“7.21”北京特大暴雨个例分析I：水汽条件分析

利用地面观测资料、NCEP再分析资料、FNL资料等,对2012年7月21~22日北京地区发生的一次特大暴雨过程中的大尺度环流背景场和水汽条件进行了分析。结果表明,此次降水过程可分为2个阶段,第1阶段为21日10：00~20：00,呈现对流性降水的特点,第2阶段为21日20：00~22日04：00,以锋面降水为主;此次特大暴雨过程的影响天气系统主要有500 hPa低槽、低空低涡、地面倒槽、冷锋;7月21日北京全天整个对流层水汽含量充沛;水汽来源主要有2支：一支来自副高外围海上暖湿东南气流和南风气流的输送,一支来自西南低空急流水汽输送,其中后一支水汽输送在此次暴雨过程中起主要作用;北京地区低空有非常强烈的水汽辐合中心。     

“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。     

“7．18”山东暴雨过程分析III：WRF模式边界层参数化方案对物理量场的影响

[目的]分析不同边界层参数化方案对此次暴雨过程中物理量场的影响。[方法]利用WRF模式3.4版本,选取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,分析不同边界层参数化方案对此次暴雨过程中垂直速度场、水汽通量散度场、相对湿度、对流有效位能和边界层高度等物理量场的影响。[结果]不同的边界层参数化方案对于暴雨过程中垂直速度场的空间分布及其中心强度具有显著的影响,从而使得降水中心的分布和强度发生变化。尽管不同边界层参数化方案模拟得到的水汽通量散度在水平分布与实际结果具有较好的一致性,但其在垂直分布、中心位置及其强度上存在明显的差异。不同边界层参数化方案引起的边界层高度和对流有效位能的差异与其引起的降水分布差异直接相关。[结论]WRF模式中不同边界层参数化方案对暴雨过程中不同物理量场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对物理量场的模拟效果。     

“7．21”北京特大暴雨个例分析Ⅱ：动力条件分析

利用FNL资料、卫星TBB资料以及北京站点探空资料,对2012年北京"7.21"特大暴雨过程的垂直运动条件、不稳定条件和TBB图像特征进行了诊断分析。结果表明,7月21日北京地区整个对流层盛行上升运动,上升运动经历了一个由弱到强的过程,18:00~21:00垂直速度强度最强,最大达-3 Pa/s,该阶段对应的北京降水强度最强;大暴雨发生前,CAPE值、地面抬升指数等多个对流环境参数均达到暴雨指标,对暴雨预报有较好的指示意义;利用TBB资料分析中尺度系统表明,此次暴雨过程中中尺度对流系统起始是镶嵌在低槽云团中发展起来的,TBB演变趋势与降水有很好的对应关系,对此次暴雨预报有良好的指示作用。     

“7．18”山东暴雨过程分析I：暴雨过程诊断分析

利用常规气象资料、1°×1°一日4个时次的美国环境预报中心的FNL再分析资料、0．25°×0．25°的TRMM卫星逐3 h降水再分析资料,从大尺度环流形势、水汽条件、动力条件以及对流不稳定层结等方面,诊断分析“7．18”山东暴雨过程。结果表明,此次暴雨过程具有时间短、强度大、范围广的特征,降水雨带自北向南运动。影响此次暴雨的主要天气系统是东北冷涡、西风槽、西南低涡、低空急流和副热带高压。暴雨过程中湿度条件非常充足,水汽的强烈辐合为此次暴雨提供了直接的水汽条件;对流层低层的强烈辐合、中高层辐散的环流配置形势有利于产生强烈的垂直上升运动,对暴雨的形成提供动力条件;暴雨开始前山东地区上空存在较强的对流不稳定层结,有利于强暴雨的产生。