高低空急流在一次暴雨过程中的动力作用

利用常规台站降水资料和NCEP/NCAR一日四次的1°×1°再分析资料,使用天气动力学诊断方法,分析了高低空急流及其次级环流在辽宁2010年8月4至5日区域性暴雨过程中的动力作用。结果表此次暴雨过程发生在“东高西低”的大尺度环流形势下,强降水发生在584~588 dagpm 等值线之间,主要影响系统是高空槽、副热带高压外围西南气流和切变线。在暴雨过程中,高空急流的加强东移对低空急流加强和发展起着重要的作用,也是辽宁东部低空急流加强和发展的重要动力原因。辽宁东部的低空急流的北侧上升支刚好位于暴雨区上空,为暴雨过程提供了有利的动力条件。暴雨区出现在200hPa 高空急流入口区右侧、850hPa 西南低空急流左侧。高空急流入口区北侧上升,南侧下沉的次级环流圈是本次暴雨的独特特征。在高空急流强盛期间,影响暴雨区的次级环流是反环流圈,即在辽宁上升,在辽宁以南地区下沉;而在降水后期,随着高空急流减弱,快速东移,由辽宁东部低空急流北侧的上升支,与辽宁以北的西北风低空急流的南侧的下沉支形成正环流。本次过程中低空形成两支急流,且低空急流的次级环流恰好镶嵌在高空急流的次级环流中,次级环流的方向转变均是本次暴雨过程中的重要特征。     

高低空急流耦合对内蒙古东部持续性暴雨的触发作用

为了研究内蒙古东部地区暴雨特征,防范暴雨引发的洪涝灾害对农业产生的影响,利用NCEP/ NCAR再分析资料、常规观测资料,对2011年7月24日—28日内蒙古东部地区持续4天暴雨天气过程进行分析和总结。结果表明：（1）此次暴雨天气过程是在鄂霍茨克海阻塞高压坝阻挡华北低槽东移形成的稳定大尺度环流背景下,伴随副热带西风锋区高低空急流耦合作用共同产生的;（2）200 hPa高空急流与850 hPa偏南低空急流的长时间维持和稳定配置产生的耦合作用,为内蒙古东部地区持续暴雨天气的形成提供了有利的动力和热力条件,触发了暴雨天气。     

“7.21”山西北部罕见区域暴雨的诊断分析

为了更好地认识山西省北部区域暴雨形成机制,为防灾减灾提供精细化的预报信息,利用常规地面和高空探测资料、NCEP/NCAR 1°×1°再分析资料、加密自动气象站资料以及FY-2E卫星TBB资料,对2012年7月20日20时—21日20时山西北部区域暴雨过程进行诊断分析。结果表明：（1）这次暴雨发生在200 hPa高空西风急流稳定加强、500 hPa阻塞背景下,低空低涡切变线是其主要影响系统,低空西南急流偏西偏北是其重要原因之一。（2）雨区上空对流层低层大气处于强对流不稳定状态,高层强的干侵入和低层弱北风的侵入是触发不稳定能量释放的重要机制。（3）地面自动站风场信息显示主要触发系统有中尺度涡旋、辐合和切变3种类型,3种类型造成的降水强度和持续时间均不同。（4）500 hPa垂直螺旋度的变化可表征强降水系统的发展和移动,而考虑水汽因子后的水汽垂直螺旋度能更好地反映雨区上空对流层中低层的动力场结构特征,对预报强降水落区和移动有很好的指示意义。     

2013年8月16日抚顺特大暴雨过程分析

利用常规观测、加密自动站气象站以及NCEP/NCAR再分析等资料,分析了2013年8月16日抚顺特大暴雨过程。结果表明,抚顺“8.16”特大暴雨过程是一次极端降水过程,具有雨量大、持续时间长、范围广的特点。降水前15天维持高温高湿,低气压特点 。地面蒙古气旋、低层切变线、500hPa西风槽和副热带高压是强降水的主要影响系统。本次降水过程的水汽由多方向气流汇合。低空急流左前方辐合和高空急流右后方辐散耦合,是强降水产生的动力条件。水汽通量散度在降水前为低层辐合,高层辐散。降水开始后辐合中心向下发展,高层辐散明显增大,低层辐合明显加强,对流发展更加旺盛。本次暴雨产生在850hPa假相当位温场高能舌区顶部,垂直分布具有上干下湿不稳定层结。高层干冷空气向低层渗透,触发低层高温高湿不稳定能量释放。地形对降水作用有：1.迎风坡对西南气流抬升作用,2.喇叭口地形汇聚作用,3.浑河河谷狭管作用,4.山地的阻滞作用,5.喇叭口地形再次辐合,五种地形作用叠加而成。     

