循环同化C波段雷达资料模拟贺兰山地区一次暴雨过程

利用宁夏气象站资料和银川站多普勒雷达资料,对2017年6月4-5日贺兰山地区一次暴雨过程进行数值模拟和同化试验,对比分析不同雷达资料同化窗对初始场及暴雨强降水时段的降水量和落区分布的影响.结果表明,同化雷达资料后加强了初始场中500 hPa“东高西低”的环流形势,700 hPa东南急流的强度和范围明显增强. TS评分结果相比控制试验, 6 h循环同化试验RAD6模拟的降水量仅对10 mm降水阈值的模拟效果有改进; 12 h循环同化试验RAD12的结果对10、 25和50mm降水阈值的评分均有显著提高.循环同化12 h雷达反射率因子后模拟的云水、雨水含量更大,假相当位温逆温区的水平范围更广,层结不稳定性显著增大,强降水时段雷达反射率因子与雷达观测实况有较好的一致性, 700 hPa正涡度带的分布与雨带位置更加一致.     

雷达和卫星资料同化在一次华南暴雨预报中的应用

利用WRF模式和GSI同化系统,搭建了一套可以业务运行的预报系统,实现了对多普勒天气雷达反射率和径向风、葵花(Himawari-8)气象卫星等资料的同化功能。基于本系统,针对同化非常规资料可能带来的资料应用和预报效果问题,设计了多组同化方案,对2017年7月17～18日发生在华南的一次强降水过程进行模拟分析和同化效果评估。结果表明:分别同化常规资料、雷达径向风、雷达反射率反射率、卫星资料均对预报效果有所改进,特别是同化卫星资料,可以改善系统对云水物质的分析能力,进而提高海上天气过程的降水预报。基于分类试验同化的结果,对整体同化常规资料、雷达径向风、雷达反射率和卫星资料等对温度、风向风速、相对湿度和降水等模拟技巧进行评估后发现,整体同化对强降水的发生时间和强度预报有改进,但并非在所有方面都优于单独同化某一类资料的结果。     

河南省三门峡一次局地暴雨过程分析

利用常规观测资料、NCEP 6 h一次的1°×1°分析资料和多普勒雷达产品等对2012年7月21日三门峡市暴雨过程进行了分析.结果表明:①高空低槽加深发展、中低层急流带及迅速入侵的冷空气为此次对流天气的产生提供了有利条件.②暴雨区上空低层辐合与高层辐散形成的抽吸作用,为此次暴雨过程的发生发展提供了动力条件.低层的正涡度中心和高层的负涡度中心与暴雨落区之间有着很好的对应关系.③卢氏县境内北部山脉呈东西走向,南面的迎风坡有利于西南气流在此抬升.三门峡市区、陕县处于黄河沿岸,本身水汽充沛,再加上西南气流在此汇聚,以上条件有利于局地暴雨落区的形成.④回波顶高大值区的分布与暴雨落区有很好的对应关系,通过对回波顶高的分析可以指示出强降水的落区.     

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。     

一次局地雹灾的多普勒雷达回波特征分析

介绍了一次超级单体对流风暴的形成过程,利用多普勒雷达回波资料对其特征进行了分析。     

南京一次局地暴雨的风切变以及大气结构特征研究

突发性局地暴雨一直是灾害性天气预测的重点,对于城市的防洪排涝具有重要意义。利用2012年7月3日南京站的多普勒天气雷达的径向风场数据,并基于风场反演的方法对风切变的识别和大小进行了分析和计算;利用南京和安庆站的常规探空资料,对比分析了其局地大气结构特征。针对风切变区风场的不均匀特点,在风场反演中选用了均匀风场模型进行计算,用临近格点之间风矢差来表示风切变的大小。对2012年7月3日南京地区的一次强对流过程中风切变的识别结果表明,切变区主要集中在强对流区,以及移动路径的前侧;风切变的量级显示,此次暴雨过程在强对流与中尺度气旋区边缘的切变大小一般在4.0 m/(s.km)以上,并且切变发展的方向与天气过程的一致;对于潜在发展的对流,对比结果发现风切变的大小在3.0 m/(s.km)以上时容易发展成新的单体。分析结果表明,强切变出现的位置,指示了暴雨的强度和落区;而大气能量结构揭示了暴雨前的先兆信息,发现冷层云高度较低使大气层结更不稳定,它有聚合积雨云的作用,使降水量超常增加,是引起此次局地暴雨的重要因素。研究结果为改进临近预报和对流潜势预报提供了丰富的细节和新的思路。     

