上海"0185"热带低压特大暴雨维持机理研究

发生在上海地区的2001年8月5～6日热带低压特大暴雨过程(简称"0185"过程)是一次高影响性、灾害性天气.对于此次事件的预报失败,凸现了该过程的动力复杂性,并引起台风研究学者的高度关注.采取天气学诊断、动力学分析和数值模拟相结合的方法,综合应用日本20 km高分辨率RSMRANAL再分析资料、卫星云图资料和中尺度数值模拟产品对于暴雨动力学机理进行了研究.结果表明:引起上海"0185"特大暴雨过程并不是热带低压本体降水;"0185"过程的独特之处在于,在夏季强大的西北太平洋副高控制区域,同样可以维持强盛的中尺度低涡环流中心;而上述两点恰恰是导致预报人员误判并导致预报失败的两个重要原因."0185"过程中北方冷涡南压和热带暖心低压北上产生的强烈冲击导致高压带断裂或减弱,使得中尺度低压环流中心得以发展和维持.冷槽南压和热带暖心低压北上所激发的中尺度对流辐合体(MCC)在卫星云图上清晰可辨.在此分析基础上,引入第二类热成风螺旋度,它能很好地反映温度场水平分布不均匀所导致的水平环境风场垂直切变,而此垂直切变与低涡系统经向移动风矢所构成的水平螺旋度,进一步和上升对流通过涡管倾斜作用相纽结,表征了导致特大暴雨强盛涡旋上升对流的维持机理.事实上,第二类热成风螺旋度确能较好地反映降水落区和降水随时间的演变.     

台湾地形对1998年6月7—8日中尺度对流系统降雨的影响

利用中尺度模式MM5研究了台湾地形对中尺度对流系统所引起的降雨的影响。通过一系列不同模式分辨率和不同精确度地形高度的敏感性实验, 发现模式的分辨率对降水的预报起决定作用,同时,地形的精确度也可以改变降水的分布和强度。为了得到合理的模拟,6km 的模式分辨率和18km 的地形精确度是必须的。去掉台湾地形的敏感性实验表明,台湾中央山脉对降水的影响可以分为两类,即“强迫”和“修正”效应。在对流层低层,中央山脉对中α尺度低压有阻挡作用,并强迫局地中β尺度的低压。中β尺度的低压和中α尺度低压相互作用,在台湾北部“强迫”出暴雨;而在台湾中部,中尺度对流系统登陆的地方,中央山脉对降雨的落区和强度都给予了“修正”。     

城市化对2008年8月25日上海一次特大暴雨的影响

本文利用新一代中尺度数值天气模式Weather Research and Forecasting Model(v3.1.1,WRFV3)、日本气象厅20 km分析资料及自动站观测数据等模拟了2008年8月25日上海一次特大暴雨过程,并研究了城市化对这次暴雨过程的影响.研究结果表明:WRFV3模式能够较好地模拟出上海0825暴雨的主要分布特征,强降水中心以及暴雨随时间变化趋势;上海城市化使得这次暴雨过程在城市中心区域和迎风区降雨增强,城市背风区降雨减少;而城市化引起的陆面粗糙度等变化的动力作用对城市地区低层风场产生阻挡,使得城市迎风区垂直上升运动增强、水汽增多,是造成城市迎风区降雨增强的主要原因.     

一次赣北强暴雨过程特征分析

使用天气实况资料、雷达资料和卫星云图等资料,对2014年5月14日江西北部强暴雨过程进行分析,结果表明:1)天气形势特征是中高纬为西高东低,北纬30°附近多短波槽活动;2)中低空急流和低层切变是这次暴雨过程的主要中低层影响系统,暴雨带位于700 h Pa急流轴左侧和850 h Pa切变之间;3)水汽来源主要是850 h Pa以下的低层;4)雷达回波特征主要是以块状回波或点状回波合并形成的短带回波为主,它们整体又排列成较长的近似飑线的中尺度不连续带状回波;5)短带回波在形成发展过程中带来的降水强度最大,对强降水和暴雨预报有一定的指示性;中尺度不连续带状回波和高空低槽盾状云系后部中尺度云线的移动及其强度变化能为暴雨落区预报提供一定的参考依据。     

“98.7.21”武汉特大暴雨大气环流特征分析

对“98.7.21”武汉特大暴雨发生时大气不同尺度的环流的特征进行了分析研究，指出亚欧中高纬度经向环流的持续发展、西太平洋副热带高压持续的异常偏南及其内部强度变化的不均、中层短波槽系统的东移阻滞和与暴雨相伴而生的β中尺度强涡旋系统，是这次暴雨过程大气环流的典型特征。还对直接造成武汉特大暴雨的强对流云团、β中尺度强涡旋系统的部分动力和热力结构进行了分析。     

1998年7月20～25日湖北暴雨中尺度对流系统的分析研究

利用对低纬度地区的对流性降水有较好监测能力的热带测雨卫星(TRMM)微波成像仪的85.5?GHz资料,和GMS逐时红外卫星云图资料,分析了1 998-07-20～25长江中下游地区湖北省附近的中尺度对流系统的活动,并对其发生的环境条件进行了客观分析诊断,还考察了GMS卫星红外云图云顶黑体温度(TBB)分布与湖北07-20 ～22日暴雨落区及雨峰之间的关系.结果表明,这次暴雨过程具有明显的中尺度特征,暴雨落区及雨峰与中尺度对流系统发展的初期有较好的联系.     

