鲁西南一次暴雨过程分析及数值模拟

采用美国MM5v37非静力中尺度模式对菏泽市2009年7月12～14日的暴雨天气过程进行数值模拟,利用模式输出的时空分辨率较高的资料,对此次降水的水汽条件、温度条件、不稳定条件、风场等进行分析。结果表明,中低层水汽的辐合作用是暴雨天气发生的必不可少的条件;高空强辐散、低空强辐合及对应的强上升运动是造成此次暴雨的动力学机制;低空西南气流对这次暴雨的产生和发展起着重要的作用。MM5对这次暴雨过程有较强的模拟能力,细网格输出的物理量能较好地揭示这次暴雨产生的机制。对次级环流分析的模拟表明,高低空急流的稳定维持使高低空急流产生2个独立的次级环流,在高空激流出口区、间接环流的北侧形成上升气流,有利于降水天气的发生发展。模拟出的暴雨降水中心位置基本与实况吻合。     

贵州典型暴雨地形影响的数值模拟

以2011年6月5～6日贵州山地暴雨为例,采用中尺度数值模式WRF对贵州省典型的山地暴雨进行数值模拟,分析山地地形对暴雨环流的影响。结果表明,地形对500hPa的风场尽管没有改变大的分布格局,但发现地形未处理时的分布相对复杂;在700hPa层次上,去除地形影响时扰动更加明显;当消除地形后。南北气流交换更加明显,移动速度更快;未处理地形情况下的湿度分布更为复杂,西部地区有大量的高值中心;西部地势高,未处理地形时对天气系统的影响比较大。可见,地形未处理时环流系统的分布比消除地形时相对复杂。     

贵州典型暴雨地形影响的数值模拟

以2011年6月5~6日贵州山地暴雨为例,采用中尺度数值模式WRF对贵州省典型的山地暴雨进行数值模拟,分析山地地形对暴雨环流的影响。结果表明,地形对500 hPa的风场尽管没有改变大的分布格局,但发现地形未处理时的分布相对复杂;在700 hPa层次上,去除地形影响时扰动更加明显;当消除地形后,南北气流交换更加明显,移动速度更快;未处理地形情况下的湿度分布更为复杂,西部地区有大量的高值中心;西部地势高,未处理地形时对天气系统的影响比较大。可见,地形未处理时环流系统的分布比消除地形时相对复杂。     

江淮地形对一次梅雨锋暴雨影响的数值模拟试验

利用WRF-V2.1模式对2007年7月8日至9日一次江淮地区暴雨过程进行数值模拟以及地形敏感性试验。研究表明,大别山地形对这次降水过程中有着重要影响,在迎风坡,地形强迫暖湿气流气旋性辐合上升,降水量增加,至山顶气流辐合上升运动减弱,反气旋性辐散增强,降水量减少;而在背风坡,下坡风和绕山气流影响大气垂直运动,引起降水量变化;同时,地形激发中尺度波动,造成降水阵性分布。     

辽宁东部地形对降水影响的数值试验

利用WRF模式和中国气象数据网降水资料对辽宁东部地区一次暴雨天气个例进行地形敏感性试验,分析模式对辽宁东部暴雨模拟与实况的差异,并分析地形的存在对辽宁东部强降水分布特征的影响。结果表明,WRF模式控制性试验能较好地模拟出强降水的雨带分布和降水量级,对强降水中心范围和落区模拟能力仍需增强;地形对此次强降水的整体雨量和雨带分布影响不大,但对强降水中心的数量和落区有显著影响。     

MM5中尺度模式在内蒙古地区一次降水过程中的数值模拟

采用中尺度数值模式MM5,嵌套北京大学和中国科学院人工影响天气所改进后的云微物理过程方案,对2016年4月1—2日发生在内蒙古的降水过程进行模拟与验证,将MM5模式的预报产品与实况资料进行对比发现,MM5模式对内蒙古的天气过程具有一定的预报能力。模拟结果表明:针对受高空低槽影响的内蒙古东部地区的降水过程,综合云和降水预报产品的云系发展演变特征、云系宏观特征、云垂直结构和性质、降水场检验分析,模式较好地预报出了此次降水过程。在云系的发展演变、移动路径、云系垂直结构、降水落区和雨量等方面的预报效果较好,而对内蒙古东部地区云系性质、云系覆盖范围、降水范围与观测结果还有一定差距。其中可降水量的预报能够把握住可降水量的大值区和高值中心等;云水含量和冰晶浓度的预报能给出不同高度层上不同位置上的变化情况;云场的预报所涉及的云的范围、边界形状和趋势预报均同实际情况相符,说明模式对云的预报是可信的;降水的预报与实际情况十分吻合,降水的落区、降水的等级以及降水预报的准确率等均能较好地反映出实际的情况。因此MM5模式用于内蒙古地区的降水预报是可行的,但本文中MM5模式对降水的模拟结果与实况相比仍然偏大,其原因可能与模式的初始场和边界条件的处理有关,以及与所用资料的精度也是有一定联系。     

