“7．18”山东暴雨过程分析II：WRF模式边界层参数化方案对降水的影响

[目的]分析不同行星边界层参数化方案对此次暴雨过程中降水模拟效果的影响。[方法]利用WRF3.4模式,选用不同边界层参数化方案对"7.18"山东暴雨过程进行敏感性试验,研究不同行星边界层参数化方案对此次暴雨过程中的降水分布、降水极值出现时间以及BS、ETS评分的影响。[结果]不论是否使用边界层参数化方案,均能模拟出雨带的基本走向,但不同方案对于降水中心强度及其位置的模拟存在一定差异。不同边界层方案得到的模拟降水峰值的出现时间普遍比实际降水落后2~3 h,且其降水峰值之间存在较大差异,其中YSU方案对降水峰值的模拟效果最好。综合ETS评分和BS评分结果可知,对于降水量较小(25 mm)的模拟,不使用边界层方案反而效果最好;对于中等降水量级(25~50 mm)的模拟,使用Boulac方案比较合适;对于暴雨或特大暴雨(50 mm)的模拟,使用YSU方案效果最好。[结论]WRF模式中不同边界层参数化方案对降水模拟效果的影响较大,选择合适的边界层参数化方案能显著提高降水的预报准确率。     

达州市2014年7.11区域性暴雨天气过程分析

本文从天气学角度,利用常规气象资料从环流背景、天气影响系统、物理量场、降水模式预报等方面对7月11日的区域性暴雨作了分析。分析结果表明:副热带高压的位置和低空急流以及切变线的配合为此次区域性暴雨提供有利条件;此次暴雨天气过程为对流性降水;EC模式预报对于此次暴雨过程具有很好的指导意义;从水汽通量散度和垂直上升速度中心的分布和移动以及相对湿度的变化来看,均是有利于我市中南部地区的强降水,与实况有一定偏差;T639降水模式预报是与实况最为接近的。     

一次典型暖区暴雨的中尺度系统分析

[目的]研究2009年6月8～9日南沙区一次典型暖区暴雨的中尺度系统。[方法]利用常规气象观测资料、NCEP再分析资料、FY-2C卫星红外亮温（TBB）、风廓线仪资料等,对2009年6月8～9日南沙区一次典型暖区暴雨的环流形势、物理量场、中尺度对流系统的活动进行分析,探讨此次暴雨的成因。[结果]此次暴雨过程具有明显的对流性质,降水强度大、分布不均、时效性短,大部分降水集中出现在5h内,且此次暖区暴雨过程与中尺度对流系统的活动直接相关,是由中β尺度对流系统（Mβcss）直接影响造成的。对流层高层辐散场起到了良好的抽吸作用,配合中低层500与850 hPa一致的西南与偏南流场在珠江三角洲附近辐合,为南沙区的暴雨提供了不稳定条件和湿度条件;对流层散度、涡度及垂直速度场的有利配合以及较充足的水汽输送为南沙区暴雨的发生提供了动力及水汽保证;〈-3.0m/s的垂直速度反映了降水的开始,且垂直速度越小降水强度越强。[结论]该研究为今后此类暴雨预报工作提供一些参考。     

一次江西特大暴雨过程的数值模拟

[目的]探讨特大暴雨的形成机制,并揭示特大暴雨的成因。[方法]采用常规报文资料作为初始场,运用改进的中尺度REM模式,对2010年6月16～20日一次江西特大暴雨过程进行了数值模拟和诊断分析,研究了改进的中尺度模式对此次暴雨过程的降水模拟能力,探讨特大暴雨的形成机制,揭示特大暴雨的成因。[结果]这次特大暴雨是一次典型的梅雨暴雨,500 hPa东亚大槽槽后、700 hPa华北低涡后冷平流与强盛稳定的副高西北侧西南气流汇合,导致梅雨锋在江南北部维持;梅雨锋的稳定和西南暖湿气流的异常强盛,使暴雨的水汽、动力、热力条件十分充足,非常有利于触发中尺度对流系统强烈发展;强盛水汽输送及辐合上升运动、中层弱冷空气活动、高层强辐散等多种因素的共同影响导致了特大暴雨发生;改进的中尺度模式对降水场模拟结果与实况基本相似,模式对暴雨的位置、强度、中心均有较好的模拟;物理量分布和局地中心对暴雨预报有明显的指示意义。[结论]该研究为提高暴雨预报能力提供参考。     