IASI卫星资料同化对江淮暴雨预报的试验研究

对2014年6月26日到6月28日发生在江淮地区的一次暴雨过程,运用中尺度预报模式WRF以及同化系统WRFDA同化ATOVS(包括AMSUA、MHS、HIRS4)和IASI(CO2吸收波段)亮温资料,对比不同卫星资料同化对此次暴雨过程预报影响,评价IASI卫星资料同化对江淮暴雨预报效果。结果表明,相比ATOVS资料同化,IASI资料同化对温度、湿度等气象要素的调整更明显。在24 h和12 h累计降水量模拟上,同化IASI资料对降水范围和降水强度的模拟与实况最为接近。在同化ATOVS试验中加入IASI资料后,降水模拟效果改进不大,说明同化资料的种类越多,相应累计误差越大,对降水模拟改进越不明显。     

模式初始场信息对江淮暴雨预报的影响

为了研究2003年7月3、4日发生在江淮地区暴雨过程的发生发展机制,揭示AREM对初始场的敏感性,采用1°×1°的NCEP资料对这次暴雨过程的环流形势进行了分析,利用AREM模式对暴雨过程进行了控制试验和初值敏感性试验.采用9点平滑对初始场进行处理,平滑后预报与控制预报的对比结果表明:初始场的信息对降水预报精度有着很大的影响.模式24 h的降水预报对初始的湿度场最敏感,对初始风场和温度场较敏感,对初始位势高度场不敏感;相对于高层来说,对低层风场、湿度场更为敏感.湿度场、温度场高低空配置对降水雨量和范围预报影响较大;对流层低层切变线的辐合作用,高低空急流配置及所维持的强上升运动,低层暖湿气流的水汽输送,是这次暴雨的发生发展的机制.     

初始场对暴雨数值预报影响的敏感性试验

为了研究初始场不确定性对暴雨预报的影响,利用尺度分离的方法,在AREM模式分析场上构造了初值扰动,并通过在模式初始物理量上叠加或扣除这些扰动,设计了不同的敏感性试验.试验结果表明,暴雨预报结果对模式的初始相对湿度、温度和风场是敏感的,而对初始位势高度的敏感性较弱.由于各物理量是相互联系和制约的,单独改变某个物理量对暴雨...     

一次局地突发性暴雨过程成因及数值试验分析

针对昆明1次局地突发性暴雨过程,采用常规观测资料与NCEP再分析资料对其成因进行分析,并利用WRF模式进行参数化方案敏感性试验,结果表明:上干冷下暖湿的不稳定大气层结是本次暴雨发生的大尺度环流背景;暴雨发生前,水汽不断向暴雨区输送,在低层辐合高层辐散的动力机制作用下,水汽不断聚集,不稳定能量增大,最终触发暴雨;卫星云图特征表明,产生暴雨的直接系统为一MβCS,最大小时雨量出现在MβCS移动过程中;数值模拟发现,最优微物理方案为Kessler方案,最优积云参数化方案为Kain-Fritsch方案,二者组合能较好地再现该类暴雨过程.     

滇东一次局地特大暴雨的中尺度特征和地闪特征分析

 利用雷电定位资料、多普勒雷达资料和FY-2E卫星红外资料对2010年6月25-26日发生在马龙的一次局地特大暴雨过程进行分析,结果表明:高层冷空气和低层暖湿气流在滇中以东地区交汇,形成明显的辐合是本次局地特大暴雨过程的主要影响系统.多普勒雷达上表现为2条带状回波合并加强,后部小单体快速东移合并入同一地点,在马龙上空形成明显的"列车效应",中尺度低空急流和逆风区的出现使得抬升辐合运动加强,触发了马龙上空对流不稳定能量的释放,产生了特大暴雨.卫星云图上,多个MCS合并为中-β尺度对流云团再发展为中-β尺度对流云带,产生强降水的过程始终保持较大面积的低于-60℃的冷中心,冷中心长时间在马龙上空维持.暴雨过程伴随着频繁的地闪活动,地闪密集地出现在单体回波合并后的强回波区域、对应着径向速度≤10 m/s的辐合区和逆风区后部及≥15 km的回波顶高位置,TBB和地闪的峰值超前于强降水1~2 h.     

一次区域性大暴雨的多普勒雷达资料分析

利用常规资料,加密观测资料,多普勒雷达强度、速度和风廓线资料等对本过程进行周密细致的分析.探讨了在副热带高压西进过程中与之相配合的大气环流形势和影响系统;揭示了造成两次强降水(1小时大于10mm以上)的不同原因和中小尺度系统存在的可能性;展示了暴雨过程中测站上空垂直风场的分布特点以及风廓线高低空急流下传和加强与强降水的密切关系,证明了强降水的产生主要由低空急流的下传和加强引起的.     

