卫星遥测纬向剖面地形谱分析--青藏高原背风侧地区地形扰动与西风扰动的耦合模态

遥感地形资料具有空间离散分布特点,因此根据离散谱空间变换中谱能不变性约束下的谱分析方法,研究了遥感地形谱空间域分布基本特征和地形强迫对大气受迫运动的作用机制．并通过定义地形扰动和地形扰动特征尺度的概念,发现位于青藏高原背风侧的我国中东部地区纬向(东西向)剖面地形扰动特征尺度在454.5km,即该地区地形扰动可以定义为中α尺度扰动(比照大气尺度分类);地形扰动尺度与该地区主要致灾天气系统MαCS(Meso-α Convective System,中α尺度对流系统)尺度上的一致性揭示了地形对于MαCS的触发作用．进一步通过对卫星遥感离散地形场测度进行分形学分析,计算出该区域纬向剖面分数维为1.26,说明该地区地形的基本分形元是Koch三角生成元,即青藏高原背风侧地区剖面地形强迫作用机制本质上是基本西风气流与三角形元组合型山脉剖面障碍物相互作用的结果．这种相互作用的物理图象表现为：在我国青藏高原背风侧地区,冬季和夏季700hPa纬向平均风速扰动谱最强峰与地形扰动谱最强峰存在着明显的地形-纬向风速偶合关系,地形-纬向风速共振模态是该地区冬季纬向环流扰动的典型触发机制;而夏季,地形一纬向风速偶合模态转变为向小尺度漂移的高阻尼模态．同时,地形和纬向风速的分形分析表明,关于地形强迫下的受迫扰动的偶合模态和强迫机制的结论,具有尺度的串级和自相似性,可外推到未观测到的更精细的尺度上．     

秦岭近邻地区秋季暴雨的天气动力学分析

对2005年10月1-2日秦岭近邻地区连阴雨中的暴雨天气的成因进行分析，结果表明：暴雨发生在500hPa东亚稳定的东高低环流形势下；低空西南急流为雨区提供了大量热量、动量及水汽，而高、低空急流的次级环流以及锋面次级环流之间的耦合加大了低层辐合和高层辐散，使暴雨区产生了强烈上升运动，为产生暴雨的中-α尺度系统形成提供了有利的大尺度环流背景场，秦巴山区复杂地形对产生暴雨中-α尺度的形成和发展也有一定的激发作用；螺旋度强度变化对暴雨发生发展有一定的指示意义。暴雨发生前对流中底层有较大螺旋度值，且呈下正上负的垂直结构，暴雨一般发生在对流层低层螺旆度正值中心的前方．     

环境场特征与暴雨之间的关系浅析

利用2002年6-7月香港天文台业务区域谱模式(ORSM)的物理量预报资料,通过对暴雨发生时的平均高度场、温度场、湿度场、经向及纬向风速场特征的分析,探讨了我国南方形成持续强降水的大尺度环流形势及物理条件.通过对暴雨带附近的热力场和动力场的研究表明：温度场上,在大气中低层,暴雨带处于高温区南侧相对的冷区,且温度梯度较小,而在暴雨区北侧,温度梯度较大;湿度场上,暴雨区落在高湿度带中,并且在大气低层,暴雨带位于南北相对湿度对比带的南侧;而在风速场上,在大气低层,暴雨带附近为东西风及南北风的复合带.     

“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。     

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.     

暴雨系统不同尺度动能相互作用过程

选取一次梅雨期暴雨过程，对实测资料用Ｂａｒｎｅｓ尺度分离方法经自适应技术处理后，应用动能相互作用方程组，计算出雨区内对流层高、中、低各层次方程各项的时空平均值．就整层而言，天气尺度动能主要源和汇分别是产生项和水平输出，而中尺度系统则为对流正反馈和空气逆气压梯度运动所消耗的动能两者接近平衡，两种尺度流场和质量场之间相互作用所制造的动能向两种尺度系统转换．     

复杂地形影响冰雹云发展的数值模拟实验

采用复杂地形条件下,中小尺度冰雹云发生发展的二维数值模式,在ＶＡＸ机上定量计算了在１６种微物理过程作用下云中各水态含量及云中宏,微观参量的大小,并模拟了复杂地形的各种热力,动力条件下冰雹云随时间发生发展的演变规律,得出的结构与实际相一致。     