黑龙江省东部地区风能资源数值模拟误差分析

利用MM5＋ CALMET模型对黑龙江省东部地区2009年6月～2010年5月进行风能资源数值模拟,并与3座测风塔实测风速进行误差对比分析.结果表明,在10 m处,各测风塔年平均风速模拟值小于实测值,10 m以上,年平均风速模拟值大于实测值;模拟风速频率在2 ～5 m/s小于实测风速频率,在6～ 10 m/s大于实测风速频率,＜10 m/s与实测风速频率基本相当;模型对风向的模拟效果不如对风速的模拟效果,虽然70 m高度模拟主导风向与实测风主导风向基本一致,但模拟值与实测值相差较大;模型对风能频率的模拟效果优于对风速频率与风向频率的模拟.     

柴达木盆地暴雨过程的数值模拟

利用WRF模式,采用两重嵌套的设计方案模拟柴达木盆地地区的2007 ～2010年期间发生的3次重大降水过程,将柴达木盆地地区2007年6月17 ～20日、2008年7月29～30日、2010年5月30 ～31日3次降雨过程的模拟结果进行综合分析.结果表明,柴达木盆地地区各站24h降雨量的模拟值和观测值相比,东部降雨量模拟值偏多,西部降雨量模拟值接近或偏少,芒涯、冷湖、小灶火、格尔木四站24h降雨量平均分别略多0.5、1.7、0.7、1.2mm,大柴旦24h降雨量平均偏少1.2mm,诺木洪、德令哈、都兰、乌兰、天峻各站24h降雨量分别偏多3.0、2.5、2.7、3.0、3.5mm.     

一次切变线暴雨过程的数值模拟及诊断分析

采用WRF中尺度模式对2008年6月长江中下游地区一次大暴雨过程进行数值模拟,并利用模式高分辨率资料进行初步诊断分析。结果表明：此次暴雨过程是在高、低空急流和低涡切变线的共同作用下发生的;西南低空急流不但是产生暴雨所需的水汽输送带,也是造成暴雨强对流所必需的位势不稳定能量的输送者。水汽分析表明,水汽通量散度辐合中心与强降水中心有较好的对应关系。能量分析表明,高能舌前部、能量锋区南缘靠近能量锋区处和低空急流左前方三者叠加的区域是暴雨的易发区;高、低空急流及低涡切变线是此次暴雨的动力触发机制,一方面,高层负涡度的辐散和中低层辐合相叠置,使气旋和中尺度低涡切变线进一步加强;另一方面,低层不稳定能量的释放使降水得以维持和加强。     

成都市2009年“8.25”暴雨过程分析及数值模拟

利用常规观测资料及T213数值预报资料对2009年8月25日成都地区的一次区域性暴雨过程进行了分析。分析表明:这次暴雨过程发生的环流背景为副高东撤南压后,高原低值系统快速东移影响成都地区,其形成机制是副高外围的偏南气流结合河套地区南下的冷空气触发当地不稳定能量的爆发。并利用WRF模式对此次过程进行数值模拟,模拟结果分析表明,WRF模式能有效模拟暴雨的环流背景和天气形势,还可以较好地模拟出降水过程和持续时间,对降水中心的模拟基本可用。     

2010年5月21日长沙大暴雨成因分析及数值预报检验

分析了2010年5月21日长沙地区大暴雨天气过程的形势,应用NECP资料分析该过程中水汽条件、热力不稳定、上升运动、动力条件等,同时对EC中低层风场、T639物理量、RJ降水预报进行了检验。结果表明,西太平洋副高在华南及沿海发生震荡,高空低槽、中低层西南低涡切变、地面倒槽与气旋波等共同活动,是形成大暴雨的主要原因。中层低空西南急流活动与暴雨有很好的对应关系;暴雨发生在有利的湿度条件下,充足的水汽输送和水汽辐合保证了暴雨所需的水汽条件。由于低层冷空气的嵌入,水汽通量和水汽通量的辐合区有随时间由低层各自往高层发展的趋势;深厚的弱散合层,有利于形成大暴雨。EC各时次风场预报对急流、低涡切变预报较好,预报有强降水理由充足;T639垂直运动预报与实况吻合不好,而水汽通量与实况吻合性好;日本降水预报强度与落区有指示意义。     