2010年7月19日单站暴雨过程分析

[目的]研究2010年7月19日单站暴雨过程。[方法]利用MICAPS常规资料和多普勒雷达回波资料,采用天气动力学诊断方法,对2010年7月19日天津大港气象站的暴雨天气过程进行系统分析。[结果]从物理量诊断分析来看,西南涡、暖切变线提供的动力作用、副热带高压边缘暖湿气流和高低空急流的水汽输送以及大气层结的对流性不稳定,是2010年7月19日暴雨过程产生的主要原因。另外,降水区处在大的水汽通量辐合区内,降水前水汽通量散度有负值中心,有明显的水汽聚集,为此次暴雨提供了较好的水汽条件。[结论]该研究为当地暴雨天气的预报提供了理论依据。     

2014年6月抚顺一次暴雨过程诊断分析

利用常规观测、加密自动气象站以及NCEP/NCAR再分析资料,分析了抚顺2014年6月16—18日的暴雨过程。结果表明,此次暴雨过程是一次连续性降水过程,具有雨量大、持续时间长、范围广等特点,且降水分布比较均匀。地面倒槽、低层切变线和高空冷涡是形成暴雨的主要影响系统。此次降水无明显低空急流,850 hPa切变线为降水提供了动力条件,风速辐合为降水提供了水汽条件,同时低层具有较大的比湿和相对湿度场,水汽通量散度值表明水汽输送较好。此次暴雨抚顺地区有较大的K指数和对流有效位能（CAPE）,850 hPa有θse高值区,反映不稳定能量条件较好。     

2015年7月29—31日山东地区强降水过程的诊断分析与数值模拟

[目的]为深入探讨山东地区夏季强降水的原因和机理,给暴雨模拟及预报分析提供有价值的参考,[方法]利用常规观测资料和WRF模式对2015年7月29—31日山东地区一次典型强降水过程进行诊断分析和数值模拟。[结果]结果表明：(1)此次过程是由东移的西风槽和低层的切变、低涡共同作用造成的,系统的位置及移动路径与降雨区的位置及移动非常一致。(2)WRF模式能较好的模拟出此次过程的天气形势,雨带的位置和范围与实际情况基本一致。(3)分析850 hPa水汽通量和水汽通量散度垂直剖面,可见两个水汽来源,西南急流左侧有切变和低涡,强的低层辐合配合较大的水汽通量,存在强烈的水汽辐合,大量水汽持续辐合上升,为此次大暴雨提供了充足的水汽。[结论]此次过程是山东省汛期比较典型的强降水天气,高低空系统配置和不稳定条件非常有利于强对流天气的发展。WRF模式高时空分辨率的模拟结果弥补了常规观测资料和再分析资料时空分辨率方面的限制,有助于更好地分析和理解此次强降水过程。     

临夏“8·23”暴雨过程分析

利用数值预报产品和常规气象资料,对发生在2013年8月23—24日甘肃省临夏地区的大暴雨过程进行分析,结果表明:300h Pa西风带急流轴南压,为这次暴雨的形成和维持提供了有效位能;临夏特殊的地理环境、暴雨发生前大气热力不稳定为暴雨的发生提供了热力条件;中、低层西南、偏南气流的水汽输送,一方面为这次暴雨形成和维持提供了源源不断的水汽,另一方面有利于降水落区不稳定能量的增大,为暴雨的产生提供了动能;水汽通量散度、垂直风切变、总温度平流和差动平流场等物理量对此次暴雨有很好的指示意义。     

WRF模式中不同参数化方案对华中地区一次强降水天气过程模拟的影响

【目的】利用中尺度数值模式WRF(V3.6.1)和NCEP的FNL资料,模拟2013年7月5-6日华中地区的一次强降水天气过程。【方法】通过WRF模式中2种积云对流参数化方案和3种云微物理参数化方案的6种不同组合,考察不同微物理和积云对流参数化方案对此次降水过程模拟的影响,将模拟结果和24 h累计降水实况以及雷达回波观测进行对比分析。【结果】发现采用不同微物理和积云对流参数化方案的组合都能大致模拟出降水的落区和发展趋势,但模拟的强降水中心的位置和强度与实况相比存在一定偏差。【结论】总体来说,KFN方案与Kessler方案的组合以及G3方案与Lin方案的组合的模拟效果较好。结合ETS评分,不同的参数化方案对不同等级降水模拟的效果不同,整体模拟效果比较稳定的是WSM6方案和G3方案的组合。     

