2010年湖南汛期13次暴雨过程的力子天气学分析

采用力子天气学方法,通过对2010年4月以来出现在湖南的13次区域性暴雨天气过程进行合成分析。结果表明,2010年湖南汛期的13次暴雨均与自组织的辐合水汽流密切相关,暴雨是自组织辐合水汽流爆发后所产生的必然结果;自组织辐合水汽流的孕育区对应未来12～36 h出现暴雨的区域,自组织辐合水汽流孕育区一旦消失,则未来12～36 h不会有区域性暴雨出现;自组织辐合水汽流孕育区产生在大尺度南北力子偶的交汇域。南北力子偶是否存在可以作为汛期区域性暴雨的短期预报模式。     

株洲市2011年6月15日暴雨过程分析

从自组织辐合水汽流的成因出发,对株洲市2011年6月15日暴雨产生的过程进行精确到点的分析,发现其前期的一些具有物理意义的特征,这些特征为该地暴雨的精细化预报提供了有业务价值的思路和方法。在暴雨发生前12～36 h,对流层中下部存在南北力子偶,且株洲站附近存在准饱和区;对流层底层水汽通量散度对暴雨预报具有高度敏感性,其分界线位于850 hPa附近,850 hPa以下的水汽通量散度具有较强的暴雨可预见度,而850 hPa以上的水汽通量散度则不具备这种功能;暴雨中最强降水发生前24～6 h,位于850hPa以下的对流层底层水汽通量散度在株洲站及其上游附近存在明显增强的(-6～-20单位)水汽通量辐合中心区;如果上述水汽通量辐合中心区突然消失,则意味着最强降水即将发生,也意味着自组织辐合水汽流已经发展到成熟期,其即将向上发射。涡度、散度、垂直速度、假相当位温等要素场都有上述类似特征,但敏感度不及水汽通量散度;TBB与强降水呈负相关,且滞后约2 h,虽然TBB对这次暴雨过程不具有预报特征,但它表明了此次暴雨过程具有原发性特征,这对暴雨的本质研究有益;仰角越小的速度回波对暴雨越敏感,0.5°仰角的速度回波对暴雨还具有2 h左右的提前反映,这对暴雨短临预报具有指示意义。     

2013年夏季异常高温干旱的力子天气学分析

2013年7月2日～8月16日,株洲出现了长达46 d的连续高温天气,其日平均气温、日最高气温≥35.0℃持续日数等高温特征量均破历史纪录。从物理机制和力子天气学原理分析这次异常高温天气的成因,结果表明,物理机制包括辐射增温、下沉增温、增温效率、散热功能、额外热源、累积效应等;力子天气学机制,异常高温天气直接的力子天气学原因是西太平洋反气旋环流子对目标区域长期稳定的控制,而其深层次的原因是南亚大尺度反气旋环流子和西太平洋反气旋环流子的非线性相互作用和自组织机制;南亚大尺度反气旋环流子的异动提前7 d预示高温天气即将出现,主体在西太平洋的反气旋环流子对目标区控制的消失提前2 d预示高温天气即将结束。     

河南省中北部一次区域性暴雨天气诊断分析

[目的]分析河南省中北部一次区域性暴雨天气过程。[方法]利用常规气象观测资料和河南省气象台站降水量资料,对2010年7月19日出现在河南省中北部的一次暴雨天气过程进行大气热力学和动力学诊断分析,研究暴雨发生时河南省中北部物理量场的特征和天气形势演变。[结果]西太平洋副热带高压加强西伸,中低层低涡的动力抬升和西南低空急流强盛的水汽输送,造成河南省中北部区域性暴雨天气过程。物理量诊断结果显示,深厚的湿层和持续的水汽辐合为暴雨的产生提供了充沛的水汽,正涡度平流中心自西北向东南发展和传播,有利于垂直运动的发展,中低层正涡度、中高层负涡度结构的维持,为这次区域性暴雨的产生提供了动力条件;中低层辐合、高层辐散的抽吸作用有利于低层垂直上升运动的加强,中低层露点锋的抬升作用触发不稳定能量释放;冷暖空气形成对峙,是造成区域暴雨的重要原因之一。TBB特征分析表明,整个强降水时段河南中北部TBB在-60～-50℃,其移动速度与西南涡移速相当;这条TBB低值带与河南暴雨发生的区域相对应,TBB最低值中心与降水最强中心基本一致。[结论]该研究为暴雨的短期预报提供科学依据。     