晋北地区一次暴雨过程分析

利用常规的天气图、物理量场资料以及卫星云图和雷达回波图,对2008年9月23—24日发生在山西北中部地区的一次暴雨天气进行了分析,介绍了此次暴雨的环流形势演变及影响系统,对此次暴雨的物理量和卫星云图进行了研究,结果表明:暴雨主要是在高低空急流、中低层低涡切变以及地面冷锋这3个影响系统的共同作用下产生的;暴雨期间水汽比较充足,低层辐合高层辐散有利于暴雨区对流的发展;卫星云图和雷达回波图说明暴雨的发生与中-β尺度对流系统密不可分。     

一次致洪大暴雨对长江两个子流域的影响分析

利用高空、地面观测和NCEP/NCAR再分析资料,对2009年8月3日-5日发生在长江两个子流域(嘉陵江和綦江流域)的一次致洪大暴雨的降水时空分布、环流背景、水汽输送及对流域水文条件的影响进行了分析.结果表明:此次暴雨环流背景是高空槽耦合了"天鹅"台风阻塞的西南低涡,南侵冷空气和西南急流输送的暖湿水汽交汇,导致不断有中小尺度对流系统的生成、发展;暴雨第一阶段降水是纬向和经向水汽输送的共同作用,第二阶段以纬向输送为主;两个子流域暴雨期间700hPa比湿值一直在10g/kg以上,最强降水均产生在水汽通量大值区,同时也是水汽通量散度梯度最大处,产生时间则为低层散度值变化最大梯度期间;綦江流域降水比嘉陵江流域降水持续时间短,但其流域面积小,面雨量反而更大,造成其先达到最高水位,超保证水位,嘉陵江未超警戒水位,本次致洪暴雨造成两流域及长江上游均达到一年中最高水位.     

一次致洪大暴雨对长江两个子流域的影响分析

利用高空、地面观测和NCEP/NCAR再分析资料,对2009年8月3日-5日发生在长江两个子流域(嘉陵 江和綦江流域)的一次致洪大暴雨的降水时空分布、环流背景、水汽输送及对流域水文条件的影响进行了分析.结 果表明:此次暴雨环流背景是高空槽耦合了“天鹅”台风阻塞的西南低涡,南侵冷空气和西南急流输送的暖湿水汽 交汇,导致不断有中小尺度对流系统的生成、发展;暴雨第一阶段降水是纬向和经向水汽输送的共同作用,第二阶 段以纬向输送为主;两个子流域暴雨期间700hPa比湿值一直在10g/kg以上,最强降水均产生在水汽通量大值 区,同时也是水汽通量散度梯度最大处,产生时间则为低层散度值变化最大梯度期间;綦江流域降水比嘉陵江流域 降水持续时间短,但其流域面积小,面雨量反而更大,造成其先达到最高水位,超保证水位,嘉陵江未超警戒水位, 本次致洪暴雨造成两流域及长江上游均达到一年中最高水位.     

河南省夏玉米生长季洪涝灾害的环流背景及水汽输送特征

采用1°×1°NCEP再分析资料及地面、高空实况观测资料,分析了2000年以来发生在淮河上游河南境内的4次持续性暴雨过程的大尺度环流背景和水汽输送特征.结果表明:淮河上游持续性暴雨有纬向型和经向型两类,以纬向型居多.两类暴雨的持续与副热带高压及长波槽脊的稳定维持密切相关,两类暴雨均发生在亚欧环流为两槽两脊的大尺度环流背景下(槽、脊位置不同),北方南下的冷空气与副热带高压外围的暖湿气流长时间交汇于淮河上游上空,致使该地区暴雨持续;4次持续暴雨过程的水汽来自于南海、孟加拉湾或东部海面,东边界和南边界是水汽的主要流入边界.     

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”。     

尺度分离法在云南单点性暴雨诊断分析中的应用

 应用低通滤波器分离天气尺度和次天气尺度的运动,对云南罗平地区的一次单点性暴雨过程的各种物理量进行诊断分析.发现天气尺度的系统为次天气尺度的系统提供了暴雨发生的适合的环境场,而次天气尺度的系统是导致罗平地区单点性暴雨发生的直接原因.     