一次暴雨过程的数值模拟和诊断分析

利用NCEP 1°×1°的6 h再分析格点资料和气象台站实测降水资料,采用WRF中尺度数值模式,对2008年7月23日发生在山东日照市的一次大暴雨过程进行了数值模拟和诊断分析。结果表明,此次大暴雨是在副热带高压、高空槽、西南低涡和切变线的共同作用下发生的;低层强烈的水汽输送和水汽辐合使暴雨区大气湿层迅速增厚,为暴雨的形成提供有利条件,水汽通量辐合中心与暴雨的落区有很好的对应关系;低层辐合高层辐散的配置有利于对流发展和低层水汽向高空输送;强烈垂直上升运动为暴雨发生提供了动力条件;700 hPa的垂直螺旋度与相应时次1 h降水存在很好的相关;强降水时段,暴雨区上空形成了从低层一直延伸到对流层顶层的正垂直螺旋度柱,暴雨中心的降水峰值正好出现在正螺旋度中心出现时段,垂直螺旋度中心的大小及变化一定程度上代表了降水系统的强弱和变化。     

黔西南州望谟县“6.06”特大暴雨过程中尺度分析

[目的]分析黔西南州望谟县"6.06"特大暴雨过程的成因。[方法]利用NCEP/NCAR的1°×1°再分析资料,FY-2E的红外云图TBB资料,地面七要素、两要素自动站资料,对2011年6月5日夜晚～6日08:00黔西南州望谟县上游地区特大暴雨发生发展的主要影响系统、各种物理量场的特征进行综合分析。[结果]此次暴雨天气过程是由850 hPa冷式切变线和地面辐合线提供的冷空气、副热带高压西北边缘的暖湿气流共同影响所致。MCS是直接造成此次特大暴雨的主要原因。中低层强盛的西南暖湿气流输送为此次暴雨提供了充足的水汽。850 hPa水汽通量散度辐合中心沿着地面辐合线自北向南移动影响黔西南州,且降雨落区与水汽通量和水汽通量辐合中心相对应,降雨强弱也与水汽通量和水汽通量辐合增强和减弱相对应。[结论]该研究为此类暴雨天气的预报提供了参考依据。     

不同对流参数化方案对暴雨过程影响的模拟试验

利用WRF中尺度数值预报模式,选用2种对流参数化方案Kain-Fritsch（new Eta）和Betts-Miller-Janjic,分别对2008年8月24～26日上海地区的暴雨过程进行了模拟试验。结果表明,应用WRFV3.1中尺度模式模拟暴雨过程采用网格嵌套技术时,细网格对降水的中心极值模拟效果更好。Kain-Frisch方案可能针对雨区分布效果较好,但对雨区落区存在偏差。Betts-Miller-Janjic方案对降水落区和分布都有较好的体现。     

2008年济宁市一次暴雨天气过程分析

利用常规天气图和物理量场资料,从大尺度环流背景、降水天气影响系统、物理量场等方面,分析2008年8月21日发生在山东省济宁市的一次暴雨天气过程的成因。结果表明:此次暴雨天气是在有利的天气背景下发生的,是受西风槽和低空切变线共同影响形成的。低空急流为强降水的产生提供了充分的水汽条件。暴雨落区在水汽通量散度的辐合中心的左前方。卫星云图资料上暴雨云团的移动与天气系统的移动基本一致,切变线上云团发展迅速。     

海南岛一次特大暴雨过程的成因分析

利用NCEP 0.5°×0.5°全球再分析资料和中尺度自动站雨量观测,雷达资料等,综合分析2010年10月海南岛秋季一次特大暴雨过程,并对相关物理量场进行诊断分析.结果表明:此次暴雨是高空低槽、低层东风急流和低压环流共同影响所造成的,持久的东风急流为暴雨区提供了充沛的水汽和能量,水汽通量散度等物理量所揭示出的强水汽辐合中心与强降水中心具有很好的对应关系,辐合越强,暴雨的量级越大.回波的“列车效应”使降水增幅,持续时间长.     