广西冬季一次罕见大范围连续性暴雨过程成因分析

[目的]研究2010年广西冬季一次罕见的大范围连续性暴雨过程的成因。[方法]利用常规观测资料、卫星云图和NCEP 1°×1°逐6 h的再分析资料,从暴雨的形成条件入手,对2010年1月广西一次罕见的大范围连续性暴雨过程的环境场进行诊断分析,探讨其形成的规律和成因。[结果]这次广西冬季持续性暴雨出现在副高异常偏强且稳定的背景下,由副高西北侧边缘云系的长久维持造成,低层罕见东南急流的辐合是导致这场罕见暴雨的根本原因;副高是影响这次冬季暴雨分布的主导系统,500 hPa湿度大值区与与暴雨区域对应很好;暴雨区低层辐合、高层辐散,低层的辐合对暴雨落区起决定作用。暴雨发生在700 hPaMPV1〉0、MPV2〈0的有利配置下,且MPV1与MPV2量级相当。[结论]该研究为今后做好此类极端天气的预报提供参考。     

陕西榆林一次大暴雨天气的中尺度分析

[目的]分析陕西北部榆林市一次区域性暴雨天气过程。[方法]利用常规气象资料、卫星云图和ncep1°×1°再分析产品,从环流形势、中尺度系统、水汽和动力条件等方面,对2011年7月1～3日陕西北部榆林市一次区域性暴雨天气进行综合分析。[结果]副高在福建形成高中心,其外围西南气流持续存在,提供了暴雨区长久的水汽输送;高原槽东移,提供了暴雨区的动力场;东北路回流冷空气与低空急流辐合是暴雨的触发机制;暴雨区与中尺度低压密切相关,暴雨出现在中尺度低压前部的低空急流中;高空槽云系和低空急流云系叠加增强,生成暴雨云团,云顶亮温TBB<-90℃。[结论]该研究为今后暴雨的预报提高了理论依据。     

豫北一次区域性大暴雨过程分析

[目的]分析豫北一次区域性大暴雨过程。[方法]利用常规天气图、乡镇雨量站、卫星云图等资料,采取天气学诊断方法,从大尺度环流背景、影响系统、物理量场、地形影响等方面,初步分析了2010年8月18～19日发生在河南省北部的区域性大暴雨天气的成因。[结果]此次强降水具有明显的中尺度特征,主要影响系统是地面中尺度辐合线、中低层切变线和低空西南急流。低空西南急流为大暴雨的产生输送了充足的水汽,地面辐合线加大了辐合上升运动和水汽辐合。低层大气散度辐合中心正处于河南北部,垂直速度强上升区也在豫北地区,为暴雨产生提供了足够的动力条件。地面中尺度辐合线的产生、发展和位移对暴雨和短时强降水的发生时段、落区有很好的指示性。K指数大值区和假相当位温(θse)低层大值区均在垂直方向上呈Ω分布,对强降水预报有指示意义。强降水中心与喇叭口地形相对应,地形雨特征明显。[结论]该研究为此类暴雨的预报提供了参考依据。     

基于WRF模式对西安夏季不同性质降水的数值模拟检验

[目的]了解WRF模式对西安地区夏季不同性质降水的预报能力。[方法]基于西安地区气象观测站的实况数据、Micaps观测资料、WRF实时预报数据,采用西安市气象台业务化运行的WRFV3.1对2011年7月21日和8月15日2次强对流天气过程及9月5~6日区域性暴雨过程进行模拟分析。[结果]在暴雨预报中,模式对暴雨雨带走向、落区、强度、强降雨中心位置以及强降水出现的时间段均与实况基本吻合,也可以较为准确地预报暴雨中对流层中低层风场的演变;在短时局地强降水中,模式对于降水的落区、发生时间有较为准确的预报,预报时效可达24~36 h。[结论]WRF模式能够对西安地区夏季不同类型降水进行预报,为气象服务提供较为准确的预报支持。     

2010年7月抚顺大暴雨过程分析

利用常规气象资料对2010年7月19～23日抚顺地区出现暴雨成因进行分析。分析结果表明造成该次暴雨天气过程天气系统为高空槽和副热带高压,低层有低空急流,切变线。该次降水物理量场有较好的对应,正涡度场,低层辐合、高层辐散为暴雨产生提供动力条件,高温高湿为暴雨提供热力条件,大水汽通量区为暴雨提供水汽条件。该次暴雨是由发生在高空槽前切变线上中尺度对流云团造成。地形作用对降水有增幅作用。数值预报检验中尺度预报降水量级误差较大,可信度不如日本数值预报。     

2010年7月吉林省暴雨诊断分析和水汽后向轨迹模拟

[目的]分析2010年7月吉林省暴雨过程和水汽条件后向轨迹模拟。[方法]利用常规天气图实况资料和NCEP每6 h一次、2.5°×2.5°再分析资料及NOAA的GBL资料,对2010年7月导致吉林省洪水的暴雨过程进行物理量诊断分析,同时使用HYSPLIT后向轨迹模式对水汽来源进行模拟。[结果]高空辐散和低空辐合同时存在产生的上升运动是暴雨出现的动力条件;低空切变诱发的不稳定能量促使了大暴雨过程的产生;此次降水过程的水汽来源分为南部海域的水汽、北部高空的水汽输送和当地水汽源3个部分。[结论]该研究为暴雨的预报和分析提供一些参考依据。     