2012年7月山西省中南部一次强降水过程诊断分析

为了研究山西省中南部的强降水天气形成过程,利用常规观测资料和Micaps系统提供的资料,使用天气学诊断方法,对2012年7月8—10日发生在中南部的强降水的过程进行了分析,研究了发生强降水的影响系统和高低空流型配置,以及产生较强降水的物理机制。结果表明：较强降水发生在700 hPa与850 hPa“人”字型切变线的暖式切变线之间;低层幅合大值中心,对应降水较强;低层水汽幅合,中高层水汽幅散的长时间维持,保证了水汽上升运动的较长时间维持;高能舌走向与700 hPa切变线走向一致,与干线走向一致。     

山东南部一次极强降水的结构演变特征分析

为深入了解山东南部地区夏季暴雨发生机制,进一步提高预报准确率,应用常规观测资料、NCEP 1°×1°再分析资料、FY-2E逐时云顶亮温TBB资料、地面加密自动站资料及多普勒雷达资料等,对发生在山东南部地区的一次大暴雨天气过程进行详细分析。结果表明：该过程在有利的天气形势下发生;大气对流不稳定,低层有较强暖平流,中层干冷空气与低层的暖湿空气混合,使大气对流不稳定度加大;强降水出现在上下层正涡度相叠加、低层正涡度增大的过程中;暴雨中心与云顶亮温TBB的最低值中心及强度有密切关系;大暴雨期间多普勒雷达能及时捕捉到冷空气和强回波活动情况,此次强降水过程分别对应2个强降水时段。     

呼伦贝尔市一次短时强降水特征分析

为了研究呼伦贝尔市短时强降水特征,防范短时强降水引发的洪涝灾害对农业产生的影响,利用地面逐时加密观测资料、NCEP再分析资料和卫星云图资料,对2009年7月12日呼伦贝尔市出现局地短时强降水天气成因进行分析。结果表明：前倾槽结构为此次短时强降水提供了非常有利的大尺度环境。短时强降水发生在低层暖湿切变线辐合区与高空弱脊辐散区相叠置区域,MCC发展阶段的入流边界。短时强降水落区具有低层高温高湿强对流不稳定层结,强的垂直风切变,强烈上升运动,并伴有螺旋度正值区的特征,中高层干冷空气入侵触发了不稳定能量释放,产生此次短时强降水天气。     

一次强降水过程的干侵入分析

为了研究内蒙古地区干侵入与暴雨短时强降水相关性,认识实际系统的演变和发展及其对短时强降水暴雨的发生发展的作用进行诊断分析,基于气象观测资料、NCEP 1°×1°再分析资料和FY-2C2D卫星资料,通过卫星水汽图像和大气动力场相结合的方法揭示东北冷涡影响下2014年7月7日发生的内蒙古兴安盟地区降水过程中干侵入的特征及其对短时强降水发生发展的作用机制。结果表明：（1）对于这次过程而言东北冷涡是直接影响系统,明显有从对流层高层到对流层低层的干侵入,对流层高层具有低湿、高位涡的冷空气不断地向对流层的中下层侵入,促使低层出现了“上干冷,下暖湿”的垂直结构,有利于对流不稳定层结的形成,此时在地面锋面斜压性非常强,使暖湿空气抬升有利于形成短时强降水,出现强降水出现时间段均与低层不稳定最强及θ_se等值线呈上下密集分布的时刻。（2）在红外云图上表现为形成逗点云系,黑体亮温高值区与干冷区相对应,干冷区的伸入使得对流云团边缘亮温梯度增大,中心亮温值达到-53℃,短时强降水发生在对流云团东侧亮温梯度最大区域,短时强降水落区与梯度较大的区域移动方向一致。     