2013年7月6日安徽省一次大范围暴雨过程分析

［目的］分析2013年7月6日安徽省一次大范围暴雨过程。［方法］运用常规天气资料、NCEP资料,对2013年7月6日安徽省一次大范围暴雨过程的天气形势、物理量场、雷达回波特征等进行分析。［结果］西风带低槽引导冷空气南下和副高西北侧西南暖湿气流在皖江一带交汇造成了这次大范围暴雨过程,西南低空急流的增强为暴雨区提供了充足的水汽和热力条件,暴雨区上空低层辐合、高层辐散重叠,垂直上升运动深厚;暴雨区低层位于正涡度区、θse场的高能区、散度负值辐合中心及水汽通量散度负值水汽辐合中心附近;数值模式WRF V3.4输出产品模拟强降雨时段850 hPa风场,有β中尺度低涡系统先在皖西南地区形成并沿切变线东移;β中尺度低涡系统影响时,回波呈团状,结构紧密,反射率因子一般30～35 dBz,回波顶高6～8 km,团状回波内有多个强度45～50 dBz、顶高12 km的强中心。［结论］该研究为暴雨的预报预测提供理论依据。     

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。     

一次陕北暴雨过程的数值模拟与诊断研究

应用WRF中尺度模式对陕西省榆林市2006年9月20日21:00~21日11:00的一次暴雨过程进行数值模拟,通过降水实况和环流形势的对比,可以认为模拟的结果较好地复制了这次陕北大暴雨过程;应用模式输出的基本物理量分析了垂直速度和相对湿度,并计算分析了干位涡、湿位涡正压、斜压项以及扰动位涡,揭示了这次暴雨产生的机理。结果表明,湿度场和垂直上升运动的相互耦合是此次暴雨发生发展和维持的动力机制;在暴雨发展的峰值时,干位涡的大值中心对应着暴雨的大值中心,干位涡对暴雨的预报有很好的指示意义;MPV1高值与对流稳定的冷空气相联系,较小的MPV1正值或负值区域与对流不稳定或对流稳定度低的暖湿空气相联系;中低层正值位涡扰动的存在是暴雨发生发展的重要条件。     

五寨县暴雨天气过程分析——以2012年7月21日为例

通过对五寨县2012年8月20-21日强对流暴雨过程从影响系统、高空环流、高低空环流形势,以及物理量场的分布状况方面进行分析。2012年7月21日五寨县暴雨过程进行分析,结果表明:中低层西南涡东侧与副热带高压西北侧间形成的西南急流为此次暴雨提供了充足的水汽条件,五寨县处于水汽输送通道中心大值区的外围,强度虽有所减弱,但是水汽通量梯度仍较大,表明水汽输送较强。     

2010年豫北一次暴雨过程诊断分析

利用常规资料和1°×1°的NCEP资料,对2010年8月13日发生在豫北中部的一次暴雨天气过程的有关物理量场进行分析。结果表明,卫星云图分析此次暴雨是两小块对流云东移过程中在豫北中东部合并加强所致,在雷达回波上反映当地上空不断有对流性回波东移北上,且强回波移动速度较慢,卫星云图与雷达回波结合可以提高暴雨的短时预报预警能力;暴雨区上空有较强的上升运动,400hPa负的垂直速度中心与暴雨区相吻合;暴雨区位于850 hPa水汽通量大值区前方、925 hPa水汽通量散度的负值中心内;高能高湿和大气层结不稳定为暴雨的产生提供了有利条件,KY指数≥2时将有强降水发生,总温度的大值中心与强降水中心相配合。分析探空站稳定度参数可知,强降水发生前K指数增大,沙氏指数明显减小,Δθse(θse 850-θse 500)和CAPE值突然增大。     

贵州“8.15”大暴雨天气过程的物理量诊断分析

利用Micaps3.0对物理量实况资料作剖面,对2008年8月15日发生在贵州的大暴雨天气过程的垂直速度、水汽条件、能量场等物理量对此次强降水的作用进行诊断分析。结果表明:暴雨中心位于最大垂直速度附近。垂直速度、水汽条件、能量场等物理量对暴雨的预报有很好的指示意义。