桂北一次强降水过程的诊断分析

[目的]分析2010年5月27-28日桂北一次强降水过程。[方法]利用2.5°×2.5°的NCEP再分析资料,对2010年5月27-28日广西桂北一次锋面暴雨过程的水汽通量、假相当位温、非地转湿Q矢量等物理量进行诊断分析,重点探讨非地转湿Q矢量在广西前汛期锋面暴雨落区中的预报应用。[结果]孟加拉湾水汽向广西输送,并在桂北产生强的辐合上升运动,为桂北强降水的发生提供了有利的水汽输送条件。850 hPa假相当位温锋区（密集区）南压至广西北部,桂北处在假相当位温锋区中,低层高湿的不稳定能量与中层向下渗透的冷空气导致中低层位势不稳定建立,从而为此次强降水过程提供了一定的热力条件;广西北部低层850 hPa处在等Qx＊值线梯度最大区域和较强的Q矢量散度负值区重叠的区域,为未来桂北的暴雨过程提供了有利的动力条件。[结论]该研究为暴雨预报提供参考依据。     

西南低涡诱发贵州夏季暴雨预报研究

[目的]研究西南低涡诱发贵州夏季暴雨的预报。[方法]选取2.5°×2.5°NECP提供的北半球700 hPa 1971～2008年6～8月一天4个时次再分析资料,对贵州6～8月暴雨与西南低涡活动进行较为系统的研究,并给出西南低涡型贵州6～8月区域性暴雨预报思路。[结果]西南低涡是造成贵州汛期（6～8月）,尤其是6、7月份暴雨的主要影响系统之一,该类暴雨的发生与西南低涡的移动路径、冷空气活动、500 hPa环境流场、850 hPa切变线、西南急流、副高脊线的位置及水汽条件、涡度场等有密切的关系。应用实况资料,采用相似方法和物理量诊断,建立客观的预报业务系统,并对该系统进行验证表明选取高空槽、西南低涡、垂直运动条件、西南急流、水汽条件等因子来作为贵州暴雨的预报因子是合理的;西南低涡中心位于主关键区（100°～105°E、25°～35°N）和次关键区（105°～108°E、25°～35°N）时,贵州当日最容易出现区域性暴雨降水,其中又以在主关键区出现暴雨的概率较大。[结论]该研究为提高该类型暴雨预报水平和防灾、减灾提供依据。     

广州汛期暴雨频数和强度统计及周期分析

[目的]分析广州汛期暴雨的频数和强度及周期变化。[方法]利用1951～2010年广州市逐日降水资料,采用线性回归分析、相关分析、小波分析等方法,对近60年来广州市汛期暴雨的年际与年代际变化特征进行了分析,并分析了汛期暴雨与年平均温度的关系。[结果]近60年来,广州汛期暴雨量和暴雨日分别以6.23 mm/10a和0.27 d/10a的线性趋势增长,日数（雨量）最多的年份均为2001年,为15 d（1 085.7 mm）,最少年份没有暴雨（1990年）;广州汛期暴雨量和日数的年际变化均在近20年明显增多;前后汛期暴雨年代和年际变化均存在差异,前汛期趋势增多,后汛期趋势有微弱减少。广州汛期暴雨日数与年平均温度的正相关关系显著,相关系数为0.22,通过α=0.02的显著性水平检验。广州市前汛期暴雨总日数主要存在4.2年左右的年际和52.9年左右的年代际周期变化,后汛期主要存在5.5年左右的年际和18.4年左右的年代际周期变化。[结论]该研究为汛期降水预报提供科学依据。     

湘中一次突发性大暴雨过程分析

[目的]分析2010年5月6日湘中一次突发性大暴雨过程。[方法]利用NCEP 1°×1°再分析资料、常规观测资料、自动站雨量及FY-2C卫星资料,分析了2010年5月5日晚～6日湘中一次大暴雨期间的大尺度环流背景及物理条件,揭示此次大暴雨形成的大尺度环境条件、中尺度特征以及可能的成因;并利用FY-2D卫星云导风与水汽云图、红外云图及TBB黑体亮温,分析大暴雨对流系统的演变特征。[结果]此次湘中强降水过程具有降水持续时间较短、强度大等明显的中尺度特征;此次大暴雨是在有利环境背景形势下,由中尺度对流系统造成的,并与高空横槽、中低层切变线、地面弱冷空气及高低空急流有着密切的关系;各种物理量分析结果表明此次暴雨上空中尺度特征非常明显,强降水分布在湘中一线,其主要原因是中尺度系统造成;卫星云图上动力干带、TBB=-60℃值中心与其梯度大值区可为大暴雨的预报和预警提供参考依据。[结论]该研究为湖南省大暴雨预报和临近预警积累经验。     