集合卡尔曼滤波同化理论及其在一次暴雨过程中的应用

集合Kalman滤波用于数值试验有着雄厚的理论基础。本文介绍了集合Kalman滤波理论及其技术实现,在此基础上搭建了集合Kalman滤波同化系统,并用MM5模式做同化实际探空资料48小时的试验。试验结果表明:集合Kalman滤波同化探空资料可以改善MM5模式的预报效果。     

一次暴雨过程局地水汽和热力动力条件的综合观测分析

应用多种非常规探测资料对2010年7月18日和19日大理发生的暴雨天气过程进行了分析,结果表明:GPS探测的大气可降水量对降水的发生具有较好的指示意义,大气可降水量的急剧增(减)过程,预示着降水即将出现(消亡);辐射和湍流通量在暴雨发生前,存在明显变化;风廓线雷达的水平风和垂直风在暴雨过程中有很好的指示意义.     

对河南省安阳市一次强对流天气的多普勒雷达资料的分析

利用濮阳雷达站的新一代多普勒雷达产品,结合高空和地面观测资料,分析了2013年8月11日傍晚出现在豫北地区(安阳)的一次强对流天气过程.结果表明:这次天气以是灾害性大风为主,伴随有雷电和短时强降水,局地还有冰雹出现的强对流天气;此次强对流的主要影响系统有副热带高压、500 hPa低槽、中低层切变线和地面冷锋,低层垂直风切变和较强的层结不稳定有利于弓形回波的产生;反射率因子图显示系统为一个典型的弓形回波带,顶部回波最强,同径向速度图均表现出明显的"V"型缺口;雷达资料分析表明,中尺度涡旋(M)、垂直液态水含量(VIL)和回波顶高度值(ET)对雷雨、冰雹和地面破坏性大风等强对流天气有很好的指示作用.     

地面加密自动站资料在一次局地大暴雨分析中的应用

利用地面加密自动站资料和常规探测资料对2012年8月21日南昌地区的一次局地短历时大暴雨过程进行分析,结果显示,此次大暴雨过程是由多个稳定维持、发展强烈强或特强中尺度雨团造成的。地面逐小时θse。可以很好的反映出不稳定能量的积聚过程和对流不稳定层结的建立过程,地面高能中心对短时大暴雨有很好的指示作用;中尺度辐合线的存在和地面锋区的维持是造成局地大暴雨的中尺度系统和触发条件。因此在实际预报过程中,可以利用地面加密自动站资料分析动力、热力和水汽条件,得出地面中尺度系统的位置、强度、持续时间,提高此类灾害性天气过程的预报准确率。     

多源探测资料在一次中尺度暴雨分析中的应用

利用常规观测资料、地面加密自动站资料、多普勒雷达和风廓线雷达等多源探测资料,对2018年4月24日漳州中南部一次中尺度暴雨的形成机制、环境条件和雷达资料特征等进行了分析。结果表明,此次过程是发生在500hPa短波槽过境,地面弱冷空气南下的大尺度环流背景下,地面中尺度辐合线是此次过程的重要触发和维持机制,多普勒雷达的逆风区可作为中尺度暴雨发展成熟的标志之一;风廓线的水平风资料可以反映出水平风场的演变,从而对降水强度、持续时间做出预报,垂直速度对降水的开始、加强和减弱时间段有很好的指示作用,同时也是对流发展强度的重要判据。     

干旱区一次连阴雨过程中暴雨天气的多普勒雷达图像特征

2007年6月15-22日宁夏连阴雨天气是由5次相对明显的降水过程组成,其中第1次过程为对流性降水,后4次过程为混合性降水,暴雨出现在16日下午到17日上午的第2次过程中.利用NCEP逐日再分析资料分析发现,此次连阴雨天气的形成和维持是西风带和副热带天气系统相互作用、北支干冷气团与南支暖湿气团稳定交于宁夏上空、高低空急流相互耦合作用的结果.暴雨发生期间,有4条多单体回波带和1条飑线自雷达站西南方经银川移向东北部,这种"列车效应"是宁夏中北部降水量较大的主要原因.飑线低层弱回波区、中高层悬垂结构明显,多单体回波带与飑线存在明显的差异.     

北京地区一次强降水过程的多种观测资料四维变分同化试验

采用MM5非静力预报模式及其伴随模式系统,对2005年汛期北京地区的一次局地强对流降水过程进行了包括地面每3小时一次的湿度观测资料、北京地区自动站逐小时降水资料、北京地区逐30分钟GPS可降水量观测在内的多种观测资料的四维变分同化试验。结果表明,采用四维变分方法同化多种非常规中尺度观测资料后,模式成功地模拟出此次降水过程,不仅很好地修正了变分同化窗内的降水预报,同时也使同化窗口以后的降水预报获得了较为明显的改善,并且发现同化了多种观测资料后获得的最优初始场较原模式初始场对流不稳定能量显著增加,具有更利于降水形成的动力及热力条件。还对各种观测资料在四维变分同化中的相对重要性进行了分析。