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。     

一次梅雨锋暴雨过程中陆面影响的数值模拟研究

[目的]数值模拟一次梅雨锋暴雨过程中的陆面影响。[方法]用耦合了NOAH陆面模块的中尺度大气非静力模式GRAPES-Meso,模拟了2005年7月6～8日江淮流域一次梅雨锋暴雨过程,通过有无陆面过程的敏感性试验,研究了陆面过程对梅雨锋暴雨的影响。[结果]耦合NOAH陆面过程后,GRAPES-Meso能模拟出梅雨锋降水和大气低层西南急流的日变化特征。陆面过程对降水启动、强度和分布的模拟都有改进,其中,对降水启动模拟的改进尤为明显,较好地改善了模式的spin-up问题。不考虑陆气交换,则模式的降水启动非常慢,模拟的降水强度演变与实况差异很大,且不能模拟出降水和西南急流的日变化特征。[结论]陆面过程对此次江淮梅雨过程有重要影响。     

1006号台风“狮子山”引发江淮暴雨的成因分析

2010年9月2日08时至3日08时,安徽江淮地区出现了暴雨、大暴雨。利用常规天气图及安徽加密雨量站等资料对这次暴雨过程进行了仔细分析。结果表明,台风"狮子山"移进福建后,由于大陆高压与西太平洋副热带高压的对峙,致使其西移减缓且长时间停留。在台风低压、副热带高压和西风带低槽的共同作用下,低空、超低空两支东南风急流的生成与维持,为暴雨提供了充沛的水汽和动力条件。暴雨区位于低空、超低空急流的北侧和高空急流及700 hPa切变线的南侧,并与低层辐合、高层辐散及强烈的上升运动区对应。暴雨出现前期,对流参数显示大气层结极不稳定。云图中,台风的螺旋云带十分明显,其北侧有3次MCS的生成与维持。     

GWDO参数化方案及地形对一次大别山暴雨的影响研究

[目的]研究GWDO参数化方案及地形对一次大别山暴雨的影响。[方法]利用NCEP/NCAR 1°×1°分析资料和常规、非常规的地面观测资料以及WRFV3.1.1版本非静力平衡中尺度模式,对发生在2008年6月21日05：00～14：00大别山地区的一次中尺度切变线暴雨过程进行了诊断分析和数值试验,控制试验中加入了地形重力波拖曳系数（GWDO）的参数化方案,通过敏感性试验分别讨论了GWDO参数化方案和地形对此次暴雨过程的影响。[结果]地形拖曳系数对暴雨的强度或落区有很好的改进作用,考虑或不考虑地形拖曳系数得到的结果存在很大的差异。加入该参数化方案后无论暴雨的强度或落区均较未加入之前好;没有拖曳系数时,切变线扰动强,重力波活动明显,降水在重力波明显区较强。大别山以及周围的地形对此次切变线降水也有重要的作用,当去除大别山地形时,切变线上的降水强度均有显著的增加,雨带西部增强最明显;当去除大别山东南部的地形时,东部降水有明显的增幅作用,地形不利于此次暴雨的加强。雨带上雨强的变化,不仅与地形有关,且与切变线上的扰动变化也有关。[结论]该研究为暴雨的预测预报提供理论依据。     

2007年7月4日合肥地区暴雨天气过程诊断分析及数值预报的对比检验

2007年7月4日4:00~12:00,合肥地区中北部普降暴雨,其中长丰县、肥东县部分乡镇出现超100 mm的大暴雨。利用7月4日8:00的实况资料对这次暴雨过程进行诊断分析,同时对T213和欧洲中心的预报产品综合分析检验,最后找出造成合肥地区该次暴雨的影响天气系统:西太平洋副热带高压增强北抬过程中遭遇从东路南下的冷空气,二者共同作用在副热带高压北侧造成强降水;西南急流和西北急流在江淮上空交汇,动力抬升作用明显。通过分析得出数值预报产品的对比检验结果。T213模式由于时空分辨率高、物理量产品丰富,对暴雨等影响时间短的强对流天气的预报有一定的优势。     

安徽一次暴雨过程的数值模拟与诊断分析

利用1°×1°的GFS分析场数据和中尺度数值模式WRF,对2014年5月31日~6月1日发生在安徽阜阳的一次暴雨天气过程进行数值模拟和诊断分析。结果表明,WRF模式能够近似地模拟此次降雨过程;高低空急流耦合是此次暴雨过程发生和维持的主要影响机制;暴雨中心上空垂直螺旋度呈现高层负、低层正的分布,这也是触发暴雨的重要机制;降水开始前,大气呈现上湿下干的湿度分布,这种大气层结很不稳定,易导致降雨的发生。     

黔西南东南部一次低空急流暴雨分析与预报

利用望谟县区域自动站资料、Micaps常规资料、望谟县国家基本气象站资料,应用天气学原理和方法对2011年5月10日20：00—11日20：00发生在望谟县境内的暴雨过程进行综合分析。结果表明,西南低空急流、低层切变辐合是形成此次暴雨的直接影响系统;低空急流向县境内暴雨区提供了大量的水汽、能量和垂直上升运动,是此次暴雨过程的重要影响系统。