黄山台风“海葵”强降水与鞍型位势高度场分析

为了提高台风暴雨天气预报能力,服务黄山旅游业。笔者用美国NCEP全球分析FNL资料、台风路径资料和安徽省黄山气象站地面观测气象资料,对2012年8月8—11日台风“海葵”造成黄山暴雨天气过程进行分析。结果表明：黄山迎风坡上暖湿空气被强迫抬升作用,台风位于850 hPa鞍型位势高度场中停滞少动,产生连续性大暴雨。副热带高空西风急流长时期位于测站上空,急流轴线南侧辐散流场具有抽吸低层大气的作用,而产生强烈的上升运动是大暴雨发生发展的动力机制;低空来自海洋的持续偏东气流是热量、水汽和动力输送带,补充到台风环流中是大暴雨发生和维持的重要条件;低空为假相当位温随高度减小层,存在潜在的对流性不稳定条件。     

2010年7月31日抚顺特强暴雨成因及落区分析

为了揭示出抚顺特强暴雨产生的物理机制,利用MICAPS中的常规观测资料、沈阳多普勒雷达资料和FY-2E红外云图资料,对2010年7月31日抚顺特强暴雨的成因及落区进行分析。结果表明：2010年7月31日抚顺特强暴雨产生的主要影响天气系统是西太平洋副热带高压、冷涡和蒙古气旋,584 dagpm等高线经抚顺南落是抚顺汛期暴雨预报的重要指标;低层温度脊和中高层温度槽构成了大气的不稳定层结,天气系统辐合上升和抚顺山地的抬升作用触发了抚顺的强降雨;高空急流和低空急流出口区的位置及适当耦合是这次特强暴雨落区抚顺的重要原因;低层暖湿舌左前方和水汽通量散度最大梯度带是这次特强暴雨的落区点,散度场上低层辐合与高层辐散的垂直配置是这次特强暴雨产生的动力原因;卫星云图和多普勒雷达资料在这次特强暴雨短时预报预警中发挥了重要作用。     

一次锋前暖区暴雨成因分析

利用常规气象观测、自动站、区域雨量站、卫星、雷达、再分析等资料,对2015年8月发生的一次锋前暖区暴雨进行了综合分析,结果表明：此次暴雨发生在西风槽东移和副高东退南压的环流背景下,以热力条件为主导引发的锋前暖区强对流性降水是此次暴雨产生的主要贡献者;暴雨发生在高空急流右后侧的显著辐散区,700hPa暖式切变线、850hPa冷式切变线、地面干线以及SI<-2℃相重叠的区域;850hPa切变线上的中尺度气旋性涡旋、自动站极大风速风场切变线以及中尺度涡旋是本次暴雨的直接触发系统;由于数值模式850hPa切变线位置预报的偏差,使得中低层流型配置由前倾误导为后倾结构,直接影响了模式热力条件预报的准确性,其结果是增强了西部动力条件而弱化了东部热力条件,最终导致暴雨落区预报偏差;锋前暖区暴雨预报的关键是触发不稳定能量释放的条件,对于此类暴雨应多关注边界层风场的变化,加强新型监测资料的综合分析和应用。     

江淮流域3次致涝大暴雨过程的对比分析

为了掌握2011年梅汛期江淮流域强降水频发特征,揭示大暴雨天气发生发展机理,为今后暴雨预报提供有益参考。利用常规探测资料、中尺度加密站资料、雷达资料和数值模式产品资料对比分析了6月25日、7月5日和7月12日发生的3次大暴雨过程。结果表明：6月25日、7月12日强降水发生受西风带冷空气南下与低空倒槽发生相互作用,倒槽东侧的偏南气流提供充足的水汽,前者为弱冷空气与强热带风暴“米雷”外围云系结合的降水,属稳定性降水,后者为对流性降水;7月5日强降水发生于副高边缘,主要由上冷下暖的不稳定层结以及低空西南急流提供的充足的水汽供应所致。多普勒天气雷达基本反射率图可以较好地追踪强降水回波,在开展大暴雨天气联防和短时临近预警中凸现作用。     

一次鲁中山区秋季连阴雨天气解析

为了提高对鲁中山区秋季连阴雨的预报服务水平,利用常规资料和NCEP/NCAR 2.5°×2.5°再分析日平均资料分析了2007年9月27日—10月7日鲁中山区秋季连阴雨期间环流形势及物理量分布特征。结果表明：连阴雨期间,大尺度环流系统相对稳定,乌拉尔山到欧洲一带高脊偏强,200 hPa东亚西风急流偏北维持,南亚高压明显东伸,副热带高压偏西、偏北,里海、巴湖一带低槽偏强;500 hPa低槽、中低层切变线是造成此次连阴雨天气的主要影响系统;200 hPa东亚西风急流南侧、南亚高压东北侧的高空辐散是连阴雨天气长时间持续的动力机制;热带气旋的频繁活动,利于副高外围暖湿气流持续北上影响鲁中山区形成连阴雨天气;较强冷空气南下、副高快速东退南撤至海上是连阴雨天气即将结束的明显标志。     

