扰动可以触发中尺度对流系统生成和发展;随机扰动中的小尺度波动随时间衰减,中尺度波动则在湿锋区中被捕获,并得以维持和发展,从而解释了在梅雨湿度锋区上常见的中尺度对流系统发生、发展的一个重要原因．     

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。     

九江市一次锋前降水过程地形作用分析

利用地面自动站常规资料、再分析资料和S波段双偏振雷达资料,对发生在赣北九江地区2022年4月24日到25日的一次锋前降水的生成、发展过程进行分析。结果表明：1)锋面过境前,当整层都处在上下一致的西南风时,庐山东侧鄱阳湖河谷地带会形成东北-西南向的地形通道,易触发局地对流,形成下游比上游先产生降水的现象。2)此次过程锋前暖区中,庐山东侧的地形通道有通过促进湍流增强加快雨滴凝结增长的方式增强降水的作用。3)幕阜山脉对此次冷锋降水在迎风坡有较弱的增强作用,在山顶及背风坡有削弱作用。     

“20030816”云南暴雨过程的中尺度分析

 应用天气图、卫星云图TBB资料和多普勒雷达回波资料,分析了云南2003年8月16日的暴雨天气过程.结果表明:这次暴雨过程时空分布具有明显的中尺度特征,大尺度天气形势为中尺度系统的形成和发展提供了有利的环流背景、不稳定条件、能量条件和动力条件;在卫星云图上切变线云系在西南移过程中发展形成飑线,其上诱发产生的3个中-α尺度云团和1个中-β尺度的云团直接造成了强降水;在多普勒雷达上偏东风和偏西风之间的中-β尺度的切变线和逆风区对中-α尺度飑线的形成和发展起着重要作用,还诱发产生出了超级单体和中气旋,中-α尺度飑线导致了这次暴雨天气过程.