1998年7月20—25日湖北暴雨中尺度对流系统的分析研究

利用对低纬度地区的对流性降水有较好监测能力的热带测雨卫星（TRMM）微波成像仪的85.5GHz资料，和GMS逐时红外卫星3去图资料，分析了1998－07－20－25长江中下游地区湖北省附近的中尺度对流系统的活动，并对其发生的环境条件进行了客观分析诊断，还考察了GMS卫星红外3云图云顶黑体温度（TBB）分布与湖北07－20－22日暴雨落区及雨峰之间的关系。结果表明，这次暴雨过程具有明显的中尺度特征，暴雨落区及雨峰与中尺度对流系统发展的初期有较好的联系。     

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。     

一次赣中区域性暴雨成因及闪电特征分析

利用常规气象资料、多普勒雷达资料、NCEP 1°×1°再分析资料,对2019年6月8—9日赣中区域性暴雨过程从天气实况、天气形势、影响系统、中尺度特征等方面进行了综合分析。结果表明：1）本次暴雨过程强度强,出现了5站特大暴雨,最大小时雨强77.3 mm,强降水过程中均伴有明显强雷电,以云地闪和负闪为主,强雷电较短时强降...     

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．     

登陆台风中的中尺度对流系统的数值研究

应用Penn State/NCAR高分辨率中尺度模式MM5,成功模拟出1996-08-03 到 05 Herb(1996)台风登陆后,发生在河北及周边地区台风低压暴雨中的两个连续发展的中α尺度对流系统的演变和结构,它们与降水量实况有很好地对应。由此根据模式输出结果分析了这两个中尺度对流系统(MCS)的中尺度结构和特点,最后给出了登陆台风低压暴雨的MCS结构模型;在MCS成熟期,低层大尺度的低空急流(LLJ)中出现中尺度扰动,即中尺度低空急流(mLLJ), mLLJ的左前方产生强辐合和上升运动,在上升气流的高空出流区域产生中尺度高空急流(mULJ),这种mULJ在常规观测资料中被验证。mULJ的右后方有强辐散发生。     

一个复杂地形条件下中尺度动力初值化方案及试验

本文针对复杂地形条件下的中尺度数值模拟问题,提出了一种动力初值化方案,一系列数值试验的结果表明:方案的动力调整过程及机制是合理的;作为一种诊断层结气流受复杂下垫面强迫而产生的中尺度环流的力法,该方案也是有效的.     

陆面过程模式BATS中地气通量计算方案的一个改进试验

在原有的陆面过程模式BATS中,对地表通量的计算基于简单的经验公式,这个计算是十分粗略的．而地气通量对各个气象要素的模拟都很重要,如动量通量会影响大气中的风速分布,热量通量会影响垂直方向上的温度分布而改变大气的层结稳定度,水汽通量则会改变空气中的水分含量和潜热,因而改进地气通量的计算精度是有必要的．为了提高地-气间通量计算的精度,在模式中增加稳定度的分类,将近地层稳定度分为5类,用中尺度气候模式RIEMS,分别对短期和中期模拟作了对比实验．经过比较和分析模拟结果,可以看出在增加稳定度的分类以后,模拟的各个气象要素场都较原来的有了改善．     

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。     

刚性弹侵彻混凝土靶细观尺度模型的建立

与宏观尺度模型相比,混凝土细观尺度模型能够更加全面准确地描述混凝土的力学行为。编写了三维随机球形粗骨料的生成和投放程序,并采用一种基于背景网格的材料识别技术完成了水泥砂浆、粗骨料、界面过渡区三种网格的生成,建立了三维三相混凝土细观有限元模型。基于这一模型,运用连续有限元软件对刚性弹侵彻混凝土过程进行了仿真模拟。结果表明,与宏观模型相比混凝土细观模型能够更加真实地反映侵彻过程中混凝土的力学行为。     

中国东部地区一个中尺度对流涡旋的涡度收支分析

中尺度对流涡旋(MCV),与其他中尺度涡旋不同,有着其独特的动力机制与发展途径.一旦MCV形成,极易产生灾害性天气过程.为了解我国的MCV,使用非静力中尺度模式天气预报和研究模式对中国东部2003年7月4至5日降水过程进行了高分辨率的双向三重嵌套的数值模拟.与观测资料比较,模拟结果较为准确地再现了当时的大气状况.采用了空间滤波的方法对模式结果进行了大尺度背景场与中尺度扰动场的尺度分离,对MCV的结构与移动进行分析,并追随MCV的活动对其的涡度收支情况进行诊断分析.分析表明,大尺度背景场与中尺度扰动场对MCV的作用有着明显的差异.MCV的移动由大尺度背景风场引导;其中辐合作用直接决定了MCV的形成与发展,大尺度水平运动对中尺度涡度的水平输送为水平平流项的主要部分.而由垂直风速的水平变化所导致的水平涡度的倾斜作用在此MCV形成与发展阶段作用并不明显.成熟时的MCV与成熟时的中尺度对流复合体类似有着3个明显的环流,在对流层高层与低层均为辐散反气旋性环流,对流层中层则为较为深厚的气旋性环流.     

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。     

台风远离后舟山海域突发强风的诊断分析

台风是影响舟山的常见天气系统,台风影响时往往风雨交加。当0407号台风“蒲公英”穿越舟山时,舟山海域风不大,而台风离开后,舟山海域风力却突增到12级。这种情况是比较少见的,危害性很大。利用Micaps平台对台风周围的温度场、变压场、梯度场等大气环流进行分析,发现冷气团与台风外围暖气团相遇,生成了1对中尺度气压偶。因此,冷空气的侵入是造成这次强风的根本原因。