天柱山2011.7.23特大雷电灾害天气动力学分析

为了提高雷电灾害天气预报能力,服务天柱山旅游业。运用安徽省天柱山气象站地面观测气象资料、合肥多普勒天气雷达回波资料和美国NCEP全球分析FNL资料,对2011年7月23日天柱山特大雷电灾害天气过程进行了详细的分析。结果表明,环流特征为测站上空受槽前西南气流及低层较强的暖平流影响,贴地层在西太平洋伸向内陆的热带低压环流内,200 hPa为副热带西风急流。1000~ 700 hPa假相当位温随高度减小近10℃,在T-lnp图上抬升凝结高度和自由对流高度接近1000 hPa高度上,平衡高度伸至200~300 hPa之间,对流有效位能为2058 J/kg,而对流抑制能量在300 hPa以上。14时低层气温和比湿增量大于中高层,表明气层稳定度减小。低层为湿层并有湿舌从东北方向伸向测站,测站位于舌尖端;中高层为干层覆盖,这种湿度垂直分布非常有利雷暴出现。雷暴在雷达回波图上具有明显特征。     

2015年秋季台风“彩虹”暴雨诊断分析

为了探讨2015年秋台风“彩虹”造成广西特大暴雨，导致晚稻严重失收的成因，本研究利用区域中尺度自动气象站资料、常规地面站雨量观测资料和NCEP逐6小时客观分析资料（分辨率1°×1°，垂直方向26层），采用天气学诊断分析方法，对“彩虹”台风进行综合分析，结果表明：台风“彩虹”在副高引导下，沿590 dagpm线边缘向西北方向移动，并在近海加强，后期环流形势及地形条件有利台风强降水发生；第一阶段强降水基于台风本体及其不对称性结构，雨量集中在台风东侧急流辐合区内。第二阶段降水基于停编后台风残涡与高空槽、地面辐合线、季风急流和冷空气等相互作用而产生，雨量集中在东部南北向辐合区内；通过改变区域内地形高度设计的一组敏感性实验，研究了大容山和圣堂山两个暴雨中心的地形抬升作用，结果表明地形抬升作用对台风“彩虹”特大暴雨有显著的增幅作用；台风“彩虹”特大暴雨，导致东南部发生严重渍涝，是晚稻严重失收的重要原因。     

一次短时强降水过程的中尺度分析

为了提高短时强降水预报准确率,及时为政府提供准确的预报服务,笔者利用常规观测资料和Micaps系统提供的资料,使用天气学诊断和中尺度分析方法,对2015年8月1日夜间发生在山西省中部的短时强降水天气过程进行实况分析、中尺度分析和卫星云图分析。结果表明：强降水出现时间与 850 hPa切变线和地面辐合线移动,以及TBB负值中心的移向相联系;强降水出现在地面幅合线的附近,850 hPa暖切的南侧,200 hPa高空急流分流幅散区的下方;强降水出现的区域与TBB<-52℃区域,以及地面辐合线有很好的对应关系;强降水中心落在TBB值低于-52℃的负中心内。     

2013年5月27日赣东区域性暴雨成因分析

为了提高暴雨预报准确率和预报服务水平,利用常规气象资料、NCEP 1°×1°再分析资料,对2013年5月27日赣东抚州市区域性暴雨成因从天气形势、影响系统、水汽、动力与热力不稳定等方面,运用垂直螺旋度理论进行综合分析。结果表明：（1）此次暴雨过程是一次江淮气旋东移过程中暖区短历时强对流暴雨,江淮气旋、500 hPa低槽、中低层低涡、西南风急流是暴雨主要影响系统;（2）暴雨区与垂直速度所表现的强烈上升区对应,并伴有高能高湿条件;暴雨区位于850 hPa水汽通量大值中心附近和温湿能等值线梯度密集带偏高值一侧;水汽通量散度负值中心与强降水区有较好的对应关系;（3）垂直螺旋度分析表明,这次暴雨落区位于700 hPa垂直螺旋度正大值中心附近,强降水出现与中低层的正螺旋度迅速增大,高层负螺旋度值迅速减小在时间上有一致性。分析结果对今后暴雨预报有指导意义。