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。     

2020年春季莆田市一次暴雨成因初探

应用ERA 50.25°×0.25°逐小时的全球再分析资料、NCEP/NCAR 1°×1°逐六小时的全球再分析资料、雷达回波资料和常规观测资料,从环流背景、中尺度特征和物理量场特征分析以及对各家模式降水预报进行检验,探讨莆田市一次暴雨的发生机制。结果表明,莆田市2020年5月21日发生的暴雨过程是低涡型降水,降水主要位于低层西南风和东南风形成的切变线附近,且暴雨过程的发生与中尺度系统密不可分,受地面辐合线的地形共同影响,莆田出现集中的降水时段;与低空急流对应的低层正涡度中心是降水加强的一个重要指标,θse的锋区与冷空南下的位置对应。大雨以上的降水全球模式的参考性较大,但是暴雨预报能力还是较差,暴雨落区和多模式的一致性都不好,区域模式大雨以上的降水参考性较差;日常预报中要注意从中尺度和物理量进行全面分析,加强多源数据应用,加强风廓线雷达、雨滴谱仪、自动站等非常规资料的监测、应用及检验。     

湖南汛期区域持续性暴雨环流型与暴雨落区关系

利用1961~2016年湖南省内88个气象台站逐日降水资料和美国国家环境预测中心(NCEP)及国家大气研究中心(NCAR)再分析资料,根据区域持续性暴雨定义,统计分析了湖南汛期发生区域持续性暴雨典型环流型特征及其与首日暴雨落区配置关系.结果表明:(1)湖南汛期发生区域持续性暴雨典型环流型有两槽一脊、两槽两脊、两脊一槽、纬向波动、台风低压和多涡旋型6类;(2)区域持续性暴雨主要发生在6、7月,其次是5、8月,4月和9月发生概率较小,各类环流型区域持续性暴雨日发生累计频次空间分布特征各异;(3)区域持续性暴雨典型环流型类内500hPa中高纬具有相似共性,均有利于持续引导北方冷空气南下至湖南,但因低纬西太平洋副热带高压强度与形态配置不同,低层850hPa西南季风北伸范围存在差异,导致区域持续性暴雨过程首日暴雨落区南北、东西空间差异明显.     

冷空气与地形在台风“海葵”特大暴雨过程中的作用分析

使用常规天气图、边界层温度平流、物理量场、卫星云图、中尺度自动站及景德镇地形等资料,对冷空气与地形在台风"海葵"景德镇特大暴雨过程中的作用进行了分析,结果表明:1)冷空气从台风西侧边界层侵入,以景德镇为中心,东部与东北部增温,西部、西南、西北部降温,自东北向西南温度差异增大,降水在冷空气的作用下,向南部移动,强度明显增强;2)受北方弱冷空气侵入的影响,各物理量强中心明显南移,并出现了高层辐散,上升气流明显增强,气流斜升、能量锋区增强等有利于中小尺度系统发展的特征,为特大暴雨发生、发展提供了良好的动力与热力条件;3)云图上,弱冷空气侵入台风环流西侧,高层辐散诱发了中小尺度对流云团的发生、发展;4)景德镇市向西与西南开口的地形,在北面有西北偏西气流,南面有强盛西南气流时,受地形辐合、抬升影响,对暴雨的产生有明显增幅作用。     

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.     

高原东侧低涡切变线发展的个例数值研究——Ⅰ.分析和诊断

1983年7月末发生在川陕地区的大暴雨,造成陕南特大洪灾.大、中尺度天气分析指出:造成这次暴雨过程的直接中尺度系统是受控于稳定天气尺度系统的高原东侧西南涡和中-α尺度切变线;SW 涡初生于高原东侧西风气流汇合处、印度西南季风左半侧;西南季风活跃、副高东阻及中高纬冷空气的入侵形成了西南涡区斜压性质的对流不稳定;“东高西低”环流形势是低涡切变线生成、发展的有利条件,这反映了高原地形及系统异常的动力作用.诊断分析表明:SW涡是生成并发展于700hpa 的浅薄系统,具有暧湿中心结构.     

福建省天气雷达与雷达气象学科发展研究报告

0引言 福建位于我国东南沿海,与台湾隔海相望,是我国重要的海洋省份之一,属亚热带海洋性季风气候,受西风带和东风带双重天气系统的频繁影响,还受台湾海峡独特地形产生的狭管效应影响,是海洋气象灾害的高发省份。福建境内气象灾害种类多、强度大,一年四季都可能有冰雹、龙卷、飑线等强对流天气发生。冬季有寒潮、大风、大浪,春季有暴雨、大雾,夏、秋季有热带气旋（台风）、风暴潮、大浪等。