一次罕见的局地大暴雨动力条件诊断分析

[目的]分析一次罕见的局地大暴雨动力条件。[方法]利用常规资料、地面加密自动站资料、风廓线雷达资料和多普勒雷达资料,对2010年8月3日临沂地区出现的一次强降水、局地大暴雨天气进行分析,探讨产生此次局地大暴雨的动力条件。[结果]这次降水过程主要是受副热带高压边缘的西南气流、西风槽前从中高层向南渗透的小股冷空气和高层（10 km以上）一直维持的东风波等不同尺度、不同高度系统共同作用的结果;大气层结的不稳定是强降水发生的前提,地面辐合、东风波与中高层西北气流的相互作用触发了不稳定能量的释放,副高边缘的西南气流提供了水汽供应。此次降水过程降水时间短、强度大、雨区移动呈现明显的方向性,具有明显的中尺度强对流系统特征,强降水的落区与加密风场辐合汇点的位置非常吻合,可以根据加密风场辐合位置随时间的移动推断下一时刻强降水的落区。风廓线雷达资料与多普勒雷达风廓线产品结合分析可以更准确地反应大气垂直风场结构。[结论]该研究为暴雨预报提供一定的参考依据。     

2011年8月5～6日局部大暴雨过程分析

[目的]分析2011年8月5～6日发生在湖南的局部大暴雨过程。[方法]利用湖南省内区域自动站资料、探空资料、高空资料和雷达资料对2011年8月5～6日发生在湖南的暴雨过程的形成机理进行了深入分析,重点探讨洞庭湖局部区域大暴雨中反射率、径向速度及相关物理量因子的演变情况,同时检验欧洲中心高度场和风场的模式预报。[结果]此次过程是在东部沿海有台风的影响情况下局部发生的大暴雨天气过程,大气环流背景是两脊一槽形势,主要影响系统是高空低槽和中低层切变线附近以及地面弱冷空气,且200hPa存在分流现象,暴雨落区位于850 hPa的东侧和南侧;强对流的发生前,维持高K指数或K指数迅速增大,CAPE值迅速增大和SI指数的快速减小,同时当地环境有足够的水汽弥补了因中低层没有急流存在而产生的水汽的输送;在雷达回波上有2条路径的回波云团输入到强对流风暴,同时中层有干空气侵入风暴内,造成强风暴单体的缓慢移动及强度维持,在速度产品上低层存在逆风区和强的辐合区。EC 500 hPa高度预报场与实况对比发现预报的台风内部高度值比实况偏大,高压中心比实况偏小,48 h预报比24 h预报误差大些;500和850 hPa的UV分量的预报场48 h的误差比24 h大,500比850 hPa的误差大,对台风的预报误差均较大,在切变线附近或槽线附近误差亦较大。[结论]该研究为暴雨预报提供参考。     

基于灰关联谱聚类模型的福建省暴雨灾害评价研究

[目的]研究基于灰关联谱聚类模型的福建省暴雨灾害评价指标体系。[方法]根据福建省灾害性气象年鉴,综合考量致灾因子、孕灾环境、承灾体以及区域防灾水平,建立福建省区域暴雨灾害评价指标体系,并通过基于灰关联分析的谱聚类模型对福建省各区域进行暴雨灾害风险区划,最后通过实例研究对聚类模型效果以及应用进行了分析。[结果]为挖掘各区域特征内在联系,提高评价单元防灾联动性能,通过基于灰关联分析的谱聚类模型对福建省各区域进行暴雨灾害风险区划,并引用组合权重评判各指标优劣,对聚类模型进行调整。通过实例研究,得出了67县域暴雨灾情等级,分析各类别的内部特征,提取了每个类别的主要关联因子指标,并与已有暴雨灾情统计结果进行了对比,验证了该模型的有效性和可行性。[结论]该方法是可行的,其评价结果有更好的区分度与决策精度。     

一次强雷暴过程中的VWP产品特征分析

[目的]研究一次强雷暴过程中的VWP产品特征分析。[方法]在前人分析的基础上,对2008年4月8日湖南一次强雷暴发生前、维持发展中、消失前的不同阶段的VWP产品特征进行详细的分析。[结果]在雷暴出现前,低层＂ND＂层的破坏预示着水汽含量层的增厚,中层干冷空气的侵入导致了层结的不稳定;雷暴维持期间,低层强的垂直风切变会导致强雷暴发展,边界层冷空气渗透导致雷暴达到最强盛阶段,地面出现冰雹天气;雷暴消失前（17：59后）,整个风场转为连续＂ND＂层的一个趋势表明强对流云已远离雷达所在地,预示着雷暴结束。[结论]该研究为预报员做雷暴预警提供参考依据。